CN112679961A - 一种高强度阻燃电缆专用料及其制备方法 - Google Patents
一种高强度阻燃电缆专用料及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112679961A CN112679961A CN202011561055.1A CN202011561055A CN112679961A CN 112679961 A CN112679961 A CN 112679961A CN 202011561055 A CN202011561055 A CN 202011561055A CN 112679961 A CN112679961 A CN 112679961A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- parts
- special material
- aqueous solution
- flame retardant
- flame
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
- RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 2,2,4,4,6,6-hexaphenoxy-1,3,5-triaza-2$l^{5},4$l^{5},6$l^{5}-triphosphacyclohexa-1,3,5-triene Chemical compound N=1P(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP=1(OC=1C=CC=CC=1)OC1=CC=CC=C1 RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 91
- 239000003063 flame retardant Substances 0.000 title claims abstract description 58
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 54
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 34
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 40
- 229920002379 silicone rubber Polymers 0.000 claims abstract description 31
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims abstract description 28
- 239000004945 silicone rubber Substances 0.000 claims abstract description 27
- 239000012763 reinforcing filler Substances 0.000 claims abstract description 22
- HIHIPCDUFKZOSL-UHFFFAOYSA-N ethenyl(methyl)silicon Chemical compound C[Si]C=C HIHIPCDUFKZOSL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 19
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims abstract description 16
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 16
- 229910052810 boron oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- JKWMSGQKBLHBQQ-UHFFFAOYSA-N diboron trioxide Chemical compound O=BOB=O JKWMSGQKBLHBQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- WHHGLZMJPXIBIX-UHFFFAOYSA-N decabromodiphenyl ether Chemical compound BrC1=C(Br)C(Br)=C(Br)C(Br)=C1OC1=C(Br)C(Br)=C(Br)C(Br)=C1Br WHHGLZMJPXIBIX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K aluminium hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[OH-].[Al+3] WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims abstract description 12
- VTHJTEIRLNZDEV-UHFFFAOYSA-L magnesium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Mg+2] VTHJTEIRLNZDEV-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 12
- 239000000347 magnesium hydroxide Substances 0.000 claims abstract description 12
- 229910001862 magnesium hydroxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 11
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 83
