本發(fā)明屬于光(電)纜包帶及其應(yīng)用領(lǐng)域，具體涉及一種由羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線與玻璃纖維復(fù)合制備的用于光(電)纜的新型無(wú)機(jī)阻燃耐火隔熱包帶。

背景技術(shù)：

如果“互聯(lián)網(wǎng)”被稱(chēng)作當(dāng)今信息社會(huì)的“高速公路”，那么光(電)纜就是信息高速公路上的基石(互聯(lián)網(wǎng)的物理路由)。隨著通信技術(shù)的快速發(fā)展，光(電)纜被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，例如民用建筑、軌道交通、油田、礦井、軍工信息基站等等。發(fā)生火災(zāi)時(shí)，保持通信暢通對(duì)于火災(zāi)救援、減少人員和財(cái)產(chǎn)損失至關(guān)重要，因此阻燃耐火通信光(電)纜在當(dāng)今信息社會(huì)眾多應(yīng)用領(lǐng)域顯現(xiàn)出至關(guān)重要的地位。目前，阻燃耐火通信光(電)纜主要由纜芯、加強(qiáng)構(gòu)件和阻燃耐火包帶等構(gòu)成，其阻燃耐火性能主要依靠阻燃耐火包帶來(lái)實(shí)現(xiàn)。目前市場(chǎng)上銷(xiāo)售的阻燃耐火包帶在火災(zāi)中雖然具有一定的阻燃性能，但其隔熱性能較差，同時(shí)在火災(zāi)中會(huì)釋放大量有毒氣體和煙霧，對(duì)火災(zāi)救援人員造成二次傷害。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)用阻燃耐火包帶的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種力學(xué)強(qiáng)度高、具有良好的耐高溫和隔熱性能的無(wú)機(jī)阻燃耐火隔熱包帶及其應(yīng)用。

一方面，本發(fā)明提供了一種無(wú)機(jī)阻燃耐火隔熱包帶，所述無(wú)機(jī)阻燃耐火隔熱包帶包括羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線和無(wú)機(jī)纖維，所述無(wú)機(jī)阻燃耐火隔熱包帶的寬度為10～200mm，優(yōu)選為20mm，所述無(wú)機(jī)阻燃耐火隔熱包帶用于包覆電纜或光纜。

本發(fā)明利用羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線與玻璃纖維復(fù)合制備的無(wú)機(jī)阻燃耐火隔熱包帶，該阻燃耐火隔熱包帶具有良好的耐高溫性能和隔熱性能，在火焰上灼燒不燃、無(wú)煙/無(wú)有害氣體釋放，在阻燃耐火光(電)纜領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。

較佳地，所述無(wú)機(jī)阻燃耐火隔熱包帶中羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線的質(zhì)量百分比≥30wt％，優(yōu)選為50～70wt％。

較佳地，所述羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線為由能在水中以單分散狀態(tài)存在的直徑為2～100nm，長(zhǎng)度為50nm～100μm的羥基磷灰石納米線組裝形成的二維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)羥基磷灰石納米線、或者直徑為5～100nm，長(zhǎng)度為20～2000μm的羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線。

較佳地，所述無(wú)機(jī)纖維包括玻璃纖維、碳纖維、硼纖維、氧化物纖維、硅酸鹽纖維、碳化硅纖維和金屬纖維，所述無(wú)機(jī)纖維的直徑為1～15μm、長(zhǎng)度為1～12mm。

較佳地，所述無(wú)機(jī)阻燃耐火隔熱包帶是采用傳統(tǒng)造紙工藝抄造而成的。

較佳地，所述無(wú)機(jī)阻燃耐火隔熱包帶的厚度≥50μm。

第二方面，本發(fā)明提供了一種上述無(wú)機(jī)阻燃耐火隔熱包帶在阻燃耐火電纜中的應(yīng)用。

第三方面，本發(fā)明提供了一種上述無(wú)機(jī)阻燃耐火隔熱包帶在阻燃耐火電纜中的應(yīng)用。

第四方面，本發(fā)明提供了一種耐火電纜，包括電纜以及包覆電纜的上述無(wú)機(jī)阻燃耐火隔熱包帶。

第五方面，本發(fā)明提供了一種耐火光纜，包括光纜以及包覆光纜的上述無(wú)機(jī)阻燃耐火隔熱包帶。

本發(fā)明中所述用于光(電)纜的無(wú)機(jī)阻燃耐火隔熱包帶是將羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線包裹后的玻璃纖維通過(guò)傳統(tǒng)造紙工藝將其抄造成無(wú)機(jī)耐火紙，然后將該耐火紙分切成寬度10～200mm的光(電)纜包帶。與傳統(tǒng)阻燃包帶相比，本發(fā)明制備的光(電)纜包帶具有更優(yōu)良的耐火、耐高溫和隔熱性能，在火焰上灼燒不燃燒、無(wú)煙/無(wú)有害氣體釋放，在阻燃耐火光(電)纜領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。

