CN104945909A - 一种核电用中密度硅酮橡胶 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种中密度防火硅酮橡胶及其制备方法。所述的中密度硅酮橡胶是由A组分和B组分按照体积1:0.98～1.02混合，于0～40℃固化而成，其中所述的A组分是由α,ω-二羟基聚硅氧烷、羟基硅油、填料、阻燃剂、金属催化剂按照一定比例组成；所述的B组分是由α,ω-二羟基聚硅氧烷、羟基硅油、填料、含氢硅油、阻燃剂组成。本发明的核电用中密度硅酮橡胶可作为防火阻燃封堵材料，具有基本的力学性能，易去污，良好的水密与气密性能，同时具有优异的耐辐照性和阻燃性。
Description
技术领域
本发明涉及一种硅酮橡胶，具体涉及一种核电用中密度硅酮橡胶及其制备和应用，属于核电材料领域。
背景技术
核电厂防火屏障的目的在于环绕某一空间提供非能动边界，此屏障应有能力承受和包容预计的火灾，以及不让此火灾蔓延至防火屏障非火灾侧的材料或物项，或不使这些材料和物项发生直接或间接的损坏，并且要求这些功能的履行能在没有任何灭火系统动作的条件下完成。防火封堵是采用防火封堵材料对空开口、贯穿孔洞、建筑缝隙等进行密封和填塞，使其在规定的耐火时间内与相应构件协同工作，以阻止热量、火焰和烟气蔓延扩散的一种技术措施。
核电厂常用到的防火封堵材料有无机防火水泥、硅酮泡沫与硅酮橡胶。无机防火水泥虽然因造价低廉曾被大量使用，但由于固化后强度高，使得在更换或增加贯穿件时施工不便且容易损伤贯穿件，并且质量也不够稳定，因而目前在美国、法国等核电大国的核电厂中早已不再使用，国内核电新建项目也有弃用此材料的趋势。基于此，硅酮类材料成为当前核电厂孔洞防火封堵的最优选择。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供一种核电用中密度硅酮橡胶及其制备和应用。本发明的核电用中密度硅酮橡胶同时具备耐火、耐辐照、气密、水密、抗DBA等性能，且要求无毒无害、不含卤素及硫元素、不会对接触构件及周围环境产生危害。
本发明的技术方案如下：一种核电用中密度硅酮橡胶，包括体积比为1：0.98～1.02的A组分和B组分，其中，
所述A组分的原料组成及配比如下：
所述B组分的原料组成及配比如下：
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，所述α,ω-二羟基聚硅氧烷的粘度范围在800～1500cp。
进一步，所述羟基硅油的粘度范围为800～1200cp。
进一步，所述含氢硅油的粘度范围在20～40cp。
进一步，所述金属催化剂为铂催化剂或者锡催化剂。
进一步，所述阻燃剂选自硼酸锌、氢氧化镁、聚磷酸铵、季戊四醇，或者氢氧化铝。
进一步，所述填料选自轻质碳酸钙、硅灰石、气相二氧化硅或硅微粉
本发明的中密度硅酮橡胶材料适用于防火、气密、水密等要求。通常情况下为A、B两液体组份，A组份为黑色，B组份为浅黄色，以便于识别和检查混合是否充分。按照1:0.98-1.02的重量或体积比例于室温下混合后，固化为一种弹性橡胶体。
本发明第二方面公开了前述核电用中密度硅酮橡胶的制备方法，包括以下步骤：
1)A组分的制备：将A组分原料中的α,ω-二羟基聚硅氧烷与羟基硅油加入反应釜内，在20～35℃、真空度0.05～0.1MPa下混合10～40min，再向以上混合溶液中加入金属催化剂、填料及阻燃剂，用高速分散机搅拌混合30～40min，真空脱气30～40min；制得A组分；
2)B组分的制备：将B组分中的α,ω-二羟基聚硅氧烷、含氢硅油，及羟基硅油加入反应釜中，在20～35℃搅拌10～40min，再向以上混合溶液中加入填料及阻燃剂，用高速分散机搅拌混合30～40min，并保持罐内温度20～30℃，真空脱气30～40min；制得B组分；
3)将步骤1)制备的A组分和步骤2)制备的B组分按体积比1：0.98～1.02混合，0～40℃固化10分钟到8小时，获得中密度硅酮橡胶。
本发明第三方面公开了前述核电用中密度硅酮橡胶作为防火阻燃封堵材料的应用。
本发明的中密度硅酮橡胶作为防火阻燃封堵材料可应用的领域如下：二氧化碳和卤素防护区、防火隔断、废料储存池区域、有小幅位移的管道系统、应急采油发电机常用油箱和润滑油储存箱、工程设计防火系统、辐射区域、安全屏障。
