CN113429708B - 电力阻燃隔板及其制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种电力阻燃隔板，属于阻燃材料技术领域。一种电力阻燃隔板，由如下重量份的原料制成：秸秆颗粒20‑30份、废旧聚氯乙烯电缆料40‑60份、1‑丁基‑3‑甲基咪唑六氟磷酸盐1‑5份、次磷酸铝3‑7份、硅溶胶2‑5份、填料0‑9份、偶联剂0.5‑2份。本发明废旧聚氯乙烯电缆料与秸秆类原料配合，获得阻燃效果更佳的板材，力学方面比废旧聚氯乙烯电缆料性能明显更好。
Description
技术领域
本发明属于阻燃材料技术领域，具体涉及一种电力阻燃隔板及其制备工艺。
背景技术
阻燃隔板，也称防火隔板，属于电缆防火材料的一种，广泛适用于各类电压等级的电缆在支架或桥架上敷设时的防火保护和耐火分隔，大量应用在国内各类发电厂、化工企业、钢铁冶炼企业、矿山等电缆密集场所的电缆工程的防火阻燃。
在现有技术中，公开号为CN1239628A的专利文献提供了一种以废弃物为填充材的防火板材制品的制造方法，由采用回收的事业废弃物或纤维余料，粗粉碎后，去除金属片杂质后予以筛分进行微粉末的粉碎步骤，对已成微粉末的废弃物或纤维余料进行干燥前处理的干燥步骤，以对每百份树脂的份数30-90phr的前述微粉粒为填充材，浸渍、湿濡以5-20phr的阻燃剂及/或防虫剂，冷却后用100phr的自行硬化性高分子预聚合物发泡型水性甲阶酚醛树脂组合物进行浸渍混炼步骤，该自行硬化性高分子预聚合物组合物选自发泡型水性酚醛树脂或粉体酚醛清漆树脂组合物，再经交联反应固化化学处理的同时，配合以发泡剂秤量此经混炼的配合料，填充于成型模具并予热压，经酸硬化结合形成指定形状，得防火板材制品。该防火板材制品防火级别在三级以上，具有一定的抗压强度、耐冲击强度，力学性能有提升的空间。
公开号为CN112126102A的专利文献涉及一种阻燃隔热镁硅防火板，包括PVC基层和设置在PVC基层上的镁硅防火层，所述镁硅防火层包括氧化镁、石英砂、纳米蒙脱土、碳化硅、硫酸镁水溶液、无碱玻璃纤维棉、粘土粉和致孔剂。该发明提供的防火板具有较好的阻燃隔热效果，在发生火灾时能较好的隔离火灾可能造成的伤害，降低损失。该防火板防火性能优异，但是其采用复合板结构，存在层间脱离的不足，会导致其综合性能的降低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种电力阻燃隔板，以提升隔板的阻燃能力和力学性能。
本发明的另一个目的是提供一种电力阻燃隔板的制备工艺。
一种电力阻燃隔板，由如下重量份的原料制成：秸秆颗粒20-30份、废旧聚氯乙烯电缆料40-60份、1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐1-5份、次磷酸铝3-7份、硅溶胶2-5份、填料0-9份、偶联剂0.5-2份。
优选地，所述秸秆颗粒为小麦秸秆颗粒、玉米秸秆颗粒和花生壳颗粒的一种或两种以上。
优选地，所述废旧聚氯乙烯电缆料的熔点为180-210℃。
优选地，所述填料为超细滑石粉、超细二氧化硅和纳米蒙脱土的一种或两种以上。
优选地，所述硅溶胶中含二氧化硅的重量百分比为30±0.5%，氧化钠的重量百分比不大于0.3%，20℃密度为1.19-1.21g/cm3。
优选地，所述偶联剂为聚乙二醇三甲氧基硅丙基醚，或甲基三甲氧基硅烷，或聚乙二醇三甲氧基硅丙基醚与甲基三甲氧基硅烷的结合。
优选地，所述1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐与次磷酸铝的重量比为（1-5）：（3-7）。