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 56
- WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N Acetonitrile Chemical compound CC#N WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 42
- ZMANZCXQSJIPKH-UHFFFAOYSA-N Triethylamine Chemical compound CCN(CC)CC ZMANZCXQSJIPKH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 42
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 41
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 28
- KZTYYGOKRVBIMI-UHFFFAOYSA-N diphenyl sulfone Chemical compound C=1C=CC=CC=1S(=O)(=O)C1=CC=CC=C1 KZTYYGOKRVBIMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N hydroxyacetaldehyde Natural products OCC=O WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 17
- 238000005303 weighing Methods 0.000 claims description 17
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- UBIJTWDKTYCPMQ-UHFFFAOYSA-N hexachlorophosphazene Chemical compound ClP1(Cl)=NP(Cl)(Cl)=NP(Cl)(Cl)=N1 UBIJTWDKTYCPMQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 14
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 13
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 10
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 10
- 239000006087 Silane Coupling Agent Substances 0.000 claims description 9
- 239000012295 chemical reaction liquid Substances 0.000 claims description 9
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 claims description 9
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 238000004073 vulcanization Methods 0.000 claims description 9
- -1 2, 4-dichlorobenzoyl Chemical group 0.000 claims description 7
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 7
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 7
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 claims description 7
- 239000010456 wollastonite Substances 0.000 claims description 7
- 229910052882 wollastonite Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims description 6
- 238000000498 ball milling Methods 0.000 claims description 3
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims description 3
- 238000003828 vacuum filtration Methods 0.000 claims description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- DMWVYCCGCQPJEA-UHFFFAOYSA-N 2,5-bis(tert-butylperoxy)-2,5-dimethylhexane Chemical compound CC(C)(C)OOC(C)(C)CCC(C)(C)OOC(C)(C)C DMWVYCCGCQPJEA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- XMNIXWIUMCBBBL-UHFFFAOYSA-N 2-(2-phenylpropan-2-ylperoxy)propan-2-ylbenzene Chemical compound C=1C=CC=CC=1C(C)(C)OOC(C)(C)C1=CC=CC=C1 XMNIXWIUMCBBBL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000004342 Benzoyl peroxide Substances 0.000 claims description 2
