CN110423390B - 一种阻燃耐候性膨胀防火套管及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种阻燃耐候性膨胀防火套管，以质量百分比计，包括以下组分：乙华平橡胶35‑36.5%；膨胀石墨15‑17%；阻燃剂17‑20%；莱茵散18 0.1‑1%；超细活性钙26‑30%。本发明还公开了该阻燃耐候性防火套管的制备方法。本发明折叠的防火套管不含石棉，具有良好的阻燃性能，耐候性佳，而且制备方法简单，成本低。

Description

一种阻燃耐候性膨胀防火套管及其制备方法
技术领域：
本发明涉及高分子材料领域，具体涉及一种阻燃耐候性膨胀防火套管及其制备方法。
背景技术：
在当今现代化建设迅速发展的时代，能源和信息是社会的两大支柱，无论是电能还是信息的传输，都离不开电线电缆。而随着电线电缆在电力系统、高层建筑、工矿企业、城乡配电和通讯网络中的广泛应用，因电线电缆引发的火灾事故也时有发生。防火套管由于其防火性能佳，是近些年在电线电缆外应用最广最好的防火材料。
防火套管又名耐高温套管，在轮船的甲板、船壁和建筑物的墙壁、地板或天花板中作为电缆、管子穿透用的防火件，当火灾发生时，防火套管起到密封穿孔的作用，并有效阻止火焰穿透船舱。
中国发明专利(申请号200710041591.7，申请日2007.6.1)公开了一种膨胀型防火套管及其制备方法，该防火套管组成为：富氧类聚合物60-95重量份，热塑性弹性体5-40份，膨胀石墨20-50重量份、聚磷酸铵10-30重量份，氢氧化镁或氢氧化铝20-60重量份，红磷5-30重量份，防老剂1-2重量份。该发明制得的防火套管虽然在一定程度上具有很好的阻燃性能，但是添加的阻燃剂较多，增大了防火套管的制备成本。
发明内容：
本发明要解决的技术问题提供一种阻燃耐候性膨胀防火套管及其制备方法，该防火套管不含石棉，具有良好的阻燃性能，耐候性佳，而且制备方法简单，成本低。
为更好的解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种阻燃耐候性膨胀防火套管，以质量百分比计，包括以下组分：
Figure BDA0002153695400000021
作为上述技术方案的优选，所述阻燃剂为氢氧化铝、硼酸锌、氧化镁的混合物。
作为上述技术方案的优选，所述氢氧化铝、硼酸锌、氧化镁的质量比为(10-10.5)：1:1。
作为上述技术方案的优选，所述乙华平橡胶为乙华平500HV，其密度为1g/cm3。
作为上述技术方案的优选，该防火套管还包括0.5-3％的聚氨酯泡沫颗粒与无机纳米材料的复合物。
作为上述技术方案的优选，所述无机纳米材料为纳米氧化钛、纳米氧化硅、纳米氧化锆中的一种。
作为上述技术方案的优选，所述聚氨酯泡沫颗粒与无机纳米材料的复合物中聚氨酯泡沫颗粒、无机纳米材料的质量比为5：(1-2)。
作为上述技术方案的优选，所述聚氨酯泡沫颗粒与无机纳米材料的复合物的制备方法具体为：将钛酸四丁酯、正硅酸四乙酯或异丙醇锆溶于无水乙醇中，搅拌混合10min，然后滴加去离子水进行搅拌水解，之后加入质量浓度为5％的盐酸溶液搅拌混合制得溶胶；将聚氨酯泡沫颗粒加入到溶胶中进行搅拌混合处理，然后干燥制得混合固体，将混合固体置于马弗炉内煅烧处理；制得聚氨酯泡沫颗粒与无机纳米材料的复合物。
作为上述技术方案的优选，其特征在于，包括以下步骤：将上述原料混合加入到开炼机中，开炼均匀后制得胶料，将制得的胶料通过双螺杆挤出机挤出制得壁厚为5-7mm的膨胀防火套管。
作为上述技术方案的优选，所述开炼的温度为140-160℃。
由于采用上述技术方案，本发明具有以下有益效果：
本发明制得的防火套管中添加膨胀石墨作为膨胀剂，添加氢氧化铝、硼酸锌、氧化镁的混合物作为阻燃剂，添加了适量的超细活性钙作为填料；超细活性钙比表面积大，能在一定程度上提高防火套管的力学性能。此外，本发明还在防火套管中加入了一定量的聚氨酯泡沫颗粒与无机纳米材料的复合物，聚氨酯泡沫颗粒比表面积大，隔热性能好，其孔洞表面负载有无机纳米颗粒，提高了无机纳米颗粒的分散性，二者相互协同，在一定程度上提高了防火套管的阻燃性能和力学性能，而且本发明公开的防火套管的制备方法简单，对设备要求低，成本低。
