CN109401326A - 一种防火电缆封堵及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种防火电缆封堵及其制备方法，属于电缆封堵技术领域，所述封堵包括以下原料:硅橡胶、阻燃颗粒、三氧化二锑、羟基硅油、硫化促进剂，将制备封堵的原料进行混料，再进行混炼，进而挤压成型制备得到防火电缆封堵，其中，所述阻燃颗粒的原料包括氢氧化镁、微晶纤维素、氧化铝、碳化硅、铂化合物、硝酸钾，制备出内核后，硅烷偶联剂改性微晶纤维素并于内核表面形成外壳，制备得到的封堵不仅具有较高的品相，还具有优异的防火性能，延长防火时效。

Description

一种防火电缆封堵及其制备方法

技术领域

本发明涉及电缆封堵技术领域，尤其涉及一种防火电缆封堵及其制备方法。

背景技术

近年来，随着电网建设的加快，配电电缆线路的广泛应用，电缆保护管出口的封堵情况也暴露出许多问题，由此带来的电缆绝缘损坏造成线路跳闸时有发生，直接影响着线路的安全运行，给设备和人身安全造成隐患。所以根据实际情况，在电缆通过易燃、易爆、高温及其它有火灾危险的区域时，均应实施电缆阻火分隔。传统防火封堵材料及施工基本采用防火包、防火泥、防火涂层板、无机堵料等作为防火封堵材料，对需要的部位进行填充式封堵，外观上满足了封堵要求，但实际使用过程中问题逐渐暴露，传统材料及施工工艺使封堵部位只能减慢火灾的蔓延，而不能彻底阻止火灾蔓延，并且存在不防潮、不耐水、不耐腐蚀、怕鼠咬、码放易坍塌、有效期短等缺点，3-5年后防火性能降低甚至失效，仍然没有达到减少损失的问题。目前，出现了一种新型电缆封堵头，采用柔性密封橡胶件对管道进行封堵。原理是将橡胶封堵头放进电缆管中，然后拧紧连接件的螺栓，迫使柔性密封件变形，柔性密封件的内圈周面贴紧在电缆表面，而柔性密封件的外圆周面贴紧在电缆管内壁，从而在电缆管内外形成密封，解决了耐水防潮、耐腐蚀、防虫蚁、有效期长的问题，但是橡胶的熔点偏低，不能很好的阻止火灾蔓延。所以，目前急需一种电缆封堵，不仅具有防火、阻燃的作用，还具有效期长、延长防火时效的特点。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种防火电缆封堵及其制备方法，制备得到的封堵不仅具有较高的品相，还具有优异的防火、阻燃性能，还有、延长防火时效的特点。

本发明通过以下技术手段解决上述技术问题：

一种防火电缆封堵，所述封堵包括以下重量份原料：100-150份硅橡胶、60-80份阻燃颗粒、10-15份三氧化二锑、6-8份羟基硅油、5-7份硫化促进剂，所述阻燃颗粒的原料包括氢氧化镁、微晶纤维素、氧化铝、碳化硅、铂化合物、硝酸钾。

进一步，所述封堵包括以下重量份的原料：120份硅橡胶、70份阻燃颗粒、13份三氧化二锑、7份羟基硅油、6份硫化促进剂。

进一步，所述阻燃颗粒包括以下重量份的原料：50-60份氢氧化镁、30-40份微晶纤维素、10-20份氧化铝、20-40份碳化硅、5-10份铂化合物、5-10份硝酸钾。

进一步，所述阻燃颗粒为内核-外壳的双层球形颗粒，所述内核主要是氢氧化镁、氧化铝、碳化硅、铂化合物、硝酸钾形成的球形颗粒，所述外壳是由微晶纤维素经硅烷偶联剂改性后于内核表面形成的。

进一步，所述阻燃颗粒粒径为0.4-0.6mm。

本发明还公开了一种防火电缆封堵的制备方法，如下：

原料处理：称取原料硅橡胶、阻燃颗粒、三氧化二锑、羟基硅油、硫化促进剂，并将硅橡胶分成两份；将三氧化二锑与3wt％的硬脂酸混合，水浴加热至70℃，搅拌反应40min后，加入2wt％的氯化石蜡，以50kHz的频率超声波分散20min后，得到活化后的三氧化二锑待用；

