CN112226115A - 一种氮化硼高导热阻燃电缆涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于电缆涂料技术领域，公开了一种氮化硼高导热阻燃电缆涂料及其制备方法，该氮化硼高导热阻燃电缆涂料包括按重量份数计的以下组分：乙烯丙烯酸共聚物20‑50份，水性醇酸树脂15‑35份，氮化硼5‑15份，氮化铝0.5‑5份，玻璃纤维5‑10，鳞片石墨烯粉末5‑10，碳酸钙3‑10，滑石粉5‑15，改性纳米二氧化钛5‑10份，溶剂30‑60份，分散剂0.5‑5份，流平剂0.5‑5份和固化剂0.5‑5份。该电缆涂料具有高导热性，阻燃性优，耐腐性、绝缘性好，附着力强、涂层表面平整光滑的优点。

Description

一种氮化硼高导热阻燃电缆涂料及其制备方法
技术领域
本发明属于电缆涂料技术领域，具体涉及一种氮化硼高导热阻燃电缆涂料及其制备方法。
背景技术
电缆是常规的用于电传输的线材产品，由于电传输的过程中会发热，同时也会受传输环境温度的影响，电缆的防火性能一直备受关注。防火措施从原理上来说分为疏导法和截流法，而截流法又分为外包封法、屏蔽法、喷涂法。防火材料作为一种涂覆在物体表面，具有隔热、防燃、阻燃功能的材料得到广泛应用，在电缆表面使用可以起到防火的作用，具有耐燃、防焰与阻燃等防火性能。
现有的防火阻燃电缆涂料的防火阻燃性能还有待提高，另外，电缆涂料的其它使用性能，耐腐性、附着力等也需要兼顾，使电缆涂料的适应性更广。
发明内容
针对上述情况，本发明的目的是提供一种氮化硼高导热阻燃电缆涂料及其制备方法，通过特定的配方和制备方法，可得到具有高导热性，阻燃性优，耐腐性、绝缘性好，附着力强、涂层表面平整光滑的电缆涂料。
本发明的第一方面提供了一种氮化硼高导热阻燃电缆涂料，该氮化硼高导热阻燃电缆涂料包括按重量份数计的以下组分：乙烯丙烯酸共聚物20-50份，水性醇酸树脂15-35份，氮化硼5-15份，氮化铝0.5-5份，玻璃纤维5-10，鳞片石墨烯粉末5-10，碳酸钙3-10，滑石粉5-15，改性纳米二氧化钛5-10份，溶剂30-60份，分散剂0.5-5份，流平剂0.5-5份和固化剂0.5-5份。
优选地，所述氮化硼高导热阻燃电缆涂料包括按重量份数计的以下组分：乙烯丙烯酸共聚物30-40份，水性醇酸树脂20-30份，氮化硼5-10份，氮化铝0.5-2份，玻璃纤维5-8，鳞片石墨烯粉末8-10，碳酸钙5-10，滑石粉10-15，改性纳米二氧化钛8-10份，溶剂45-60份，分散剂0.5-2份，流平剂0.5-3份和固化剂0.5-3份。
本发明中，将氮化硼和氮化铝结合使用，加强电缆涂料的导热、散热性，提高电缆涂料的阻燃性。优选地，所述氮化硼的粒径为5-10um，所述氮化铝的粒径为20-30um。同时将氮化硼与氮化铝的质量比限定为5-10︰1，涂料的性能更佳。
优选地，所述滑石粉的粒径为100-350nm。
本发明中，所述改性纳米二氧化钛的制备方法为：将纳米二氧化钛、3-氯丙烯和三乙胺按照质量比7︰2︰1混合，得到混合物后加入2-3倍重量份甲苯中，在80-90摄氏度下，反应3-4h，过滤，真空干燥，得改性纳米二氧化钛。采用上述方法改性的二氧化钛可以填补各原料之间的空隙，使得涂料表层光滑平整。
优选地，所述溶剂为溶剂A与溶剂B的混合物，所述溶剂A为乙醇，所述溶剂B为丙酮、甲乙酮或环己酮，所述溶剂A与溶剂B混合的质量比为1︰1-3。通过采用该特定组成的溶剂，可以使乙烯丙烯酸共聚物、水性醇酸树脂及各种无机组分能够更好的形成均料，提高涂料的使用性能。
