CN107384126A - 一种防火耐候的电缆涂料及其制备方法 - Google Patents

一种防火耐候的电缆涂料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种防火耐候的电缆涂料及其制备方法，涉及涂料技术领域，包括以下份计的原料：有机硅改性环氧树脂65~75份、苯丙乳液45~55份、改性氟碳树脂40~45份、改性淀粉30~40份、填料25~30份、助剂20~25份和水60~70份。本发明粘结性能强，在各种环境长期使用不开裂，具有防水、防火、耐候、耐磨的特点，抗老化性强。

Description

一种防火耐候的电缆涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及电缆涂料技术领域，具体涉及一种防火耐候的电缆涂料及其制备方法。
背景技术
现有的电缆防火涂料包括溶剂型和水性防火涂料，溶剂型防火涂料具有非常好的防火阻燃效果，但由于溶剂本身易燃，而且在热环境下有毒物质挥发量大，而且降解性较差，从环境保护的方面考虑，水性电缆防火涂料是今后的发展方向。目前，水性电缆防火涂料基本实现了无污染、无毒无味、对施工人员的健康不造成威胁以及隔热防火效果较为强劲的目标，而且使用性如附着力、柔韧性较好，但由于电缆线的使用环境的复杂性，防火涂料在长期的高温、腐蚀环境下使用时容易出现老化、龟裂脱落的情况，难以满足电缆使用环境的要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种防火耐候的电缆涂料及其制备方法，粘结性能强，在各种环境长期使用不开裂，具有防水、防火、耐候、耐磨的特点，抗老化性强。
本发明提供了如下的技术方案：一种防火耐候的电缆涂料，包括以下份计的原料：有机硅改性环氧树脂65~75份、苯丙乳液45~55份、改性氟碳树脂40~45份、改性淀粉30~40份、填料25~30份、助剂20~25份和水60~70份；
所述有机硅改性环氧树脂包括以下份计的原料：双酚A环氧树脂25~40份、氨基硅油18~20份和二氨基二苯甲烷10~15份；
所述改性氟碳树脂包括以下份计的原料：氟碳树脂20~22份、二甲苯15~17份和纳米二氧化钛10~12份；
所述助剂包括以下份计的原料：阻燃剂3~4份、分散剂3~4份、固化剂3~4份、成炭剂2~3份、成炭催化剂2~3份、消泡剂1~2份、憎水剂1~2份和光稳定剂0.8~1.2份。
其中，所述改性淀粉包括以下份计的原料：淀粉15~17份、氢氧化钠10~11份、乙二胺四乙酸钠5~7份、三偏磷酸钠1~3份、醋酸酐1~3份和水10~20份。
其中，所述改性淀粉的制备方法为：
称取淀粉和乙二胺四乙酸钠，加入水中在60~80摄氏度条件下加热溶解30~40min，降温至10~25摄氏度得到淀粉乳；
称取氢氧化钠加入前述得到的淀粉乳中，再加入三偏磷酸钠，混合均匀后在50~70摄氏度条件下反应20~25min，然后滴加醋酸酐，滴加完毕后，搅拌反应30~40min，得到改性淀粉浆液，再经过洗涤、脱水和干燥，得到所述改性淀粉。
其中，所述填料包括以下份计的原料：硅藻土10~12份、海泡石10~12份、麦饭石4~6份、改性硫酸钙晶须4~6份、沸石3~5份和膨胀蛭石1~3份。
其中，所述改性硫酸钙晶须的制备方法为：将直径20～26微米的硫酸钙晶须和硅烷偶联剂加入到高速混合机中，以200~300r/min的转速混合10～50min，即得所述改性硫酸钙晶须，所述硫酸钙晶须和硅烷偶联剂的质量比为3~5：1。