混料：将硅橡胶于60-70℃的烘房内烘软后切成小块胶料后，取60％的硅橡胶与阻燃颗粒、活化后的三氧化二锑、羟基硅油混合均匀，投入80-100目网筛的混炼机内；

混练：将混合均匀的原料于40～50℃的温度下进行第一次混练，15-20min后，加入剩余的40％的硅橡胶、硫化促进剂，于70-80℃下进行第二次混练，5-15min得到胶料；

挤压成型：将胶料经挤出机挤出，控制机筒温度100-105℃，机头挤出温度110℃-115℃，冷却后得到电缆封堵。

进一步，所述阻燃颗粒的制备步骤如下：

将微晶纤维素加入到3Wt％的盐酸与2wt％的硫酸混合溶液中，升温至40℃搅拌10min后，加入硅烷偶联剂和内核颗粒搅拌均匀，并于60℃恒温条件下超声波处理40min，超声波处理完成后于负压箱内静置2-3h，然后于180℃温度下干燥20-30min，再取出进行蒸馏水洗涤，洗涤完成后于80℃的烘箱内干燥，得到具有内核-外壳结构的阻燃颗粒。

进一步，所述阻燃颗粒的内核制备步骤如下：

将硝酸钾粉末、氢氧化镁粉末于60℃下干燥20-30min后，与碳化硅、氧化铝、铂化合物混合均匀，制备成为含水量为20-30％的糊状物，再加入聚维酮，于70-80℃下以400-600rpm的速率搅拌至含水量为5-8％后进行过筛，制得湿颗粒，将湿颗粒于100℃的温度下干燥1-2h得到干颗粒，将干颗粒投入整粒机中整粒得到内核颗粒。

进一步，所述阻燃颗粒的内核制备步骤中，负压箱内压强为(-10)-(-5)MPa。

进一步，所述阻燃颗粒的内核制备步骤中，氢氧化镁、氧化铝、碳化硅、铂化合物、硝酸钾的总质量与聚维酮的质量比为15：1。

本发明提供的一种防火电缆封堵及其制备方法，具有以下有益效果：

一、硅橡胶不仅具有优越的耐老化性能，还具有憎水、密封性持久等特点，制备成为封堵后可以起到密封电缆的效果，但硅橡胶的耐高温性能较差，添加三氧化二锑、阻燃颗粒一起混练，提高制备的封堵的防火性能。

二、三氧化二锑的表面与硬脂酸和氯化石蜡产生化学结合，将三氧化二锑活化，但不改变三氧化二锑的晶体结构，使三氧化二锑更加均匀，易于分散；阻燃颗粒的原料大部分为粉状物，直接投进与硅橡胶进行混练时也不易分散，易结团，造成制备得到的封堵品相下降且起不到防火效果，所以将这些原料制备成球形颗粒，在混练时易分散，易被挤出，不会造成胶料堵塞的情况，也避免了颗粒过大造成封堵的粗糙颗粒感和品相下降。

三、阻燃颗粒采用的是内核-外壳双层结构，用微晶纤维素作为外壳，取氢氧化镁、氧化铝、碳化硅、铂化合物、硝酸钾采用湿法造粒的方法制备的颗粒作为内核。内核原料作为阻燃剂时均有一定的缺陷，如氢氧化镁的阻燃效率较低，并且表面呈现亲水疏油性质，难以均匀的分散于有机聚合物中；碳化硅的致密性不好，与硅橡胶混合后制备的封堵表面易出现微孔，致密性较差；氧化铝虽然熔点较高，起到阻燃作用，但是不能阻止传热，而铂化合物价格较昂贵，所以以上物质均不能单一使用。将以上这些阻燃剂按照一定的配比混合使用，可以避免这些缺点，但是上述内核原料不易复合在一起，易粉化，添加具有粘结作用的聚维酮，不仅使内核原料粘接在一起，且更容易成型制备成具有阻燃效果的内核颗粒，可以起到良好的阻燃效果。