根据本发明，所述分散剂为聚羧酸铵盐或聚硅氧烷钠盐。
优选地，所述流平剂为氟类流平剂。
本发明中，所述固化剂为双氰胺、芳香族胺类、酚醛诺伏拉克型树脂、甲酚诺伏拉克型树脂、三嗪改性苯酚诺伏拉克型树脂中的至少一种。
另外，本发明的电缆涂料还可根据需要包括常规的添加剂，如颜料、增稠剂、消泡剂等，均采用本领域的常规物质及用量。
本发明的第二方面提供了上述的氮化硼高导热阻燃电缆涂料的制备方法，该制备方法包括：
1)将乙烯丙烯酸共聚物、水性醇酸树脂、玻璃纤维、鳞片石墨烯粉末和部分溶剂混合，制得第一混合物；
2)将氮化硼、氮化铝、碳酸钙、滑石粉、改性纳米二氧化钛与剩余溶剂混合，并加入分散剂，制得分散液；
3)将第一混合物与分散液混合，得到第二混合物；
4)将流平剂和固化剂加入第二混合物中，混合得到所述氮化硼高导热阻燃电缆涂料。
优选地，步骤1)中的溶剂与步骤2)中溶剂的重量比为1︰4-6。
本发明的制备方法通过将乙烯丙烯酸共聚物、水性醇酸树脂、玻璃纤维和鳞片石墨烯粉末混合，使玻璃纤维和鳞片石墨烯粉末能够更好的发挥对涂料基料乙烯丙烯酸共聚物、水性醇酸树脂的补强作用，提高涂料的力学性能。然后将其余各无机组分制成分散液，与基料混合，使物料可在短时间内混合的更加均匀。
本发明中未加以限定的工艺参数均选用本领域的常规方式进行，例如，混合、过滤、真空干燥等操作。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1、本发明选用乙烯丙烯酸共聚物和水性醇酸树脂为成型基料，具有无污染、VOC含量较低、无刺激性气味等优点，柔韧性好，附着性强；同时在其中添加玻璃纤维和鳞片石墨烯粉末，可以对基料起到增强作用，保证涂料的力学性能。
2、本发明中特定粒径及加入比例的氮化硼和氮化铝，使涂料具有较优的导热性，提高涂料的散热性能，使涂料具有难燃、耐燃、防焰和阻燃等防火能力。本发明中的碳酸钙可增强涂料的防腐性，滑石粉可调节电缆涂料的绝缘性。
3、本发明的改性纳米二氧化钛，其特殊的分子结构可以与其它原料紧密嵌合到一起，填补各原料之间的空隙，使得涂料表层光滑平整；与流平剂和分散剂相结合，使涂料中的各原料分散均匀，结合紧密，提高涂料的使用性能。
4、采用本发明的特定方法制得的涂料，能够使涂料中的各原料充分发挥自己的优势，得到具有高导热性，阻燃性优，耐腐性、绝缘性好，附着力强的电缆涂料。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
实施例1-3用于说明本发明的氮化硼高导热阻燃电缆涂料及其制备方法。
实施例1
一种氮化硼高导热阻燃电缆涂料，该氮化硼高导热阻燃电缆涂料包括按重量份数计的以下组分：乙烯丙烯酸共聚物30份，水性醇酸树脂20份，氮化硼5份，氮化铝0.5份，玻璃纤维5，鳞片石墨烯粉末8，碳酸钙5，滑石粉10，改性纳米二氧化钛8份，溶剂45份，分散剂0.5份，流平剂0.5份和固化剂0.5份。
所述氮化硼的粒径为5-10um，所述氮化铝的粒径为20-30um，所述滑石粉的粒径为100-350nm。
所述改性纳米二氧化钛的制备方法为：将纳米二氧化钛、3-氯丙烯和三乙胺按照质量比7︰2︰1混合，得到混合物后加入2倍重量份甲苯中，在80-90摄氏度下，反应3h，过滤，真空干燥，得改性纳米二氧化钛。
所述溶剂为溶剂A与溶剂B的混合物，所述溶剂A为乙醇，所述溶剂B为丙酮，所述溶剂A与溶剂B混合的质量比为1︰1。