附圖說(shuō)明

圖1：本發(fā)明實(shí)施例1制備的用于光(電)纜的阻燃耐火隔熱包帶的耐火性能，由圖可見(jiàn)，其在火焰上灼燒時(shí)不燃燒，無(wú)煙霧/無(wú)有毒氣體產(chǎn)生；

圖2：本發(fā)明實(shí)施例1制備的用于光(電)纜的阻燃耐火隔熱包帶與現(xiàn)有其它阻燃耐火包帶的隔熱性能對(duì)比圖，結(jié)果顯示本發(fā)明制備的用于光(電)纜的阻燃耐火隔熱包帶顯示出更好的隔熱性能；

圖3：本發(fā)明實(shí)施例1制備的用于光(電)纜的阻燃耐火隔熱包帶與現(xiàn)有它阻燃耐火包帶在火焰上灼燒5min后，包帶的完整性對(duì)比圖。

具體實(shí)施方式

以下通過(guò)下述實(shí)施方式進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明，應(yīng)理解，下述實(shí)施方式僅用于說(shuō)明本發(fā)明，而非限制本發(fā)明。

本發(fā)明是將分散良好的羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線水分散液與玻璃纖維水分散液混合后通過(guò)傳統(tǒng)造紙工藝抄造成無(wú)機(jī)耐火紙，將該耐火紙分切成寬度為10～200mm的阻燃耐火隔熱包帶。本發(fā)明所述羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線在阻燃耐火隔熱包帶中的重量百分比≥30％，優(yōu)選的羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線重量百分比為50～70％。

以下示例性地說(shuō)明本發(fā)明提供的無(wú)機(jī)阻燃耐火隔熱包帶得制備方法。

羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線的制備。本發(fā)明所述羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線可以采用溶劑熱法制備，可參考文獻(xiàn)和專(zhuān)利報(bào)道的方法制備：朱英杰,路丙強(qiáng),陳峰,高柔韌性耐高溫不燃的羥基磷灰石紙及其制備方法,專(zhuān)利號(hào)ZL201310687363.2；Ying-Ying Jiang,Ying-Jie Zhu,Feng Chen,Jin Wu,Ceramics International,41,6098-6102(2015)；Yong-Gang Zhang,Ying-Jie Zhu Feng Chen,Jin Wu,Materials Letters,144,135-137(2015)。也可采用其它合適的制備方法，所用方法只要能夠制備出所述羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線即可。所述羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線的直徑可為5～100nm，長(zhǎng)度可為20～2000μm。

本發(fā)明優(yōu)選采用由能在水中以單分散狀態(tài)存在的直徑為2～100nm、長(zhǎng)度為50nm～100μm的羥基磷灰石納米線組裝形成的二維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)羥基磷灰石納米線。該二維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)羥基磷灰石納米線的制備方法可采用：以水溶性鈣鹽作為鈣源，以水溶性磷酸鹽作為磷源，以水溶性脂肪酸鹽作為反應(yīng)物、表面活性劑和乳化劑，以水作為溶劑，混合后得到反應(yīng)前驅(qū)體懸浮液；將所得反應(yīng)前驅(qū)體懸浮液在100～250℃下水熱處理1小時(shí)～7天后，再經(jīng)分離并用水洗滌得到能在水中以單分散狀態(tài)存在的羥基磷灰石納米線；將所述單分散狀態(tài)存在的羥基磷灰石納米線分散在水中，加入乙醇、分離產(chǎn)物、水洗、醇洗得到所述二維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)羥基磷灰石納米線。