具体实施方式：
下面通过实施例对本发明进一步说明，实施例只用于解释本发明，不会对本发明构成任何的限定。
实施例1
一种阻燃耐候性膨胀防火套管，以质量百分比计，包括以下组分：
Figure BDA0002153695400000031
其制备方法为：将上述原料混合加入到开炼机中，在140℃下进行开炼，开炼均匀后制得胶料，将制得的胶料通过双螺杆挤出机挤出制得壁厚为7mm的膨胀防火套管。
实施例2
一种阻燃耐候性膨胀防火套管，以质量百分比计，包括以下组分：
Figure BDA0002153695400000041
其制备方法为：将上述原料混合加入到开炼机中，在150℃下进行开炼，开炼均匀后制得胶料，将制得的胶料通过双螺杆挤出机挤出制得壁厚为5mm的膨胀防火套管。
实施例3
一种阻燃耐候性膨胀防火套管，以质量百分比计，包括以下组分：
Figure BDA0002153695400000042
其制备方法为：将上述原料混合加入到开炼机中，在160℃下进行开炼，开炼均匀后制得胶料，将制得的胶料通过双螺杆挤出机挤出制得壁厚为6mm的膨胀防火套管。
实施例4
一种阻燃耐候性膨胀防火套管，以质量百分比计，包括以下组分：
Figure BDA0002153695400000043
Figure BDA0002153695400000051
其制备方法为：将钛酸四丁酯溶于无水乙醇中，搅拌混合10min，然后滴加去离子水进行搅拌水解30min，之后加入质量浓度为5％的盐酸溶液搅拌混合制得溶胶；将聚氨酯泡沫颗粒加入到溶胶中进行搅拌混合处理，然后干燥制得混合固体，将混合固体置于马弗炉内惰性气氛下400℃下煅烧处理；制得聚氨酯泡沫颗粒与纳米氧化钛的复合物；其中，聚氨酯泡沫颗粒、纳米氧化钛的质量比为5：1；将原料混合加入到开炼机中，在140℃下进行开炼，开炼均匀后制得胶料，将制得的胶料通过双螺杆挤出机挤出制得壁厚为5mm的膨胀防火套管。
实施例5
一种阻燃耐候性膨胀防火套管，以质量百分比计，包括以下组分：
Figure BDA0002153695400000052
其制备方法为：将钛酸四丁酯溶于无水乙醇中，搅拌混合10min，然后滴加去离子水进行搅拌水解30min，之后加入质量浓度为5％的盐酸溶液搅拌混合制得溶胶；将聚氨酯泡沫颗粒加入到溶胶中进行搅拌混合处理，然后干燥制得混合固体，将混合固体置于马弗炉内惰性气氛下500℃下煅烧处理；制得聚氨酯泡沫颗粒与纳米氧化钛的复合物；其中，聚氨酯泡沫颗粒、纳米氧化钛的质量比为5：1.5；将原料混合加入到开炼机中，在150℃下进行开炼，开炼均匀后制得胶料，将制得的胶料通过双螺杆挤出机挤出制得壁厚为6mm的膨胀防火套管。
实施例6
一种阻燃耐候性膨胀防火套管，以质量百分比计，包括以下组分：
Figure BDA0002153695400000061
其制备方法为：将钛酸四丁酯溶于无水乙醇中，搅拌混合10min，然后滴加去离子水进行搅拌水解30min，之后加入质量浓度为5％的盐酸溶液搅拌混合制得溶胶；将聚氨酯泡沫颗粒加入到溶胶中进行搅拌混合处理，然后干燥制得混合固体，将混合固体置于马弗炉内惰性气氛下450℃下煅烧处理；制得聚氨酯泡沫颗粒与纳米氧化钛的复合物；其中，聚氨酯泡沫颗粒、纳米氧化钛的质量比为5：2；将原料混合加入到开炼机中，在160℃下进行开炼，开炼均匀后制得胶料，将制得的胶料通过双螺杆挤出机挤出制得壁厚为7mm的膨胀防火套管。
下面对上述制得的膨胀防火套管进行性能测试。
1、密度
按照GB/T533-2008标准进行测试。
2、邵氏A硬度
按照GB/T531.1-2008标准进行测试。
3、热膨胀系数
具体测试方法为：
(1)试样制备：用丙酮溶剂清洗模框和玻璃板，将模框居中放置在玻璃板上，用在(23±2)℃下至少放置过24h的试样小心填满模框，勿混入空气。用刮刀刮平试样，使之厚度均匀，同时制备两个试件。