所述分散剂为聚羧酸铵盐。所述流平剂为氟类流平剂。所述固化剂为双氰胺。
上述氮化硼高导热阻燃电缆涂料的制备方法包括：
1)将乙烯丙烯酸共聚物、水性醇酸树脂、玻璃纤维、鳞片石墨烯粉末和9重量份的溶剂混合，制得第一混合物；
2)将氮化硼、氮化铝、碳酸钙、滑石粉、改性纳米二氧化钛与36重量份的溶剂混合，并加入分散剂，制得分散液；
3)将第一混合物与分散液混合，得到第二混合物；
4)将流平剂和固化剂加入第二混合物中，混合得到所述氮化硼高导热阻燃电缆涂料。
实施例2
一种氮化硼高导热阻燃电缆涂料，该氮化硼高导热阻燃电缆涂料包括按重量份数计的以下组分：乙烯丙烯酸共聚物35份，水性醇酸树脂25份，氮化硼8份，氮化铝1份，玻璃纤维5，鳞片石墨烯粉末10，碳酸钙6，滑石粉12，改性纳米二氧化钛8份，溶剂50份，分散剂1份，流平剂1份和固化剂2份。
所述氮化硼的粒径为5-10um，所述氮化铝的粒径为20-30um，所述滑石粉的粒径为100-350nm。
所述改性纳米二氧化钛的制备方法为：将纳米二氧化钛、3-氯丙烯和三乙胺按照质量比7︰2︰1混合，得到混合物后加入3倍重量份甲苯中，在90摄氏度下，反应4h，过滤，真空干燥，得改性纳米二氧化钛。
所述溶剂为溶剂A与溶剂B的混合物，所述溶剂A为乙醇，所述溶剂B为环己酮，所述溶剂A与溶剂B混合的质量比为1︰2。
所述分散剂为聚羧酸铵盐。所述流平剂为氟类流平剂。所述固化剂为甲酚诺伏拉克型树脂。
上述氮化硼高导热阻燃电缆涂料的制备方法包括：
1)将乙烯丙烯酸共聚物、水性醇酸树脂、玻璃纤维、鳞片石墨烯粉末和8重量份的溶剂混合，制得第一混合物；
2)将氮化硼、氮化铝、碳酸钙、滑石粉、改性纳米二氧化钛与42重量份的溶剂混合，并加入分散剂，制得分散液；
3)将第一混合物与分散液混合，得到第二混合物；
4)将流平剂和固化剂加入第二混合物中，混合得到所述氮化硼高导热阻燃电缆涂料。
实施例3
一种氮化硼高导热阻燃电缆涂料，该氮化硼高导热阻燃电缆涂料包括按重量份数计的以下组分：乙烯丙烯酸共聚物40份，水性醇酸树脂30份，氮化硼10份，氮化铝1.5份，玻璃纤维8，鳞片石墨烯粉末10，碳酸钙8，滑石粉15，改性纳米二氧化钛10份，溶剂60份，分散剂2份，流平剂2份和固化剂3份。
所述氮化硼为粒径为5-10um，所述氮化铝的粒径为20-30um，所述滑石粉的粒径为100-350nm。
所述改性纳米二氧化钛的制备方法为：将纳米二氧化钛、3-氯丙烯和三乙胺按照质量比7︰2︰1混合，得到混合物后加入2倍重量份甲苯中，在80摄氏度下，反应4h，过滤，真空干燥，得改性纳米二氧化钛。
所述溶剂为溶剂A与溶剂B的混合物，所述溶剂A为乙醇，所述溶剂B为甲乙酮，所述溶剂A与溶剂B混合的质量比为1︰3。
所述分散剂为聚硅氧烷钠盐。所述流平剂为氟类流平剂。所述固化剂为三嗪改性苯酚诺伏拉克型树脂。
上述氮化硼高导热阻燃电缆涂料的制备方法包括：
1)将乙烯丙烯酸共聚物、水性醇酸树脂、玻璃纤维、鳞片石墨烯粉末和10重量份溶剂混合，制得第一混合物；
2)将氮化硼、氮化铝、碳酸钙、滑石粉、改性纳米二氧化钛与50重量份溶剂混合，并加入分散剂，制得分散液；
3)将第一混合物与分散液混合，得到第二混合物；
4)将流平剂和固化剂加入第二混合物中，混合得到所述氮化硼高导热阻燃电缆涂料。
