CN113004590A - 一种船用环保、防火橡塑材料及其加工方法 - Google Patents

一种船用环保、防火橡塑材料及其加工方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种船用环保、防火橡塑材料及其加工方法，涉及船用保温材料技术领域，本发明的橡塑材料包括如下重量份原料：橡胶20‑30份、发泡剂15‑18份、消烟剂50‑55份、炭黑3‑5份、硬脂酸0.5‑1.5份、防老剂1‑2.5份、分散剂2‑5份、矿物蜡5‑8份、石蜡油7‑10份、促进剂3.1‑5.0份、油膏2‑10份和二氧化硅2‑5份。本发明的船用环保、防火橡塑材料以橡胶为原料，进一步优化了产品的耐热、耐老化和防火等方面的性能；其中以矿物蜡和石蜡油替代了消耗臭氧层物质的氟、氯、烷等元素；通过油膏和二氧化硅的添加能够进一步提高产品的抗冻性和稳定性；通过本发明的加工方法，在加工过程中的低温控制和多螺杆挤出，充分保障了产品密闭性的气泡孔和有弹性有光泽的表面。

Description

一种船用环保、防火橡塑材料及其加工方法
技术领域
本发明涉及船用保温材料技术领域，特别涉及一种船用环保、防火橡塑材料及其加工方法。
背景技术
随着现代船舶工业的蓬勃发展，舱体、甲板等部位对高效保温功能的需求日益增长：船体舱室、管道等需要根据不同功能和用途进行不同效果的保温和降噪处理，因而对于材料的选择也变得更为苛刻。需要材料能够在满足日常保温降噪功能的同时，还能满足环保和安全方面的要求：如需要满足《国际耐火试验程序应用规则》的标准。
具有隔热、憎水、防潮等性能的不燃或阻燃材料：如玻璃棉、岩棉和陶瓷棉等制品，常用于船舶舱壁、天花板、门等部位。但玻璃棉、岩棉、硅酸铝等无机纤维类材料作为船用保温材料，在管道、机房、制冷设备等不规则部位的保温效果还有待提升。船用材料要面对海上高温、高盐、高湿等环境，纤维类材料一般都是开孔结构，随着时间的推移憎水剂会逐渐失效，吸湿性增大，导致其保温性能骤降。且纤维类材料弹性不足，与管道、设备等不规则部位的贴合度不佳，部分位置甚至会产生冷桥和凝露现象。因此，提供一种能够满足环保、防火要求的同时且具有良好保温性能的船用材料就显得尤为重要。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种船用环保、防火橡塑材料及其加工方法，解决现有的船用保温材料针对不规则表面防火、保温等性能不佳的问题。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：
一种船用环保、防火橡塑材料，包括如下重量份原料：
橡胶20-30份、发泡剂15-18份、消烟剂50-55份、炭黑3-5份、硬脂酸0.5-1.5份、防老剂1-2.5份、分散剂2-5份、矿物蜡5-8份、石蜡油7-10份、促进剂3.1-5.0份、油膏2-10份和二氧化硅2-5份。
优选的，所述橡胶为三元乙丙橡胶和丁腈橡胶的混合物，其中，所述三元乙丙橡胶占5-10份，所述丁腈橡胶占15-20份。
优选的，所述消烟剂为氢氧化铝；所述矿物蜡为蒙坦蜡；所述石蜡油为石蜡油2280。
优选的，所述防老剂为防老剂MB和防老剂4020的混合物，其中，所述防老剂MB占0.5-1份，所述防老剂4020占0.5-1.5份。
优选的，所述促进剂为二亚硝基五亚甲基四胺、二丁基二硫代氨基甲酸锌、二乙二硫代氨基甲酸锌和六硫化五亚甲基秋兰姆的混合物，其中，所述二亚硝基五亚甲基四胺占1-1.5份，所述二丁基二硫代氨基甲酸锌占1.5-2份，所述二乙二硫代氨基甲酸锌占0.5-1份，所述六硫化五亚甲基秋兰姆占0.1-0.5份。
一种所述的船用环保、防火橡塑材料的加工方法，包括如下步骤：