- OMPJBNCRMGITSC-UHFFFAOYSA-N Benzoylperoxide Chemical compound C=1C=CC=CC=1C(=O)OOC(=O)C1=CC=CC=C1 OMPJBNCRMGITSC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 235000019400 benzoyl peroxide Nutrition 0.000 claims description 2
- 238000002468 ceramisation Methods 0.000 abstract description 6
- 239000002131 composite material Substances 0.000 abstract description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 14
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 description 8
- 229910052573 porcelain Inorganic materials 0.000 description 6
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 5
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 4
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 4
- 238000011161 development Methods 0.000 description 4
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 4
- 230000009970 fire resistant effect Effects 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- 208000027418 Wounds and injury Diseases 0.000 description 3
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 3
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- 239000010445 mica Substances 0.000 description 3
- 229910052618 mica group Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 238000011160 research Methods 0.000 description 3
- LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N silicon monoxide Inorganic materials [Si-]#[O+] LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910018557 Si O Inorganic materials 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- AQPHBYQUCKHJLT-UHFFFAOYSA-N 1,2,3,4,5-pentabromo-6-(2,3,4,5,6-pentabromophenyl)benzene Chemical group BrC1=C(Br)C(Br)=C(Br)C(Br)=C1C1=C(Br)C(Br)=C(Br)C(Br)=C1Br AQPHBYQUCKHJLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000742 Cotton Polymers 0.000 description 1
- 238000002679 ablation Methods 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 125000004093 cyano group Chemical group *C#N 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000009429 electrical wiring Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 description 1
- 238000009422 external insulation Methods 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 1
- 208000014674 injury Diseases 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 239000012774 insulation material Substances 0.000 description 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000010309 melting process Methods 0.000 description 1
- 125000000962 organic group Chemical group 0.000 description 1
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 1
- 125000001997 phenyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(*)C([H])=C1[H] 0.000 description 1
