耐火硅橡胶的研制及其在耐火电缆中的应用研究

摘要

本论文针对火灾时消防用电设备安全供电的问题，提出采用陶瓷化技术制作耐火电缆的绝缘层，保证耐火电缆在火灾发生时不会因绝缘层损坏而导致短路或断路的问题。本文以甲基乙烯基硅橡胶为原料，各种矿物粉体、阻燃剂作为成瓷材料，并引入低温共瓷技术，通过添加共熔物C、共熔物B等结构控制剂降低硅橡胶成瓷时所需要的温度。利用万能力学测试仪、硬度计等仪器对硅橡胶材料和高温成瓷后的瓷体进行测试，研究各种成瓷材料和添加剂对耐火硅橡胶的成瓷性能、力学性能以及硬度的影响。利用扫描电镜和TGA等对硅橡胶成瓷后的表观形状进行表征并分析添加物组分对硅橡胶热稳定性的影响。分析结果表明:当使用阻燃剂作为添加物时，耐火硅橡胶高温灼烧后并不能形成陶瓷化的结构;瓷化粉1添加量在25％以下时，对耐火硅橡胶的力学性能影响并不大，混合后硅橡胶的拉伸强度能够达到6MPa以上;瓷化粉2的添加量在40％以下时，耐火硅橡胶的成瓷后瓷体的弯曲强度随着瓷化粉的添加量增加而增加，当添加量在40％以上时，耐火硅橡胶成瓷后瓷体的弯曲强度达0.8MPa;刚性矿物粉体填充耐火硅橡胶有着很好的力学性能，当刚性矿物粉体的添加量在40％时，拉伸强度可以达到6.8MPa，但成瓷后的弯曲强度均在0.3MPa以下;低温共融技术可以提高陶瓷化耐火硅橡胶成瓷后的弯曲强度。最后本文选择成瓷性能和力学性能均较为优异的耐火硅橡胶材料为原材料制备了耐火电缆，并对其进行了耐火测试，测试结果表明电缆在950～1000℃下能保持持续安全供电90min以上，可以通过GB/T19216.21-2003在火焰条件下电缆或光缆的线路完整性试验。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 前言

1．2 国内外研究现状

1．2．1 云母绕包带耐火电缆

1．2．2 矿物氧化镁绝缘电缆

1．2．3 陶瓷化耐火硅橡胶电缆

1．3 国内外耐火电缆的相关规范标准

1．3．1 国内的相关规范

1．3．2 国外的相关规定

1．4 本论文的研究目的及意义

1．5 技术路线

第二章 阻燃剂对耐火硅橡胶的成瓷性能和机械性能影响研究

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 主要原料及设备

2．2．2 阻燃剂1及阻燃剂2作为填充物的耐火硅橡胶的制备

2．2．3 性能测试

2．3 结果与讨论

2．3．1 阻燃剂1成瓷材料及阻燃剂2对耐火硅橡胶的成瓷性能的影响

2．3．2 阻燃剂1成瓷材料及阻燃剂2对耐火硅橡胶力学性能的影响

2．3．3 阻燃剂1成瓷材料及阻燃剂2对耐火硅橡胶热稳定性的影响

2．3．4 阻燃剂1成瓷材料及阻燃剂2对耐火硅橡胶硬度的影响

2．4 本章小结

第三章 瓷化粉对耐火硅橡胶的成瓷性能和机械性能的影响研究

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 主要原料及设备

3．2．2 瓷化粉作成瓷物质的耐火硅橡胶制备

3．2．3 性能测试

3．3 结果与讨论

3．3．1 矿物粉体对耐火硅橡胶高温成瓷后弯曲性能的影响研究

3．3．2 矿物粉体对耐火硅橡胶力学性能的影响研究

3．3．3 矿物粉体对耐火硅橡胶热稳定性的影响研究

3．3．4 矿物粉体对耐火硅橡胶硬度的影响研究

3．3．5 矿物粉体对耐火硅橡胶高温成瓷后膨胀系数的影响研究

3．4 本章小结

第四章 刚性矿物粉体对耐火硅橡胶的成瓷性能和机械性能的影响研究

4．1 引言

4．2 实验部分

4．2．1 主要原料及设备

4．2．2 刚性矿物粉体作为成瓷物质的耐火硅橡胶的制备

4．2．3 性能测试

4．3 结果与讨论

4．3．1 刚性矿物粉体成瓷物质对耐火硅橡胶高温成瓷后弯曲性能的影响研究

4．3．2 刚性矿物粉体成瓷物质对耐火硅橡胶力学性能的研究

4．3．3 刚性矿物粉体成瓷物质对耐火硅橡胶热稳定性的影响研究

4．3．4 刚性矿物粉体成瓷物质对耐火硅橡胶硬度的影响研究

4．3．5 刚性矿物粉体成瓷物质对耐火硅橡胶高温成瓷后膨胀系数的影响研究

4．3．6 耐火硅橡胶成瓷后的表观形貌分析

4．4 本章小结

第五章 耐火硅橡胶材料在电线电缆中的应用研究

5．1 引言

5．2 实验部分

5．2．1 实验的主要原料及设备

5．2．2 陶瓷化耐火硅橡胶电线电缆的制备

5．2．3 性能测试

5．3 结果与讨论

5．3．1 陶瓷化耐火硅橡胶电缆耐火性能的研究

5．4 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果