其中，所述固化剂为四甲基氢氧化铵、四丁基氢氧化铵、N,N-二甲基苄胺中的至少一种，所述成炭催化剂为聚磷酸铵、磷酸二氢铵和焦磷酸铵中的一种或多种，所述成炭剂为三梨醇或者季戊四醇。
其中，所述分散剂为油酸钠、羧酸钾和磺酸钠中的一种或者几种，所述成膜助剂为乙二醇乙醚、乙二醇丁醚、乙二醇和丙二醇中的一种或几种，所述消泡剂为矿物油类消泡剂或有机硅类消泡剂，憎水剂为硬脂酸钙。
其中，所述光稳定剂为邻羟基二苯甲酮类、苯并三唑类、水杨酸酯类和三嗪类的混合物，所述阻燃剂为水溶性聚磷酸胺和氟硼酸铵的复合物。
本发明提供一种防火耐候的电缆涂料的制备方法，包括如下步骤：
（1）、制备有机硅改性环氧树脂
将氨基硅油和双酚A环氧树脂混合，溶解于丙酮中，以100~120r/min的转速搅拌10~15min，升温至100~110摄氏度，反应1~2h，反应结束后，减压蒸馏去除丙酮，得到混合物料，向其中加入二氨基二苯甲烷混合，以200~300r/min的转速搅拌10~20min，干燥，冷却后得到所述有机硅改性环氧树脂，备用；
（2）、制备改性氟碳树脂
称取氟碳树脂放入二甲苯中至完全溶解，再向其中中加入纳米二氧化钛，得到混合溶液并超声处理20~30min，得到所述改性氟碳树脂；其中，超声功率为200~300W，备用；
（3）、填料酸化处理
称取填料，研磨粉碎并过100~120目筛，放入回转窑中煅烧，煅烧温度控制为300～500℃，煅烧时间控制为1~2h；
将煅烧后的填料放入浓度为35~45%的硫酸池内进行酸化处理，酸化时间为16~20h，将填料取出沥干，放入回转式烘干机中烘干，研磨并过200~250目筛，得到酸化后的填料，备用；
（4）、将步骤（1）得到的有机硅改性环氧树脂、步骤（2）得到的改性氟碳树脂和步骤（3）得到的酸化后的填料混合，加入剩余原料，以200~300r/min的转速搅拌20~30min，得到所述防火耐候的电缆涂料。
本发明的有益效果：粘结性能强，在各种环境长期使用不开裂，具有防水、防火、耐候、耐磨的特点，抗老化性强，具体如下：
（1）、本发明在原料中添加有机硅改性环氧树脂，采用氨基硅油和二氨基二苯甲烷对双酚A环氧树脂进行改性得到，具有良好的物理和化学性能，具有粘结强度高、介电性能良好、变形收缩率小、尺寸稳定性好，硬度高和柔韧性等特点，从而提高了本发明的抗老化性能和粘结度；
（2）、本发明在原料中添加改性氟碳树脂，采用二甲苯和纳米二氧化钛对氟碳树脂进行改性得到，提高了氟碳树脂的耐热性、耐寒性、低温柔韧性，从而提高本发明的耐候性，防止在长期的高温、腐蚀环境下使用时容易出现老化、龟裂脱落的情况；
（3）、本发明在原料中添加改性淀粉，对淀粉进行改性处理，使其具有良好的抗冻性、防腐性和粘结性，提高本发明的粘结性和耐候性；在原料中添加光稳定剂，可以提高涂料的抗紫外线能力，延长使用时间，提高抗老化性；
（4）、本发明在原料中添加改性硫酸钙晶须，用于提高涂料整体的耐热和耐水性能，采用硫酸钙晶须和硅烷偶联剂制成，提高了涂料与基体的界面黏结力。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
实施例1
一种防火耐候的电缆涂料，包括以下份计的原料：有机硅改性环氧树脂65份、苯丙乳液45份、改性氟碳树脂40份、改性淀粉30份、填料25份、助剂20份和水60份
