CN109320856A - 一种基于可瓷化环保型聚烯烃复合材料制备及其在耐火电缆制品的运用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及耐火材料技术领域，且公开了一种基于可瓷化环保型聚烯烃复合材料制备，包括以下步骤：1）将偶联剂0.4‑8份放置在装有水溶剂的试剂内进行搅拌，将其搅拌均匀后进行静置，使得静置的自然时间在25分钟‑30分钟之间，然后将稀释后的偶联剂0.4‑8份与玻璃粉35‑55份混合，一同放入高速混搅机内，通过机械搅动使得两者能够充分的混合，搅拌的时间在15分钟‑20分钟，然后将混合的玻璃粉放置在干净的容器内以备使用。该基于可瓷化环保型聚烯烃复合材料制备及其在耐火电缆制品的运用，整体材料环保无污染，提高了复合材料的耐火和阻燃性能，进而增加了所运用电缆的耐火性，避免严重的人员伤亡和财产的损失的出现，使用安全性能高。

Description

一种基于可瓷化环保型聚烯烃复合材料制备及其在耐火电缆 制品的运用

技术领域

本发明涉及耐火材料技术领域，具体为一种基于可瓷化环保型聚烯烃复合材料制备及其在耐火电缆制品的运用。

背景技术

随着国家经济的发展，人们的生活水平不断的得到提升，越来越多的高层建筑、宾馆酒店、大型超市、医院、车站、机场、地铁和隧道被建立起来，随着建筑物密度在增加的同时，城市电力系统的布置以及电路线路的摆放越来的越密集和合理化，但是，随着电路老化和电力系统崩溃等状况的出现，火灾出现的频率逐渐增大，人们的防火意识也是不断的加强。

消防安全的重要性越来越凸显出来，使得人们在耐火性材料上的研究也是不断的更近，在所有的电力系统中，对电缆的耐火性进行研究尤为重要，电缆是由几根或几组导线绞合而成的类似绳索的物体，每组导线之间相互绝缘，并常围绕着一根中心扭成，整个外面包有高度绝缘的覆盖层，电缆具有内通电和外绝缘的特征，电缆作为一种可通电的设备被广泛的运用到人们的生活之中，因此，需要研究出高质量的耐火性材料并将其运用于电缆之中，以提高电缆的耐火性和使用寿命是必要的。

例如中国专利CN 103865154 B中公开了一种防滴落陶瓷化聚烯烃复合材料及其制备，该防滴落陶瓷化聚烯烃复合材料，其由以下质量配比的原料制成：聚烯烃30-60份、高软化点玻璃粉20-40份、低软化点玻璃粉20-40份、有机蒙脱土0-15份、偶联剂0.5-2.5份和相容剂0-3份，该防滴落陶瓷化聚烯烃复合材料在常温下具备防火的性能，但是该防滴落陶瓷化聚烯烃复合材料存在着耐火性能不高的缺陷，从而不能有效的应对多种温度和火势下的抗火和耐火要求，从而增加了电缆破损的概率，造成重大漏电事故的出现，造成严重的人员伤亡和财产的损失，使用安全性能低。

发明内容

（一）解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于可瓷化环保型聚烯烃复合材料制备及其在耐火电缆制品的运用，具备耐火性能高等优点，解决了电缆不能有效的应对多种温度和火势下的抗火和耐火要求，从而增加了电缆破损的概率，造成重大漏电事故的出现，造成严重的人员伤亡和财产的损失，使用安全性能低的问题。

（二）技术方案

为实现上述耐火性能高目的，本发明提供如下技术方案：一种基于可瓷化环保型聚烯烃复合材料制备，包括以下步骤：

1）将偶联剂0.4-8份放置在装有水溶剂的试剂内进行搅拌，将其搅拌均匀后进行静置，使得静置的自然时间在25分钟-30分钟之间，然后将稀释后的偶联剂0.4-8份与玻璃粉35-55份混合，一同放入高速混搅机内，通过机械搅动使得两者能够充分的混合，搅拌的时间在15分钟-20分钟，然后将混合的玻璃粉放置在干净的容器内以备使用；