- 150000003058 platinum compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 1
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 description 1
- 239000000779 smoke Substances 0.000 description 1
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009864 tensile test Methods 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
- 229920002725 thermoplastic elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000002341 toxic gas Substances 0.000 description 1
- 125000000725 trifluoropropyl group Chemical group [H]C([H])(*)C([H])([H])C(F)(F)F 0.000 description 1
- 125000000391 vinyl group Chemical group [H]C([*])=C([H])[H] 0.000 description 1
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000004636 vulcanized rubber Substances 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Abstract
本发明提供一种高强度阻燃电缆专用料及其制备方法,涉及电缆专用料技术领域,该电缆专用料包括如下重量份的原料:甲基乙烯基硅橡胶100~120份、氧化硼1~5份、补强填料15~20份、低熔点玻璃粉20~30份、氢氧化镁15~20份、氢氧化铝5~10份、改性阻燃剂1~5份、结构控制剂5~8份、硫化剂3~5份、十溴二苯醚15~20份。本发明制备得到的高强度阻燃电缆专用料有效降低硅橡胶防火复合材料的陶瓷化温度,提高陶瓷化转化率和陶瓷化强度,且阻燃性能优良、电阻率高,能够满足行业的要求,具有较好的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及电缆专用料技术领域,具体涉及一种高强度阻燃电缆专用料及其制备方法。
背景技术
电缆是一种电能或信号传输装置,通常是由几根或几组导线(每组至少两根)绞合而成的类似绳索的电缆,每组导线之间相互绝缘,并常围绕着一根中心扭成,整个外面包有高度绝缘的覆盖层。电缆具有内通电,外绝缘的特征。
我国经济的快速发展带动电力工业的迅猛发展,多种多样的用电器使生活当中用电量也大幅增加。这就使发生电气火灾的概率增加,电气火灾的发生将会造成人员伤亡和财产损失。当今社会,迅速发展的电气产业使用电器产品的数量也随之增加。这就导致电线电缆的所需配电容量也不断增加,火灾的危险性也增加了很多。我国是电线电缆生产大国,虽然电线电缆产量很大,但是与国外先进技术生产出来的电线电缆相比还存在着一定差距,对技术和科研水平的提高还需更大的努力。这也显现出我们的电线电缆行业有着很大的发展前景。
火灾的发生导致电缆绝缘皮破损,导线外露所引发的二次灾害通常会带来巨大的经济损失,电线电缆绝缘材料被烧毁而引发电路短路,可导致电气重大的事故。目前,在防火电缆领域国内外大多采用的是:氧化镁矿物防火绝缘电缆与云母带缠绕的耐火电缆。氧化镁矿物防火绝缘电缆的全铜外护层造价高,需要昂贵的专用生产加工设备,在生产加工、运输、线路的敷设安装和使用等过程中有特殊要求且敷设安装难度大,很难大规模地普及使用,特别难以在民用建筑上推广等。而云母带缠绕的耐火电缆,在生产过程中需要多层缠绕,易造成搭接缝处出现缺陷,火烧后云母带发脆、易脱落,耐火效果差,难以保障通讯、电力在火灾情况下的安全畅通。因此开发研究耐高温、耐腐蚀、高强度、低成本、易加工以及综合性能优异的防火电缆成为目前市场迫切的需求,也是科学研究的热点和难点。
硅橡胶是以-Si-O-键交替形成的主链,硅原子连接不同有机基团构成。含有少量乙烯基的甲基乙烯基硅橡胶为常用的硅橡胶材料,可以通过引入不同的基团(苯基、三氟丙基、氰基等)可以改变硅橡胶的理化与化学性质。相较于其他高分子材料,硅橡胶中由于Si-O键的键能(370kJ/mol)较高,使得硅橡胶本身拥有良好的热稳定性,此外在高温火焰下燃烧时,Si-O键会转变成连续、绝缘的网络状SiO2灰烬覆盖在表面,从而有效的阻止基材进一步烧蚀。此外,硅橡胶基体在燃烧过程中产生的烟气主要是侧链基团燃烧所产生的CO2和H2O,无有毒气体产生,不会对环境产生污染。硅橡胶作为一种环保无污染的高分子复合材料已经受到越来越多人的关注。但其易燃性也限制了广泛的应用。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足,本发明提供了一种高强度阻燃电缆专用料及其制备方法,通过甲基乙烯基硅橡胶、氧化硼、补强填料、低熔点玻璃粉、氢氧化镁、氢氧化铝、改性阻燃剂、结构控制剂、硫化剂、十溴二苯醚制备高强度阻燃电缆专用料,降低硅橡胶防火复合材料的陶瓷化温度,提高陶瓷化转化率和陶瓷化强度。
(二)技术方案
为实现以上目的,本发明通过以下技术方案予以实现:
一种高强度阻燃电缆专用料,电缆专用料包括如下重量份的原料:甲基乙烯基硅橡胶100~120份、氧化硼1~5份、补强填料15~20份、低熔点玻璃粉20~30份、氢氧化镁15~20份、氢氧化铝5~10份、改性阻燃剂1~5份、结构控制剂5~8份、硫化剂3~5份、十溴二苯醚15~20份。
进一步地,硫化剂为2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷、2,4-二氯苯甲酰、过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰中的任意一种。