所述有机硅改性环氧树脂包括以下份计的原料：双酚A环氧树脂25份、氨基硅油18份和二氨基二苯甲烷10份；
所述改性氟碳树脂包括以下份计的原料：氟碳树脂20份、二甲苯15份和纳米二氧化钛10份；
所述助剂包括以下份计的原料：阻燃剂3份、分散剂3份、固化剂3份、成炭剂2份、成炭催化剂2份、消泡剂1份、憎水剂1份和光稳定剂0.8份。
其中，所述改性淀粉包括以下份计的原料：淀粉15份、氢氧化钠10份、乙二胺四乙酸钠5份、三偏磷酸钠1份、醋酸酐1份和水10份。
其中，所述改性淀粉的制备方法为：
称取淀粉和乙二胺四乙酸钠，加入水中在60摄氏度条件下加热溶解30min，降温至10摄氏度得到淀粉乳；
称取氢氧化钠加入前述得到的淀粉乳中，再加入三偏磷酸钠，混合均匀后在50摄氏度条件下反应20min，然后滴加醋酸酐，滴加完毕后，搅拌反应30min，得到改性淀粉浆液，再经过洗涤、脱水和干燥，得到所述改性淀粉。
其中，所述填料包括以下份计的原料：硅藻土10份、海泡石10份、麦饭石4份、改性硫酸钙晶须4份、沸石3份和膨胀蛭石1份。
其中，所述改性硫酸钙晶须的制备方法为：将直径20微米的硫酸钙晶须和硅烷偶联剂加入到高速混合机中，以200r/min的转速混合10min，即得所述改性硫酸钙晶须，所述硫酸钙晶须和硅烷偶联剂的质量比为3：1。
其中，所述固化剂为四甲基氢氧化铵和四丁基氢氧化铵，所述成炭催化剂为聚磷酸铵，所述成炭剂为三梨醇。
其中，所述分散剂为油酸钠，所述成膜助剂为乙二醇乙醚，所述消泡剂为矿物油类消泡剂，憎水剂为硬脂酸钙。
其中，所述光稳定剂为邻羟基二苯甲酮类、苯并三唑类、水杨酸酯类和三嗪类的混合物，所述阻燃剂为水溶性聚磷酸胺和氟硼酸铵的复合物。
本实施例中提供一种防火耐候的电缆涂料的制备方法，包括如下步骤：
（1）、制备有机硅改性环氧树脂
将氨基硅油和双酚A环氧树脂混合，溶解于丙酮中，以100r/min的转速搅拌10min，升温至100摄氏度，反应1h，反应结束后，减压蒸馏去除丙酮，得到混合物料，向其中加入二氨基二苯甲烷混合，以200r/min的转速搅拌10min，干燥，冷却后得到所述有机硅改性环氧树脂，备用；
（2）、制备改性氟碳树脂
称取氟碳树脂放入二甲苯中至完全溶解，再向其中中加入纳米二氧化钛，得到混合溶液并超声处理20min，得到所述改性氟碳树脂；其中，超声功率为200W，备用；
（3）、填料酸化处理
称取填料，研磨粉碎并过100目筛，放入回转窑中煅烧，煅烧温度控制为300℃，煅烧时间控制为1h；
将煅烧后的填料放入浓度为35%的硫酸池内进行酸化处理，酸化时间为16h，将填料取出沥干，放入回转式烘干机中烘干，研磨并过200目筛，得到酸化后的填料，备用；
（4）、将步骤（1）得到的有机硅改性环氧树脂、步骤（2）得到的改性氟碳树脂和步骤（3）得到的酸化后的填料混合，加入剩余原料，以200r/min的转速搅拌20min，得到所述防火耐候的电缆涂料。
实施例2
一种防火耐候的电缆涂料，包括以下份计的原料：有机硅改性环氧树脂75份、苯丙乳液55份、改性氟碳树脂45份、改性淀粉40份、填料30份、助剂25份和水70份
所述有机硅改性环氧树脂包括以下份计的原料：双酚A环氧树脂40份、氨基硅油20份和二氨基二苯甲烷15份；
所述改性氟碳树脂包括以下份计的原料：氟碳树脂22份、二甲苯17份和纳米二氧化钛12份；
所述助剂包括以下份计的原料：阻燃剂4份、分散剂4份、固化剂4份、成炭剂3份、成炭催化剂3份、消泡剂2份、憎水剂2份和光稳定剂1.2份。
