CN109627777A - 柔性硅酮弹体及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种柔性硅酮弹体，包括体积比为1：0.95～1.05的A组分和B组分，所述A组分的原料组成为：支链乙烯基硅油、羟基硅油、改性苯基硅油、硅烷偶联剂、催化剂、改性金属粉末、阻燃剂、填料；所述B组分的原料组成为：支链乙烯基硅油、羟基硅油、含氢硅油、耐辐照剂、改性金属粉末、阻燃剂、填料。本发明可在核电领域作为防火阻燃封堵材料应用，具有硬度小，质软，可以有相当的位移拉伸，而其性能不发生改变的优点，能够在室温条件下于封堵位置迅速反应形成柔性弹体密封结构，同时具备生物屏蔽以及中子屏蔽功能。

Description

柔性硅酮弹体及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于核电材料领域，具体地说，涉及一种柔性硅酮弹体及其制备方法和应用。

背景技术

核电厂防火屏障的目的在于环绕某一空间提供非能动边界，此屏障应有能力承受和包容预计的火灾，以及不让此火灾蔓延至防火屏障非火灾侧的材料或物项，或不使这些材料和物项发生直接或间接的损坏，并且要求这些功能的履行能在没有任何灭火系统动作的条件下完成。防火封堵是采用防火封堵材料对空开口、贯穿孔洞、建筑缝隙等进行密封和填塞，使其在规定的耐火时间内与相应构件协同工作，以阻止热量、火焰和烟气蔓延扩散的一种技术措施。

核电厂常用到的防火封堵材料有无机防火水泥、硅酮泡沫与硅酮橡胶。无机防火水泥虽然因造价低廉曾被大量使用，但由于固化后强度高，使得在更换或增加贯穿件时施工不便且容易损伤贯穿件，并且质量也不够稳定，因而目前在美国、法国等核电大国的核电厂中早已不再使用，国内核电新建项目也有弃用此材料的趋势。基于此，硅酮类材料成为当前核电厂孔洞防火封堵的最优选择。

但是普通的硅酮橡胶类产品，因其材料本身的性质，一般密度大，硬度也比较大，一般硬度都在邵A40-80左右，当包覆的管道因为震动产生位移时，因封堵材料的坚硬特点，会出现材料脱落、开裂等问题，无法满足现场的位移使用要求。

有鉴于此，研发一种硬度小、质软、可以有相当的位移拉伸，而其性能又不发生改变的硅酮橡胶类产品是本领域技术人员亟须解决的问题。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供了一种柔性硅酮弹体及其制备方法和应用。本发明的柔性硅酮弹体同时具备防火阻燃、拉伸后气密、拉伸后水密、耐辐照、抗DBA等性能，且无毒无害、不含卤素及硫元素、不会对接触构件及周围环境产生危害。

为解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

第一方面，本发明提供了一种柔性硅酮弹体，包括体积比为1：0.95～1.05的A组分和B组分，其中，

所述A组分的原料组成及配比如下：

所述B组分的原料组成及配比如下：

进一步地，在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进：

优选的，所述支链乙烯基硅油的粘度范围为1000～1500cp。

优选的，所述羟基硅油的粘度范围为1000～2000cp。

优选的，所述改性苯基硅油的粘度范围为500～800cp。

优选的，所述含氢硅油的粘度范围为20～50cp。

优选的，所述硅烷偶联剂含有乙烯基和甲氧乙氧基。

优选的，所述催化剂为铂催化剂或者锡催化剂中的一种或两种。

优选的，所述改性金属粉末为表面改性加官能团的金属粉末。

优选的，所述耐辐照剂为含有多苯环结构的共轭体系的耐高温、耐辐照性物质。

优选的，所述阻燃剂为粉体硅酸钠、氢氧化镁、聚磷酸铵、氮化硅、氢氧化铝中的一种或几种。

优选的，所述填料为轻质碳酸钙、硅灰石、气相二氧化硅或硅微粉中的一种或几种。

优选的，所述A组分和所述B组分的体积比为1：1。

第二方面，本发明提供了前述柔性硅酮弹体的制备方法，包括以下步骤：

1)、A组分的制备：将A组分原料中的支链乙烯基硅油与羟基硅油加入反应釜内，在30～35℃、真空度0.05～0.01MPa下混合10～30min，再向以上混合溶液中加入改性苯基硅油、硅烷偶联剂、催化剂和填料，用高速分散机分散混合20～30min，加入阻燃剂分散均匀，最后加入改性金属粉末，真空脱气30～40min；制得A组分；