(1)将按所需重量份称取的橡胶和炭黑放入密炼机密炼3-5分钟后，加入按所需重量份称取的发泡剂、消烟剂、硬脂酸、防老剂、分散剂、矿物蜡、石蜡油、油膏和二氧化硅，开启密炼机的冷却水，炼胶6分钟以上，密炼至110℃-125℃出料，得到一号胶；
(2)将所述一号胶倒入开炼机，完全薄通两次，降温后投自动摆料架翻胶200-250秒后切片，冷却待用，得到一号胶片，卸料待用；
(3)将所述一号胶片投入开炼机，压热包辊后加入称取的促进剂，搅拌均匀后投料到自动翻料擘，翻料200-400秒开始下料，胶条不切断下料，得到二号胶条；
(4)将所述二号胶条放入多螺杆挤出机，调整多螺杆挤出机温度为：机头段30℃-35℃、挤出段30℃-35℃、塑化段30℃-35℃、螺杆段25℃-30℃，启动多螺杆挤出机，调整转速为25-35转/分，所述二号胶条经过多层磨具挤出成型，得到成型料；
(5)将所述成型料送入有多节烘道的烘箱发泡出橡胶产品，其中，保持所述多节烘道每节的温度依次为120-125℃、125-135℃、135-145℃、145-155℃、155-165℃和165-175℃；
(6)将所述橡胶产品引入水槽冷却5-10分钟后送至切台剪切、包装即可。
优选的，步骤(2)中切片厚度为7-8mm，宽度为900-1000mm，长度为4000-5000mm。
优选的，步骤(2)中卸料放置时每层所述一号胶片之间铺垫塑料并在一号胶片双面刷滑石粉。
优选的，步骤(3)中所述二号胶条厚度为7-8mm，宽度为150-200mm。
优选的，步骤(4)中所述成型料挤出后可通过牵引压延调整为所需尺寸。
采用上述技术方案，本发明的船用环保、防火橡塑材料以橡胶为原料，进一步优化了产品的耐热、耐老化和防火等方面的性能；以矿物蜡和石蜡油替代了常规的消耗臭氧层物质的氟、氯、烷等元素，使得本发明的橡塑材料具有良好的环境友好性；通过油膏和二氧化硅的添加能够提高产品的抗冻性和稳定性，且二氧化硅的添加能够改善材料的导热系数，保证材料良好的保温性能；经过检测可以发现，本发明的材料具有良好的防火和环境友好性，远远超出2010年FTP规则的要求；通过本发明的加工方法，在加工过程中的低温控制和多螺杆挤出，充分保障了产品密闭性的气泡孔和有弹性有光泽的表面，使得加工后的材料为有弹性的海绵状，能够有效贴合在不同形状的管道、设备等表面，保证对不规则表面有效的保温、隔热效果。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
实施例1
工作人员逐一核对检查原料的品名，并准确称量：朗盛2750三元乙丙橡胶8kg、丁腈橡胶N41 18kg、发泡剂16kg、氢氧化铝55kg、炭黑4kg、硬脂酸1.0kg、防老剂MB 0.8kg、防老剂4020 1.0kg、采购于青岛信来通化工的分散剂FL 3kg、蒙坦蜡6kg、石蜡油2280 8kg、二亚硝基五亚甲基四胺1.3kg、二丁基二硫代氨基甲酸锌1.8kg、二乙二硫代氨基甲酸锌0.8kg、六硫化五亚甲基秋兰姆0.5kg、油膏6kg和二氧化硅3kg；
将称量好的三元乙丙橡胶、丁腈橡胶和炭黑后密炼4分钟后加入发泡剂、氢氧化铝、硬脂酸、防老剂MB、防老剂4020、分散剂FL、蒙坦蜡、石蜡油2280、油膏和二氧化硅，密炼机冷水全通，每炉时间炼胶6分钟以上，密炼至110℃-125℃出料(不得高于128℃)，低温出胶，得一号胶；
将上述一号胶倒入开炼机，完全薄通两次，降温后投自动摆料架翻胶240秒后切片，切出的胶片厚度7-8mm，胶片宽度900-1000mm，胶片长度4000-5000mm，冷却待用，得一号胶片(卸料放置时每层铺垫塑料并在双面刷适量滑石粉预防粘连)；