其中，所述改性淀粉包括以下份计的原料：淀粉17份、氢氧化钠11份、乙二胺四乙酸钠7份、三偏磷酸钠3份、醋酸酐3份和水20份。
其中，所述改性淀粉的制备方法为：
称取淀粉和乙二胺四乙酸钠，加入水中在60摄氏度条件下加热溶解40min，降温至25摄氏度得到淀粉乳；
称取氢氧化钠加入前述得到的淀粉乳中，再加入三偏磷酸钠，混合均匀后在50~70摄氏度条件下反应25min，然后滴加醋酸酐，滴加完毕后，搅拌反应40min，得到改性淀粉浆液，再经过洗涤、脱水和干燥，得到所述改性淀粉。
其中，所述填料包括以下份计的原料：硅藻土12份、海泡石12份、麦饭石6份、改性硫酸钙晶须6份、沸石5份和膨胀蛭石3份。
其中，所述改性硫酸钙晶须的制备方法为：将直径26微米的硫酸钙晶须和硅烷偶联剂加入到高速混合机中，以300r/min的转速混合50min，即得所述改性硫酸钙晶须，所述硫酸钙晶须和硅烷偶联剂的质量比为5：1。
其中，所述固化剂为四丁基氢氧化铵和N,N-二甲基苄胺，所述成炭催化剂为磷酸二氢铵，所述成炭剂为季戊四醇。
其中，所述分散剂为羧酸钾，所述成膜助剂为乙二醇丁醚，所述消泡剂为有机硅类消泡剂，憎水剂为硬脂酸钙。
其中，所述光稳定剂为邻羟基二苯甲酮类、苯并三唑类、水杨酸酯类和三嗪类的混合物，所述阻燃剂为水溶性聚磷酸胺和氟硼酸铵的复合物。
本实施例中提供一种防火耐候的电缆涂料的制备方法，包括如下步骤：
（1）、制备有机硅改性环氧树脂
将氨基硅油和双酚A环氧树脂混合，溶解于丙酮中，以120r/min的转速搅拌15min，升温至110摄氏度，反应2h，反应结束后，减压蒸馏去除丙酮，得到混合物料，向其中加入二氨基二苯甲烷混合，以300r/min的转速搅拌20min，干燥，冷却后得到所述有机硅改性环氧树脂，备用；
（2）、制备改性氟碳树脂
称取氟碳树脂放入二甲苯中至完全溶解，再向其中中加入纳米二氧化钛，得到混合溶液并超声处理30min，得到所述改性氟碳树脂；其中，超声功率为300W，备用；
（3）、填料酸化处理
称取填料，研磨粉碎并过120目筛，放入回转窑中煅烧，煅烧温度控制为500℃，煅烧时间控制为2h；
将煅烧后的填料放入浓度为45%的硫酸池内进行酸化处理，酸化时间为20h，将填料取出沥干，放入回转式烘干机中烘干，研磨并过250目筛，得到酸化后的填料，备用；
（4）、将步骤（1）得到的有机硅改性环氧树脂、步骤（2）得到的改性氟碳树脂和步骤（3）得到的酸化后的填料混合，加入剩余原料，以300r/min的转速搅拌30min，得到所述防火耐候的电缆涂料。
实施例3
一种防火耐候的电缆涂料，包括以下份计的原料：有机硅改性环氧树脂70份、苯丙乳液50份、改性氟碳树脂42.5份、改性淀粉35份、填料27.5份、助剂22.5份和水65份
所述有机硅改性环氧树脂包括以下份计的原料：双酚A环氧树脂30份、氨基硅油19份和二氨基二苯甲烷12.5份；
所述改性氟碳树脂包括以下份计的原料：氟碳树脂21份、二甲苯16份和纳米二氧化钛11份；
所述助剂包括以下份计的原料：阻燃剂3.5份、分散剂3.5份、固化剂3.5份、成炭剂2.5份、成炭催化剂2.5份、消泡剂1.5份、憎水剂1.5份和光稳定剂1份。
其中，所述改性淀粉包括以下份计的原料：淀粉16份、氢氧化钠10.5份、乙二胺四乙酸钠6份、三偏磷酸钠2份、醋酸酐2份和水15份。
其中，所述改性淀粉的制备方法为：
称取淀粉和乙二胺四乙酸钠，加入水中在70摄氏度条件下加热溶解35min，降温至15摄氏度得到淀粉乳；
