CN109961893B - 一种抗氧化纳米阻燃包带及其制造方法 - Google Patents

一种抗氧化纳米阻燃包带及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种抗氧化纳米阻燃包带及其制造方法。该阻燃包带采用玻璃纤维织布和纳米复合纤维织布作为基布，采用纳米阻燃胶体作为阻燃液，纳米阻燃胶体由以下组成：纳米增韧陶瓷粉；抗高温无卤固化剂；甲醛交联剂；MF甲醛缩合物分散剂；锑类阻燃剂；纳米硅胶；乙酸乙酯。本发明纳米增韧陶瓷粉和纳米硅胶给予包带耐火成壳性；锑类阻燃剂给予包带阻燃性；纳米增韧陶瓷粉给予包带强抗氧化性；MF甲醛缩合物分散剂和抗高温无卤固化剂给予包带均一性，使整个阻燃包带具有耐高温、抗氧化、阻燃性优，燃烧后形成耐火结壳等特性；本发明采用玻璃纤维高弹性针刺布和涤纶玻璃复合纤维织布作为基布，大大增大了整个包带的韧性、抗氧化性和耐高温能力。

Description

一种抗氧化纳米阻燃包带及其制造方法
技术领域
本发明涉及电缆技术领域，具体涉及一种抗氧化纳米阻燃包带及其制造方法。
背景技术
我国电缆产业在机械制造行业中仅次于汽车行业，为第二大产业。高铁、轨道交通产业正产生“跨越”式发展，使我国自主知识产权的高铁技术提升至前所未有的高度，对阻燃特种电缆市场产生了大量需求。由于其发展较快，加之我国阻燃、耐火材料研发基础薄弱，阻燃、耐火电缆的研发及与之相关联的核心材料发展较慢，出现了电线电缆阻燃耐火材料氧指数低、成壳性能差、电缆综合阻燃性能低、长期耐高温抗氧化差、不具备阻燃、耐火双重性能等关键瓶颈问题。国内外的主要生产厂家的相关产品难以满足我国高铁线缆材料高性能要求。因此发明一种同时具备抗氧化性、阻燃、耐火性能的阻燃耐火材料，满足高铁、机车高性能电缆及特种装备电缆的内层绕包工艺需求是十分必要的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种抗氧化纳米阻燃包带及其制造方法，该阻燃包带具有耐高温、抗氧化、阻燃性优，燃烧后形成耐火结壳等特性。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种抗氧化纳米阻燃包带，采用玻璃纤维织布和纳米复合纤维织布作为基布，采用纳米阻燃胶体作为阻燃液，所述纳米阻燃胶体按质量百分比由以下组分组成：纳米增韧陶瓷粉36％-49％；抗高温无卤固化剂0.5％-1％；甲醛交联剂0.5％；MF甲醛缩合物分散剂1％-2％；锑类阻燃剂4％-5％；纳米硅胶5％-10％；乙酸乙酯40％-45％。
为了取得更好的阻燃性和抗氧化性，所述玻璃纤维织布为玻璃纤维高弹性针刺布；所述纳米复合纤维织布为涤纶玻璃复合纤维织布，所述涤纶玻璃复合纤维织布采用75d-150d的涤纶长丝作为经纱，密度为30-40根/cm，采用45支2股的玻璃纤维作为纬纱，密度为15-20根/cm。
可选的，所述抗高温无卤固化剂为过氧化苯甲酰固化剂，所述锑类阻燃剂为三氧化二锑。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明一种抗氧化纳米阻燃包带，采用纳米阻燃胶体作为阻燃纳米涂层，纳米阻燃包带中的纳米增韧陶瓷粉和纳米硅胶给予包带良好的耐火成壳性；锑类阻燃剂给予包带良好的阻燃性；纳米增韧陶瓷粉同时给予包带强抗氧化性；MF甲醛缩合物分散剂和抗高温无卤固化剂给予包带均一性，使整个阻燃包带具有耐高温、抗氧化、阻燃性优，燃烧后形成耐火结壳等特性。
