CN103642244B - 一种阻燃耐火材料及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种阻燃耐火材料及其制备方法，按质量份数计，包括有硅橡胶100质量份，有机硅氧烷5～30质量份，氧化锌1～10质量份；耐火填料20～200质量份，白炭黑20～200质量份，经加工后产品具有良好的机械性能（如拉伸强度、伸长率、抗撕裂强）、阻燃性能以及电性能（如击穿强度），并且在一定温度下或有氧条件下燃烧，可以结成坚硬的壳体，并且此壳体在600℃以上温度条件下形成一个致密的防火层，同时在加入氧化锌的情形下可以大大提高该材料的阻燃性能和耐温耐火性能，同时可以大改善耐填料以及白炭黑的添加量，并在保证良好的拉伸强度、抗撕裂强度、击穿强度以及耐火性能的前提下，可大大降低该阻燃耐火材料的成本。
Description
技术领域
本发明涉及耐火材料领域技术，特别是提供一种阻燃耐火材料及制备方法。
背景技术
通常硅橡胶本身不阻燃不耐火，火灾事故中，发生电线电缆不耐火，遇火易燃烧问题，本领域缺乏一种耐火的硅橡胶，要求不但能在正常使用过程中具备橡胶的优异特性，又有较好的阻燃性能和耐火性能，使用其制出的产品能在大火中起到一定的保护作用，能够减少火灾中给人们带来的损失，减少危害。
目前防火阻燃电缆大多采用氧化镁矿物绝缘或云母带缠绕实现耐火的功能。
氧化镁矿物耐火绝缘电缆在制造与应用方面存在以下缺点：第一，氧化镁矿物防火绝缘电缆的生产加工不能像高分子材料那样加工便捷，氧化镁矿物耐火绝缘电缆需要专门的生产加工设备，价格昂贵，设备成本较高；第二，因氧化镁矿物耐火绝缘电缆的外护层是全铜的，铜的价格高，使得生产成本较高，在实际应用方面，受到一定程度的限制；第三，由于铜护套氧化镁矿物防火绝缘电缆在生产加工、运输、线路的敷设安装和使用过程中有特殊要求，使得其敷设安装变得更加繁琐复杂，导致原材料成本造价升高，很难大规模普及应用，特别是民用建筑，至今仍没能广泛应用。
云母带缠绕的耐火电缆，在生产过程中，需要多层缠绕，由于工艺条件的限制，往往造成搭接缝处出现搭接缺陷，加上火烧后云母带容易发脆、脱落，很大程度上降低了耐火效果，造成线路短路，从而难以保障电力、通讯在火灾的情况下的安全畅通。
因此，迫切需要一种耐火材料替代氧化镁矿物耐火绝缘或云母带缠绕的方式实现耐火的功能。目前国家防火Ａ级有机材料几乎为空白，全部有无机材料所占据，而因为无机材料的缺陷，一直满足不了国家公安部的要求。同时，电力电网领域、煤矿、化工、石油、医药、军事、核电站、核潜艇钢铁、冶金、矿山、造船等各个行业等潜力巨大。
发明内容
有鉴于此，本发明针对现有技术存在之缺失，其主要目的是提供阻燃耐火性能好、易于生产加工且成本低的阻燃耐火材料及其制备方法。
为实现上述目的，本发明采用如下之技术方案：一种阻燃耐火材料，按质量份数计，包括有：
硅橡胶 100质量份；
有机硅氧烷 5～30质量份；
氧化锌 1～10质量份；
耐火填料 20～200质量份；
白炭黑 20～200质量份。
作为一种优选方案，所述有机硅氧烷的通式为：[R2SiO]m，其中R为Me、Ph、Vi、H、OH、Et有机或无机取代基，m＝0、1、2、3.....。
作为一种优选方案，所述硅橡胶的通式为（RnSiO4-n/2）m；其中，R为有机基，n为硅原子上连接的有机基数，n为1或2或3，m为聚合度且m≥2。