优选地，所述电力阻燃隔板的制备工艺，按以下步骤进行：
S1：称取上述重量份配比的秸秆颗粒和废旧聚氯乙烯电缆料，分别进行粉碎，得到秸秆粉体和废旧聚氯乙烯电缆粉料；
S2：将所述秸秆粉体与1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、次磷酸铝混匀，然后加入废旧聚氯乙烯电缆粉料、硅溶胶、填料和偶联剂，再次混匀，持续高速搅拌1-1.5小时，温度不超过40℃，得到混料；
S3：将所述混料进行热压成型，得到阻燃隔板。
优选地，所述高速搅拌的转速为5000-6000rpm，温度为35-40℃。
优选地，所述热压成型的温度为190-215℃，压力为80-120MPa。
聚氯乙烯简称PVC，是目前世界上仅次于聚乙烯的第二大合成材料，其全球产量以每年近4%的速度快速增长。聚乙烯中的稳定剂、增塑剂、润滑剂、成型剂与其它添加剂等具有毒性，其废弃物对环境产生了很大的污染，影响人类的健康。目前我国废弃PVC制品量年均约26万吨，对环境安全的潜在危害很大。虽然目前对聚氯乙烯的回收利用存在诸多途径，例如：通过破碎、塑化等加工手段或者分拣回收的直接再生，通过物理、化学方法的改性再生，以及焚烧利用等，这些途径均不能有效解决全部的问题，仍然需要寻求更多元化的废物削减、有机循环、化学回收等方面的平衡点，以实现对废旧聚氯乙烯的无害化处理。
在本发明中，秸秆颗粒属于废弃农作物加工品，可以就近取材，来源广泛；废旧聚氯乙烯电缆料为回收的废旧聚氯乙烯电缆料，虽然性能上有所退化，但是仍然有再利用的价值，而且本研究也表明，废旧聚氯乙烯电缆料可与秸秆类原料配合，获得阻燃效果更佳的板材，力学方面比废旧聚氯乙烯电缆料性能明显更好，实现了废旧聚氯乙烯电缆料的高价值化回收利用。
在本发明中，1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐为第一种阻燃成分，次磷酸铝为第二种阻燃成分，二者结合具有明显的协效阻燃作用；同时硅溶胶虽然不是作为阻燃主要成分，但是其存在对二者的阻燃复配效果亦具有较为明显的增强作用，使得隔板的阻燃防火性能更显著。
在本发明中，填料具有增强功效，可进一步提升材料的力学性能，同时与硅溶胶结合，也能够进一步增强材料的耐高温性能、强度及其对环境的耐受力。
在本发明中，偶联剂能够使材料中的无机成分与聚合物结合更紧密，使材料的强度、粘结力以及抗冲击性能更显著。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步清楚阐述本发明的内容，但本发明的保护内容不仅仅局限于下面的实施例。在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。
实施例1
一种电力阻燃隔板，由如下重量份的原料制成：秸秆颗粒20份、废旧聚氯乙烯电缆料40份、1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐1份、次磷酸铝3份、硅溶胶2份、偶联剂0.5份。
其中，所述秸秆颗粒为小麦秸秆颗粒。所述废旧聚氯乙烯电缆料的熔点为180-210℃。所述硅溶胶中含二氧化硅的重量百分比为30±0.5%，氧化钠的重量百分比不大于0.3%，20℃密度为1.19-1.21g/cm3。所述偶联剂为聚乙二醇三甲氧基硅丙基醚。
所述电力阻燃隔板的制备工艺，按以下步骤进行：
S1：称取上述重量份配比的秸秆颗粒和废旧聚氯乙烯电缆料，分别进行粉碎，粒径在180μm以下，得到秸秆粉体和废旧聚氯乙烯电缆粉料；