2、本发明一种抗氧化纳米阻燃包带采用玻璃纤维高弹性针刺布和涤纶玻璃复合纤维织布作为基布，大大增大了整个包带的韧性、抗氧化性、阻燃性和耐高温能力。
本发明还提出了一种抗氧化纳米阻燃包带的制造方法，包括以下步骤：
一、通过原位聚合法得到纳米增韧陶瓷结壳，通过粒径100-300目的粉碎机将纳米增韧陶瓷结壳粉碎得到所述纳米增韧陶瓷粉；
二、按质量百分比将36％-49％的纳米增韧陶瓷粉、0.5％-1％的抗高温无卤固化剂、0.5％的甲醛交联剂、1％-2％的MF甲醛缩合物分散剂、4％-5％的锑类阻燃剂、5％-10％的纳米硅胶和40％-45％的乙酸乙酯加入高速搅拌机中搅拌均匀得到纳米阻燃胶体；
三、将所述纳米阻燃胶体贮存在封闭胶桶中，通入压缩空气封闭预压，使用发泡体使所述纳米阻燃胶体形成空气泡；
四、使用恒压喷枪将所述空气泡均匀涂覆在玻璃纤维织布表面，喷涂量为200-400g/m2；使用恒压喷枪将所述空气泡均匀涂覆在纳米复合纤维织布表面，喷涂量为50-60g/m2；
五、将涂覆有纳米阻燃胶体的玻璃纤维织布和纳米复合纤维织布真空烘干；
六、运用干式复合机，将所述纳米阻燃胶体作为粘合剂，将涂覆有所述纳米阻燃胶体层的玻璃纤维织布和纳米复合纤维织布复合，得到纳米阻燃包带。
可选的，所述抗高温无卤固化剂为过氧化苯甲酰固化剂，所述锑类阻燃剂为三氧化二锑。
为了使包带获得更高的韧性、抗氧化性、阻燃性和耐高温能力，可选的，所述玻璃纤维织布为玻璃纤维高弹性针刺布，所述玻璃纤维高弹性针刺布的制造方法如下：
1)将1.33-1.5分特的玻璃纤维经过梳棉机梳理成玻璃纤维网；
2)将多层玻璃纤维网重叠，密度为50-100g/m2；
3)采用高速针刺机对多层玻璃纤维网进行针刺，速率为1200次/分，得到玻璃纤维高弹性针刺布。
为了使包带获得更高的韧性、抗氧化性、阻燃性和耐高温能力，所述纳米复合纤维层为涤纶玻璃复合纤维织布，所述涤纶玻璃复合纤维织布采用75d-150d的涤纶长丝作为经纱，密度为30-40根/cm，采用45支2股的玻璃纤维作为纬纱，密度为15-20根/cm。
为了进一步增大涂覆工艺的效率和均匀度，所述空气泡的直径为毫米数量级。
为了进一步提高烘干效率、节能，所述真空烘干的温度为170℃，压力为负0.5-1大气压。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明采用先使胶体形成空气泡，再用恒压喷枪将空气泡涂覆在玻璃纤维层和纳米复合纤维表面，提高了涂层的韧性及其与基体的界面结合强度，纤维织布阻燃涂层稳定、均一、不易脱落，确保目标产品氧指数≥60％，成壳性能优异；
2、本发明采用真空烘干技术，实现烘干时间节约20％以上、节能降耗达40％；
3、本发明采用纳米阻燃胶体作为阻燃纳米涂层，纳米阻燃包带中的纳米增韧陶瓷粉和纳米硅胶给予包带良好的耐火成壳性；锑类阻燃剂给予包带良好的阻燃性；纳米增韧陶瓷粉同时给予包带强抗氧化性；MF甲醛缩合物分散剂和抗高温无卤固化剂给予包带均一性，使整个阻燃包带具有耐高温、抗氧化、阻燃性优，燃烧后形成耐火结壳等特性。
3、本发明采用玻璃纤维高弹性针刺布和涤纶玻璃复合纤维织布作为基布，大大增大了整个包带的韧性、抗氧化性、阻燃性和耐高温能力。