中密度硅酮橡胶能够在室温条件下于封堵位置迅速反应形成蜂窝状弹性密封结构，同时具备生物屏蔽功能。6英寸封堵材料，无需永久性模板的设计即可达到3小时耐火等级。由于本项目涉及的硅酮类防火封堵材料在核电站核反应堆安全壳内使用，因此对其性能要求较为严苛，需同时具备耐火、耐辐照、气密、水密、抗DBA等性能，且要求无毒无害、不含卤素及硫元素、不会对接触构件及周围环境产生危害等。
本发明的有益效果是：本发明的中密度硅酮橡胶作为一种耐辐照防火封堵材料，具有极好的密封性能及阻染性能。二次施工过程中，在更换或增加贯穿件时容易施工，不损伤贯穿件。可使用不锋利的绝缘工具或设备有选择性的轻易拆除。新增或移除都十分便捷，新增加的中密度硅酮橡胶可与先前固化的材料结合成为一体的结构。
使用时，本发明的中密度硅酮橡胶采用液体施工，可确保贯穿件之间的缝隙充分填充。固化后的产品应用持久，耐损伤，表面易去污。本发明的产品对所接触的电缆外绝缘皮无腐蚀性，燃烧时释放的气体对人体无害，对周围设备及电缆无腐蚀性。
附图说明
图1为中密度硅酮橡胶封堵管道贯穿件贯穿墙体时的使用结构示意图；
图2为中密度硅酮橡胶封堵管道贯穿件贯穿墙体时的剖示图。
附图标注：
1.墙体 2.管道贯穿件 3.中密度硅酮橡胶封堵体
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例1核电用中密度硅酮橡胶的制备
1.原料组成
A组分：原料配比α,ω-二羟基聚硅氧烷45kg；羟基硅油10kg；铂催化剂1kg；硼酸锌12kg；气相二氧化硅32kg。
B组分：α,ω-二羟基聚硅氧烷35kg；羟基硅油10kg；含氢硅油10kg；氢氧化铝10kg；气相二氧化硅35kg。
2.制备方法
1)A组分的制备：将A组分原料中的α,ω-二羟基聚硅氧烷与羟基硅油加入反应釜内，在25℃、真空度0.1MPa下混合20min，再向以上混合溶液中加入金属催化剂、填料及阻燃剂，用高速分散机搅拌混合30min，真空脱气40min；制得A组分；
2)B组分的制备：将B组分中的α,ω-二羟基聚硅氧烷、含氢硅油，及羟基硅油加入反应釜中，在25℃搅拌30min，再向以上混合溶液中加入填料及阻燃剂，用高速分散机搅拌混合40min，并保持罐内温度30℃，真空脱气30min；制得B组分；
3)将步骤1)制备的A组分和步骤2)制备的B组分按体积比1：1混合25℃固化1小时，获得中密度硅酮橡胶。
实施例2核电用中密度硅酮橡胶的制备
1.原料组成
A组分：原料配比α,ω-二羟基聚硅氧烷35kg；羟基硅油15kg；铂催化剂5kg；硼酸锌10kg；气相二氧化硅35kg。
B组分：α,ω-二羟基聚硅氧烷45kg；羟基硅油7kg；含氢硅油15kg；氢氧化铝8kg；气相二氧化硅25kg。
2.制备方法
1)A组分的制备：将A组分原料中的α,ω-二羟基聚硅氧烷与羟基硅油加入反应釜内，在20℃、真空度0.1MPa下混合40min，再向以上混合溶液中加入金属催化剂、填料及阻燃剂，用高速分散机搅拌混合30min，真空脱气30min；制得A组分；
2)B组分的制备：将B组分中的α,ω-二羟基聚硅氧烷、含氢硅油，及羟基硅油加入反应釜中，在35℃搅拌10min，再向以上混合溶液中加入填料及阻燃剂，用高速分散机搅拌混合40min，并保持罐内温度30℃，真空脱气40min；制得B组分；
3)将步骤1)制备的A组分和步骤2)制备的B组分按体积比1：0.98混合，0℃固化8小时，获得中密度硅酮橡胶。
实施例3核电用中密度硅酮橡胶的制备
1.原料组成
A组分：原料配比α,ω-二羟基聚硅氧烷45kg；羟基硅油15kg；铂催化剂5kg；硼酸锌10kg；气相二氧化硅25kg。
B组分：α,ω-二羟基聚硅氧烷40kg；羟基硅油5kg；含氢硅油13kg；氢氧化铝12kg；气相二氧化硅30kg。
2.制备方法
1)A组分的制备：将A组分原料中的α,ω-二羟基聚硅氧烷与羟基硅油加入反应釜内，在35℃、真空度0.05MPa下混合10min，再向以上混合溶液中加入金属催化剂、填料及阻燃剂，用高速分散机搅拌混合40min，真空脱气40min；制得A组分；