S2：将所述秸秆粉体与1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、次磷酸铝混匀，然后加入废旧聚氯乙烯电缆粉料、硅溶胶、填料和偶联剂，再次混匀，持续高速搅拌1.2小时，温度不超过40℃，得到混料；
S3：将所述混料进行热压成型，得到阻燃隔板。
所述高速搅拌的转速为5000rpm，温度为40℃。
所述热压成型的温度为215℃，压力为105MPa。
实施例2
一种电力阻燃隔板，由如下重量份的原料制成：秸秆颗粒20份、废旧聚氯乙烯电缆料40份、1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐1份、次磷酸铝3份、硅溶胶2份、填料1份、偶联剂0.8份。
其中，所述秸秆颗粒为玉米秸秆颗粒。所述废旧聚氯乙烯电缆料的熔点为180-190℃。所述填料为超细二氧化硅。所述硅溶胶中含二氧化硅的重量百分比为30±0.5%，氧化钠的重量百分比不大于0.3%，20℃密度为1.19-1.21g/cm3。所述偶联剂为甲基三甲氧基硅烷。
所述电力阻燃隔板的制备工艺，按以下步骤进行：
S1：称取上述重量份配比的秸秆颗粒和废旧聚氯乙烯电缆料，分别进行粉碎，粒径在180μm以下，得到秸秆粉体和废旧聚氯乙烯电缆粉料；
S2：将所述秸秆粉体与1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、次磷酸铝混匀，然后加入废旧聚氯乙烯电缆粉料、硅溶胶、填料和偶联剂，再次混匀，持续高速搅拌1小时，温度不超过40℃，得到混料；
S3：将所述混料进行热压成型，得到阻燃隔板。
所述高速搅拌的转速为6000rpm，温度为38℃。
所述热压成型的温度为200℃，压力为120MPa。
实施例3
一种电力阻燃隔板，由如下重量份的原料制成：秸秆颗粒25份、废旧聚氯乙烯电缆料50份、1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐2份、次磷酸铝4份、硅溶胶3份、填料3份、偶联剂0.8份。
其中，所述秸秆颗粒为小麦秸秆颗粒与玉米秸秆颗粒的混合物，二者的比例为1：1。所述废旧聚氯乙烯电缆料的熔点为180-185℃。所述填料为超细滑石粉与纳米蒙脱土的混合物，二者的比例为1：2。所述硅溶胶中含二氧化硅的重量百分比为30±0.5%，氧化钠的重量百分比不大于0.3%，20℃密度为1.19-1.21g/cm3。所述偶联剂为聚乙二醇三甲氧基硅丙基醚。
所述电力阻燃隔板的制备工艺，按以下步骤进行：
S1：称取上述重量份配比的秸秆颗粒和废旧聚氯乙烯电缆料，分别进行粉碎，粒径在180μm以下，得到秸秆粉体和废旧聚氯乙烯电缆粉料；
S2：将所述秸秆粉体与1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、次磷酸铝混匀，然后加入废旧聚氯乙烯电缆粉料、硅溶胶、填料和偶联剂，再次混匀，持续高速搅拌1.5小时，温度不超过40℃，得到混料；
S3：将所述混料进行热压成型，得到阻燃隔板。
所述高速搅拌的转速为5500rpm，温度为40℃。
所述热压成型的温度为190℃，压力为100MPa。
实施例4
一种电力阻燃隔板，由如下重量份的原料制成：秸秆颗粒30份、废旧聚氯乙烯电缆料60份、1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐5份、次磷酸铝7份、硅溶胶5份、填料9份、偶联剂2份。
其中，所述秸秆颗粒为花生壳颗粒。所述废旧聚氯乙烯电缆料的熔点为180-210℃。所述填料为纳米蒙脱土。所述硅溶胶中含二氧化硅的重量百分比为30±0.5%，氧化钠的重量百分比不大于0.3%，20℃密度为1.19-1.21g/cm3。所述偶联剂为甲基三甲氧基硅烷。