4、本发明整体成本较低，耐高温和抗氧化性能优越，具有很强竞争力。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明的制造工艺流程图。
图中所示：1、玻璃纤维高弹性针刺布；2、涤纶玻璃复合纤维织布；3、纳米阻燃胶体。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
图1是本发明的结构示意图；图2是本发明的制造工艺流程图。
如图所示：一种抗氧化纳米阻燃包带，采用玻璃纤维高弹性针刺布1和涤纶玻璃复合纤维织布2作为基布，采用纳米阻燃胶体3作为阻燃纳米涂层。
实施例一：
玻璃纤维高弹性针织布1采用1.33分特的玻璃纤维，先将玻璃纤维经过梳棉机梳理成网，将多层玻璃纤维网重叠，密度为50g/m2，使用高速预刺机对多层玻璃纤维网进行预刺，速率为1200次/分，加工速率为1米/分钟。再使用高速针刺机对对多层玻璃纤维网进行预刺，速率为1200次/分，加工速率为1米/分钟，得到玻璃纤维高弹性针织布1。
涤纶玻璃复合纤维织布2采用75d的涤纶长丝作为经纱，密度为40根/cm，采用45支2股的玻璃纤维作为纬纱，密度为15根/cm。
纳米阻燃胶体3按质量分数包括：36.5％的纳米增韧陶瓷粉、1％的过氧化苯甲酰固化剂、0.5％的甲醛交联剂、2％的MF甲醛缩合物分散剂、5％的三氧化二锑、10％的纳米硅胶和45％的乙酸乙酯。
具体的制造方法如下：
1、通过原位聚合法得到纳米增韧陶瓷结壳，使用100目的粉碎机将纳米增韧陶瓷结壳粉碎得到纳米增韧陶瓷粉；
2、按质量分数分别将36.5％的纳米增韧陶瓷粉、1％的过氧化苯甲酰固化剂、0.5％的甲醛交联剂、2％的MF甲醛缩合物分散剂、5％的三氧化二锑、10％的纳米硅胶和45％的乙酸乙酯加入高速搅拌机搅拌30min得到纳米阻燃胶体3；
3、将纳米阻燃胶体3封存在2m3的胶桶中，使用螺旋式空气压缩机向胶桶中通入压缩空气，使纳米阻燃胶体3和空气充分混溶；
4、使用发泡机，使纳米阻燃胶体3形成直径为毫米级的空气泡；
5、使用恒压喷枪将空气泡均匀涂覆在玻璃纤维高弹性针织布1和涤纶玻璃复合纤维织布2表面，喷涂量分别为200g/m2和50g/m2，恒定压力为一个大气压；
6、将玻璃纤维高弹性针织布1和涤纶玻璃复合纤维织布2真空烘干，温度为170℃，压力为负0.5个大气压；
7、运用干式复合机，将纳米阻燃胶体3作为粘合剂，将涂覆有纳米阻燃胶体3的玻璃纤维高弹性针织布1和涤纶玻璃复合纤维织布2干式复合，得到纳米阻燃包带。
实施例二：
玻璃纤维高弹性针织布1采用1.5分特的玻璃纤维，先将玻璃纤维经过梳棉机梳理成网，将多层玻璃纤维网重叠，密度为100g/m2，使用高速预刺机对多层玻璃纤维网进行预刺，速率为1200次/分，加工速率为1米/分钟。再使用高速针刺机对对多层玻璃纤维网进行预刺，速率为1200次/分，加工速率为1米/分钟，得到玻璃纤维高弹性针织布1。
涤纶玻璃复合纤维织布2采用150d的涤纶长丝作为经纱，密度为30根/cm，采用45支2股的玻璃纤维作为纬纱，密度为20根/cm。
纳米阻燃胶体3按质量分数包括：49％的纳米增韧陶瓷粉、0.5％的过氧化苯甲酰固化剂、0.5％的甲醛交联剂、1％的MF甲醛缩合物分散剂、4％的三氧化二锑、5％的纳米硅胶和40％的乙酸乙酯。
具体的制造方法如下：
