CN109320943A - 一种电力设备用耐高温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力设备用耐高温防火材料，包括以下按照重量份的原料：水溶性聚氨酯20‑35份、硅酸钠18‑24份、可膨胀石墨3‑9份、珍珠岩粉16‑21份、氢氧化铝14‑19份、发泡剂3‑8份、稳泡剂1‑5份、碳纤维5‑9份。本发明的电力设备用耐高温防火材料，结构强度高，使用寿命长，具有高温化学性质稳定，耐酸碱、耐腐蚀性能优异，抗氧化、抗热震，高强度、高韧性、无污染的优点，在高温或大火的环境下使用也不会破裂，兼具一定强度，不易破损，能有效约束包中内容物，即使在大火中数十小时，仍能阻止火焰的穿透和火势的蔓延，能阻止燃烧产生的烟气或有毒烟气蔓延，安全性高，具有重要的市场价值和社会价值。

Description

一种电力设备用耐高温防火材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及电力设备技术领域，具体是一种电力设备用耐高温防火材料及其制备方法。
背景技术
随着现代科技及电力产业的飞速发展，电力设备已经成为我们日常工作和生活当中的重要组成部分，为我们提供了诸如工业用电，民用电力，电信、数据传输、互联网络、商业、金融、科技、医疗等多方位的电力服务。我们对电力的依赖也变得日趋强烈。
防火材料按其阻燃机理，可以分为膨胀型防火材料和非膨胀型防火材料两类。非膨胀型涂料主要是通过涂层自身的难燃性和不燃性，同时在火焰或高温下能释放出灭火性气体，并形成不燃性的无机“釉膜”层隔绝空气，以防止或延滞被涂物着火燃烧。膨胀型防火材料是其涂层在火焰或高温下发生膨胀炭化，形成一个比原来膜厚大几十倍甚至上百倍的不易燃性的海绵状炭质层，以隔绝外界火焰对基材的加热。同时涂膜熔融膨胀过程中产生大量不燃性气体，稀释了底材热分解产生的可燃性气体，可有效阻止火焰的蔓延，是真正有效的防火材料。
但是，目前的防火材料的耐高温性能差和防火时间较短，该种材料制作的产品，在高温或大火的环境下使用容易破裂，强度低，易破损，不能有效约束包中内容物，在大火中数十小时，就会被火焰的穿透，导致火势的蔓延，不能阻止燃烧产生的烟气或有毒烟气蔓延，安全性较差，成为目前亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电力设备用耐高温防火材料及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种电力设备用耐高温防火材料，包括以下按照重量份的原料：水溶性聚氨酯20-35份、硅酸钠18-24份、可膨胀石墨3-9份、珍珠岩粉16-21份、氢氧化铝14-19份、发泡剂3-8份、稳泡剂1-5份、碳纤维5-9份。
作为本发明进一步的方案：包括以下按照重量份的原料：水溶性聚氨酯25-30份、硅酸钠20-22份、可膨胀石墨5-7份、珍珠岩粉17-20份、氢氧化铝15-18份、发泡剂4-7份、稳泡剂2-5份、碳纤维6-8份。
作为本发明再进一步的方案：包括以下按照重量份的原料：水溶性聚氨酯28份、硅酸钠21份、可膨胀石墨6份、珍珠岩粉18份、氢氧化铝17份、发泡剂5份、稳泡剂4份、碳纤维7份。
作为本发明再进一步的方案：所述硅酸钠、可膨胀石墨、珍珠岩粉及氢氧化铝均为纳米颗粒。
作为本发明再进一步的方案：所述珍珠岩粉采用Ⅰ级珍珠岩。
作为本发明再进一步的方案：所述发泡剂由异氰多酸酯、聚酯多元醇、聚醚多元醇、二氯甲烷、聚酰胺和防火耐高温填充剂按照质量比2:3:1:4:1:2混合而成。
基于所述电力设备用耐高温防火材料的制备方法，步骤如下：