微晶纤维素几乎不溶于水，并且分散性较差，利用盐酸、硫酸的混合溶液处理后与硅烷偶联剂、内核颗粒共混，再采用超声波处理，使微晶纤维素的表面有机化改性，提高了微晶纤维素的再分散性，在干燥过程中，微晶纤维素于内核颗粒表面聚集，通过氢键作为而团聚形成外壳。而形成的微晶纤维素外壳硬度较高，不仅可以防止内核的阻燃剂在挤出成型阶段不被粉碎，还可以防止在使用过程中阻燃剂失效，并且微晶纤维素的热稳定性较高，在高温天气下不易被破坏，而200℃左右受热脱水，延长防火时效，当温度达到200℃以上时暴露出内核的阻燃物，起到有效的防火阻燃作用。

具体实施方式

以下将结合具体实施例对本发明进行详细说明：

实施例1：阻燃颗粒的制备一：

本实施的制备方法步骤如下：

首先按以下重量份称取原料：50份氢氧化镁、30份微晶纤维素、20份氧化铝、30份碳化硅、6份铂化合物、7份硝酸钾、7.5份聚维酮。

制备内核：将硝酸钾粉末、氢氧化镁粉末于60℃下干燥20min后，与碳化硅、氧化铝、铂化合物混合均匀，加入去离子水，制备成为含水量为20％的糊状物，再加入聚维酮，混合均匀，并于70℃下以600rpm的速率搅拌至含水量为5％后进行过400目筛，制得湿颗粒，将得到的湿颗粒于100℃的温度下干燥1h得到干颗粒，将干颗粒投入整粒机中整粒得到内核颗粒。

阻燃颗粒制备：将微晶纤维素加入到60ml 3Wt％的盐酸与100ml 2wt％的硫酸混合溶液中，升温至40℃搅拌10min后，加入硅烷偶联剂与内核颗粒搅拌均匀，并于60℃恒温条件下超声波处理40min，超声波处理完成后于-10Mpa负压箱内静置2h，然后于180℃温度下干燥20min，再取出进行蒸馏水洗涤，洗涤完成后于80℃的烘箱内干燥，得到具有内核-外壳结构的阻燃颗粒，其粒径为0.4-0.45mm。

实施例2：阻燃颗粒的制备二：

本实施的制备方法步骤如下：

首先按以下重量份称取原料：60份氢氧化镁、35份微晶纤维素、10份氧化铝、20份碳化硅、10份铂化合物、5份硝酸钾、7份聚维酮。

制备内核：将硝酸钾粉末、氢氧化镁粉末于60℃下干燥30min后，与碳化硅、氧化铝、铂化合物混合均匀，加入去离子水，制备成为含水量为25％的糊状物，再加入聚维酮，混合均匀，并于75℃下以500rpm的速率搅拌至含水量为6％后进行过325目筛，制得湿颗粒，将得到的湿颗粒于100℃的温度下干燥1.5h得到干颗粒，将干颗粒投入整粒机中整粒得到内核颗粒。

阻燃颗粒制备：将微晶纤维素加入到70ml 3Wt％的盐酸与100ml 2wt％的硫酸混合溶液中，升温至40℃搅拌10min后，加入硅烷偶联剂与内核颗粒搅拌均匀，并于60℃恒温条件下超声波处理40min，超声波处理完成后于-8Mpa负压箱内静置3h，然后于180℃温度下干燥25min，再取出进行蒸馏水洗涤，洗涤完成后于80℃的烘箱内干燥，得到具有内核-外壳结构的阻燃颗粒，其粒径为0.42-0.5mm。

实施例3：阻燃颗粒的制备三：

本实施的制备方法步骤如下：

首先按以下重量份称取原料：55份氢氧化镁、40份微晶纤维素、15份氧化铝、40份碳化硅、5份铂化合物、10份硝酸钾、8.3份聚维酮。

制备内核：将硝酸钾粉末、氢氧化镁粉末于60℃下干燥30min后，与碳化硅、氧化铝、铂化合物混合均匀，加入去离子水，制备成为含水量为30％的糊状物，再加入聚维酮，混合均匀，并于80℃下以400rpm的速率搅拌至含水量为8％后进行过270目筛，制得湿颗粒，将得到的湿颗粒于100℃的温度下干燥2h得到干颗粒，将干颗粒投入整粒机中整粒得到内核颗粒。