2）将步骤1）中混合的玻璃粉放进干燥机的内部，通过干燥机内吹起的68℃-75℃的鼓风温度进行干燥工作，在1.5h-2h后完成混合玻璃粉的水分去除工作；

3）将步骤2）中干燥完毕后的混合玻璃粉添加入双辊开炼机中，然后依次添加聚烯烃30-50份、有机改性胶岭石10-15份、硫酸钙晶须6-14份、氢氧化镁4-6份、尼龙增韧剂1-4份和ABS聚合物0.6-10份，开启双辊开炼机，使得机身内部的温度控制在111℃-123℃之间，在13分钟-18分钟的时间内对所添加的物料进行混合工作，将得到的混合物料放置在干净的器物中以备使用；

4）步骤3）中制得的混合物料在自然时间内静置30分钟-45分钟，然后将混合物料放入到压制机中，进行压制成型作业，首先进行热压，将压制机的温度控制在143℃-156℃，压制的时间为7分钟-13分钟，然后进行冷压，冷压的压力控制在3兆帕-8兆帕之间，冷压的时间为4分钟-6分钟；

5）将步骤4）中压片完成后的物料进行剪裁工作，然后将剪裁的物料进行阻燃性能的测验，不合格的，重新进行原料的配比，符合要求的物料即可入库，即制得一种基于可瓷化环保型聚烯烃复合材料。

优选的，所述偶联剂是铬络合物偶联剂、硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂或其它偶联剂中的一种。

优选的，所述聚烯烃由聚4-甲基-1-戊烯和4-甲基-1-戊烯混合制备而成。

优选的，所述ABS聚合物为PE-g-ST、PE-g-MAH和PP-g-MAH等中的一种或任意几种的混合物。

一种基于可瓷化环保型聚烯烃复合材料在耐火电缆制品的运用，所述电缆由导体、绝缘层和外层组成，在绝缘层和外层之间铺设一层由权利要求1中制得的一种基于可瓷化环保型聚烯烃复合材料，使制得的电缆具有很好的耐火性能，提高了电缆的使用寿命，增加电缆在意外坏境下使用的安全性能，方便使用。

（三）有益效果

与现有技术相比，本发明提供了一种基于可瓷化环保型聚烯烃复合材料制备及其在耐火电缆制品的运用，具备以下有益效果：

1、该基于可瓷化环保型聚烯烃复合材料制备及其在耐火电缆制品的运用，通过将聚烯烃作为主要材质，聚烯烃由聚4-甲基-1-戊烯和4-甲基-1-戊烯混合并且以定向聚合方法制备，其具备极高的耐火性能，密度0.83克/厘米3，为最轻的高分子，且具备透明度高、绝缘性、耐腐蚀性好和透气率高的特性，提高了复合材质的耐火和耐腐蚀的性能，玻璃粉为安米微纳一种无机类方体硬质超细颗粒粉末，外观为白色粉末，无序结构的玻璃透明粉体的化学性质稳定，具有耐酸碱性和化学惰性，是一种低膨胀系数的超耐候粉体材料，通过将玻璃粉末完好的附着在复合材料的外侧，从而提高复合材料良好的抗刮性，增加复合材料的使用寿命，有机改性胶岭石既有机改机蒙脱土，其具有独特的层状一维纳米结构特性、形态特性、层间具有可设计的反应性，超大的比表面积（750m2/g）和高达200以上的径/厚比，这种纳米结构和形态特性不同于其他二维和三维无机纳米粒子，从而赋予机改性胶岭石以一些优异的机械性能、热性能、功能性能和其他的物理性能，通过添加有机改性胶岭石可以有效的增加复合材料的拉伸延展性、耐磨系数和阻燃性能等，整体材料环保无污染，提高了复合材料的耐火和阻燃性能，进而增加了所运用电缆的耐火性，有效提高电缆应对多种温度和火势下的抗火能力，降低了电缆破损的概率，避免严重的人员伤亡和财产的损失的出现，使用安全性能高，方便使用。