本發(fā)明中，所述水溶性脂肪酸鹽包括但不局限于油酸鹽、亞油酸鹽、硬脂酸鹽、月桂酸鹽、肉豆蔻酸鹽和棕櫚酸鹽。所述脂肪酸鹽可以使脂肪酸的任何一種鹽，優(yōu)選脂肪酸的納鹽或鉀鹽。應(yīng)理解為可采用一種脂肪酸鹽，也可采用二種或二種以上的脂肪酸鹽。此外還應(yīng)理解可以采用相應(yīng)脂肪酸與堿的反應(yīng)產(chǎn)物，例如油酸與氫氧化鈉的反應(yīng)產(chǎn)物。脂肪酸鹽可先溶于水形成脂肪酸鹽水溶液再加入反應(yīng)體系，所述脂肪酸鹽水溶液的摩爾濃度可為0.01～10摩爾/升。所述水溶性鈣鹽包括但不局限于氯化鈣、硫酸鈣、醋酸鈣、硝酸鈣和/或其水合物，應(yīng)理解可采用一種水溶性鈣鹽，也可采用二種或二種以上的水溶性鈣鹽；此外還應(yīng)理解可以采用水溶性鈣鹽水合物，例如CaCl₂·2H₂O。所述水溶性鈣鹽水溶液摩爾濃度可為0.001～10摩爾/升，優(yōu)選為0.01～2摩爾/升。

在上述反應(yīng)前驅(qū)體中再加入水溶性磷酸鹽水溶液，均勻混合后得到反應(yīng)前驅(qū)體懸浮液。所述水溶性磷酸鹽水溶液的摩爾濃度可為0.001～10摩爾/升。所述水溶性磷酸鹽包括但不局限于磷酸鈉、磷酸二氫鈉、磷酸氫二鈉、三聚磷酸鈉、六偏磷酸鈉、磷酸鉀、磷酸氫二鉀、磷酸二氫鉀、三聚磷酸鉀、六偏磷酸鉀、磷酸銨、磷酸氫二銨、磷酸二氫銨、三聚磷酸銨、六偏磷酸銨、和/或以上化合物的水合物。應(yīng)理解可采用一種水溶性磷酸鹽，也可采用二種或二種以上的水溶性磷酸鹽；此外還應(yīng)理解可以采用水溶性磷酸鹽的水合物，例如NaH₂PO₄·2H₂O。

在本發(fā)明中，所述水溶性脂肪酸鹽與鈣源的摩爾比為10:1～1:10，優(yōu)選地，其摩爾比為7:2～5:1。所述水溶性鈣鹽和水溶性磷酸鹽的摩爾比可為1:10～10:1，優(yōu)選為1:2～2:1。

將反應(yīng)前驅(qū)體懸浮液在100～250℃下水熱處理1小時(shí)～7天后，再經(jīng)分離并用水洗滌得到所述羥基磷灰石納米線，將所述單分散狀態(tài)存在的羥基磷灰石納米線分散在水中，加入乙醇、分離產(chǎn)物、水洗、醇洗得到所述二維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)羥基磷灰石納米線。

將制備所得羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線或二維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)羥基磷灰石納米線制備成羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線的水懸浮液。其中，所述羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線水懸浮液的濃度可為0.1～20wt.％，優(yōu)選濃度為0.3～4wt.％。

將制備所得羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線制備成的水懸浮液與無(wú)機(jī)纖維進(jìn)行混合，得到漿料。本發(fā)明所述玻璃纖維的直徑可為1～15μm，長(zhǎng)度可為1～12mm。所的漿料(混合水懸浮液的)中無(wú)機(jī)纖維的濃度為0.1～10wt.％，優(yōu)選濃度為0.2～1wt.％。

本發(fā)明制備阻燃耐火隔熱包帶的造紙工藝為：將配置好的漿料通過(guò)濾水成型、壓榨(壓力1～5MPa，時(shí)間5～30min)，干燥(溫度60～105℃，時(shí)間3～10min)和壓光(線壓力5～150N/mm，速度5～15m/min)后制備成耐火紙，然后分切成寬度為10～200mm的阻燃耐火隔熱包帶。

總的來(lái)說(shuō)，本發(fā)明所述用于光(電)纜的新型無(wú)機(jī)阻燃耐火隔熱包帶是指采用羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線和玻璃纖維作為原料通過(guò)傳統(tǒng)造紙工藝抄造而成，其厚度可為≥50μm，優(yōu)選為50～3000μm，優(yōu)選的阻燃耐火隔熱包帶厚度為100～300μm。本發(fā)明通過(guò)電腦拉力儀測(cè)得本發(fā)明制備的無(wú)機(jī)阻燃耐火隔熱包帶的抗張強(qiáng)度為5～50MPa。

本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：

本發(fā)明制備的阻燃耐火隔熱包帶具有良好的力學(xué)性能，與傳統(tǒng)光(電)纜阻燃包帶相比，本發(fā)明的阻燃耐火隔熱包帶具有更優(yōu)良的耐高溫性能和隔熱性能，在火焰上灼燒不燃、無(wú)煙/無(wú)有害氣體釋放，在阻燃耐火光(電)纜領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。

