CN108976813A - 一种电缆封堵用防火材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电缆封堵用防火材料及其制备方法，所述防火材料由以下重量份数的原料制成：甲基乙烯基硅橡胶25‑35份，丙烯酸酯橡胶12‑20份，木质纤维10‑16份，轻质碳酸钙 1‑3份，白炭黑VN‑3 2‑5份，羟基硅油1‑5份，氢氧化铝10‑15份，硫化剂0.5‑1.5份，三烯丙基异氰脲酸酯0.3‑1.0份和硅烷偶联剂1‑3份。本发明各种原料协同作用，硬度合适，机械强度高，抗老化性能优异，弹性好，阻燃性能优异，用于电缆与管道、墙体或者柜体之间的封堵，不容易产生裂缝和发生脱落。

Description

一种电缆封堵用防火材料及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种电缆封堵用防火材料及其制备方法。
背景技术
目前电力行业，对电缆封堵材料多采用有机防火材料，有机防火材料容易受外界紫外线温度、污秽度因素的影响，随着使用时间的加长，性能会进一步下降，以及对啮齿类动物防护能力也是有限的，不能对电缆和管道、墙体或者柜体之间形成长期坚韧有效的密封。
公告号为CN102304282B中国专利公开了一种防火硅酮橡胶，是由聚醚二元醇、异氰酸酯、氨基硅烷交联剂和阻燃剂按一定配比组成。所述硅酮橡胶的制备是首先将聚醚二元醇在真空下热处理30～60 分钟，放气后加入异氰酸酯进行化学反应60～180 分钟；再加入氨基硅烷交联剂，继续反应30～60 分钟；然后加入阻燃剂，充分分散后经过脱水提取即可。该发明的防火硅酮橡胶在室温下可固化，无需加热，具有使用方便、无味无毒、耐氧抗老化性、耐光抗老化性、抗高温和严寒等优点，且具有良好的弹性、强度、电绝缘性及优异的阻燃性能，可广泛应用于建筑缝隙封堵、电缆孔洞封堵、油气管道封堵、电信基站、钢铁行业等防火要求较高的领域。但是，该专利防火硅酮橡胶机械强度、韧性较差，在线路有振动时容易产生脱落。
公告号为CN103740107B的中国专利公开了一种不干性无卤有机防火堵料及其制备方法，所述不干性无卤有机防火材料是将原料107基胶，高岭土，苯基硅油，阻燃剂，结构控制剂，补强剂，填料按一定比例取材。其制备方法是将107基胶，高岭土，苯基硅油，补强剂混合搅拌得到粘接树脂；将阻燃剂与填料放入搅拌机中混合搅拌得到预混填料；将粘接树脂和结构控制剂加入到预混填料中混合搅拌成粘性软团物，经挤出机挤出成型。该发明制得的不干性无卤有机防火堵料具有长期柔软性，良好的耐油性、耐火性，其制备工艺简单、生产周期短，遇火不会产生有毒气体并且可阻挡一定强度的核辐射等特点，可以广泛应用于机械管道、电缆等防火要求较高的封堵结构。但是，该专利防火堵料的强度、韧性仍然较差，在线路有振动时容易产生裂缝。
发明内容
为克服上述缺陷，本发明的目的在于提供一种电缆封堵用防火材料及其制备方法。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种电缆封堵用防火材料，由以下重量份数的原料制成：
甲基乙烯基硅橡胶25-35份，丙烯酸酯橡胶12-20份，木质纤维10-16份，轻质碳酸钙 1-3份，白炭黑VN-3 2-5份，羟基硅油1-5份，氢氧化铝10-15份，硫化剂0.5-1.5份，三烯丙基异氰脲酸酯0.3-1.0份和硅烷偶联剂1-3份。
优选地，所述硫化剂为2，5-二甲基-2，5-二（叔丁基过氧基）己烷。
优选地，所述硅烷偶联剂为KH550、KH560或者Si69。