(2)测试步骤：从一个模框中取出一条固化后的密封胶试件，用精确到0.05mm的游标卡尺或精确到0.5mm的钢直尺测量并记下其厚度和高度，计算其体积V，并称重G，精确到10mg。放入烘箱中，在(105±2)℃下烘干4h。将试样从烘箱中取出，放在干燥器内冷却至室温。从制得的试样中称取约2g试样，精确值10mg，放置在容积为150ml的坩埚内，置于温度为(950±10)℃的电阻炉内，恒温10min后取出，冷却后打散，使之通过10目标准筛(筛余量为0)，然后用最小分度值为1ml的100ml的量筒测量试样膨胀后的体积，测量时应用手将量筒内物质摇匀。
(3)计算方法：
膨胀前的比体积：n1＝V1/G1；
式中：n1—试样膨胀前比体积，ml/g；
V1—试样膨胀前的体积，ml；
G1—试样质量，g；
膨胀后的比体积：n2＝V2/G2；
式中：n2—试样膨胀后比体积，ml/g；
V2—试样膨胀后的体积，ml；
G2—试样质量，g；
膨胀倍率：ψ＝n2/n1。
4、氧指数
按照GB/T10707-2008标准进行测试。
5、耐溶剂性
按照ISO175:2010标准进行测试。
耐人造海水：将试样置于3％NaCl溶液中,25℃下浸泡100h，取出，清水洗涤后干燥，观察试样表面变化。
耐酸介质：将试样置于1％HCl溶液中,25℃下浸泡100h，取出，清水洗涤后干燥，观察试样表面变化。
耐碱介质：将试样置于1％NaOH溶液中25℃下浸泡100h，取出，清水洗涤后干燥，观察试样表面变化。
耐0#柴油：将试样置于0#柴油中25℃下浸泡100h，取出，清水洗涤后干燥，观察试样表面变化。
6、腐蚀性
将本发明制得的膨胀防火套管截取一段包裹住电缆、其余基材(钢、不锈钢、铝合金、铜、电缆、塑料、橡胶)，样品切块后，压上重物，168h后观察样品有无侵蚀。
测试结果如表1所示。
表1
Figure BDA0002153695400000081
Figure BDA0002153695400000091
从上述测试结果可以看出，本发明制得的防火套管具有良好的防火阻燃性能，遇高温膨胀效果好，力学性能优异。
虽然已经对本发明的具体实施方案进行了描述，但是本发明的许多其他形式和改变对本领域技术人员而言是显而易见的。应理解所附权利要求和本发明通常涵盖本发明真实精神和范围内的所有这些明显的形式和改变。

Claims (8)

1.一种阻燃耐候性膨胀防火套管，其特征在于，以质量百分比计，包括以下组分：
Figure FDA0003163734790000011
还包括0.5-3％的聚氨酯泡沫颗粒与无机纳米材料的复合物；所述聚氨酯泡沫颗粒与无机纳米材料的复合物的制备方法具体为：将钛酸四丁酯、正硅酸四乙酯或异丙醇锆溶于无水乙醇中，搅拌混合10min，然后滴加去离子水进行搅拌水解，之后加入质量浓度为5％的盐酸溶液搅拌混合制得溶胶；将聚氨酯泡沫颗粒加入到溶胶中进行搅拌混合处理，然后干燥制得混合固体，将混合固体置于马弗炉内煅烧处理；制得聚氨酯泡沫颗粒、无机纳米材料的复合物。
2.根据权利要求1所述的一种阻燃耐候性膨胀防火套管，其特征在于，所述阻燃剂为氢氧化铝、硼酸锌、氧化镁的混合物。
3.根据权利要求2所述的一种阻燃耐候性膨胀防火套管，其特征在于，所述氢氧化铝、硼酸锌、氧化镁的质量比为(10-10.5)：1:1。
4.根据权利要求1所述的一种阻燃耐候性膨胀防火套管，其特征在于，所述乙华平橡胶为乙华平500HV，其密度为1g/cm3。
5.根据权利要求1所述的一种阻燃耐候性膨胀防火套管，其特征在于，所述无机纳米材料为纳米氧化钛、纳米氧化硅、纳米氧化锆中的一种。
6.根据权利要求1所述的一种阻燃耐候性膨胀防火套管，其特征在于，所述聚氨酯泡沫颗粒与无机纳米材料的复合物中聚氨酯泡沫颗粒、无机纳米材料的质量比为5：(1-2)。
7.根据权利要求1至6任一所述的一种阻燃耐候性膨胀防火套管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将上述原料混合加入到开炼机中，开炼均匀后制得胶料，将制得的胶料通过双螺杆挤出机挤出制得壁厚为5-7mm的膨胀防火套管。
8.根据权利要求7所述的一种自然耐候性膨胀防火套管的制备方法，其特征在于，所述开炼的温度为140-160℃。
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