进一步地,结构控制剂为氧化镁、硅灰石、氧化锆以任意比例混合制备得到。
进一步地,改性阻燃剂的制备方法包括如下步骤:
(1)称取适量六氯环三磷腈、4,4-二羟基二苯砜、乙腈投入反应釜A中,超声混合15~20min混合均匀;
(2)再向反应釜A中加入适量三乙胺;
(3)将反应釜A放入超声波清洗器中超声反应一段时间,得到反应液;
(4)将反应液离心、洗涤、真空干燥得到阻燃剂载体;
(5)称取适量阻燃剂载体于反应釜B中,与乙二醇水溶液混合均匀后,加适量的氯铂酸水溶液混合均匀,并在130~150℃下,在搅拌下反应2~3h;
(6)所得溶液离心、洗涤、干燥得到改性阻燃剂。
进一步地,改性阻燃剂制备方法中步骤(1)和步骤(2)中六氯环三磷腈、4,4-二羟基二苯砜、乙腈以及三乙胺的添加摩尔比为1:(3~4):(20~30):(0.1~0.2)。
进一步地,改性阻燃剂制备方法中步骤(3)反应釜A在超声功率60~100W下,温度控制在30~40℃,反应4~5h。
进一步地,改性阻燃剂制备方法中步骤(5)阻燃剂载体和乙二醇水溶液的固液比为(0.1~0.15):50,氯铂酸水溶液和乙二醇水溶液的体积比为(1~2):50,所述乙二醇水溶液为60%乙二醇水溶液,所述氯铂酸水溶液中氯铂酸含量为0.03mmol/L~0.04mmol/L。
进一步地,补强填料的制备方法包括如下步骤:
(1)将乙醇和适量的硅烷偶联剂混合均匀后,添加二氧化硅,在65~70℃恒温水浴锅里搅拌处理1h,得到改性混合物;
(2)将改性混合物进行真空抽滤,滤渣在真空干燥至恒重,最后在球磨机中球磨5h备用。
进一步地,补强填料制备方法中步骤(1)中硅烷偶联剂用量是二氧化硅用量的1%~5%,乙醇和硅烷偶联剂的体积比为(3~5):1。
进一步地,电缆专用料的制备方法包括如下步骤:
(1)按照配比称取原料,甲基乙烯基硅橡胶在双辊上包辊,然后依次加入氧化硼、补强填料、低熔点玻璃粉、结构控制剂和十溴二苯醚在双辊筒开炼机上进行混炼10~15min;
(2)再加入氢氧化镁、氢氧化铝与改性阻燃剂,继续混炼10~15min,之后加入硫化剂继续混炼5min,将混炼物压成厚1mm试样;
(3)一次硫化:将炼制好的试样放入100mm×100mm×3mm的模具中120℃,28MPa条件下硫化15~20min;
(4)二次硫化:硫化温度180℃,28MPa条件下硫化2~2.5h,成型,得到电缆专用料。
(三)有益效果
本发明的目的在于克服现有技术中的上述问题,提供一种高强度阻燃电缆专用料及其制备方法。
当电缆专用料所处的环境温度升高时,甲基乙烯基硅橡胶开始分解,氧化硼和低熔点玻璃粉开始融化,同时两者受热产生挥发性小分子物质。对于改性阻燃剂而言,受热产生的小分子随物质交换与热量交换过程溢出甲基乙烯基硅橡胶,并对甲基乙烯基硅橡胶内部与外部结构造成破坏,随着温度的升高,氧化硼完全融化填充在硅橡胶基体中,起到连接氢氧化镁和氢氧化铝的作用。当温度降低时形成陶瓷网状结构,力学性能随之提高。而对于改性阻燃剂而言,由于改性阻燃剂的存在一方面可以在更低温度下引发硅橡胶中甲基乙烯基硅橡胶的断裂和自由基的耦合,形成交联点促进甲基乙烯基硅橡胶的交联,进而提高其热稳定性;同时阻燃剂载体分解产生的磷酸、硫酸等促进甲基乙烯基硅橡胶侧链降解产生的小分子物质生成交联炭层,起到隔绝热量与物质传递的作用;另一方面改性阻燃剂的存在还可以促进低熔点玻璃粉的融化进程,使之流动性更好,填充在各个填料之间,基体结合更加紧密。
添加十溴二苯醚的目的是增加材料阻燃性能。十溴二苯醚是一种熔点大于300℃的高效广谱添加剂阻燃剂,当温度高于300℃时形成熔融态,可促进材料间的粘合,使材料在较低温条件下成瓷。
对二氧化硅进行疏水性改性作为补强填料,使得与甲基乙烯基硅橡胶的相容性增大。不仅起到补强效果,在材料煅烧过程中,熔融态的补强填料还起到了类似骨架的作用和阻燃效果,在一定温度条件下发生的共晶反应和晶型的变化会形成成瓷保护结构;加入结构控制剂,不仅可以降低成瓷温度,也可以增强其成瓷性能;硫化剂的加入使硅橡胶形成具有更好的弹性交联结构。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
实施例1:
一种高强度阻燃电缆专用料,电缆专用料包括如下重量份的原料:甲基乙烯基硅橡胶100份、氧化硼5份、补强填料15份、低熔点玻璃粉30份、氢氧化镁15份、氢氧化铝10份、改性阻燃剂1份、结构控制剂8份、2,4-二氯苯甲酰3份、十溴二苯20份。
结构控制剂为摩尔比6:5:1的氧化镁、硅灰石、氧化锆混合制备得到。
改性阻燃剂的制备方法包括如下步骤:
(1)称取适量六氯环三磷腈、4,4-二羟基二苯砜、乙腈投入反应釜A中,超声混合15min混合均匀;
(2)再向反应釜A中加入适量三乙胺,六氯环三磷腈、4,4-二羟基二苯砜、乙腈以及三乙胺的添加摩尔比为1:4:20:0.2;
(3)将反应釜A放入超声波清洗器超声功率60W,温度控制在40℃,反应4h,得到反应液;
(4)将反应液离心、洗涤、真空干燥得到阻燃剂载体;
(5)称取适量阻燃剂载体于反应釜B中,与乙二醇水溶液混合均匀后,加适量的氯铂酸水溶液混合均匀,并在150℃下,在搅拌下反应2h,阻燃剂载体和乙二醇水溶液的固液比为0.15:50,氯铂酸水溶液和乙二醇水溶液的体积比为1:50,乙二醇水溶液为60%乙二醇水溶液,氯铂酸水溶液中氯铂酸含量为0.04mmol/L;
(6)所得溶液离心、洗涤、干燥得到改性阻燃剂。
补强填料的制备方法包括如下步骤:
(1)将乙醇和适量的硅烷偶联剂混合均匀后,添加二氧化硅,在70℃恒温水浴锅里搅拌处理1h,得到改性混合物,硅烷偶联剂用量是二氧化硅用量的1%,乙醇和硅烷偶联剂的体积比为5:1;
(2)将改性混合物进行真空抽滤,滤渣在真空干燥至恒重,最后在球磨机中球磨5h备用。
电缆专用料的制备方法包括如下步骤:
(1)按照配比称取原料,甲基乙烯基硅橡胶在双辊上包辊,然后依次加入氧化硼、补强填料、低熔点玻璃粉、结构控制剂和十溴二苯醚在双辊筒开炼机上进行混炼10min;
(2)再加入氢氧化镁、氢氧化铝与改性阻燃剂,继续混炼15min,之后加入硫化剂继续混炼5min,将混炼物压成厚1mm试样;