2、该基于可瓷化环保型聚烯烃复合材料制备及其在耐火电缆制品的运用，通过添加硫酸钙晶须，硫酸钙晶须是一种以单晶形式生长的新型针状、具有均匀横截面、完整外形和内部结构完善的纤维亚纳米材料，硫酸钙晶须具有高强度、高模量、高韧性、高绝缘性、耐磨耗、耐高温、耐酸碱、抗腐蚀、红外线反射性良好、易于表面处理、易与聚合物复合和无毒等诸多优良的理化性能，硫酸钙晶须可用作增韧剂，又可直接作为过滤材料、保温材料、耐火隔热材料、红外线反射材料和包覆电线的高绝缘材料，通过添加硫酸钙晶须增加复合材料的高绝缘和耐火性能，增加复合材料的使用寿命，氢氧化镁是一种绿色环保阻燃剂和添加剂，氢氧化镁是一种新型填充型阻燃剂，通过受热分解时释放出结合水，吸收大量的潜热，来降低它所填充的合成材料在火焰中的表面温度，具有抑制聚合物分解和对所产生的可燃气体进行冷却的作用，分解生成的氧化镁又是良好的耐火材料，也能帮助提高合成材料的抗火性能，同时它放出的水蒸气也可作为一种抑烟剂，氢氧化镁是公认的橡塑行业中具有阻燃、抑烟、填充三重功能的优秀阻燃剂，尼龙增韧剂可以提高无机矿物与树脂产品的偶联性与粘接力，提高复合材料的韧性和延展性，通过材料间的配合，提高了复合材料的耐火性能和韧性，进而增加了所运用电缆的耐火性，有效提高电缆应对多种温度和火势下的抗火能力，降低了电缆破损的概率，避免严重的人员伤亡和财产的损失的出现，使用安全性能高，方便使用。

具体实施方式

下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

一种基于可瓷化环保型聚烯烃复合材料制备，包括以下步骤：

1）将偶联剂0.4份放置在装有水溶剂的试剂内进行搅拌，偶联剂0.4份是铬络合物偶联剂，将其搅拌均匀后进行静置，使得静置的自然时间在25分钟，然后将稀释后的偶联剂0.4份与玻璃粉35份混合，一同放入高速混搅机内，通过机械搅动使得两者能够充分的混合，搅拌的时间在15分钟，然后将混合的玻璃粉放置在干净的容器内以备使用；

2）将步骤1）中混合的玻璃粉放进干燥机的内部，通过干燥机内吹起的68℃的鼓风温度进行干燥工作，在1.5h后完成混合玻璃粉的水分去除工作；

3）将步骤2）中干燥完毕后的混合玻璃粉添加入双辊开炼机中，然后依次添加聚烯烃30份、有机改性胶岭石10份、硫酸钙晶须6份、氢氧化镁4份、尼龙增韧剂1份和ABS聚合物0.6份，聚烯烃30份由聚4-甲基-1-戊烯和4-甲基-1-戊烯混合制备而成，ABS聚合物0.6份为PE-g-ST和PE-g-MAH组成，开启双辊开炼机，使得机身内部的温度控制在111℃，在13分钟的时间内对所添加的物料进行混合工作，将得到的混合物料放置在干净的器物中以备使用；

4）步骤3）中制得的混合物料在自然时间内静置30分钟，然后将混合物料放入到压制机中，进行压制成型作业，首先进行热压，将压制机的温度控制在143℃，压制的时间为7分钟，然后进行冷压，冷压的压力控制在3兆帕，冷压的时间为4分钟；