2)、B组分的制备：将B组分中的支链乙烯基硅油、含氢硅油，及羟基硅油加入反应釜中，在30～35℃分散10ˉ30min，再向以上混合溶液中加入耐辐照剂、填料和阻燃剂，用高速分散机分散混合20ˉ30min，并保持罐内温度20～30℃，加入改性金属粉末，真空脱气30～40min；制得B组分；

3)、将步骤1)制备的A组分和步骤2)制备的B组分按体积比1：0.95～1.05混合，15～40℃固化60～120min，获得柔性硅酮弹体。

第三方面，本发明公开了前述柔性硅酮弹体作为防火阻燃封堵材料的应用，尤其是在核电领域作为防火阻燃封堵材料的应用。

具体的，本发明的柔性硅酮弹体作为防火阻燃封堵材料可应用的领域如下：核电生物辐照屏蔽区域、中子屏蔽区域、废料储存池区域，有小幅位移的管道系统，海油平台、核动力潜艇、应急柴油发电机常用油箱和润滑油储存箱，工程设计防护系统，以及安全屏障。

本发明中的柔性硅酮弹体材料，密度在2400kg/m³以上，但是硬度却在邵0040左右，硬度小，质软，可以有相当的位移拉伸，而其性能不发生改变。

更进一步的，本发明中的柔性硅酮弹体能够在室温条件下于封堵位置迅速反应形成柔性弹体密封结构，同时具备生物屏蔽以及中子屏蔽功能。由于本发明涉及的硅酮类防火封堵材料可在核电站核反应堆安全壳内使用，因此对其性能要求较为严苛，需同时具备防火阻燃、拉伸后气密、拉伸后水密、耐辐照、抗DBA等性能，且要求无毒无害、不含卤素及硫元素、不会对接触构件及周围环境产生危害等。

本发明采用支链乙烯基硅油，主要是利用其支链上的官能团进行化学交联反应，反应生成的产物分子链长，且带有支链，所以使生产出的柔性硅酮弹体质地柔软，硬度小。而且，本发明采用的苯基硅油可增强产物的耐高温性能以及化学稳定性能，再配一定数量的粉体料，增加了产物的拉伸强度和耐火性能。

本发明的有益效果是：本发明的柔性硅酮弹体作为一种高度辐射屏蔽的防火材料，不仅具有极好的密封性能及阻热性能，而且因其具有硬度小、柔软、拉伸力大的特点，二次施工过程中，在更换或增加贯穿件时容易施工，不损伤贯穿件。同时可使用不锋利的绝缘工具或设备有选择性的轻易拆除，新增或移除都十分便捷，而且新增加的柔性硅酮弹体还可与先前固化的材料结合成为一体的结构。

使用时，本发明的柔性硅酮弹体采用液体施工，可确保贯穿件之间的缝隙充分填充。固化后的产品应用持久，耐损伤，表面易去污。另外，本发明的产品对所接触的电缆外绝缘皮无腐蚀性，燃烧时释放的气体对人体无害，对周围设备及电缆无腐蚀性。

附图说明

图1为柔性硅酮弹体封堵贯穿件贯穿混凝土框架时的使用结构示意图；

图2为柔性硅酮弹体封堵贯穿件贯穿混凝土框架时的剖示图。

附图标注：

1.混凝土框架；2.柔性硅酮弹体；3.电缆；4.管道。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明的原理和特征进行描述，其中，所举实施例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

实施例1：

一种柔性硅酮弹体，包括体积比为1：1的A组分和B组分，其中，

A组分原料配比为：支链乙烯基硅油20kg(购自莱阳大易化工)；羟基硅油20kg(购自莱阳大易化工)；改性苯基硅油5kg；硅烷偶联剂5kg；铂催化剂5kg；改性铁粉15kg；氢氧化铝15kg；硅灰石15kg。

B组分原料配比为：乙烯支链基硅油20kg；羟基硅油20kg；含氢硅油10kg(购自莱阳大易化工)；耐辐照剂5kg；改性铁粉15kg；氢氧化铝15kg；硅灰石15kg。

一种柔性硅酮弹体的制备方法，包括以下步骤：

1)A组分的制备：将A组分原料中的支链乙烯基硅油与羟基硅油加入反应釜内，在30℃、真空度0.05MPa下混合10min，再向以上混合溶液中加入改性苯基硅油、硅烷偶联剂、铂催化剂和硅灰石，用高速分散机分散混合20min，加入氢氧化铝分散均匀，最后加入改性铁粉，真空脱气30min；制得A组分；

2)B组分的制备：将B组分中的支链乙烯基硅油、含氢硅油、羟基硅油加入反应釜中，在30℃分散10min，再向以上混合溶液中加入耐辐照剂、硅灰石和氢氧化铝，用高速分散机分散混合20min，并保持罐内温度30℃，最后加入改性铁粉，真空脱气30min；制得B组分；

3)将步骤1)制备的A组分和步骤2)制备的B组分按体积比1：1混合，于30℃，固化60min，获得柔性硅酮弹体。

实施例2：

一种柔性硅酮弹体，包括体积比为1：0.95的A组分和B组分，其中，

A组分：支链乙烯基硅油25kg；羟基硅油22kg；改性苯基硅油4kg；硅烷偶联剂8kg；锡催化剂6kg；改性铁粉10kg；硅酸钠13kg；轻质碳酸钙12kg。

B组分：支链乙烯基硅油25kg；羟基硅油23kg；含氢硅油8kg；耐辐照剂4kg；改性铁粉16kg；硅酸钠11kg；轻质碳酸钙13kg。

一种柔性硅酮弹体的制备方法，包括以下步骤：

1)A组分的制备：将A组分中的支链乙烯基硅油与羟基硅油加入反应釜内，在32℃、真空度0.03MPa下混合15min，再向以上混合溶液中加入改性苯基硅油、硅烷偶联剂、锡催化剂和轻质碳酸钙，用高速分散机分散混合25min，加入硅酸钠分散均匀，最后加入改性铁粉，真空脱气35min；灌装，制得A组分；

2)B组分的制备：将B组分中的支链乙烯基硅油、含氢硅油、羟基硅油加入反应釜中，在32℃分散15min，再向以上混合溶液中加入耐辐照剂、硅酸钠和轻质碳酸钙，用高速分散机分散混合25min，并保持罐内温度35℃，最后加入改性铁粉，真空脱气35min；灌装，制得B组分；

3)将步骤1)制备的A组分和步骤2)制备的B组分按体积比1：0.95混合，于35℃，固化120min，获得柔性硅酮弹体。

实施例3：

一种柔性硅酮弹体，包括体积比为1：1.05的A组分和B组分，其中，

A组分：支链乙烯基硅油15kg；羟基硅油15kg；改性苯基硅油3kg；硅烷偶联剂6kg；锡催化剂4kg；改性铁粉20kg；聚磷酸铵20kg；硅微粉17kg。

B组分：支链乙烯基硅油17kg；羟基硅油15kg；含氢硅油9kg；耐辐照剂3kg；改性铁粉19kg；聚磷酸铵18kg；硅微粉19kg。

一种柔性硅酮弹体的制备方法，包括以下步骤：

1)A组分的制备：将A组分中的支链乙烯基硅油与羟基硅油加入反应釜内，在35℃、真空度0.01MPa下混合20min，再向以上混合溶液中加入改性苯基硅油、硅烷偶联剂、锡催化剂和硅微粉，用高速分散机分散混合30min，加入聚磷酸铵分散均匀，最后加入改性铁粉，真空脱气40min；灌装，制得A组分；

2)B组分的制备：将B组分中的支链乙烯基硅油、含氢硅油、羟基硅油加入反应釜中，在35℃分散20min，再向以上混合溶液中加入耐辐照剂、聚磷酸铵和硅微粉，用高速分散机分散混合30min，并保持罐内温度40℃，最后加入改性铁粉，真空脱气40min；灌装，制得B组分；