下面進(jìn)一步例舉實(shí)施例以詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。同樣應(yīng)理解，以下實(shí)施例只用于對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說(shuō)明，不能理解為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，本領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的上述內(nèi)容作出的一些非本質(zhì)的改進(jìn)和調(diào)整均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。下述示例具體的工藝參數(shù)等也僅是合適范圍中的一個(gè)示例，即本領(lǐng)域技術(shù)人員可以通過(guò)本文的說(shuō)明做合適范圍內(nèi)的選擇，而并非要限定于下文示例的具體數(shù)值。

實(shí)施例1：

將長(zhǎng)度為3mm、直徑為6μm的玻璃纖維配置成濃度為0.5wt.％的水懸浮液，與濃度為0.5wt.％的羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線水懸浮液混合，羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線的重量百分比為80wt.％，緩慢攪拌1min后得到漿料，將復(fù)合后的漿料在凱塞快速紙頁(yè)成型器上濾水成型，成型后的紙頁(yè)經(jīng)過(guò)壓榨(壓力為5MPa，時(shí)間為3min)、干燥(溫度為95℃，時(shí)間為3min)后制備成厚度為190μm、抗張強(qiáng)度為6MPa的無(wú)機(jī)耐火紙。將該無(wú)機(jī)耐火紙分切成寬度為20mm的光(電)纜用阻燃耐火隔熱包帶；

將阻燃耐火隔熱包帶包裹在熱電偶上在酒精燈火焰上灼燒5min，熱電偶的溫度上升至376℃；對(duì)比之下，不包裹阻燃耐火隔熱包帶則熱電偶的溫度上升至687℃；即使用阻燃耐火隔熱包帶可以使溫度降低311℃。實(shí)驗(yàn)表明阻燃耐火隔熱包帶顯示出良好的阻燃、耐火和隔熱性能。

實(shí)施例2：

將長(zhǎng)度為6mm、直徑為6μm的玻璃纖維配置成濃度為0.2wt.％的水懸浮液，與濃度為0.5wt.％的羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線水懸浮液混合，羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線的重量百分比為60wt.％，緩慢攪拌1min后得到漿料，將復(fù)合后的漿料在凱塞快速紙頁(yè)成型器上濾水成型，成型后的紙頁(yè)經(jīng)過(guò)壓榨(壓力為2MPa，時(shí)間為8min)、干燥(溫度為65℃，時(shí)間為30min)后制備成厚度為100μm、抗張強(qiáng)度為5MPa的無(wú)機(jī)耐火紙。將該無(wú)機(jī)耐火紙分切成寬度為20mm的光(電)纜用阻燃耐火隔熱包帶。將其包裹在熱電偶上在酒精燈火焰上灼燒5min，熱電偶的溫度上升至520℃；對(duì)比之下，不包裹阻燃耐火隔熱包帶則熱電偶的溫度上升至687℃；即使用阻燃耐火隔熱包帶可以使溫度降低167℃。實(shí)驗(yàn)表明阻燃耐火隔熱包帶顯示出良好的阻燃、耐火和隔熱性能。

對(duì)比例1

對(duì)比無(wú)機(jī)耐火紙和玻璃纖維包帶的阻燃和隔熱性能。工業(yè)用玻璃纖維包帶，厚度為220μm、抗張強(qiáng)度為60MPa。將玻璃纖維包帶包裹在熱電偶上在酒精燈火焰上灼燒5min，熱電偶的溫度上升至589℃(不包裹阻燃耐火隔熱包帶時(shí)熱電偶的溫度上升至687℃)，如圖2所示。

對(duì)比例2

對(duì)比無(wú)機(jī)耐火紙和陶瓷化聚烯烴包帶的阻燃和隔熱性能。工業(yè)用陶瓷化聚烯烴包帶，厚度為234μm。將陶瓷化聚烯烴包帶包裹在熱電偶上在酒精燈火焰上灼燒5min，熱電偶的溫度上升至580℃(不包裹阻燃耐火隔熱包帶時(shí)熱電偶的溫度上升至687℃)，如圖2所示。

通過(guò)對(duì)比例顯示，無(wú)機(jī)耐火紙用作光(電)纜阻燃耐火隔熱包帶，無(wú)機(jī)耐火紙與光(電)纜現(xiàn)用阻燃耐火隔熱包帶相比，無(wú)機(jī)耐火紙具有更好的隔熱效果。