称取氢氧化钠加入前述得到的淀粉乳中，再加入三偏磷酸钠，混合均匀后在60摄氏度条件下反应23min，然后滴加醋酸酐，滴加完毕后，搅拌反应35min，得到改性淀粉浆液，再经过洗涤、脱水和干燥，得到所述改性淀粉。
其中，所述填料包括以下份计的原料：硅藻土11份、海泡石11份、麦饭石5份、改性硫酸钙晶须5份、沸石4份和膨胀蛭石2份。
其中，所述改性硫酸钙晶须的制备方法为：将直径23微米的硫酸钙晶须和硅烷偶联剂加入到高速混合机中，以250r/min的转速混合30min，即得所述改性硫酸钙晶须，所述硫酸钙晶须和硅烷偶联剂的质量比为4：1。
其中，所述固化剂为四甲基氢氧化铵和N,N-二甲基苄胺，所述成炭催化剂为焦磷酸铵，所述成炭剂为季戊四醇。
其中，所述分散剂为磺酸钠，所述成膜助剂为乙二醇，所述消泡剂为矿物油类消泡剂，憎水剂为硬脂酸钙。
其中，所述光稳定剂为邻羟基二苯甲酮类、苯并三唑类、水杨酸酯类和三嗪类的混合物，所述阻燃剂为水溶性聚磷酸胺和氟硼酸铵的复合物。
本实施例中提供一种防火耐候的电缆涂料的制备方法，包括如下步骤：
（1）、制备有机硅改性环氧树脂
将氨基硅油和双酚A环氧树脂混合，溶解于丙酮中，以110r/min的转速搅拌12min，升温至105摄氏度，反应1.5h，反应结束后，减压蒸馏去除丙酮，得到混合物料，向其中加入二氨基二苯甲烷混合，以250r/min的转速搅拌15min，干燥，冷却后得到所述有机硅改性环氧树脂，备用；
（2）、制备改性氟碳树脂
称取氟碳树脂放入二甲苯中至完全溶解，再向其中中加入纳米二氧化钛，得到混合溶液并超声处理25min，得到所述改性氟碳树脂；其中，超声功率为250W，备用；
（3）、填料酸化处理
称取填料，研磨粉碎并过110目筛，放入回转窑中煅烧，煅烧温度控制为400℃，煅烧时间控制为1.5h；
将煅烧后的填料放入浓度为40%的硫酸池内进行酸化处理，酸化时间为18h，将填料取出沥干，放入回转式烘干机中烘干，研磨并过225目筛，得到酸化后的填料，备用；
（4）、将步骤（1）得到的有机硅改性环氧树脂、步骤（2）得到的改性氟碳树脂和步骤（3）得到的酸化后的填料混合，加入剩余原料，以250r/min的转速搅拌25min，得到所述防火耐候的电缆涂料。
参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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)

1.一种防火耐候的电缆涂料，其特征在于，包括以下份计的原料：有机硅改性环氧树脂65~75份、苯丙乳液45~55份、改性氟碳树脂40~45份、改性淀粉30~40份、填料25~30份、助剂20~25份和水60~70份；
所述有机硅改性环氧树脂包括以下份计的原料：双酚A环氧树脂25~40份、氨基硅油18~20份和二氨基二苯甲烷10~15份；
所述改性氟碳树脂包括以下份计的原料：氟碳树脂20~22份、二甲苯15~17份和纳米二氧化钛10~12份；
所述助剂包括以下份计的原料：阻燃剂3~4份、分散剂3~4份、固化剂3~4份、成炭剂2~3份、成炭催化剂2~3份、消泡剂1~2份、憎水剂1~2份和光稳定剂0.8~1.2份。
2.根据权利要求1所述的防火耐候的电缆涂料，其特征在于，所述改性淀粉包括以下份计的原料：淀粉15~17份、氢氧化钠10~11份、乙二胺四乙酸钠5~7份、三偏磷酸钠1~3份、醋酸酐1~3份和水10~20份。