阻燃颗粒制备：将微晶纤维素加入到70ml 3Wt％的盐酸与120ml 2wt％的硫酸混合溶液中，升温至40℃搅拌10min后，加入硅烷偶联剂与内核颗粒搅拌均匀，并于60℃恒温条件下超声波处理40min，超声波处理完成后于-5Mpa负压箱内静置3h，然后于180℃温度下干燥30min，再取出进行蒸馏水洗涤，洗涤完成后于80℃的烘箱内干燥，得到具有内核-外壳结构的阻燃颗粒，其粒径为0.45-0.6mm。

实施例4：封堵的制备一：

本实施的制备方法步骤如下：

首先按以下重量份称取原料：

100份硅橡胶、实施例1制备的60份阻燃颗粒、10份三氧化二锑、6份羟基硅油、5份硫化促进剂，并将硅橡胶分成两份。

然后进行封堵制备：

原料处理：将三氧化二锑与15ml 3wt％的硬脂酸混合，水浴加热至70℃，搅拌反应40min后，加入5ml 2wt％的氯化石蜡，以50kHz的频率超声波分散20min后，得到活化后的三氧化二锑待用；

混料：将硅橡胶于60℃的烘房内烘软后切成重量为100-200g小块胶料后，取60％的硅橡胶与阻燃颗粒、活化后的三氧化二锑、羟基硅油混合均匀，投入100目网筛的混炼机内；

混练：将混合均匀的原料于40℃的温度下进行第一次混练，20min后，加入剩余的40％的硅橡胶、硫化促进剂，于70℃下进行第二次混练，5min得到胶料；

挤压成型：将胶料经挤出机挤出，控制机筒温度100℃，机头挤出温度

110℃℃，冷却后得到电缆封堵。

实施例5：封堵的制备二：

本实施的制备方法步骤如下：

首先按以下重量份称取原料：

120份硅橡胶、实施例2制备的70份阻燃颗粒、13份三氧化二锑、7份羟基硅油、6份硫化促进剂，并将硅橡胶分成两份。

然后进行封堵制备：

原料处理：将三氧化二锑与15ml 3wt％的硬脂酸混合，水浴加热至70℃，搅拌反应40min后，加入8ml 2wt％的氯化石蜡，以50kHz的频率超声波分散20min后，得到活化后的三氧化二锑待用；混料：将硅橡胶于65℃的烘房内烘软后切成重量为100-200g小块胶料后，取60％的硅橡胶与阻燃颗粒、活化后的三氧化二锑、羟基硅油混合均匀，投入80目网筛的混炼机内；

混练：将混合均匀的原料于45℃的温度下进行第一次混练，18min后，加入剩余的40％的硅橡胶、硫化促进剂，于75℃下进行第二次混练，10min得到胶料；

挤压成型：将胶料经挤出机挤出，控制机筒温度102℃，机头挤出温度112℃，冷却后得到电缆封堵。

实施例6：封堵的制备三：

本实施的制备方法步骤如下：

首先按以下重量份称取原料：

150份硅橡胶、实施例3制备的80份阻燃颗粒、15份三氧化二锑、8份羟基硅油、7份硫化促进剂，并将硅橡胶分成两份。

然后进行封堵制备：

原料处理：将三氧化二锑与16ml 3wt％的硬脂酸混合，水浴加热至70℃，搅拌反应40min后，加入5ml 2wt％的氯化石蜡，以50kHz的频率超声波分散20min后，得到活化后的三氧化二锑待用；混料：将硅橡胶于70℃的烘房内烘软后切成重量为100-200g小块胶料后，取60％的硅橡胶与阻燃颗粒、活化后的三氧化二锑、羟基硅油混合均匀，投入80目网筛的混炼机内；

混练：将混合均匀的原料于50℃的温度下进行第一次混练，15min后，加入剩余的40％的硅橡胶、硫化促进剂，于80℃下进行第二次混练，15min得到胶料；

挤压成型：将胶料经挤出机挤出，控制机筒温度105℃，机头挤出温度115℃，冷却后得到电缆封堵。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。本发明未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。

Claims (10)