将上述一号胶片投入开炼机，压热包辊后加入称取的二亚硝基五亚甲基四胺、二丁基二硫代氨基甲酸锌、二乙二硫代氨基甲酸锌和六硫化五亚甲基秋兰姆，搅拌均匀后投胶料到自动翻料擘，开计时器，自动翻料300秒开始下料，胶条厚度7-8mm，胶条宽度150-200mm，胶条不切断直至料下完，得到二号胶条；
采用多螺杆挤出机，相较于一般的单螺杆挤出机，多螺杆挤出机的啮合区增多，碾压剪切面积成倍增加，经过这种多层挤出，胶料的密度和质量大大提高，将上述二号胶条放入多螺杆挤出机，依次调整挤出机上的温度为：机头段33℃、挤出段33℃、塑化段33℃、螺杆段28℃，启动多螺杆挤出机，调整转速30转/分，将二号胶条均匀喂入喂料口(防止表面起皱)，经过多螺杆挤出机的多层磨具挤出成型，得成型料；成型料挤出后，可以通过牵引压延，调整成型料的尺寸；
将上述成型料经引料棒送入有多节烘道的烘箱发泡出橡胶管(板)，其中，多节烘道的各节烘道温度为：123℃、130℃、140℃、150℃、160℃、170℃；
将上述橡胶管(板)用引料棒引入水槽冷却8分钟后经传递带送至切台，调整切台的速度，使其与冷却传送带一致，调节计米器，按尺寸要求进行剪切，包装，放至存放区。
实施例2
工作人员逐一核对检查原料的品名，并准确称量：朗盛2750三元乙丙橡胶5kg、丁腈橡胶N41 15kg、发泡剂15kg、氢氧化铝50kg、炭黑3kg、硬脂酸0.5kg、防老剂MB 0.5kg、防老剂4020 0.5kg、采购于青岛信来通化工的分散剂FL 2kg、蒙坦蜡5kg、石蜡油2280 7kg、二亚硝基五亚甲基四胺1.0kg、二丁基二硫代氨基甲酸锌1.5kg、二乙二硫代氨基甲酸锌0.5kg、六硫化五亚甲基秋兰姆0.1kg、油膏2kg和二氧化硅2kg；
将称量好的三元乙丙橡胶、丁腈橡胶和炭黑后密炼3分钟后加入发泡剂、氢氧化铝、硬脂酸、防老剂MB、防老剂4020、分散剂FL、蒙坦蜡、石蜡油2280、油膏和二氧化硅，密炼机冷水全通，每炉时间炼胶6分钟以上，密炼至110℃-125℃出料(不得高于128℃)，低温出胶，得一号胶；
将上述一号胶倒入开炼机，完全薄通两次，降温后投自动摆料架翻胶200秒后切片，切出的胶片厚度7-8mm，胶片宽度900-1000mm，胶片长度4000-5000mm，冷却待用，得一号胶片(卸料放置时每层铺垫塑料并在双面刷适量滑石粉预防粘连)；
将上述一号胶片投入开炼机，压热包辊后加入称取的二亚硝基五亚甲基四胺、二丁基二硫代氨基甲酸锌、二乙二硫代氨基甲酸锌和六硫化五亚甲基秋兰姆，搅拌均匀后投胶料到自动翻料擘，开计时器，自动翻料200秒开始下料，胶条厚度7-8mm，胶条宽度150-200mm，胶条不切断直至料下完，得到二号胶条；
采用多螺杆挤出机，相较于一般的单螺杆挤出机，多螺杆挤出机的啮合区增多，碾压剪切面积成倍增加，经过这种多层挤出，胶料的密度和质量大大提高，将上述二号胶条放入多螺杆挤出机，依次调整挤出机上的温度为：机头段30℃、挤出段30℃、塑化段30℃、螺杆段25℃，启动多螺杆挤出机，调整转速25转/分，将二号胶条均匀喂入喂料口(防止表面起皱)，经过多螺杆挤出机的多层磨具挤出成型，得成型料；成型料挤出后，可以通过牵引压延，调整成型料的尺寸；
将上述成型料经引料棒送入有多节烘道的烘箱发泡出橡胶管(板)，其中，多节烘道的各节烘道温度为：120℃、125℃、135℃、145℃、155℃、165℃；
将上述橡胶管(板)用引料棒引入水槽冷却5分钟后经传递带送至切台，调整切台的速度，使其与冷却传送带一致，调节计米器，按尺寸要求进行剪切，包装，放至存放区。
实施例3
工作人员逐一核对检查原料的品名，并准确称量：朗盛2750三元乙丙橡胶10kg、丁腈橡胶N41 20kg、发泡剂18kg、氢氧化铝55kg、炭黑5kg、硬脂酸1.5kg、防老剂MB 1.0kg、防老剂4020 1.5kg、采购于青岛信来通化工的分散剂FL 5kg、蒙坦蜡8kg、石蜡油2280 10kg、二亚硝基五亚甲基四胺1.5kg、二丁基二硫代氨基甲酸锌2kg、二乙二硫代氨基甲酸锌1kg、六硫化五亚甲基秋兰姆0.5kg、油膏10kg和二氧化硅5kg；