5）将步骤4）中压片完成后的物料进行剪裁工作，然后将剪裁的物料进行阻燃性能的测验，不合格的，重新进行原料的配比，符合要求的物料即可入库，即制得一种基于可瓷化环保型聚烯烃复合材料。

一种基于可瓷化环保型聚烯烃复合材料在耐火电缆制品的运用，所述电缆由导体、绝缘层和外层组成，在绝缘层和外层之间铺设一层一种基于可瓷化环保型聚烯烃复合材料，使制得的电缆具有很好的耐火性能，提高了电缆的使用寿命，增加电缆在意外坏境下使用的安全性能，方便使用。

实施例二：

一种基于可瓷化环保型聚烯烃复合材料制备，包括以下步骤：

1）将偶联剂4.2份放置在装有水溶剂的试剂内进行搅拌，偶联剂4.2份是硅烷偶联剂，将其搅拌均匀后进行静置，使得静置的自然时间在22.5分钟，然后将稀释后的偶联剂4.2与玻璃粉45份混合，一同放入高速混搅机内，通过机械搅动使得两者能够充分的混合，搅拌的时间在17.5分钟，然后将混合的玻璃粉放置在干净的容器内以备使用；

2）将步骤1）中混合的玻璃粉放进干燥机的内部，通过干燥机内吹起的71.5℃的鼓风温度进行干燥工作，在1.75h后完成混合玻璃粉的水分去除工作；

3）将步骤2）中干燥完毕后的混合玻璃粉添加入双辊开炼机中，然后依次添加聚烯烃40份、有机改性胶岭石12.5份、硫酸钙晶须10份、氢氧化镁5份、尼龙增韧剂2.5份和ABS聚合物5.3份，聚烯烃40份由聚4-甲基-1-戊烯和4-甲基-1-戊烯混合制备而成，ABS聚合物5.3份为PE-g-ST，开启双辊开炼机，使得机身内部的温度控制在117℃，在15.5分钟的时间内对所添加的物料进行混合工作，将得到的混合物料放置在干净的器物中以备使用；

4）步骤3）中制得的混合物料在自然时间内静置37.5分钟，然后将混合物料放入到压制机中，进行压制成型作业，首先进行热压，将压制机的温度控制在149.5℃，压制的时间为10分钟，然后进行冷压，冷压的压力控制在5.5兆帕，冷压的时间为5分钟；

5）将步骤4）中压片完成后的物料进行剪裁工作，然后将剪裁的物料进行阻燃性能的测验，不合格的，重新进行原料的配比，符合要求的物料即可入库，即制得一种基于可瓷化环保型聚烯烃复合材料。

一种基于可瓷化环保型聚烯烃复合材料在耐火电缆制品的运用，所述电缆由导体、绝缘层和外层组成，在绝缘层和外层之间铺设一层一种基于可瓷化环保型聚烯烃复合材料，使制得的电缆具有很好的耐火性能，提高了电缆的使用寿命，增加电缆在意外坏境下使用的安全性能，方便使用。

实施例三：

一种基于可瓷化环保型聚烯烃复合材料制备，包括以下步骤：

1）将偶联剂8份放置在装有水溶剂的试剂内进行搅拌，偶联剂8份是钛酸酯偶联剂，将其搅拌均匀后进行静置，使得静置的自然时间在30分钟，然后将稀释后的偶联剂8与玻璃粉55份混合，一同放入高速混搅机内，通过机械搅动使得两者能够充分的混合，搅拌的时间在20分钟，然后将混合的玻璃粉放置在干净的容器内以备使用；