优选地，所述防火材料由以下重量份数的原料制成：
甲基乙烯基硅橡胶27-33份，丙烯酸酯橡胶14-17份，木质纤维12-14份，轻质碳酸钙 2-2.8份，白炭黑VN-3 3-4份，羟基硅油3-4份，氢氧化铝12-14份，硫化剂0.8-1.3份，三烯丙基异氰脲酸酯0.5-0.7份和硅烷偶联剂1.5-2.5份。
优选地，所述防火材料由以下重量份数的原料制成：
甲基乙烯基硅橡胶30份，丙烯酸酯橡胶15份，木质纤维12份，轻质碳酸钙2份，白炭黑VN-3 3.2份，羟基硅油3.5份，氢氧化铝12份，硫化剂1.0份，三烯丙基异氰脲酸酯0.6份和硅烷偶联剂2份。
上述的电缆封堵用防火材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将甲基乙烯基硅橡胶、丙烯酸酯橡胶、木质纤维、硅烷偶联剂在80-120℃条件下混炼8-15min，得到胶料；
（2）在步骤（1）胶料中加入轻质碳酸钙、白炭黑VN-3、羟基硅油和氢氧化铝，30-40℃条件下混炼5-10min，然后加入硫化剂和三烯丙基异氰脲酸酯，继续混炼3-5min，出片；
（3）将步骤（2）片料放入平板硫化机中硫化，即得。
优选地，所述的硫化温度为160-175℃，硫化时间10-15min。
本发明的积极有益效果：
1. 本发明甲基乙烯基硅橡胶耐高、低温性能优异，可在-50~250℃下长期工作，防潮、电绝缘性，耐电弧，电晕性，耐老化、耐臭氧性，表面不粘性和憎水性，压缩变形小，耐饱和蒸汽性；丙烯酸酯橡胶耐热、耐老化、耐油、耐臭氧、抗紫外线性能优异；木质纤维比重小、比表面积大，具有优良的保温、隔热、隔声、绝缘和透气性能，热膨胀均匀不起壳不开裂，具有优良的柔韧性及分散性，防冻和防热能力也非常强，与上述橡胶形成互穿的网络结构，进一步提高了材料的柔韧性，延长了材料的使用寿命；硅烷偶联剂有利于甲基乙烯基硅橡胶和丙烯酸酯橡胶之间的交联；轻质碳酸钙、白炭黑VN-3提高了材料的机械强度；羟基硅油是优良的结构控制剂；氢氧化铝进一步增强了材料的阻燃性能；硫化剂和三烯丙基异氰脲酸酯形成优良的硫化体系，各原料之间容易交联成型。本发明各种原料协同作用，邵氏（A）硬度为58-62度，硬度合适；拉伸强度可高达16.9MPa，热空气老化拉伸强度下降率≤3.5%，拉伸伸长率可高达373%，撕裂强度可高达26.8MPa，机械强度高，抗老化性能优异；回弹性可高达73%，弹性好；阻燃等级为V-0，阻燃性能优异，用于电缆与管道、墙体或者柜体之间的封堵，不容易产生裂缝和发生脱落。
具体实施方式
下面结合一些具体实施方式，对本发明进一步说明。
实施例1
一种电缆封堵用防火材料，由以下重量份数的原料制成：
甲基乙烯基硅橡胶25份，丙烯酸酯橡胶12份，木质纤维10份，轻质碳酸钙 1份，白炭黑VN-3 2份，羟基硅油1份，氢氧化铝10份，硫化剂0.5份，三烯丙基异氰脲酸酯0.3份和硅烷偶联剂KH550 1份。
所述硫化剂为2，5-二甲基-2，5-二（叔丁基过氧基）己烷，即双二五硫化剂。
上述的电缆封堵用防火材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将甲基乙烯基硅橡胶、丙烯酸酯橡胶、木质纤维、硅烷偶联剂KH550在80℃条件下混炼15min，得到胶料；
（2）在步骤（1）胶料中加入轻质碳酸钙、白炭黑VN-3、羟基硅油和氢氧化铝，30℃条件下混炼10min，然后加入双二五硫化剂和三烯丙基异氰脲酸酯，继续混炼4min，出片；
（3）将步骤（2）片料放入平板硫化机中硫化，硫化温度为170℃，硫化时间10min，即得。
实施例2
一种电缆封堵用防火材料，由以下重量份数的原料制成：
甲基乙烯基硅橡胶28份，丙烯酸酯橡胶13份，木质纤维11份，轻质碳酸钙 1.5份，白炭黑VN-3 2.5份，羟基硅油2份，氢氧化铝11份，双二五硫化剂0.6份，三烯丙基异氰脲酸酯0.4份和硅烷偶联剂K560 1.2份。
上述的电缆封堵用防火材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将甲基乙烯基硅橡胶、丙烯酸酯橡胶、木质纤维、硅烷偶联剂K560在90℃条件下混炼10min，得到胶料；
（2）在步骤（1）胶料中加入轻质碳酸钙、白炭黑VN-3、羟基硅油和氢氧化铝，35℃条件下混炼6min，然后加入双二五硫化剂和三烯丙基异氰脲酸酯，继续混炼3min，出片；
（3）将步骤（2）片料放入平板硫化机中硫化，硫化温度为160℃，硫化时间12min，即得。
实施例3
一种电缆封堵用防火材料，由以下重量份数的原料制成：
甲基乙烯基硅橡胶27份，丙烯酸酯橡胶14份，木质纤维12份，轻质碳酸钙 2份，白炭黑VN-3 3份，羟基硅油3份，氢氧化铝12份，双二五硫化剂0.8份，三烯丙基异氰脲酸酯0.5份和硅烷偶联剂Si69 1.5份。
上述的电缆封堵用防火材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将甲基乙烯基硅橡胶、丙烯酸酯橡胶、木质纤维、硅烷偶联剂Si69在100℃条件下混炼8min，得到胶料；
（2）在步骤（1）胶料中加入轻质碳酸钙、白炭黑VN-3、羟基硅油和氢氧化铝，40℃条件下混炼10min，然后加入双二五硫化剂和三烯丙基异氰脲酸酯，继续混炼4min，出片；
（3）将步骤（2）片料放入平板硫化机中硫化，硫化温度为175℃，硫化时间15min，即得。
实施例4
一种电缆封堵用防火材料，由以下重量份数的原料制成：
甲基乙烯基硅橡胶30份，丙烯酸酯橡胶15份，木质纤维12份，轻质碳酸钙2份，白炭黑VN-3 3.2份，羟基硅油3.5份，氢氧化铝12份，双二五硫化剂1.0份，三烯丙基异氰脲酸酯0.6份和硅烷偶联剂KH550 2份。
上述的电缆封堵用防火材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将甲基乙烯基硅橡胶、丙烯酸酯橡胶、木质纤维、硅烷偶联剂KH550在100℃条件下混炼10min，得到胶料；
（2）在步骤（1）胶料中加入轻质碳酸钙、白炭黑VN-3、羟基硅油和氢氧化铝，30℃条件下混炼8min，然后加入双二五硫化剂和三烯丙基异氰脲酸酯，继续混炼4min，出片；
（3）将步骤（2）片料放入平板硫化机中硫化，硫化温度为170℃，硫化时间12min，即得。
实施例5
一种电缆封堵用防火材料，由以下重量份数的原料制成：
甲基乙烯基硅橡胶32份，丙烯酸酯橡胶16份，木质纤维13份，轻质碳酸钙 2.5份，白炭黑VN-3 3.5份，羟基硅油3.8份，氢氧化铝13份，双二五硫化剂1.2份，三烯丙基异氰脲酸酯0.6份和硅烷偶联剂KH560 2份。
上述的电缆封堵用防火材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将甲基乙烯基硅橡胶、丙烯酸酯橡胶、木质纤维、硅烷偶联剂KH560在110℃条件下混炼12min，得到胶料；
（2）在步骤（1）胶料中加入轻质碳酸钙、白炭黑VN-3、羟基硅油和氢氧化铝，40℃条件下混炼10min，然后加入硫化剂和三烯丙基异氰脲酸酯，继续混炼3min，出片；
（3）将步骤（2）片料放入平板硫化机中硫化，硫化温度为170℃，硫化时间10min，即得。
实施例6
一种电缆封堵用防火材料，由以下重量份数的原料制成：
甲基乙烯基硅橡胶33份，丙烯酸酯橡胶17份，木质纤维14份，轻质碳酸钙 2.8份，白炭黑VN-3 4份，羟基硅油4份，氢氧化铝14份，双二五硫化剂1.3份，三烯丙基异氰脲酸酯0.7份和硅烷偶联剂KH560 2.5份。
上述的电缆封堵用防火材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将甲基乙烯基硅橡胶、丙烯酸酯橡胶、木质纤维、硅烷偶联剂KH560在120℃条件下混炼10min，得到胶料；
（2）在步骤（1）胶料中加入轻质碳酸钙、白炭黑VN-3、羟基硅油和氢氧化铝，35℃条件下混炼5min，然后加入双二五硫化剂和三烯丙基异氰脲酸酯，继续混炼5min，出片；
（3）将步骤（2）片料放入平板硫化机中硫化，硫化温度为165℃，硫化时间15min，即得。
实施例7
一种电缆封堵用防火材料，由以下重量份数的原料制成：
甲基乙烯基硅橡胶34份，丙烯酸酯橡胶18份，木质纤维15份，轻质碳酸钙 3份，白炭黑VN-3 4.5份，羟基硅油4.5份，氢氧化铝14份，双二五硫化剂1.4份，三烯丙基异氰脲酸酯0.8份和硅烷偶联剂Si69 3份。
上述的电缆封堵用防火材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将甲基乙烯基硅橡胶、丙烯酸酯橡胶、木质纤维、硅烷偶联剂Si69在120℃条件下混炼8min，得到胶料；
（2）在步骤（1）胶料中加入轻质碳酸钙、白炭黑VN-3、羟基硅油和氢氧化铝，30℃条件下混炼6min，然后加入双二五硫化剂和三烯丙基异氰脲酸酯，继续混炼4min，出片；
（3）将步骤（2）片料放入平板硫化机中硫化，硫化温度为160℃，硫化时间15min，即得。
实施例8
一种电缆封堵用防火材料，由以下重量份数的原料制成：
甲基乙烯基硅橡胶35份，丙烯酸酯橡胶20份，木质纤维16份，轻质碳酸钙 3份，白炭黑VN-3 5份，羟基硅油5份，氢氧化铝15份，双二五硫化剂1.5份，三烯丙基异氰脲酸酯1.0份和硅烷偶联剂KH550 3份。
上述的电缆封堵用防火材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将甲基乙烯基硅橡胶、丙烯酸酯橡胶、木质纤维、硅烷偶联剂KH550在90℃条件下混炼15min，得到胶料；
（2）在步骤（1）胶料中加入轻质碳酸钙、白炭黑VN-3、羟基硅油和氢氧化铝，40℃条件下混炼5min，然后加入双二五硫化剂和三烯丙基异氰脲酸酯，继续混炼3min，出片；
（3）将步骤（2）片料放入平板硫化机中硫化，硫化温度为170℃，硫化时间10min，即得。
对比实施例1
本实施例电缆封堵用防火材料与实施例1基本相同，相同之处不重述，有些不同的是：所述防火材料由以下重量份数的原料制成：
甲基乙烯基硅橡胶45份，木质纤维12份，轻质碳酸钙2份，白炭黑VN-3 3.2份，羟基硅油3.5份，氢氧化铝12份，双二五硫化剂1.0份和三烯丙基异氰脲酸酯0.6份。
对比实施例2
本实施例电缆封堵用防火材料与实施例1基本相同，相同之处不重述，有些不同的是：所述防火材料由以下重量份数的原料制成：
甲基乙烯基硅橡胶30份，丙烯酸酯橡胶15份，木质纤维12份，轻质碳酸钙2份，白炭黑VN-3 3.2份，环烷油3.5份，氢氧化铝12份，双二五硫化剂1.0份，三烯丙基异氰脲酸酯0.6份和硅烷偶联剂KH550 2份。
对比实施例3
本实施例电缆封堵用防火材料与实施例1基本相同，相同之处不重述，有些不同的是：所述防火材料由以下重量份数的原料制成：
甲基乙烯基硅橡胶30份，丙烯酸酯橡胶15份，硼纤维12份，轻质碳酸钙2份，白炭黑VN-33.2份，羟基硅油3.5份，氢氧化铝12份，双二五硫化剂1.0份，三烯丙基异氰脲酸酯0.6份和硅烷偶联剂KH550 2份。
对本发明实施例1-8和对比实施例1-3制备的电缆封堵用防火材料性能进行检测，检测结果见表1。
表1 本发明实施例1-8和对比实施例1-3制备的防火材料的检测结果
由表1可知，相比较与对比实施例1-3，对比实施例1省略丙烯酸酯橡胶和硅烷偶联剂的使用，对比实施例2羟基硅油替换为环烷油，对比实施例3将木质纤维替换为硼纤维，拉伸强度、拉伸伸长率、撕裂强度和回弹性明显下降，本发明各种原料协同作用，邵氏（A）硬度为58-62度，硬度合适；拉伸强度可高达16.9MPa，热空气老化拉伸强度下降率≤3.5%，拉伸伸长率可高达373%，撕裂强度可高达26.8MPa，机械强度高，抗老化性能优异；回弹性可高达73%，弹性好；阻燃等级为V-0，阻燃性能优异，用于电缆与管道、墙体或者柜体之间的封堵，不容易产生裂缝和发生脱落。

Claims (7)

1.一种电缆封堵用防火材料，其特征在于，由以下重量份数的原料制成：
甲基乙烯基硅橡胶25-35份，丙烯酸酯橡胶12-20份，木质纤维10-16份，轻质碳酸钙 1-3份，白炭黑VN-3 2-5份，羟基硅油1-5份，氢氧化铝10-15份，硫化剂0.5-1.5份，三烯丙基异氰脲酸酯0.3-1.0份和硅烷偶联剂1-3份。
2.根据权利要求1所述的电缆封堵用防火材料，其特征在于，所述硫化剂为2，5-二甲基-2，5-二（叔丁基过氧基）己烷。
3.根据权利要求1所述的电缆封堵用防火材料，其特征在于，所述硅烷偶联剂为KH550、KH560或者Si69。
4.根据权利要求1所述的电缆封堵用防火材料，其特征在于，所述防火材料由以下重量份数的原料制成：
甲基乙烯基硅橡胶27-33份，丙烯酸酯橡胶14-17份，木质纤维12-14份，轻质碳酸钙 2-2.8份，白炭黑VN-3 3-4份，羟基硅油3-4份，氢氧化铝12-14份，硫化剂0.8-1.3份，三烯丙基异氰脲酸酯0.5-0.7份和硅烷偶联剂1.5-2.5份。
5.根据权利要求4所述的电缆封堵用防火材料，其特征在于，所述防火材料由以下重量份数的原料制成：
甲基乙烯基硅橡胶30份，丙烯酸酯橡胶15份，木质纤维12份，轻质碳酸钙2份，白炭黑VN-3 3.2份，羟基硅油3.5份，氢氧化铝12份，硫化剂1.0份，三烯丙基异氰脲酸酯0.6份和硅烷偶联剂2份。
6.一种权利要求1-5任一项所述的电缆封堵用防火材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将甲基乙烯基硅橡胶、丙烯酸酯橡胶、木质纤维、硅烷偶联剂在80-120℃条件下混炼8-15min，得到胶料；
（2）在步骤（1）胶料中加入轻质碳酸钙、白炭黑VN-3、羟基硅油和氢氧化铝，30-40℃条件下混炼5-10min，然后加入硫化剂和三烯丙基异氰脲酸酯，继续混炼3-5min，出片；
（3）将步骤（2）片料放入平板硫化机中硫化，即得。
7.根据权利要求6所述的电缆封堵用防火材料的制备方法，其特征在于，所述的硫化温度为160-175℃，硫化时间10-15min。
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