(3)一次硫化:将炼制好的试样放入100mm×100mm×3mm的模具中120℃,28MPa条件下硫化15min;
(4)二次硫化:硫化温度180℃,28MPa条件下硫化2.5h,成型,得到电缆专用料。
实施例2:
一种高强度阻燃电缆专用料,电缆专用料包括如下重量份的原料:甲基乙烯基硅橡胶120份、氧化硼1份、补强填料20份、低熔点玻璃粉20份、氢氧化镁20份、氢氧化铝5份、改性阻燃剂5份、结构控制剂5份、2,4-二氯苯甲酰5份、十溴二苯醚15份。
结构控制剂为摩尔比6:5:1的氧化镁、硅灰石、氧化锆混合制备得到。
改性阻燃剂的制备方法包括如下步骤:
(1)称取适量六氯环三磷腈、4,4-二羟基二苯砜、乙腈投入反应釜A中,超声混合20min混合均匀;
(2)再向反应釜A中加入适量三乙胺,六氯环三磷腈、4,4-二羟基二苯砜、乙腈以及三乙胺的添加摩尔比为1:3:30:0.1;
(3)将反应釜A放入超声波清洗器超声功率100W,温度控制在30℃,反应5h,得到反应液;
(4)将反应液离心、洗涤、真空干燥得到阻燃剂载体;
(5)称取适量阻燃剂载体于反应釜B中,与乙二醇水溶液混合均匀后,加适量的氯铂酸水溶液混合均匀,并在130℃下,在搅拌下反应3h,阻燃剂载体和乙二醇水溶液的固液比为0.1:50,氯铂酸水溶液和乙二醇水溶液的体积比为1:25,乙二醇水溶液为60%乙二醇水溶液,氯铂酸水溶液中氯铂酸含量为0.03mmol/L;
(6)所得溶液离心、洗涤、干燥得到改性阻燃剂。
补强填料的制备方法与实施例1中补强填料的制备方法一致。
电缆专用料的制备方法与实施例1中电缆专用料的制备方法一致。
实施例3:
一种高强度阻燃电缆专用料,电缆专用料包括如下重量份的原料:甲基乙烯基硅橡胶100份、氧化硼5份、补强填料15份、低熔点玻璃粉30份、氢氧化镁15份、氢氧化铝10份、改性阻燃剂1份、结构控制剂8份、2,4-二氯苯甲酰3份、十溴二苯醚20份。
结构控制剂为摩尔比6:5:1的氧化镁、硅灰石、氧化锆混合制备得到。
改性阻燃剂的制备方法包括如下步骤:
(1)称取适量六氯环三磷腈、4,4-二羟基二苯砜、乙腈投入反应釜A中,超声混合20min混合均匀;
(2)再向反应釜A中加入适量三乙胺,六氯环三磷腈、4,4-二羟基二苯砜、乙腈以及三乙胺的添加摩尔比为1:3:30:0.1;
(3)将反应釜A放入超声波清洗器超声功率100W,温度控制在30℃,反应5h,得到反应液;
(4)将反应液离心、洗涤、真空干燥得到阻燃剂载体;
(5)称取适量阻燃剂载体于反应釜B中,与乙二醇水溶液混合均匀后,加适量的氯铂酸水溶液混合均匀,并在130℃下,在搅拌下反应3h,阻燃剂载体和乙二醇水溶液的固液比为0.1:50,氯铂酸水溶液和乙二醇水溶液的体积比为1:25,乙二醇水溶液为60%乙二醇水溶液,氯铂酸水溶液中氯铂酸含量为0.03mmol/L;
(6)所得溶液离心、洗涤、干燥得到改性阻燃剂。
补强填料的制备方法与实施例1中补强填料的制备方法一致。
电缆专用料的制备方法与实施例1中电缆专用料的制备方法一致。
实施例4:
一种高强度阻燃电缆专用料,电缆专用料包括如下重量份的原料:甲基乙烯基硅橡胶120份、氧化硼1份、补强填料20份、低熔点玻璃粉20份、氢氧化镁20份、氢氧化铝5份、改性阻燃剂5份、结构控制剂5份、2,4-二氯苯甲酰5份、十溴二苯醚15份。
结构控制剂为摩尔比6:5:1的氧化镁、硅灰石、氧化锆混合制备得到。
改性阻燃剂的制备方法包括如下步骤:
(1)称取适量六氯环三磷腈、4,4-二羟基二苯砜、乙腈投入反应釜A中,超声混合15min混合均匀;
(2)再向反应釜A中加入适量三乙胺,六氯环三磷腈、4,4-二羟基二苯砜、乙腈以及三乙胺的添加摩尔比为1:4:20:0.2;
(3)将反应釜A放入超声波清洗器超声功率60W,温度控制在40℃,反应4h,得到反应液;
(4)将反应液离心、洗涤、真空干燥得到阻燃剂载体;
(5)称取适量阻燃剂载体于反应釜B中,与乙二醇水溶液混合均匀后,加适量的氯铂酸水溶液混合均匀,并在150℃下,在搅拌下反应2h,阻燃剂载体和乙二醇水溶液的固液比为0.15:50,氯铂酸水溶液和乙二醇水溶液的体积比为1:50,乙二醇水溶液为60%乙二醇水溶液,氯铂酸水溶液中氯铂酸含量为0.04mmol/L;
(6)所得溶液离心、洗涤、干燥得到改性阻燃剂。
补强填料的制备方法与实施例1中补强填料的制备方法一致。
电缆专用料的制备方法与实施例1中电缆专用料的制备方法一致。
实施例5:
一种高强度阻燃电缆专用料,电缆专用料包括如下重量份的原料:甲基乙烯基硅橡胶100份、氧化硼2份、补强填料15份、低熔点玻璃粉25份、氢氧化镁17份、氢氧化铝8份、改性阻燃剂5份、结构控制剂7份、2,4-二氯苯甲酰4份、十溴二苯醚18份。
结构控制剂为摩尔比6:5:1的氧化镁、硅灰石、氧化锆混合制备得到。
改性阻燃剂的制备方法包括如下步骤:
(1)称取适量六氯环三磷腈、4,4-二羟基二苯砜、乙腈投入反应釜A中,超声混合15min混合均匀;
(2)再向反应釜A中加入适量三乙胺,六氯环三磷腈、4,4-二羟基二苯砜、乙腈以及三乙胺的添加摩尔比为1:3:20:0.1;
(3)将反应釜A放入超声波清洗器超声功率80W,温度控制在30℃,反应5h,得到反应液;
(4)将反应液离心、洗涤、真空干燥得到阻燃剂载体;
(5)称取适量阻燃剂载体于反应釜B中,与乙二醇水溶液混合均匀后,加适量的氯铂酸水溶液混合均匀,并在130~150℃下,在搅拌下反应2~3h,阻燃剂载体和乙二醇水溶液的固液比为0.1:50,氯铂酸水溶液和乙二醇水溶液的体积比为1:50,乙二醇水溶液为60%乙二醇水溶液,氯铂酸水溶液中氯铂酸含量为0.035mmol/L;
(6)所得溶液离心、洗涤、干燥得到改性阻燃剂。
补强填料的制备方法与实施例1中补强填料的制备方法一致。
电缆专用料的制备方法与实施例1中电缆专用料的制备方法一致。
对比例1:
本对比例与实施例5对比,该电缆专用料原料中用等重量份的白炭黑替换补强填料,其他含量和制备步骤与实施例5一致。
对比例2:
本对比例与实施例5对比,该电缆专用料原料中用等重量份的铂化合物替换改性阻燃剂,其他含量和制备步骤与实施例5一致。
对比例3:
本对比例与实施例5对比,该电缆专用料原料中用等重量份的低熔点玻璃粉替换十溴二苯醚,其他含量和制备步骤与实施例5一致。