2）将步骤1）中混合的玻璃粉放进干燥机的内部，通过干燥机内吹起的75℃的鼓风温度进行干燥工作，在2h后完成混合玻璃粉的水分去除工作；

3）将步骤2）中干燥完毕后的混合玻璃粉添加入双辊开炼机中，然后依次添加聚烯烃50份、有机改性胶岭石15份、硫酸钙晶须14份、氢氧化镁6份、尼龙增韧剂4份和ABS聚合物10份，聚烯烃50份由聚4-甲基-1-戊烯和4-甲基-1-戊烯混合制备而成，ABS聚合物10份由PE-g-MAH和PP-g-MAH组成，开启双辊开炼机，使得机身内部的温度控制在123℃，在18分钟的时间内对所添加的物料进行混合工作，将得到的混合物料放置在干净的器物中以备使用；

4）步骤3）中制得的混合物料在自然时间内静置45分钟，然后将混合物料放入到压制机中，进行压制成型作业，首先进行热压，将压制机的温度控制在156℃，压制的时间为13分钟，然后进行冷压，冷压的压力控制在8兆帕，冷压的时间为6分钟；

5）将步骤4）中压片完成后的物料进行剪裁工作，然后将剪裁的物料进行阻燃性能的测验，不合格的，重新进行原料的配比，符合要求的物料即可入库，即制得一种基于可瓷化环保型聚烯烃复合材料。

一种基于可瓷化环保型聚烯烃复合材料在耐火电缆制品的运用，所述电缆由导体、绝缘层和外层组成，在绝缘层和外层之间铺设一层一种基于可瓷化环保型聚烯烃复合材料，使制得的电缆具有很好的耐火性能，提高了电缆的使用寿命，增加电缆在意外坏境下使用的安全性能，方便使用。

本发明的有益效果是：通过将聚烯烃作为主要材质，聚烯烃由聚4-甲基-1-戊烯和4-甲基-1-戊烯混合并且以定向聚合方法制备，其具备极高的耐火性能，密度0.83克/厘米3，为最轻的高分子，且具备透明度高、绝缘性、耐腐蚀性好和透气率高的特性，提高了复合材质的耐火和耐腐蚀的性能，玻璃粉为安米微纳一种无机类方体硬质超细颗粒粉末，外观为白色粉末，无序结构的玻璃透明粉体的化学性质稳定，具有耐酸碱性和化学惰性，是一种低膨胀系数的超耐候粉体材料，通过将玻璃粉末完好的附着在复合材料的外侧，从而提高复合材料良好的抗刮性，增加复合材料的使用寿命，有机改性胶岭石既有机改机蒙脱土，其具有独特的层状一维纳米结构特性、形态特性、层间具有可设计的反应性，超大的比表面积（750m2/g）和高达200以上的径/厚比，这种纳米结构和形态特性不同于其他二维和三维无机纳米粒子，从而赋予机改性胶岭石以一些优异的机械性能、热性能、功能性能和其他的物理性能，通过添加有机改性胶岭石可以有效的增加复合材料的拉伸延展性、耐磨系数和阻燃性能等，整体材料环保无污染，提高了复合材料的耐火和阻燃性能，进而增加了所运用电缆的耐火性，有效提高电缆应对多种温度和火势下的抗火能力，降低了电缆破损的概率，避免严重的人员伤亡和财产的损失的出现，使用安全性能高，方便使用, 通过添加硫酸钙晶须，硫酸钙晶须是一种以单晶形式生长的新型针状、具有均匀横截面、完整外形和内部结构完善的纤维亚纳米材料，硫酸钙晶须具有高强度、高模量、高韧性、高绝缘性、耐磨耗、耐高温、耐酸碱、抗腐蚀、红外线反射性良好、易于表面处理、易与聚合物复合和无毒等诸多优良的理化性能，硫酸钙晶须可用作增韧剂，又可直接作为过滤材料、保温材料、耐火隔热材料、红外线反射材料和包覆电线的高绝缘材料，通过添加硫酸钙晶须增加复合材料的高绝缘和耐火性能，增加复合材料的使用寿命，氢氧化镁是一种绿色环保阻燃剂和添加剂，氢氧化镁是一种新型填充型阻燃剂，通过受热分解时释放出结合水，吸收大量的潜热，来降低它所填充的合成材料在火焰中的表面温度，具有抑制聚合物分解和对所产生的可燃气体进行冷却的作用，分解生成的氧化镁又是良好的耐火材料，也能帮助提高合成材料的抗火性能，同时它放出的水蒸气也可作为一种抑烟剂，氢氧化镁是公认的橡塑行业中具有阻燃、抑烟、填充三重功能的优秀阻燃剂，尼龙增韧剂可以提高无机矿物与树脂产品的偶联性与粘接力，提高复合材料的韧性和延展性，通过材料间的配合，提高了复合材料的耐火性能和韧性，进而增加了所运用电缆的耐火性，有效提高电缆应对多种温度和火势下的抗火能力，降低了电缆破损的概率，避免严重的人员伤亡和财产的损失的出现，使用安全性能高，方便使用。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种基于可瓷化环保型聚烯烃复合材料制备，其特征在于，包括以下步骤：