1、通过原位聚合法得到纳米增韧陶瓷结壳，使用200目的粉碎机将纳米增韧陶瓷结壳粉碎得到纳米增韧陶瓷粉；
2、按质量分数分别将49％的纳米增韧陶瓷粉、0.5％的过氧化苯甲酰固化剂、0.5％的甲醛交联剂、1％的MF甲醛缩合物分散剂、4％的三氧化二锑、5％的纳米硅胶和40％的乙酸乙酯加入高速搅拌机搅拌30min得到纳米阻燃胶体3；
3、将纳米阻燃胶体3封存在2m3的胶桶中，使用螺旋式空气压缩机向胶桶中通入压缩空气，使纳米阻燃胶体3和空气充分混溶；
4、使用发泡机，使纳米阻燃胶体3形成直径为毫米级的空气泡；
5、使用恒压喷枪将空气泡均匀涂覆在玻璃纤维高弹性针织布1和涤纶玻璃复合纤维织布2表面，喷涂量分别为400g/m2和60g/m2，恒定压力为一个大气压；
6、将玻璃纤维高弹性针织布1和涤纶玻璃复合纤维织布2真空烘干，温度为170℃，压力为负1个大气压；
7、运用干式复合机，将纳米阻燃胶体3作为粘合剂，将涂覆有纳米阻燃胶体3的玻璃纤维高弹性针织布1和涤纶玻璃复合纤维织布2干式复合，得到纳米阻燃包带。
实施例三：
玻璃纤维高弹性针织布1采用1.4分特的玻璃纤维，先将玻璃纤维经过梳棉机梳理成网，将多层玻璃纤维网重叠，密度为75g/m2，使用高速预刺机对多层玻璃纤维网进行预刺，速率为1200次/分，加工速率为1米/分钟。再使用高速针刺机对对多层玻璃纤维网进行预刺，速率为1200次/分，加工速率为1米/分钟，得到玻璃纤维高弹性针织布1。
涤纶玻璃复合纤维织布2采用110d的涤纶长丝作为经纱，密度为20根/cm，采用45支2股的玻璃纤维作为纬纱，密度为17根/cm。
纳米阻燃胶体3按质量分数包括：44％的纳米增韧陶瓷粉、0.5％的过氧化苯甲酰固化剂、0.5％的甲醛交联剂、1％的MF甲醛缩合物分散剂、4％的三氧化二锑、7％的纳米硅胶和43％的乙酸乙酯。
具体的制造方法如下：
1、通过原位聚合法得到纳米增韧陶瓷结壳，使用150目的粉碎机将纳米增韧陶瓷结壳粉碎得到纳米增韧陶瓷粉；
2、按质量分数分别将44％的纳米增韧陶瓷粉、0.5％的过氧化苯甲酰固化剂、0.5％的甲醛交联剂、1％的MF甲醛缩合物分散剂、4％的三氧化二锑、7％的纳米硅胶和43％的乙酸乙酯加入高速搅拌机搅拌30min得到纳米阻燃胶体3；
3、将纳米阻燃胶体3封存在2m3的胶桶中，使用螺旋式空气压缩机向胶桶中通入压缩空气，使纳米阻燃胶体3和空气充分混溶；
4、使用发泡机，使纳米阻燃胶体3形成直径为毫米级的空气泡；
5、使用恒压喷枪将空气泡均匀涂覆在玻璃纤维高弹性针织布1和涤纶玻璃复合纤维织布2表面，喷涂量分别为300g/m2和55g/m2，恒定压力为一个大气压；
6、将玻璃纤维高弹性针织布1和涤纶玻璃复合纤维织布2真空烘干，温度为170℃，压力为负1个大气压；
7、运用干式复合机，将纳米阻燃胶体3作为粘合剂，将涂覆有纳米阻燃胶体3的玻璃纤维高弹性针织布1和涤纶玻璃复合纤维织布2干式复合，得到纳米阻燃包带。
经检测，本发明一种抗氧化纳米阻燃包带具有以下特性：
Figure GDA0002577820340000061
本发明一种抗氧化纳米阻燃包带与同类产品的对比分析如下：
Figure GDA0002577820340000062
Figure GDA0002577820340000071
本发明的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (8)