1)称取所述的膨胀石墨、珍珠岩粉、氢氧化铝加入搅拌机中搅拌,在200-400rpm下搅拌混合10-15min,获得混合物A；
2)向混合物A中加入称取的碳纤维和硅酸钠，在600-800rpm下搅拌混合15-20min，然后加入水使各原料的混合物形成粘稠状，获得混合物B；
3)取水溶性聚氨酯加入到混合物B，在400-600rpm下搅拌混合5-10min,获得混合物C；
4)利用发泡机将发泡剂的水溶液制成泡沫浆，并将发泡剂的泡沫浆和稳泡剂加入至混合物C中，在300-500rpm下搅拌混合20-30min，搅拌混合均匀得到耐高温防火材料。
作为本发明再进一步的方案：步骤2)中，碳纤维的长度为2-4mm。
所述的电力设备用耐高温防火材料在电力设备的包覆产品中的用途。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
采用本发明的电力设备用耐高温防火材料及其制备方法所制备的电力设备耐高温防火包覆产品，结构强度高，使用寿命长，具有高温化学性质稳定，耐酸碱、耐腐蚀性能优异，抗氧化、抗热震，高强度、高韧性、无污染的优点，在高温或大火的环境下使用也不会破裂，兼具一定强度，不易破损，能有效约束包中内容物，即使在大火中数十小时，仍能阻止火焰的穿透和火势的蔓延，能阻止燃烧产生的烟气或有毒烟气蔓延，安全性高，具有重要的市场价值和社会价值。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明的技术方案作进一步详细地说明。
实施例1
一种电力设备用耐高温防火材料，包括以下按照重量份的原料：水溶性聚氨酯20份、硅酸钠18份、可膨胀石墨3份、珍珠岩粉16份、氢氧化铝14份、发泡剂3份、稳泡剂1份、碳纤维5份。
进一步的，所述硅酸钠、可膨胀石墨、珍珠岩粉及氢氧化铝均为纳米颗粒。
进一步的，所述珍珠岩粉采用Ⅰ级珍珠岩。
再进一步的，所述发泡剂由异氰多酸酯、聚酯多元醇、聚醚多元醇、二氯甲烷、聚酰胺和防火耐高温填充剂按照质量比2:3:1:4:1:2混合而成。
基于所述电力设备用耐高温防火材料的制备方法，步骤如下：
1)称取所述的膨胀石墨、珍珠岩粉、氢氧化铝加入搅拌机中搅拌,在200rpm下搅拌混合10min,获得混合物A；
2)向混合物A中加入称取的碳纤维和硅酸钠，碳纤维的长度为2mm，在600rpm下搅拌混合15min，然后加入水使各原料的混合物形成粘稠状，获得混合物B；
3)取水溶性聚氨酯加入到混合物B，在400rpm下搅拌混合5min,获得混合物C；
4)利用发泡机将发泡剂的水溶液制成泡沫浆，并将发泡剂的泡沫浆和稳泡剂加入至混合物C中，在300rpm下搅拌混合20min，搅拌混合均匀得到耐高温防火材料。
所述的电力设备用耐高温防火材料在电力设备的包覆产品中的用途。
实施例2
一种电力设备用耐高温防火材料，包括以下按照重量份的原料：水溶性聚氨酯35份、硅酸钠24份、可膨胀石墨9份、珍珠岩粉21份、氢氧化铝19份、发泡剂8份、稳泡剂5份、碳纤维9份。
进一步的，所述硅酸钠、可膨胀石墨、珍珠岩粉及氢氧化铝均为纳米颗粒。
进一步的，所述珍珠岩粉采用Ⅰ级珍珠岩。
进一步的，所述发泡剂由异氰多酸酯、聚酯多元醇、聚醚多元醇、二氯甲烷、聚酰胺和防火耐高温填充剂按照质量比2:3:1:4:1:2混合而成。
基于所述电力设备用耐高温防火材料的制备方法，步骤如下：
1)称取所述的膨胀石墨、珍珠岩粉、氢氧化铝加入搅拌机中搅拌,在400rpm下搅拌混合15min,获得混合物A；
2)向混合物A中加入称取的碳纤维和硅酸钠，碳纤维的长度为4mm，在800rpm下搅拌混合20min，然后加入水使各原料的混合物形成粘稠状，获得混合物B；
3)取水溶性聚氨酯加入到混合物B，在600rpm下搅拌混合10min,获得混合物C；
4)利用发泡机将发泡剂的水溶液制成泡沫浆，并将发泡剂的泡沫浆和稳泡剂加入至混合物C中，在500rpm下搅拌混合30min，搅拌混合均匀得到耐高温防火材料。
所述的电力设备用耐高温防火材料在电力设备的包覆产品中的用途。
实施例3
一种电力设备用耐高温防火材料，包括以下按照重量份的原料：水溶性聚氨酯28份、硅酸钠21份、可膨胀石墨6份、珍珠岩粉18份、氢氧化铝17份、发泡剂5份、稳泡剂4份、碳纤维7份。
进一步的，所述硅酸钠、可膨胀石墨、珍珠岩粉及氢氧化铝均为纳米颗粒。
进一步的，所述珍珠岩粉采用Ⅰ级珍珠岩。
进一步的，所述发泡剂由异氰多酸酯、聚酯多元醇、聚醚多元醇、二氯甲烷、聚酰胺和防火耐高温填充剂按照质量比2:3:1:4:1:2混合而成。
基于所述电力设备用耐高温防火材料的制备方法，步骤如下：
1)称取所述的膨胀石墨、珍珠岩粉、氢氧化铝加入搅拌机中搅拌,在300rpm下搅拌混合13min,获得混合物A；
2)向混合物A中加入称取的碳纤维和硅酸钠，碳纤维的长度为3mm，在700rpm下搅拌混合18min，然后加入水使各原料的混合物形成粘稠状，获得混合物B；
3)取水溶性聚氨酯加入到混合物B，在500rpm下搅拌混合8min,获得混合物C；
4)利用发泡机将发泡剂的水溶液制成泡沫浆，并将发泡剂的泡沫浆和稳泡剂加入至混合物C中，在400rpm下搅拌混合25min，搅拌混合均匀得到耐高温防火材料。
所述的电力设备用耐高温防火材料在电力设备的包覆产品中的用途。
实施例4
一种电力设备用耐高温防火材料，包括以下按照重量份的原料：水溶性聚氨酯25份、硅酸钠20份、可膨胀石墨5份、珍珠岩粉17份、氢氧化铝15份、发泡剂4份、稳泡剂2份、碳纤维6份。
进一步的，所述硅酸钠、可膨胀石墨、珍珠岩粉及氢氧化铝均为纳米颗粒。
进一步的，所述珍珠岩粉采用Ⅰ级珍珠岩。
进一步的，所述发泡剂由异氰多酸酯、聚酯多元醇、聚醚多元醇、二氯甲烷、聚酰胺和防火耐高温填充剂按照质量比2:3:1:4:1:2混合而成。
基于所述电力设备用耐高温防火材料的制备方法，步骤如下：
1)称取所述的膨胀石墨、珍珠岩粉、氢氧化铝加入搅拌机中搅拌,在200rpm下搅拌混合10min,获得混合物A；
2)向混合物A中加入称取的碳纤维和硅酸钠，碳纤维的长度为2mm，在600rpm下搅拌混合15min，然后加入水使各原料的混合物形成粘稠状，获得混合物B；
3)取水溶性聚氨酯加入到混合物B，在400rpm下搅拌混合5min,获得混合物C；
4)利用发泡机将发泡剂的水溶液制成泡沫浆，并将发泡剂的泡沫浆和稳泡剂加入至混合物C中，在300rpm下搅拌混合20min，搅拌混合均匀得到耐高温防火材料。
所述的电力设备用耐高温防火材料在电力设备的包覆产品中的用途。
实施例5
一种电力设备用耐高温防火材料，包括以下按照重量份的原料：水溶性聚氨酯30份、硅酸钠22份、可膨胀石墨7份、珍珠岩粉20份、氢氧化铝18份、发泡剂7份、稳泡剂5份、碳纤维8份。
进一步的，所述硅酸钠、可膨胀石墨、珍珠岩粉及氢氧化铝均为纳米颗粒。
进一步的，所述珍珠岩粉采用Ⅰ级珍珠岩。
进一步的，所述发泡剂由异氰多酸酯、聚酯多元醇、聚醚多元醇、二氯甲烷、聚酰胺和防火耐高温填充剂按照质量比2:3:1:4:1:2混合而成。
基于所述电力设备用耐高温防火材料的制备方法，步骤如下：
1)称取所述的膨胀石墨、珍珠岩粉、氢氧化铝加入搅拌机中搅拌,在400rpm下搅拌混合15min,获得混合物A；
2)向混合物A中加入称取的碳纤维和硅酸钠，碳纤维的长度为4mm，在800rpm下搅拌混合20min，然后加入水使各原料的混合物形成粘稠状，获得混合物B；
3)取水溶性聚氨酯加入到混合物B，在600rpm下搅拌混合10min,获得混合物C；
4)利用发泡机将发泡剂的水溶液制成泡沫浆，并将发泡剂的泡沫浆和稳泡剂加入至混合物C中，在500rpm下搅拌混合30min，搅拌混合均匀得到耐高温防火材料。
所述的电力设备用耐高温防火材料在电力设备的包覆产品中的用途。
对比例1
与实施例4相比，不含水溶性聚氨酯，其他与实施例4相同。
对比例2
与实施例4相比，不含发泡剂，其他与实施例4相同。
对比例3
与实施例4相比，不含水溶性聚氨酯和发泡剂，其他与实施例4相同。
对实施例4及对比例1-3所制备的电力设备用耐高温防火材料进行性能检测，测试结果如下表所示。
表1检测结果表
组别 外观 耐火温度(℃) 耐火时间
实施例3 包体完整，无破损 ≤750 10h
对比例1 包体有破损 ≤470 7h
对比例2 包体完整，无破损 ≤450 7h
对比例3 包体有破损 ≤420 6h
从以上结果中可以看出，表1的数据表明本发明实施例3采用水溶性聚氨酯和发泡剂，具有良好的耐火性性能，耐火温度可以达到750℃，耐火时间长达10h；同时对比例未采用水溶性聚氨酯和发泡剂使耐火性能降低。
上面对本发明的较佳实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (9)

1.一种电力设备用耐高温防火材料，其特征在于，包括以下按照重量份的原料：水溶性聚氨酯20-35份、硅酸钠18-24份、可膨胀石墨3-9份、珍珠岩粉16-21份、氢氧化铝14-19份、发泡剂3-8份、稳泡剂1-5份、碳纤维5-9份。
2.根据权利要求1所述的电力设备用耐高温防火材料，其特征在于，包括以下按照重量份的原料：水溶性聚氨酯25-30份、硅酸钠20-22份、可膨胀石墨5-7份、珍珠岩粉17-20份、氢氧化铝15-18份、发泡剂4-7份、稳泡剂2-5份、碳纤维6-8份。
3.根据权利要求2所述的电力设备用耐高温防火材料，其特征在于，包括以下按照重量份的原料：水溶性聚氨酯28份、硅酸钠21份、可膨胀石墨6份、珍珠岩粉18份、氢氧化铝17份、发泡剂5份、稳泡剂4份、碳纤维7份。
4.根据权利要求1-3任一所述的电力设备用耐高温防火材料，其特征在于，硅酸钠、可膨胀石墨、珍珠岩粉及氢氧化铝均为纳米颗粒。
5.根据权利要求4任一所述的电力设备用耐高温防火材料，其特征在于，珍珠岩粉采用Ⅰ级珍珠岩。
6.根据权利要求1-3任一所述的电力设备用耐高温防火材料，其特征在于，发泡剂由异氰多酸酯、聚酯多元醇、聚醚多元醇、二氯甲烷、聚酰胺和防火耐高温填充剂按照质量比2:3:1:4:1:2混合而成。
7.一种如权利要求1-3任一所述的电力设备用耐高温防火材料的制备方法，其特征在于，步骤如下：
1）称取所述的膨胀石墨、珍珠岩粉、氢氧化铝加入搅拌机中搅拌,在200-400rpm下搅拌混合10-15min,获得混合物A；
2）向混合物A中加入称取的碳纤维和硅酸钠，在600-800rpm下搅拌混合15-20min，然后加入水使各原料的混合物形成粘稠状，获得混合物B；
3）取水溶性聚氨酯加入到混合物B，在400-600rpm下搅拌混合5-10min,获得混合物C；
4）利用发泡机将发泡剂的水溶液制成泡沫浆，并将发泡剂的泡沫浆和稳泡剂加入至混合物C中，在300-500rpm下搅拌混合20-30min，搅拌混合均匀得到耐高温防火材料。
8.根据权利要求4所述的电力设备用耐高温防火材料的制备方法，其特征在于，步骤2）中，碳纤维的长度为2-4mm。
9.一种如权利要求1-3任一所述的电力设备用耐高温防火材料在电力设备的包覆产品中的用途。
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