将称量好的三元乙丙橡胶、丁腈橡胶和炭黑后密炼5分钟后加入发泡剂、氢氧化铝、硬脂酸、防老剂MB、防老剂4020、分散剂FL、蒙坦蜡、石蜡油2280、油膏和二氧化硅，密炼机冷水全通，每炉时间炼胶6分钟以上，密炼至110℃-125℃出料(不得高于128℃)，低温出胶，得一号胶；
将上述一号胶倒入开炼机，完全薄通两次，降温后投自动摆料架翻胶250秒后切片，切出的胶片厚度7-8mm，胶片宽度900-1000mm，胶片长度4000-5000mm，冷却待用，得一号胶片(卸料放置时每层铺垫塑料并在双面刷适量滑石粉预防粘连)；
将上述一号胶片投入开炼机，压热包辊后加入称取的二亚硝基五亚甲基四胺、二丁基二硫代氨基甲酸锌、二乙二硫代氨基甲酸锌和六硫化五亚甲基秋兰姆，搅拌均匀后投胶料到自动翻料擘，开计时器，自动翻料400秒开始下料，胶条厚度7-8mm，胶条宽度150-200mm，胶条不切断直至料下完，得到二号胶条；
采用多螺杆挤出机，相较于一般的单螺杆挤出机，多螺杆挤出机的啮合区增多，碾压剪切面积成倍增加，经过这种多层挤出，胶料的密度和质量大大提高，将上述二号胶条放入多螺杆挤出机，依次调整挤出机上的温度为：机头段35℃、挤出段35℃、塑化段35℃、螺杆段30℃，启动多螺杆挤出机，调整转速35转/分，将二号胶条均匀喂入喂料口(防止表面起皱)，经过多螺杆挤出机的多层磨具挤出成型，得成型料；成型料挤出后，可以通过牵引压延，调整成型料的尺寸；
将上述成型料经引料棒送入有多节烘道的烘箱发泡出橡胶管(板)，其中，多节烘道的各节烘道温度为：125℃、135℃、145℃、155℃、165℃、175℃；
将上述橡胶管(板)用引料棒引入水槽冷却10分钟后经传递带送至切台，调整切台的速度，使其与冷却传送带一致，调节计米器，按尺寸要求进行剪切，包装，放至存放区。
按照国际海事组织《2010年国际耐火试验程序应用规则》(简称2010年FTP规则)对本发明的材料进行试验：
试验条件：辐射量25kW/m2，有引燃火焰
烟气试验结果如下表：
参数描述 实施例1 实施例2 实施例3 平均值
烟气最大比光密度Ds,max 71.51 97.68 78.05 82.41
试验开始1.5分钟时的比光密度(Ds 1.5) 54.76 66.79 33.99 51.85
试验开始4.0分钟时的比光密度(Ds 4.0) 67.31 89.77 65.62 74.23
试验开始10分钟时的比光密度(Ds 10) 70.62 97.54 72.17 80.11
试验持续时间(s) 1200 1200 1200 __
清晰光束校正值 9.72 8.21 5.44 __
2010年FTP规则规定：
1、对于用作舱壁、衬板或天花板表面的材料，Ds,max在任何试验条件下不得超过200；
2、对于用作甲板基层敷料的材料，Ds,max在任何试验条件下不得超过400；
3、对于用作地板覆盖物的材料，Ds,max在任何试验条件下不得超过500；
4、对于用作塑料管的材料，Ds,max在任何试验条件下不得超过400。
可见，本发明的材料不管是用作船用的任何材料，都是能够远远超过规定的要求，具有良好的阻燃效果。
有毒气体试验结构如下表：
Figure BDA0002964024450000061
2010年FTP规则规定，在任何测试模式下测得的气体浓度最大值不得超过下列限值：
Figure BDA0002964024450000062
可见，本发明的材料在有引燃火焰的条件下，各项有毒气体的释放量都远超规定的范围，是良好的环境友好型防火材料。
使本发明材料使用温度范围达到-50℃～160℃；
防腐效果、防霉效果达到1级；
防火性能≥34％。
以上对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种船用环保、防火橡塑材料，其特征在于：包括如下重量份原料：
橡胶20-30份、发泡剂15-18份、消烟剂50-55份、炭黑3-5份、硬脂酸0.5-1.5份、防老剂1-2.5份、分散剂2-5份、矿物蜡5-8份、石蜡油7-10份、促进剂3.1-5.0份、油膏2-10份和二氧化硅2-5份。
2.根据权利要求1所述的船用环保、防火橡塑材料，其特征在于：所述橡胶为三元乙丙橡胶和丁腈橡胶的混合物，其中，所述三元乙丙橡胶占5-10份，所述丁腈橡胶占15-20份。
3.根据权利要求1所述的船用环保、防火橡塑材料，其特征在于：所述消烟剂为氢氧化铝；所述矿物蜡为蒙坦蜡；所述石蜡油为石蜡油2280。
4.根据权利要求1所述的船用环保、防火橡塑材料，其特征在于：所述防老剂为防老剂MB和防老剂4020的混合物，其中，所述防老剂MB占0.5-1份，所述防老剂4020占0.5-1.5份。
5.根据权利要求1所述的船用环保、防火橡塑材料，其特征在于：所述促进剂为二亚硝基五亚甲基四胺、二丁基二硫代氨基甲酸锌、二乙二硫代氨基甲酸锌和六硫化五亚甲基秋兰姆的混合物，其中，所述二亚硝基五亚甲基四胺占1-1.5份，所述二丁基二硫代氨基甲酸锌占1.5-2份，所述二乙二硫代氨基甲酸锌占0.5-1份，所述六硫化五亚甲基秋兰姆占0.1-0.5份。
6.一种如权利要求1-5任一所述的船用环保、防火橡塑材料的加工方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)将按所需重量份称取的橡胶和炭黑放入密炼机密炼3-5分钟后，加入按所需重量份称取的发泡剂、消烟剂、硬脂酸、防老剂、分散剂、矿物蜡、石蜡油、油膏和二氧化硅，开启密炼机的冷却水，炼胶6分钟以上，密炼至110℃-125℃出料，得到一号胶；
(2)将所述一号胶倒入开炼机，完全薄通两次，降温后投自动摆料架翻胶200-250秒后切片，冷却待用，得到一号胶片，卸料待用；
(3)将所述一号胶片投入开炼机，压热包辊后加入称取的促进剂，搅拌均匀后投料到自动翻料擘，翻料200-400秒开始下料，胶条不切断下料，得到二号胶条；
(4)将所述二号胶条放入多螺杆挤出机，调整多螺杆挤出机温度为：机头段30℃-35℃、挤出段30℃-35℃、塑化段30℃-35℃、螺杆段25℃-30℃，启动多螺杆挤出机，调整转速为25-35转/分，所述二号胶条经过多层磨具挤出成型，得到成型料；
(5)将所述成型料送入有多节烘道的烘箱发泡出橡胶产品，其中，保持所述多节烘道每节的温度依次为120-125℃、125-135℃、135-145℃、145-155℃、155-165℃和165-175℃；
(6)将所述橡胶产品引入水槽冷却5-10分钟后送至切台剪切、包装即可。
7.根据权利要求6所述的船用环保、防火橡塑材料的加工方法，其特征在于：步骤(2)中切片厚度为7-8mm，宽度为900-1000mm，长度为4000-5000mm。
8.根据权利要求6所述的船用环保、防火橡塑材料的加工方法，其特征在于：步骤(2)中卸料放置时每层所述一号胶片之间铺垫塑料并在一号胶片双面刷滑石粉。
9.根据权利要求6所述的船用环保、防火橡塑材料的加工方法，其特征在于：步骤(3)中所述二号胶条厚度为7-8mm，宽度为150-200mm。
10.根据权利要求6所述的船用环保、防火橡塑材料的加工方法，其特征在于：步骤(4)中所述成型料挤出后可通过牵引压延调整为所需尺寸。
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