作为一种优选方案，所述硅橡胶为甲基硅橡胶、甲基乙烯基硅橡胶、甲基苯基乙烯基硅橡胶(PVMQ)、乙烯基硅橡胶、苯基硅橡胶中的一种或几种。
作为一种优选方案，所述有机硅氧烷为甲基、乙基或羟基硅氧烷，该有机硅氧烷的聚合度为150~300。
作为一种优选方案，所述耐火填料为矿物硅酸盐、玻璃粉、硅酸镁、硅酸钙、硅酸铝钾、硼酸盐、磷酸盐、碳酸钙、陶土、氢氧化物、云母粉或滑石粉。
一种阻燃耐火材料的制备方法，包括如下步骤：
1)将上述硅橡胶基材树脂100 质量份在捏合机中混炼，温度不高于100℃ ；
2)将有机硅氧烷5～30质量份，加入捏合机混炼均匀，使形成团状的硅橡胶；
3)将白炭黑20～200质量份，加入捏合机混炼均匀，使形成团状的硅橡胶；
4)将耐火填料20～200质量份，加入捏合机混炼均匀，使形成团状的硅橡胶；
5)对捏合机进行抽真空45-60分钟，真空度可为-0.05 Mpa ~-0.075Mpa，温度保持在不高于165℃；
6)将氧化锌1～10质量份，加入捏合机混炼均匀，使形成团状的硅橡胶；也即是阻燃耐火材料；
7) 将上述阻燃耐火材料移出捏合机，并进行冷却；
8) 将冷却后的团状的阻燃耐火材料在开炼机上开炼，并压成切成片状；
9) 将片状的阻燃耐火材料在滤胶机上进行过滤，即得成品阻燃耐火材料。
本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果，本发明的有益效果：
选择有机硅氧烷、氧化锌、白炭黑与硅橡胶配比优化，提高了聚合物各组份之间的相容性、聚合物基材与无卤阻燃剂非均相之间的相容性，其具有良好的机械性能（如拉伸强度、伸长率、抗撕裂强）、阻燃性能以及电性能（如击穿强度），并且该阻燃耐火材料在一定温度下或有氧条件下燃烧，可以结成坚硬的壳体，并且此壳体在600℃以上温度条件下形成一个致密的防火层，同时在加入氧化锌的情形下可以大大提高该材料的阻燃性能和耐温耐火性能，同时可以大改善耐填料以及白炭黑的添加量，并在保证良好的拉伸强度、抗撕裂强度、击穿强度以及耐火性能的前提下，可大大降低该阻燃耐火材料的成本。
具体实施方式
一种阻燃耐火材料，按质量份数计，包括有：
硅橡胶 100质量份；
有机硅氧烷 5～30质量份；
氧化锌 1～10质量份；
耐火填料 20～200质量份；
白炭黑 20～200质量份。
所述有机硅氧烷的通式为：[R2SiO]m，其中R为Me、Ph、Vi、H、OH、Et有机或无机取代基，m＝0、1、2、3.....。
所述硅橡胶的通式为（RnSiO4-n/2）m；其中，R为有机基，n为硅原子上连接的有机基数，n为1或2或3，m为聚合度且m≥2。
所述硅橡胶为甲基硅橡胶、甲基乙烯基硅橡胶、甲基苯基乙烯基硅橡胶(PVMQ)、乙烯基硅橡胶、苯基硅橡胶中的一种或几种。
所述有机硅氧烷为甲基、乙基或羟基硅氧烷，该有机硅氧烷的聚合度为150~300。
所述耐火填料为矿物硅酸盐、玻璃粉、硅酸镁、硅酸钙、硅酸铝钾、硼酸盐、磷酸盐、碳酸钙、陶土、氢氧化物、云母粉或滑石粉。
一种阻燃耐火材料的制备方法，包括如下步骤：
1)将上述硅橡胶基材树脂100 质量份在捏合机中混炼，温度不高于100℃ ；
2)将有机硅氧烷5～30质量份，加入捏合机混炼均匀，使形成团状的硅橡胶；
3)将白炭黑20～200质量份，加入捏合机混炼均匀，使形成团状的硅橡胶；
4)将耐火填料20～200质量份，加入捏合机混炼均匀，使形成团状的硅橡胶；