1.一种防火电缆封堵，其特征在于，所述封堵包括以下重量份原料：100-150份硅橡胶、60-80份阻燃颗粒、10-15份三氧化二锑、6-8份羟基硅油、5-7份硫化促进剂，所述阻燃颗粒的原料包括氢氧化镁、微晶纤维素、氧化铝、碳化硅、铂化合物、硝酸钾。

2.根据权利要求1所述的一种防火电缆封堵，其特征在于，所述封堵包括以下重量份的原料：120份硅橡胶、70份阻燃颗粒、13份三氧化二锑、7份羟基硅油、6份硫化促进剂。

3.根据权利要求2所述的一种防火电缆封堵，其特征在于，所述阻燃颗粒包括以下重量份的原料：50-60份氢氧化镁、30-40份微晶纤维素、10-20份氧化铝、20-40份碳化硅、5-10份铂化合物、5-10份硝酸钾。

4.根据权利要求3所述的一种防火电缆封堵，其特征在于，所述阻燃颗粒为内核-外壳的双层球形颗粒，所述内核主要是氢氧化镁、氧化铝、碳化硅、铂化合物、硝酸钾形成的球形颗粒，所述外壳是由微晶纤维素经硅烷偶联剂改性后于内核表面形成的。

5.根据权利要求4所述的一种防火电缆封堵，其特征在于，所述阻燃颗粒粒径为0.4-0.6mm。

6.根据权利要求1-5任一所述的一种防火电缆封堵的制备方法，其特征在于，制备方法如下：

原料处理：称取原料硅橡胶、阻燃颗粒、三氧化二锑、羟基硅油、硫化促进剂，并将硅橡胶分成两份；将三氧化二锑与3wt％的硬脂酸混合，水浴加热至70℃，搅拌反应40min后，加入2wt％的氯化石蜡，以50kHz的频率超声波分散20min后，得到活化后的三氧化二锑待用；

混料：将硅橡胶于60-70℃的烘房内烘软后切成小块胶料后，取60％的硅橡胶与阻燃颗粒、活化后的三氧化二锑、羟基硅油混合均匀，投入80-100目网筛的混炼机内；

混练：将混合均匀的原料于40～50℃的温度下进行第一次混练，15-20min后，加入剩余的40％的硅橡胶、硫化促进剂，于70-80℃下进行第二次混练，5-15min得到胶料；

挤压成型：将胶料经挤出机挤出，控制机筒温度100-105℃，机头挤出温度110℃-115℃，冷却后得到电缆封堵。

7.根据权利要求6所述的一种防火电缆封堵的制备方法，其特征在于，所述阻燃颗粒的制备步骤如下：

将微晶纤维素加入到3Wt％的盐酸与2wt％的硫酸混合溶液中，升温至40℃搅拌10min后，加入硅烷偶联剂和内核颗粒搅拌均匀，并于60℃恒温条件下超声波处理40min，超声波处理完成后于负压箱内静置2-3h，然后于180℃温度下干燥20-30min，再取出进行蒸馏水洗涤，洗涤完成后于80℃的烘箱内干燥，得到具有内核-外壳结构的阻燃颗粒。

8.根据权利要求7所述的一种防火电缆封堵的制备方法,其特征在于，所述阻燃颗粒的内核制备步骤如下：

将硝酸钾粉末、氢氧化镁粉末于60℃下干燥20-30min后，与碳化硅、氧化铝、铂化合物混合均匀，制备成为含水量为20-30％的糊状物，再加入聚维酮，于70-80℃下以400-600rpm的速率搅拌至含水量为5-8％后进行过筛，制得湿颗粒，将湿颗粒于100℃的温度下干燥1-2h得到干颗粒，将干颗粒投入整粒机中整粒得到内核颗粒。

9.根据权利要求8所述的一种防火电缆封堵的制备方法，其特征在于，所述阻燃颗粒的内核制备步骤中，负压箱内压强为(-10)-(-5)MPa。

10.根据权利要求9所述的一种防火电缆封堵的制备方法，其特征在于，所述阻燃颗粒的内核制备步骤中，氢氧化镁、氧化铝、碳化硅、铂化合物、硝酸钾的总质量与聚维酮的质量比为15：1。