1.一种抗氧化纳米阻燃包带，其特征在于，采用玻璃纤维织布和纳米复合纤维织布作为基布，采用纳米阻燃胶体作为阻燃液，所述纳米阻燃胶体按质量百分比由以下组分组成：纳米增韧陶瓷粉36％-49％；抗高温无卤固化剂0.5％-1％；甲醛交联剂0.5％；MF甲醛缩合物分散剂1％-2％；锑类阻燃剂4％-5％；纳米硅胶5％-10％；乙酸乙酯40％-45％；
所述玻璃纤维织布为玻璃纤维高弹性针刺布；所述纳米复合纤维织布为涤纶玻璃复合纤维织布，所述涤纶玻璃复合纤维织布采用75d-150d的涤纶长丝作为经纱，密度为30-40根/cm，采用45支2股的玻璃纤维作为纬纱，密度为15-20根/cm。
2.根据权利要求1所述的一种抗氧化纳米阻燃包带，其特征在于，所述抗高温无卤固化剂为过氧化苯甲酰固化剂，所述锑类阻燃剂为三氧化二锑。
3.一种权利要求1所述的抗氧化纳米阻燃包带的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
一、通过原位聚合法得到纳米增韧陶瓷结壳，通过粒径100-300目的粉碎机将纳米增韧陶瓷结壳粉碎得到所述纳米增韧陶瓷粉；
二、按质量百分比将36％-49％的纳米增韧陶瓷粉、0.5％-1％的抗高温无卤固化剂、0.5％的甲醛交联剂、1％-2％的MF甲醛缩合物分散剂、4％-5％的锑类阻燃剂、5％-10％的纳米硅胶和40％-45％的乙酸乙酯加入高速搅拌机中搅拌均匀得到纳米阻燃胶体；
三、将所述纳米阻燃胶体贮存在封闭胶桶中，通入压缩空气封闭预压，使用发泡体使所述纳米阻燃胶体形成空气泡；
四、使用恒压喷枪将所述空气泡均匀涂覆在玻璃纤维织布表面，喷涂量为200-400g/m2；使用恒压喷枪将所述空气泡均匀涂覆在纳米复合纤维织布表面，喷涂量为50-60g/m2；
五、将涂覆有纳米阻燃胶体的玻璃纤维织布和纳米复合纤维织布真空烘干；
六、运用干式复合机，将所述纳米阻燃胶体作为粘合剂，将涂覆有所述纳米阻燃胶体层的玻璃纤维织布和纳米复合纤维织布复合，得到纳米阻燃包带。
4.根据权利要求3所述的抗氧化纳米阻燃包带的制造方法，其特征在于，所述抗高温无卤固化剂为过氧化苯甲酰固化剂，所述锑类阻燃剂为三氧化二锑。
5.根据权利要求4所述的抗氧化纳米阻燃包带的制造方法，其特征在于，所述玻璃纤维织布为玻璃纤维高弹性针刺布，所述玻璃纤维高弹性针刺布的制造方法如下：
1)将1.33-1.5分特的玻璃纤维经过梳棉机梳理成玻璃纤维网；
2)将多层玻璃纤维网重叠，密度为50-100g/m2；
3)采用高速针刺机对多层玻璃纤维网进行针刺，速率为1200次/分，得到玻璃纤维高弹性针刺布。
6.根据权利要求4所述的抗氧化纳米阻燃包带的制造方法，其特征在于，所述纳米复合纤维织布为涤纶玻璃复合纤维织布，所述涤纶玻璃复合纤维织布采用75d-150d的涤纶长丝作为经纱，密度为30-40根/cm，采用45支2股的玻璃纤维作为纬纱，密度为15-20根/cm。
7.根据权利要求4所述的抗氧化纳米阻燃包带的制造方法，其特征在于，所述空气泡的直径为毫米数量级。
8.根据权利要求4所述的抗氧化纳米阻燃包带的制造方法，其特征在于，所述真空烘干的温度为170℃，压力为负0.5-1大气压。
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