实验内容
(1)实验内容
按照实施例1-5、对比例1-3的组分和方法分别制作出电缆专用料。
①邵氏A硬度测试
根据邵氏A型硬度计的使用说明对制得的试样进行硬度测试。本实验一个样取五个不同位置点进行测量,最后取平均值。
②力学性能测试
根据GB/T 528-2009,《硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变性能的测定》标准,通过电子拉伸试验机对试样进行拉伸强度和断裂伸长率的测试。
③成瓷性能测试
根据GB/T3810.4-2006,《陶瓷砖试验方法》的要求制成标准试样尺寸,在设定的600℃和800℃温度条件下的箱式电阻炉中进行0.5h煅烧。静置降温后测试成瓷物的成瓷性能。
④体积电阻率测试
在绝缘材料里面的直流电场强度与稳态电流密度之商,即单位体积内的体积电阻。实验制得试样参照GB/T 1410-2006标准测试材料的绝缘性能。
⑤热空气老化测试
试样热空气老化测试按照ASTM D573-04标准,取硫化后24h之内的三组试样在热老化温度200℃的情况下放置3天,老化后试样静置一天后对其进行测量,取平均值。
⑥阻燃性能测试
根据GB/T 10707-2008,《橡胶燃烧性能的测定》的要求对制成标准尺寸的试样进行测试。
表1:橡胶材料垂直燃烧分级
试样燃烧行为 | FV-0 | FV-1 | FV-2 |
试样第一次离火后有焰燃烧时间(t<sub>1</sub>,t<sub>2</sub>)/s | ≤10 | ≤30 | ≤30 |
一组5个试样有焰燃烧时间t<sub>f</sub>/s | ≤50 | ≤250 | ≤250 |
试样第二次离火后无焰燃烧时间t<sub>3</sub>/s | ≤30 | ≤60 | ≤60 |
低落物引燃脱脂棉的现象 | 无 | 无 | 无 |
t1-代表第一次有焰燃烧时间;
t2-代表第二次有焰燃烧时间;
t3-代表无焰燃烧时间;
tf-代表一组5根式样有焰燃烧总时间。
表2:邵氏A硬度、力学性能、成瓷性能
表3:阻燃性能、热空气老化、电阻率
由表2-3可看出,本发明实施例1-5制备的电缆专用料陶瓷化温度低,提高了陶瓷化转化率和陶瓷化强度,且阻燃性能优良、电阻率高,能够满足行业的要求,具有较好的应用前景。
以上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精神和范围。
Claims (10)
1.一种高强度阻燃电缆专用料,其特征在于,所述电缆专用料包括如下重量份的原料:甲基乙烯基硅橡胶100~120份、氧化硼1~5份、补强填料15~20份、低熔点玻璃粉20~30份、氢氧化镁15~20份、氢氧化铝5~10份、改性阻燃剂1~5份、结构控制剂5~8份、硫化剂3~5份、十溴二苯醚15~20份。
2.根据权利要求1所述的高强度阻燃电缆专用料,其特征在于,所述硫化剂为2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷、2,4-二氯苯甲酰、过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的高强度阻燃电缆专用料,其特征在于,所述结构控制剂为氧化镁、硅灰石、氧化锆以任意比例混合制备得到。
4.根据权利要求1所述的高强度阻燃电缆专用料,其特征在于,所述改性阻燃剂的制备方法包括如下步骤:
(1)称取适量六氯环三磷腈、4,4-二羟基二苯砜、乙腈投入反应釜A中,超声混合15~20min混合均匀;
(2)再向反应釜A中加入适量三乙胺;
(3)将反应釜A放入超声波清洗器中超声反应一段时间,得到反应液;
(4)将反应液离心、洗涤、真空干燥得到阻燃剂载体;
(5)称取适量阻燃剂载体于反应釜B中,与乙二醇水溶液混合均匀后,加适量的氯铂酸水溶液混合均匀,并在130~150℃下,在搅拌下反应2~3h;
(6)所得溶液离心、洗涤、干燥得到改性阻燃剂。
5.根据权利要求4所述的高强度阻燃电缆专用料,其特征在于:所述步骤(1)和步骤(2)中六氯环三磷腈、4,4-二羟基二苯砜、乙腈以及三乙胺的添加摩尔比为1:(3~4):(20~30):(0.1~0.2)。
6.根据权利要求4所述的高强度阻燃电缆专用料,其特征在于,所述步骤(3)中反应釜A在超声功率60~100W下,温度控制在30~40℃,反应4~5h。
7.根据权利要求4所述的高强度阻燃电缆专用料,其特征在于,所述步骤(5)中阻燃剂载体和乙二醇水溶液的固液比为(0.1~0.15):50,氯铂酸水溶液和乙二醇水溶液的体积比为(1~2):50,所述乙二醇水溶液为60%乙二醇水溶液,所述氯铂酸水溶液中氯铂酸含量为0.03mmol/L~0.04mmol/L。
8.根据权利要求1所述的高强度阻燃电缆专用料,其特征在于,所述补强填料的制备方法包括如下步骤:
(1)将乙醇和适量的硅烷偶联剂混合均匀后,添加二氧化硅,在65~70℃恒温水浴锅里搅拌处理1h,得到改性混合物;
(2)将改性混合物进行真空抽滤,滤渣在真空干燥至恒重,最后在球磨机中球磨5h备用。
9.根据权利要求8所述的高强度阻燃电缆专用料,其特征在于,所述步骤(1)中硅烷偶联剂用量是二氧化硅用量的1%~5%,乙醇和硅烷偶联剂的体积比为(3~5):1。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的高强度阻燃电缆专用料,其特征在于,所述电缆专用料的制备方法包括如下步骤:
(1)按照配比称取原料,甲基乙烯基硅橡胶在双辊上包辊,然后依次加入氧化硼、补强填料、低熔点玻璃粉、结构控制剂和十溴二苯醚在双辊筒开炼机上进行混炼10~15min;
(2)再加入氢氧化镁、氢氧化铝与改性阻燃剂,继续混炼10~15min,之后加入硫化剂继续混炼5min,将混炼物压成厚1mm试样;
(3)一次硫化:将炼制好的试样放入100mm×100mm×3mm的模具中120℃,28MPa条件下硫化15~20min;