3)将步骤1)制备的A组分和步骤2)制备的B组分按体积比1：1.05混合，于40℃，固化100min，获得柔性硅酮弹体。

本发明实施例1-3制备的柔性硅酮弹体的主要性能指标及其试验方法见下表1。

表1柔性硅酮弹体性能指标

通过上表表1中显示的关于拉伸强度、断裂伸长率以及硬度指标数据可以看出，本发明实施例1-3制备的柔性硅酮弹体具有硬度小、柔软、拉伸力大的优点。同时，通过上表表1中显示的关于耐火极限、气密性、水密性、耐辐照GY等指标数据可以看出，本发明实施例1-3制备的柔性硅酮弹体还同时具备防火阻燃、拉伸后气密、拉伸后水密、耐辐照、抗DBA等性能。

实施例4：

上述柔性硅酮弹体作为防火阻燃封堵材料的应用，具体为：

1.首次安装

1)清洁开孔；

2)将A组分和B组份按照1:1的质量比充分混合；

3)将混合均匀后的混合物倒入开孔部位(混凝土框架1上的预留孔，也就是混凝土框架1与电缆3、管道4之间的部位)，室温下待其固化，如图1-2所示。

可手工混合安装，如需加快进程可采用机具安装。

2.二次贯穿

可使用不锋利的绝缘工具或设备对墙体上柔性硅酮弹体2封堵的部位轻易拆除。新增或移除都十分便捷，新增加的柔性硅酮弹体2可与先前固化的材料结合成为一体的结构。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种柔性硅酮弹体，其特征在于，包括体积比为1：0.95～1.05的A组分和B组分，其中，

所述A组分的原料组成及配比如下：

所述B组分的原料组成及配比如下：

2.根据权利要求1所述的柔性硅酮弹体，其特征在于，所述支链乙烯基硅油的粘度范围为1000～1500cp，和/或，所述羟基硅油的粘度范围为1000～2000cp。

3.根据权利要求1所述的柔性硅酮弹体，其特征在于，所述改性苯基硅油的粘度范围为500～800cp，和/或，所述含氢硅油的粘度范围为20～50cp。

4.根据权利要求1所述的柔性硅酮弹体，其特征在于，所述硅烷偶联剂含有乙烯基和甲氧乙氧基。

5.根据权利要求1所述的柔性硅酮弹体，其特征在于，所述催化剂为铂催化剂或者锡催化剂中的一种或两种。

6.根据权利要求1所述的柔性硅酮弹体，其特征在于，所述改性金属粉末为表面改性加官能团的金属粉末，和/或，所述耐辐照剂为含有多苯环结构的共轭体系的耐高温、耐辐照性物质。

7.根据权利要求1所述的柔性硅酮弹体，其特征在于，所述阻燃剂为粉体硅酸钠、氢氧化镁、聚磷酸铵、氮化硅、氢氧化铝中的一种或几种。

8.根据权利要求1所述的柔性硅酮弹体，其特征在于，所述填料为轻质碳酸钙、硅灰石、气相二氧化硅或硅微粉中的一种或几种。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的柔性硅酮弹体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)、A组分的制备：将A组分原料中的支链乙烯基硅油与羟基硅油加入反应釜内，在30～35℃、真空度0.05～0.01MPa下混合10～30min，再向以上混合溶液中加入改性苯基硅油、硅烷偶联剂、催化剂和填料，用高速分散机分散混合20～30min，加入阻燃剂分散均匀，最后加入改性金属粉末，真空脱气30～40min；制得A组分；

2)、B组分的制备：将B组分中的支链乙烯基硅油、含氢硅油，及羟基硅油加入反应釜中，在30～35℃分散10～30min，再向以上混合溶液中加入耐辐照剂、填料和阻燃剂，用高速分散机分散混合20～30min，并保持罐内温度20～30℃，加入改性金属粉末，真空脱气30～40min；制得B组分；

3)、将步骤1)制备的A组分和步骤2)制备的B组分按体积比1：0.95～1.05混合，15～40℃固化60～120min，获得柔性硅酮弹体。

10.权利要求1-8任意一项柔性硅酮弹体作为防火阻燃封堵材料的应用。