3.根据权利要求2所述的防火耐候的电缆涂料，其特征在于，所述改性淀粉的制备方法为：
称取淀粉和乙二胺四乙酸钠，加入水中在60~80摄氏度条件下加热溶解30~40min，降温至10~25摄氏度得到淀粉乳；
称取氢氧化钠加入前述得到的淀粉乳中，再加入三偏磷酸钠，混合均匀后在50~70摄氏度条件下反应20~25min，然后滴加醋酸酐，滴加完毕后，搅拌反应30~40min，得到改性淀粉浆液，再经过洗涤、脱水和干燥，得到所述改性淀粉。
4.根据权利要求1所述的防火耐候的电缆涂料，其特征在于，所述填料包括以下份计的原料：硅藻土10~12份、海泡石10~12份、麦饭石4~6份、改性硫酸钙晶须4~6份、沸石3~5份和膨胀蛭石1~3份。
5.根据权利要求4所述的防火耐候的电缆涂料，其特征在于，所述改性硫酸钙晶须的制备方法为：将直径20～26微米的硫酸钙晶须和硅烷偶联剂加入到高速混合机中，以200~300r/min的转速混合10～50min，即得所述改性硫酸钙晶须，所述硫酸钙晶须和硅烷偶联剂的质量比为3~5：1。
6.根据权利要求1所述的防火耐候的电缆涂料，其特征在于，所述固化剂为四甲基氢氧化铵、四丁基氢氧化铵、N,N-二甲基苄胺中的至少一种，所述成炭催化剂为聚磷酸铵、磷酸二氢铵和焦磷酸铵中的一种或多种，所述成炭剂为三梨醇或者季戊四醇。
7.根据权利要求1所述的防火耐候的电缆涂料，其特征在于，所述分散剂为油酸钠、羧酸钾和磺酸钠中的一种或者几种，所述成膜助剂为乙二醇乙醚、乙二醇丁醚、乙二醇和丙二醇中的一种或几种，所述消泡剂为矿物油类消泡剂或有机硅类消泡剂，憎水剂为硬脂酸钙。
8.根据权利要求1所述的防火耐候的电缆涂料，其特征在于，所述光稳定剂为邻羟基二苯甲酮类、苯并三唑类、水杨酸酯类和三嗪类的混合物，所述阻燃剂为水溶性聚磷酸胺和氟硼酸铵的复合物。
9.一种根据权利要求1~8任一项所述的防火耐候的电缆涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）、制备有机硅改性环氧树脂
将氨基硅油和双酚A环氧树脂混合，溶解于丙酮中，以100~120r/min的转速搅拌10~15min，升温至100~110摄氏度，反应1~2h，反应结束后，减压蒸馏去除丙酮，得到混合物料，向其中加入二氨基二苯甲烷混合，以200~300r/min的转速搅拌10~20min，干燥，冷却后得到所述有机硅改性环氧树脂，备用；
（2）、制备改性氟碳树脂
称取氟碳树脂放入二甲苯中至完全溶解，再向其中中加入纳米二氧化钛，得到混合溶液并超声处理20~30min，得到所述改性氟碳树脂；其中，超声功率为200~300W，备用；
（3）、填料酸化处理
称取填料，研磨粉碎并过100~120目筛，放入回转窑中煅烧，煅烧温度控制为300～500℃，煅烧时间控制为1~2h；
将煅烧后的填料放入浓度为35~45%的硫酸池内进行酸化处理，酸化时间为16~20h，将填料取出沥干，放入回转式烘干机中烘干，研磨并过200~250目筛，得到酸化后的填料，备用；
（4）、将步骤（1）得到的有机硅改性环氧树脂、步骤（2）得到的改性氟碳树脂和步骤（3）得到的酸化后的填料混合，加入剩余原料，以200~300r/min的转速搅拌20~30min，得到所述防火耐候的电缆涂料。
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