(4)二次硫化:硫化温度180℃,28MPa条件下硫化2~2.5h,成型,得到电缆专用料。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202011561055.1A CN112679961A (zh) | 2020-12-25 | 2020-12-25 | 一种高强度阻燃电缆专用料及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202011561055.1A CN112679961A (zh) | 2020-12-25 | 2020-12-25 | 一种高强度阻燃电缆专用料及其制备方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN112679961A true CN112679961A (zh) | 2021-04-20 |
Family
ID=75453266
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202011561055.1A Withdrawn CN112679961A (zh) | 2020-12-25 | 2020-12-25 | 一种高强度阻燃电缆专用料及其制备方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN112679961A (zh) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113105743A (zh) * | 2021-03-31 | 2021-07-13 | 华南理工大学 | 一种导热型陶瓷化硅橡胶材料及其制备方法 |
CN115141490A (zh) * | 2022-06-21 | 2022-10-04 | 福建日日红电线电缆有限公司 | 一种矿物质硅橡胶陶瓷化复合材料 |
CN116462922A (zh) * | 2023-05-06 | 2023-07-21 | 广东澳通特种电缆有限公司 | 一种防火阻燃电缆及其制备方法 |
-
2020
- 2020-12-25 CN CN202011561055.1A patent/CN112679961A/zh not_active Withdrawn
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113105743A (zh) * | 2021-03-31 | 2021-07-13 | 华南理工大学 | 一种导热型陶瓷化硅橡胶材料及其制备方法 |
CN113105743B (zh) * | 2021-03-31 | 2022-06-10 | 华南理工大学 | 一种导热型陶瓷化硅橡胶材料及其制备方法 |
CN115141490A (zh) * | 2022-06-21 | 2022-10-04 | 福建日日红电线电缆有限公司 | 一种矿物质硅橡胶陶瓷化复合材料 |
CN116462922A (zh) * | 2023-05-06 | 2023-07-21 | 广东澳通特种电缆有限公司 | 一种防火阻燃电缆及其制备方法 |
CN116462922B (zh) * | 2023-05-06 | 2023-09-29 | 广东澳通特种电缆有限公司 | 一种防火阻燃电缆及其制备方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN112679961A (zh) | 一种高强度阻燃电缆专用料及其制备方法 | |
CN102977605A (zh) | 一种硅橡胶交联阻燃电缆料及其制备方法 | |
CN112053808A (zh) | 一种紫外线交联电缆制造工艺 | |
CN110684358A (zh) | 新能源动力电池的填充发泡灌封硅胶、制备方法及应用 | |
CN114446534B (zh) | 一种工程建筑用电力电缆及其制备方法 | |
CN111154204A (zh) | 一种耐候性电线电缆料及其生产工艺 | |
CN113881230A (zh) | 一种动力电池隔热用陶瓷化硅橡胶及其制备方法 | |
CN113045902A (zh) | 一种耐腐蚀自固化绝缘材料及其制备方法 | |
KR20190064787A (ko) | 에폭시 수지 조성물 및 이를 포함하는 변압기 | |
CN116396695A (zh) | 一种用于电缆绕包填充的高防护云母复合材料及其制备方法 | |
CN103468000A (zh) | 舰船高载流量低表面温升电缆绝缘橡胶及其制造方法 | |
CN113969060B (zh) | 一种用于绝缘材料的高导热阻燃液体硅橡胶、制备方法及用途 | |
CN115521547A (zh) | 一种绝缘橡胶电缆料及其制备工艺 | |
CN113637325A (zh) | 一种长寿命布电线用陶瓷化硅橡胶材料及其制备方法 | |
CN110591373A (zh) | 一种防火阻燃电缆及其制作方法 | |
CN112143237A (zh) | 一种具有耐热的抗拉高柔软度电缆材料及其制备方法 | |
CN115938661B (zh) | 一种低烟无卤电力电缆及其制备工艺 | |
CN110804256B (zh) | 一种防火电缆 | |
CN103474158A (zh) | 舰船高载流量低表面温升电力电缆及其制造方法 | |
CN117143410B (zh) | 一种耐热型复合低压电缆及其制备方法 | |
CN113248244B (zh) | 一种适用于复杂绝缘结构的低温瓷化陶瓷绝缘材料及其制备方法 | |
CN116487096B (zh) | 一种无卤低烟阻燃电缆及制备工艺 | |
CN113571249B (zh) | 一种耐高温阻燃防火高分子绝缘计算机电缆及加工方法 | |
CN106751896A (zh) | 一种耐寒耐高温电缆及其制备方法 | |
CN111312444A (zh) | 一种耐高温防腐蚀电缆 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |
Application publication date: 20210420 |
|
WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |