CN109575518A - 一种用于电缆桥架的高强度防火复合环氧树脂材料及其制备方法 - Google Patents

一种用于电缆桥架的高强度防火复合环氧树脂材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及环氧树脂材料技术领域，具体涉及一种用于电缆桥架的高强度防火复合环氧树脂材料及其制备方法。所述的材料由包含如下重量份的原料成分制成：环氧树脂80～120份；三乙烯四胺20～40份；玻璃纤维30～50份；石英粉10～20份；耐火剂10～20份；二缩水甘油醚3～8份；硬脂酸钙3～8份。经测试，该材料的UL94垂直燃烧等级为V‑0，为最高级别，防火性能优异；此外，所述的材料具有很好的弯曲强度。

Description

一种用于电缆桥架的高强度防火复合环氧树脂材料及其制备 方法
技术领域
本发明涉及环氧树脂材料技术领域，具体涉及一种用于电缆桥架的高强度防火复合环氧树脂材料及其制备方法。
背景技术
电缆桥架在现代建筑工程中用于线缆的布局，被越来越广泛的使用。电缆桥架由支架、托臂和安装附件组成，结构有槽式、网格式、梯架式和托盘式；通常附设在各种建筑物和管廊支架上。
目前，市场上的电缆桥架大多数为钢架结构。随着电缆桥架的使用场合越来越多，出现了环氧树脂玻璃钢材质的电缆桥架，但目前环氧树脂玻璃钢材质的电缆桥架的弯曲强度以及防火性能有待进一步提高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种用于电缆桥架的高强度防火复合环氧树脂材料，该材料具有优异的防火性能。
本发明所要解决的上述技术问题通过以下技术方案予以实现：
一种用于电缆桥架的高强度防火复合环氧树脂材料，其由包含如下重量份的原料成分制成：
环氧树脂80～120份；三乙烯四胺20～40份；玻璃纤维30～50份；石英粉10～20份；耐火剂10～20份；二缩水甘油醚3～8份；硬脂酸钙3～8份。
优选地，所述的用于电缆桥架的高强度防火复合环氧树脂材料，其由包含如下重量份的原料成分制成：
环氧树脂100～120份；三乙烯四胺20～30份；玻璃纤维30～40份；石英粉15～20份；耐火剂15～20份；二缩水甘油醚3～5份；硬脂酸钙3～5份。
进一步优选地，所述的用于电缆桥架的高强度防火复合环氧树脂材料，其由包含如下重量份的原料成分制成：
环氧树脂100～110份；三乙烯四胺25～30份；玻璃纤维35～40份；石英粉15～20份；耐火剂15～20份；二缩水甘油醚3～5份；硬脂酸钙3～5份。
最优选地，所述的用于电缆桥架的高强度防火复合环氧树脂材料，其由包含如下重量份的原料成分制成：
环氧树脂100份；三乙烯四胺25份；玻璃纤维35份；石英粉15份；耐火剂15份；二缩水甘油醚3份；硬脂酸钙3份。
优选地，所述的耐火剂通过如下方法制备得到：
(1)将碳化硅、钛白粉以及海泡石粉混合后研磨至800～1500目，得混合粉末；然后将混合粉末加入到强酸溶液中浸泡4～10h，然后洗涤至中性得混合粉末；其中，碳化硅、钛白粉、海泡石粉以及强酸溶液的用量比为3～5g：1～2g：1～2g：50～100mL；所述的强酸为浓硫酸或浓硝酸或浓硫酸和浓硝酸组成的混合酸；
(2)将经步骤(1)处理的混合粉末分散于体积分数为70～95％的乙醇水溶液中，然后加入乙烯基三乙氧基硅烷以及硅酸，搅拌反应1～3h，过滤，将沉淀物洗涤并干燥，即得所述的耐火剂；所述的混合粉末与水的用量比为1g：3～5mL；所述的混合粉末与乙烯基三乙氧基硅烷以及硅酸的用量比为30～50g：1～2g：5～10g。
进一步优选地，步骤(1)中碳化硅、钛白粉、海泡石粉以及强酸溶液的用量比为4g：2g：1g：70mL。
进一步优选地，步骤(2)中所述的混合粉末与水的用量比为1g：4mL；所述的混合粉末与乙烯基三乙氧基硅烷以及硅酸的用量比为40g：1g：8g。
上述用于电缆桥架的高强度防火复合环氧树脂材料的制备方法，其包含如下步骤：首先将环氧树脂、三乙烯四胺、玻璃纤维混合后搅拌均匀，然后放入到捏合机中捏合5～10min；接着加入石英粉和硬脂酸钙，继续捏合5～10min；最后加入耐火剂和二缩水甘油醚，继续捏合10～20min，即得所述的用于电缆桥架的高强度防火复合环氧树脂材料。
有益效果：本发明提供了一种全新组成的高强度防火复合环氧树脂材料；该材料加入了一种由全新方法制备得到的耐火剂，使得该材料具有优异的防火性能。所的耐火剂首先通过将碳化硅、钛白粉以及海泡石粉进行强酸处理，再经硅酸处理得到；所述的碳化硅、钛白粉以及海泡石粉经本发明所述方法处理与不经该方法处理相比，其应用到本发明所述复合环氧树脂材料中，使得其防火性能大幅提升。此外，本发明所述的复合环氧树脂材料还具有较高的弯曲强度。
具体实施方式
以下结合具体实施例来进一步解释本发明，但实施例对本发明不做任何形式的限定。
实施例1高强度防火复合环氧树脂材料的制备
原料重量份组成：环氧树脂100份；三乙烯四胺25份；玻璃纤维35份；石英粉15份；耐火剂15份；二缩水甘油醚3份；硬脂酸钙3份。
所述环氧树脂的型号为环氧树脂E39D。
所述的耐火剂通过如下方法制备得到：
(1)将碳化硅、钛白粉以及海泡石粉混合后研磨至1000目，得混合粉末；然后将混合粉末加入到强酸溶液中浸泡6h，然后洗涤至中性得混合粉末；其中，碳化硅、钛白粉、海泡石粉以及强酸溶液的用量比为4g：2g：1g：70mL；所述的强酸为浓硫酸；
(2)将经步骤(1)处理的混合粉末分散于体积分数为80％的乙醇水溶液中，然后加入乙烯基三乙氧基硅烷以及硅酸，搅拌反应2h，过滤，将沉淀物洗涤并干燥，即得所述的耐火剂；所述的混合粉末与水的用量比为1g：4mL；所述的混合粉末与乙烯基三乙氧基硅烷以及硅酸的用量比为40g：1g：8g。
高强度防火复合环氧树脂材料的制备方法：首先将环氧树脂、三乙烯四胺、玻璃纤维混合后搅拌均匀，然后放入到捏合机中捏合6min；接着加入石英粉和硬脂酸钙，继续捏合6min；最后加入耐火剂和二缩水甘油醚，继续捏合15min，即得所述的用于电缆桥架的高强度防火复合环氧树脂材料。
实施例2高强度防火复合环氧树脂材料的制备
原料重量份组成：环氧树脂110份；三乙烯四胺30份；玻璃纤维40份；石英粉15份；耐火剂15份；二缩水甘油醚5份；硬脂酸钙5份。
所述环氧树脂的型号为环氧树脂E39D。
所述的耐火剂通过如下方法制备得到：
(1)将碳化硅、钛白粉以及海泡石粉混合后研磨至1200目，得混合粉末；然后将混合粉末加入到强酸溶液中浸泡5h，然后洗涤至中性得混合粉末；其中，碳化硅、钛白粉、海泡石粉以及强酸溶液的用量比为3g：2g：1g：60mL；所述的强酸为浓硫酸；
(2)将经步骤(1)处理的混合粉末分散于体积分数为95％的乙醇水溶液中，然后加入乙烯基三乙氧基硅烷以及硅酸，搅拌反应3h，过滤，将沉淀物洗涤并干燥，即得所述的耐火剂；所述的混合粉末与水的用量比为1g：3mL；所述的混合粉末与乙烯基三乙氧基硅烷以及硅酸的用量比为30g：1g：5g。
高强度防火复合环氧树脂材料的制备方法：首先将环氧树脂、三乙烯四胺、玻璃纤维混合后搅拌均匀，然后放入到捏合机中捏合6min；接着加入石英粉和硬脂酸钙，继续捏合6min；最后加入耐火剂和二缩水甘油醚，继续捏合15min，即得所述的用于电缆桥架的高强度防火复合环氧树脂材料。
实施例3高强度防火复合环氧树脂材料的制备
原料重量份组成：环氧树脂120份；三乙烯四胺30份；玻璃纤维30份；石英粉20份；耐火剂20份；二缩水甘油醚8份；硬脂酸钙8份。
所述环氧树脂的型号为环氧树脂E39D。
所述的耐火剂通过如下方法制备得到：
(1)将碳化硅、钛白粉以及海泡石粉混合后研磨至800目，得混合粉末；然后将混合粉末加入到强酸溶液中浸泡8h，然后洗涤至中性得混合粉末；其中，碳化硅、钛白粉、海泡石粉以及强酸溶液的用量比为5g：2g：2g：90mL；所述的强酸为浓硫酸；
(2)将经步骤(1)处理的混合粉末分散于体积分数为70％的乙醇水溶液中，然后加入乙烯基三乙氧基硅烷以及硅酸，搅拌反应2h，过滤，将沉淀物洗涤并干燥，即得所述的耐火剂；所述的混合粉末与水的用量比为1g：5mL；所述的混合粉末与乙烯基三乙氧基硅烷以及硅酸的用量比为50g：2g：10g。
高强度防火复合环氧树脂材料的制备方法：首先将环氧树脂、三乙烯四胺、玻璃纤维混合后搅拌均匀，然后放入到捏合机中捏合6min；接着加入石英粉和硬脂酸钙，继续捏合6min；最后加入耐火剂和二缩水甘油醚，继续捏合15min，即得所述的用于电缆桥架的高强度防火复合环氧树脂材料。
实施例4高强度防火复合环氧树脂材料的制备
原料重量份组成：环氧树脂80份；三乙烯四胺20份；玻璃纤维40份；石英粉10份；耐火剂10份；二缩水甘油醚3份；硬脂酸钙3份。
所述环氧树脂的型号为环氧树脂E39D。
所述的耐火剂通过如下方法制备得到：
(1)将碳化硅、钛白粉以及海泡石粉混合后研磨至1000目，得混合粉末；然后将混合粉末加入到强酸溶液中浸泡6h，然后洗涤至中性得混合粉末；其中，碳化硅、钛白粉、海泡石粉以及强酸溶液的用量比为4g：2g：1g：70mL；所述的强酸为浓硫酸；
(2)将经步骤(1)处理的混合粉末分散于体积分数为80％的乙醇水溶液中，然后加入乙烯基三乙氧基硅烷以及硅酸，搅拌反应2h，过滤，将沉淀物洗涤并干燥，即得所述的耐火剂；所述的混合粉末与水的用量比为1g：4mL；所述的混合粉末与乙烯基三乙氧基硅烷以及硅酸的用量比为40g：1g：6g。
高强度防火复合环氧树脂材料的制备方法：首先将环氧树脂、三乙烯四胺、玻璃纤维混合后搅拌均匀，然后放入到捏合机中捏合6min；接着加入石英粉和硬脂酸钙，继续捏合6min；最后加入耐火剂和二缩水甘油醚，继续捏合15min，即得所述的用于电缆桥架的高强度防火复合环氧树脂材料。
对比例1高强度防火复合环氧树脂材料的制备
原料重量份组成：环氧树脂100份；三乙烯四胺25份；玻璃纤维35份；石英粉15份；耐火剂15份；二缩水甘油醚3份；硬脂酸钙3份。
所述环氧树脂的型号为环氧树脂E39D。
所述的耐火剂由碳化硅、钛白粉和海泡石粉的以重量比为4：2：1混合而成。
高强度防火复合环氧树脂材料的制备方法：首先将环氧树脂、三乙烯四胺、玻璃纤维混合后搅拌均匀，然后放入到捏合机中捏合6min；接着加入石英粉和硬脂酸钙，继续捏合6min；最后加入耐火剂和二缩水甘油醚，继续捏合15min，即得所述的用于电缆桥架的高强度防火复合环氧树脂材料。
对比例1与实施例1的区别在于，所述的耐火剂由碳化硅、钛白粉和海泡石粉直接混合而成，不经本发明所述的方法处理。
对比例2高强度防火复合环氧树脂材料的制备
原料重量份组成：环氧树脂100份；三乙烯四胺25份；玻璃纤维35份；石英粉15份；耐火剂15份；二缩水甘油醚3份；硬脂酸钙3份。
所述环氧树脂的型号为环氧树脂E39D。
所述的耐火剂通过如下方法制备得到：
(1)将碳化硅、钛白粉以及海泡石粉混合后研磨至1000目，得混合粉末；然后将混合粉末加入到强酸溶液中浸泡6h，然后洗涤至中性得混合粉末，即所述的耐火剂；其中，碳化硅、钛白粉、海泡石粉以及强酸溶液的用量比为4g：2g：1g：70mL；所述的强酸为浓硫酸。
高强度防火复合环氧树脂材料的制备方法：首先将环氧树脂、三乙烯四胺、玻璃纤维混合后搅拌均匀，然后放入到捏合机中捏合6min；接着加入石英粉和硬脂酸钙，继续捏合6min；最后加入耐火剂和二缩水甘油醚，继续捏合15min，即得所述的用于电缆桥架的高强度防火复合环氧树脂材料。
对比例2实施例1的区别在于，所述的耐火剂由碳化硅、钛白粉和海泡石混合后只经浓硫酸处理，并无实施例1所述的步骤(2)硅酸处理步骤。
将实施例1～4以及对比例1～2制备得到的高强度防火复合环氧树脂材料进行弯曲强度、热变形温度以及垂直燃烧性能测试，具体测试结果参见表1。
表1.高强度防火复合环氧树脂材料性能测试结果
弯曲强度(Mpa) UL94垂直燃烧等级
实施例1材料 112 V-0
实施例2材料 108 V-0
实施例3材料 120 V-0
实施例4材料 115 V-0
对比例1材料 105 V-2
对比例2材料 109 V-2
由表1实验结果可以看出，本发明实施例1～4制备得到的高强度防火复合环氧树脂材料其使用了全新方法制备得到的耐火剂，UL94垂直燃烧等级为V-0，为最高级别，防火性能优异；此外，实施例1～4制备得到的高强度防火复合环氧树脂材料其具有很好的弯曲强度。
由对比例1和实施例1高强度防火复合环氧树脂材料的UL94垂直燃烧等级比较结果来看，对比例1的等级为V-2，比实施例1所述的材料低了2级；这说明将碳化硅、钛白粉以及海泡石粉按本发明所述的方法先进行强酸处理再经硅酸处理后得到的耐火剂的防火性能要远远优于将碳化硅、钛白粉以及海泡石粉直接混合制备得到的耐火剂的防火性能。
由对比例2和实施例1高强度防火复合环氧树脂材料的UL94垂直燃烧等级比较结果来看，对比例2的等级为V-2，同样比实施例1所述的材料低了2级；这说明将碳化硅、钛白粉以及海泡石粉不按本发明所述方法，仅仅经强酸处理而不经硅酸处理得到的耐火剂，其耐火性能并不能得到提升。

Claims (8)

1.一种用于电缆桥架的高强度防火复合环氧树脂材料，其特征在于，由包含如下重量份的原料成分制成：
环氧树脂80～120份；三乙烯四胺20～40份；玻璃纤维30～50份；石英粉10～20份；耐火剂10～20份；二缩水甘油醚3～8份；硬脂酸钙3～8份。