2)B组分的制备：将B组分中的α,ω-二羟基聚硅氧烷、含氢硅油，及羟基硅油加入反应釜中，在20℃搅拌40min，再向以上混合溶液中加入填料及阻燃剂，用高速分散机搅拌混合30min，并保持罐内温度20℃，真空脱气30min；制得B组分；
3)将步骤1)制备的A组分和步骤2)制备的B组分按体积比1：1.02混合，40℃固化10分钟，获得中密度硅酮橡胶。
实施例4核电用中密度硅酮橡胶的制备
1.原料组成
A组分：原料配比α,ω-二羟基聚硅氧烷40kg；羟基硅油15kg；铂催化剂2kg；硼酸锌8kg；气相二氧化硅35kg。
B组分：α,ω-二羟基聚硅氧烷40kg；羟基硅油10kg；含氢硅油15kg；氢氧化铝10kg；气相二氧化硅25kg。
2.制备方法
1)A组分的制备：将A组分原料中的α,ω-二羟基聚硅氧烷与羟基硅油加入反应釜内，在30℃、真空度0.05MPa下混合30min，再向以上混合溶液中加入金属催化剂、填料及阻燃剂，用高速分散机搅拌混合40min，真空脱气30min；制得A组分；
2)B组分的制备：将B组分中的α,ω-二羟基聚硅氧烷、含氢硅油，及羟基硅油加入反应釜中，在30℃搅拌20min，再向以上混合溶液中加入填料及阻燃剂，用高速分散机搅拌混合30min，并保持罐内温度20℃，真空脱气40min；制得B组分；
3)将步骤1)制备的A组分和步骤2)制备的B组分按体积比1：1混合，20℃固化3小时，获得中密度硅酮橡胶。
本发明实施例1-4制备的核电用中密度硅酮橡胶的主要性能指标及其试验方法见下表1。
表1中密度硅酮橡胶性能指标
实施例5中密度硅酮橡胶的使用
1.首次安装
1)清洁开孔；
2)将A组分和B组份按照1:0.98～1.02的质量比充分混合；
3)将混合均匀后的混合物倒入开孔部位(墙体上的预留孔)，室温下待其固化，如图1-2所示。
可手工混合安装，如需加快进程可采用机具安装。
2.二次贯穿
可使用不锋利的绝缘工具或设备对墙体上核电用中密度硅酮橡胶封堵的部位轻易拆除。新增或移除都十分便捷，新增加的中密度硅酮橡胶可与先前固化的材料结合成为一体的结构。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种核电用中密度硅酮橡胶，包括体积比为1：0.98～1.02的A组分和B组分，其中，
所述A组分的原料组成及配比如下：
所述B组分的原料组成及配比如下：
2.根据权利要求1所述的核电用中密度硅酮橡胶，其特征在于，所述α,ω-二羟基聚硅氧烷的粘度范围在800～1500cp。
3.根据权利要求1所述的核电用中密度硅酮橡胶，其特征在于，所述羟基硅油的粘度范围为800～1200cp。
4.根据权利要求1所述的核电用中密度硅酮橡胶，其特征在于，所述含氢硅油的粘度范围在20～40cp。
5.根据权利要求1所述的核电用中密度硅酮橡胶，其特征在于，所述金属催化剂为铂催化剂或者锡催化剂。
6.根据权利要求1所述的核电用中密度硅酮橡胶，其特征在于，所述阻燃剂选自硼酸锌、氢氧化镁、聚磷酸铵、季戊四醇，或者氢氧化铝。
7.根据权利要求1所述的核电用中密度硅酮橡胶，其特征在于，所述填料选自轻质碳酸钙、硅灰石、气相二氧化硅或硅微粉。
8.权利要求1-7任一权利要求所述核电用中密度硅酮橡胶的制备方法，包括以下步骤：
1)A组分的制备：将A组分原料中的α,ω-二羟基聚硅氧烷与羟基硅油加入反应釜内，在20～35℃、真空度0.05～0.1MPa下混合10～40min，再向以上混合溶液中加入金属催化剂、填料及阻燃剂，用高速分散机搅拌混合30～40min，真空脱气30～40min；制得A组分；
2)B组分的制备：将B组分中的α,ω-二羟基聚硅氧烷、含氢硅油，及羟基硅油加入反应釜中，在20～35℃搅拌10～40min，再向以上混合溶液中加入填料及阻燃剂，用高速分散机搅拌混合30～40min，并保持罐内温度20～30℃，真空脱气30～40min；制得B组分；
3)将步骤1)制备的A组分和步骤2)制备的B组分按体积比1：0.98～1.02混合，0～40℃固化10分钟到8小时，获得中密度硅酮橡胶。
9.权利要求1-7任一权利要求所述核电用中密度硅酮橡胶作为防火阻燃封堵材料的应用。
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