5)对捏合机进行抽真空45-60分钟，真空度可为-0.05 Mpa ~-0.075Mpa，温度保持在不高于165℃；
6)将氧化锌1～10质量份，加入捏合机混炼均匀，使形成团状的硅橡胶；也即是阻燃耐火材料；
7) 将上述阻燃耐火材料移出捏合机，并进行冷却；
8) 将冷却后的团状的阻燃耐火材料在开炼机上开炼，并压成切成片状；
9) 将片状的阻燃耐火材料在滤胶机上进行过滤，即得成品阻燃耐火材料。
各组分配比如下表所示：
将实施例1~6中的配比所制得的阻燃耐火材料利用加工成型设备制得需要的产品进行按下述方法测试：（请补充）
拉伸强度的测试方法采用GB/T528
伸长率的测试方法采用GB/T528
抗撕裂强度的测试方法采用GB/T528
阻燃性的测试方法采用UL94
击穿强度的测试方法采用ASTM D 149
测试结果如下：
综上所述，经过科学合理选择原材料和相应的添加剂以及它们之间的配比优化，提高了聚合物各组份之间的相容性、聚合物基材与无卤阻燃剂非均相之间的相容性；实现从配方到工艺技术的全程优化设计和控制，使材质具有良好的拉伸强度、伸长率、抗撕裂强度、阻燃性以及击穿强度等综合性能。必要时，经由高能射线辐照可更好地制成耐高温、耐辐射、耐天候、阻燃环保的阻燃耐火材料终端产品。
本发明重点在于该阻燃耐火材料可保证良好的机械性能、阻燃性能以及电性能情况下，还在一定温度下或有氧条件下燃烧，可以结成坚硬的壳体，并且此壳体在600℃的温度条件下形成一个致密的防火层，提高耐火性能；另一方面通过加入氧化锌下可以大大提高该材料的阻燃性能和耐温耐火性能，同时可以大改善耐填料以及白炭黑的添加量，并在保证良好的拉伸强度、抗撕裂强度、击穿强度以及耐火性能的前提下，可大大降低该阻燃耐火材料的成本。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何细微修改、等同变化和修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (1)
1.一种阻燃耐火材料的制备方法，其特征在于：阻燃耐候材料由以下原料组成：硅橡胶、有机硅氧烷、氧化锌、耐火填料和白炭黑；
包括如下步骤：
1）将上述硅橡胶基材树脂100份在捏合机中混炼，温度不高于100℃；
2）将有机硅氧烷5质量份，加入捏合机混炼均匀，使形成团状的硅橡胶；
3）将白炭黑90质量份，加入捏合机混炼均匀，使形成团状的硅橡胶；
4）将耐火填料50质量份，加入捏合机混炼均匀，使形成团状的硅橡胶；
5）对捏合机进行抽真空45-60分钟，真空度为-0.05Mpa～-0.075Mpa，温度保持在不高于165℃；
6）将氧化锌1质量份，加入捏合机混炼均匀，使形成团状的硅橡胶；也即是阻燃耐火材料；
7）将上述阻燃耐火材料移出捏合机，并进行冷却；
8）将冷却后的团状的阻燃耐火材料在开炼机上开炼，并压成切成片状；
9）将片状的阻燃耐火材料在滤胶机上进行过滤，即得成品阻燃耐火材料；
所述硅橡胶为甲基苯基乙烯基硅橡胶、乙烯基硅橡胶、苯基硅橡胶中的一种或几种；
所述有机硅氧烷为乙基或羟基硅氧烷，该有机硅氧烷的聚合度为150～300；
所述耐火填料为矿物硅酸盐、玻璃粉、硅酸镁、硅酸钙、硅酸铝钾、硼酸盐、磷酸盐、碳酸钙、陶土、云母粉或滑石粉。
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