[发明专利]一种中压耐火电缆用陶瓷化有机硅胶材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种中压耐火电缆用陶瓷化有机硅胶材料及其制备方法，原料包括低碳氢含量甲基硅树脂30份～70份、二甲基液体硅胶30份～70份、球形硅微粉130～300份、固化剂1～5份、玻璃纤维粉2～10份，形成的有机硅胶中碳氢成分的重量百分比在13％以内，球形硅微粉的重量百分比为65％以上。本发明采用低碳氢含量甲基硅树脂和二甲基液体硅胶交联固化形成高强弹性材料体系，并采用多峰粒径分布的近球形二氧化硅形成高堆积密度的粉体组合，使得材料在常温下具备良好力学和绝缘性能，在高温陶瓷化后成为高温粘合剂，与玻纤一起将硅微粉烧结成致密陶瓷实现高温耐压，大幅降低陶瓷化后的绝缘层的孔隙率，从而能适合中压及其以上的线缆应用。

技术领域

本发明涉及导电材料技术领域，具体涉及一种中压耐火电缆用陶瓷化有机硅胶材料及其制备方法。

背景技术

目前，随着高层建筑的增加和消防法规的完善，火灾时保持电气设备的运转对于逃生和救援将会越来越重要，而耐火电缆作为连接所有电气设备的主干基础设施，其耐火性能对于高层建筑的耐火性能具有重要的作用，提高耐火电缆的耐热温度、耐火时间和在不同燃烧和灭火状况下电缆的正常工作范围是今后的重要方向。常见的耐火电缆分为：氧化镁矿物绝缘耐火电缆、云母带耐火电缆和陶瓷化耐火电缆。氧化镁矿物绝缘耐火电缆由于其运输和使用等诸多不便，因而不是未来的主流；云母带耐火电缆以低压应用为主，在火灾时伴随灭火时的喷淋和振动可能造成云母层的破坏和绝缘失效，使其作为耐火线缆存在巨大的隐患；陶瓷化耐火电缆是指采用可陶瓷化的有机陶瓷前驱体作为粘合剂，例如有机硅橡胶，在火灾发生之前为有机绝缘材料，具有高绝缘性、柔韧性好、力学强度优良和耐高低温等优点，高温陶瓷化后形成具有一定强度的陶瓷，高致密度的陶瓷绝缘材料可以承受30kV以上的中压。影响陶瓷耐压性能的主要指标为材料的成分和孔隙率，特别是孔隙率，真空和气体的耐压最低，为了耐中压击穿，提高致密度和降低孔隙率是必然要求。

有机硅胶作为耐火电缆的粘合剂具有一定的成本优势，在高温下可以快速转化为陶瓷绝缘材料，具备低毒或无毒烟性，形成的陶瓷氧化硅的热导率低、阻燃隔热，在转化为陶瓷后具有一定的力学强度，可在高温下保证线缆通电正常。一般有机硅胶的化学结构为-SiO(CH₃)₂-，高温时失去(CH₃)₂留下SiO，在密闭环境下失去约40％的重量，形成的SiO密度为2.13g/cm³，如果轻质的碳氢化合物离散，体积收缩70％；在空气中转化为SiO₂，体积收缩减少，约64％。从有机硅胶的化学结构得知体积收缩的根本原因为结构中低密度的碳氢化合物比例太高，约占总重量的40％。为了降低硅胶的高温收缩，配方中添加大量无机填料，同时也添加低熔点的玻璃粉增加高温粘接性。为了保证工艺性和陶瓷化之前的绝缘和力学性能，硅胶配方中有机硅的体积含量需要超过30％，甚至40％，所以陶瓷化后的绝缘层还有体积比20％甚至30％左右的孔隙率，这样高的孔隙率不适合中压及其以上的线缆应用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有技术的缺陷，提供一种采用低碳氢含量甲基硅树脂和二甲基液体硅胶交联固化形成高强弹性材料体系，并采用多峰粒径分布的近球形二氧化硅形成高堆积密度的粉体组合，使得材料在常温下具备良好力学和绝缘性能，在高温陶瓷化后成为高温粘合剂，与玻纤一起将硅微粉烧结成致密陶瓷实现高温耐压，可大幅降低陶瓷化后的绝缘层孔隙率的中压耐火电缆用陶瓷化有机硅胶材料及其制备方法。

为了解决现有技术中有机硅胶陶瓷转化率偏低和孔隙率较高，在中压线缆应用中耐压不够等缺点，本发明采用如下技术方案：一种中压耐火电缆用陶瓷化有机硅胶，原料包括有：低碳氢含量甲基硅树脂30份～70份、二甲基液体硅胶30份～70份、球形硅微粉130～300份、固化剂1～5份，玻璃纤维粉2～10份；形成的有机硅胶中碳氢成分的重量百分比在13％以内，优选9％以内，球形硅微粉的重量百分比为65％以上。