将实施例1-3制得的氮化硼高导热阻燃电缆涂料制成涂层，测得涂层的机械强度、摩擦强度均大于等于5H，抗冲击性能高于Ⅱ等级，防腐性能为Ⅱ等级，绝缘性高于Ⅱ等级，柔韧性为Ⅱ等级，附着性为8，涂层的极限使用温度可达350℃。可见，本发明的电缆涂料具有高导热性，阻燃性优，耐腐性、绝缘性好，附着力强。
以上已经描述了本发明的实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的实施例。在不偏离所说明实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。

Claims (10)

1.一种氮化硼高导热阻燃电缆涂料，其特征在于，该氮化硼高导热阻燃电缆涂料包括按重量份数计的以下组分：乙烯丙烯酸共聚物20-50份，水性醇酸树脂15-35份，氮化硼5-15份，氮化铝0.5-5份，玻璃纤维5-10，鳞片石墨烯粉末5-10，碳酸钙3-10，滑石粉5-15，改性纳米二氧化钛5-10份，溶剂30-60份，分散剂0.5-5份，流平剂0.5-5份和固化剂0.5-5份。
2.根据权利要求1所述的氮化硼高导热阻燃电缆涂料，其特征在于，所述氮化硼高导热阻燃电缆涂料包括按重量份数计的以下组分：乙烯丙烯酸共聚物30-40份，水性醇酸树脂20-30份，氮化硼5-10份，氮化铝0.5-2份，玻璃纤维5-8，鳞片石墨烯粉末8-10，碳酸钙5-10，滑石粉10-15，改性纳米二氧化钛8-10份，溶剂45-60份，分散剂0.5-2份，流平剂0.5-3份和固化剂0.5-3份。
3.根据权利要求1或2所述的氮化硼高导热阻燃电缆涂料，其特征在于，所述氮化硼的粒径为5-10um，所述氮化铝的粒径为20-30um，所述氮化硼与氮化铝的质量比为5-10︰1。
4.根据权利要求1或2所述的氮化硼高导热阻燃电缆涂料，其特征在于，所述改性纳米二氧化钛的制备方法为：将纳米二氧化钛、3-氯丙烯和三乙胺按照质量比7︰2︰1混合，得到混合物后加入2-3倍重量份甲苯中，在80-90摄氏度下，反应3-4h，过滤，真空干燥，得改性纳米二氧化钛。
5.根据权利要求1或2所述的氮化硼高导热阻燃电缆涂料，其特征在于，所述溶剂为溶剂A与溶剂B的混合物，所述溶剂A为乙醇，所述溶剂B为丙酮、甲乙酮或环己酮，所述溶剂A与溶剂B混合的质量比为1︰1-3。
6.根据权利要求1或2所述的氮化硼高导热阻燃电缆涂料，其特征在于，所述滑石粉的粒径为100-350nm。
7.根据权利要求1或2所述的氮化硼高导热阻燃电缆涂料，其特征在于，所述分散剂为聚羧酸铵盐或聚硅氧烷钠盐；所述流平剂为氟类流平剂。
8.根据权利要求1或2所述的氮化硼高导热阻燃电缆涂料，其特征在于，所述固化剂选自双氰胺、芳香族胺类、酚醛诺伏拉克型树脂、甲酚诺伏拉克型树脂和三嗪改性苯酚诺伏拉克型树脂中的至少一种。
9.权利要求1-8中任意一项所述的氮化硼高导热阻燃电缆涂料的制备方法，其特征在于，该制备方法包括：
1)将乙烯丙烯酸共聚物、水性醇酸树脂、玻璃纤维、鳞片石墨烯粉末和部分溶剂混合，制得第一混合物；
2)将氮化硼、氮化铝、碳酸钙、滑石粉、改性纳米二氧化钛与剩余溶剂混合，并加入分散剂，制得分散液；
3)将第一混合物与分散液混合，得到第二混合物；
4)将流平剂和固化剂加入第二混合物中，混合得到所述氮化硼高导热阻燃电缆涂料。
10.根据权利要求9所述的氮化硼高导热阻燃电缆涂料的制备方法，其特征在于，步骤1)中的溶剂与步骤2)中溶剂的重量比为1︰4-6。
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