1）将偶联剂0.4-8份放置在装有水溶剂的试剂内进行搅拌，将其搅拌均匀后进行静置，使得静置的自然时间在25分钟-30分钟之间，然后将稀释后的偶联剂0.4-8份与玻璃粉35-55份混合，一同放入高速混搅机内，通过机械搅动使得两者能够充分的混合，搅拌的时间在15分钟-20分钟，然后将混合的玻璃粉放置在干净的容器内以备使用；

2）将步骤1）中混合的玻璃粉放进干燥机的内部，通过干燥机内吹起的68℃-75℃的鼓风温度进行干燥工作，在1.5h-2h后完成混合玻璃粉的水分去除工作；

3）将步骤2）中干燥完毕后的混合玻璃粉添加入双辊开炼机中，然后依次添加聚烯烃30-50份、有机改性胶岭石10-15份、硫酸钙晶须6-14份、氢氧化镁4-6份、尼龙增韧剂1-4份和ABS聚合物0.6-10份，开启双辊开炼机，使得机身内部的温度控制在111℃-123℃之间，在13分钟-18分钟的时间内对所添加的物料进行混合工作，将得到的混合物料放置在干净的器物中以备使用；

4）步骤3）中制得的混合物料在自然时间内静置30分钟-45分钟，然后将混合物料放入到压制机中，进行压制成型作业，首先进行热压，将压制机的温度控制在143℃-156℃，压制的时间为7分钟-13分钟，然后进行冷压，冷压的压力控制在3兆帕-8兆帕之间，冷压的时间为4分钟-6分钟；

5）将步骤4）中压片完成后的物料进行剪裁工作，然后将剪裁的物料进行阻燃性能的测验，不合格的，重新进行原料的配比，符合要求的物料即可入库，即制得一种基于可瓷化环保型聚烯烃复合材料。

2.根据权利要求1所述的一种基于可瓷化环保型聚烯烃复合材料制备，其特征在于，所述偶联剂是铬络合物偶联剂、硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂或其它偶联剂中的一种。

3.根据权利要求1所述的一种基于可瓷化环保型聚烯烃复合材料制备，其特征在于，所述聚烯烃由聚4-甲基-1-戊烯和4-甲基-1-戊烯混合制备而成。

4.根据权利要求1所述的一种基于可瓷化环保型聚烯烃复合材料制备，其特征在于，所述ABS聚合物为PE-g-ST、PE-g-MAH和PP-g-MAH等中的一种或任意几种的混合物。

5.一种基于可瓷化环保型聚烯烃复合材料在耐火电缆制品的运用，其特征在于，所述电缆由导体、绝缘层和外层组成，在绝缘层和外层之间铺设一层由权利要求1中制得的一种基于可瓷化环保型聚烯烃复合材料，使制得的电缆具有很好的耐火性能，提高了电缆的使用寿命，增加电缆在意外坏境下使用的安全性能，方便使用。