2.根据权利要求1所述的用于电缆桥架的高强度防火复合环氧树脂材料，其特征在于，由包含如下重量份的原料成分制成：
环氧树脂100～120份；三乙烯四胺20～30份；玻璃纤维30～40份；石英粉15～20份；耐火剂15～20份；二缩水甘油醚3～5份；硬脂酸钙3～5份。
3.根据权利要求2所述的用于电缆桥架的高强度防火复合环氧树脂材料，其特征在于，由包含如下重量份的原料成分制成：
环氧树脂100～110份；三乙烯四胺25～30份；玻璃纤维35～40份；石英粉15～20份；耐火剂15～20份；二缩水甘油醚3～5份；硬脂酸钙3～5份。
4.根据权利要求3所述的用于电缆桥架的高强度防火复合环氧树脂材料，其特征在于，由包含如下重量份的原料成分制成：
环氧树脂100份；三乙烯四胺25份；玻璃纤维35份；石英粉15份；耐火剂15份；二缩水甘油醚3份；硬脂酸钙3份。
5.根据权利要求1所述的用于电缆桥架的高强度防火复合环氧树脂材料，其特征在于，所述的耐火剂通过如下方法制备得到：
(1)将碳化硅、钛白粉以及海泡石粉混合后研磨至800～1500目，得混合粉末；然后将混合粉末加入到强酸溶液中浸泡4～10h，然后洗涤至中性得混合粉末；其中，碳化硅、钛白粉、海泡石粉以及强酸溶液的用量比为3～5g：1～2g：1～2g：50～100mL；所述的强酸为浓硫酸或浓硝酸或浓硫酸和浓硝酸组成的混合酸；
(2)将经步骤(1)处理的混合粉末分散于体积分数为70～95％的乙醇水溶液中，然后加入乙烯基三乙氧基硅烷以及硅酸，搅拌反应1～3h，过滤，将沉淀物洗涤并干燥，即得所述的耐火剂；所述的混合粉末与水的用量比为1g：3～5mL；所述的混合粉末与乙烯基三乙氧基硅烷以及硅酸的用量比为30～50g：1～2g：5～10g。
6.根据权利要求5所述的用于电缆桥架的高强度防火复合环氧树脂材料，其特征在于，步骤(1)中碳化硅、钛白粉、海泡石粉以及强酸溶液的用量比为4g：2g：1g：70mL。
7.根据权利要求6所述的用于电缆桥架的高强度防火复合环氧树脂材料，其特征在于，步骤(2)中所述的混合粉末与水的用量比为1g：4mL；所述的混合粉末与乙烯基三乙氧基硅烷以及硅酸的用量比为40g：1g：8g。
8.权利要求1～7任一项所述的用于电缆桥架的高强度防火复合环氧树脂材料的制备方法，其特征在于，包含如下步骤：首先将环氧树脂、三乙烯四胺、玻璃纤维混合后搅拌均匀，然后放入到捏合机中捏合5～10min；接着加入石英粉和硬脂酸钙，继续捏合5～10min；最后加入耐火剂和二缩水甘油醚，继续捏合10～20min，即得所述的用于电缆桥架的高强度防火复合环氧树脂材料。
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JPH06316624A (ja) * 1991-09-25 1994-11-15 Kumagai Gumi Co Ltd Ｆｒｐ製高張力材用エポキシ樹脂組成物
CN107189640A (zh) * 2017-07-16 2017-09-22 镇江市神龙电器管件有限公司 一种用于电缆桥架的复合型防火防腐材料
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