所述电力阻燃隔板的制备工艺，按以下步骤进行：
S1：称取上述重量份配比的秸秆颗粒和废旧聚氯乙烯电缆料，分别进行粉碎，粒径在180μm以下，得到秸秆粉体和废旧聚氯乙烯电缆粉料；
S2：将所述秸秆粉体与1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、次磷酸铝混匀，然后加入废旧聚氯乙烯电缆粉料、硅溶胶、填料和偶联剂，再次混匀，持续高速搅拌1.5小时，温度不超过40℃，得到混料；
S3：将所述混料进行热压成型，得到阻燃隔板。
所述高速搅拌的转速为5000rpm，温度为35℃。
所述热压成型的温度为215℃，压力为80MPa。
实施例5
一种电力阻燃隔板，由如下重量份的原料制成：秸秆颗粒23份、废旧聚氯乙烯电缆料45份、1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐3份、次磷酸铝5份、硅溶胶4份、填料5份、偶联剂1.2份。
其中，所述秸秆颗粒为小麦秸秆颗粒和玉米秸秆颗粒的混合物，二者的比例为1：2。所述废旧聚氯乙烯电缆料的熔点为180-200℃。所述填料为纳米蒙脱土。所述硅溶胶中含二氧化硅的重量百分比为30±0.5%，氧化钠的重量百分比不大于0.3%，20℃密度为1.19-1.21g/cm3。所述偶联剂为聚乙二醇三甲氧基硅丙基醚与甲基三甲氧基硅烷的组合物，二者的比例为1：1。
所述电力阻燃隔板的制备工艺，按以下步骤进行：
S1：称取上述重量份配比的秸秆颗粒和废旧聚氯乙烯电缆料，分别进行粉碎，粒径在180μm以下，得到秸秆粉体和废旧聚氯乙烯电缆粉料；
S2：将所述秸秆粉体与1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、次磷酸铝混匀，然后加入废旧聚氯乙烯电缆粉料、硅溶胶、填料和偶联剂，再次混匀，持续高速搅拌1.5小时，温度不超过40℃，得到混料；
S3：将所述混料进行热压成型，得到阻燃隔板。
所述高速搅拌的转速为52000rpm，温度为40℃。
所述热压成型的温度为210℃，压力为95MPa。
实施例6
一种电力阻燃隔板，由如下重量份的原料制成：秸秆颗粒28份、废旧聚氯乙烯电缆料55份、1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐4份、次磷酸铝6份、硅溶胶4份、填料7份、偶联剂1.5份。
其中，所述秸秆颗粒为小麦秸秆颗粒、玉米秸秆颗粒和花生壳颗粒的组合物，三者的重量比为2：1：0.5。所述废旧聚氯乙烯电缆料的熔点为180-210℃。所述填料为超细二氧化硅和纳米蒙脱土的组合物，二者的比例为1：0.5。所述硅溶胶中含二氧化硅的重量百分比为30±0.5%，氧化钠的重量百分比不大于0.3%，20℃密度为1.19-1.21g/cm3。所述偶联剂为甲基三甲氧基硅烷。
所述电力阻燃隔板的制备工艺，按以下步骤进行：
S1：称取上述重量份配比的秸秆颗粒和废旧聚氯乙烯电缆料，分别进行粉碎，粒径在180μm以下，得到秸秆粉体和废旧聚氯乙烯电缆粉料；
S2：将所述秸秆粉体与1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、次磷酸铝混匀，然后加入废旧聚氯乙烯电缆粉料、硅溶胶、填料和偶联剂，再次混匀，持续高速搅拌1.2小时，温度不超过40℃，得到混料；
S3：将所述混料进行热压成型，得到阻燃隔板。
所述高速搅拌的转速为6000rpm，温度为35℃。
所述热压成型的温度为215℃，压力为110MPa。
对比例1
本对比例1与实施例1不同的是：省略硅溶胶；制备工艺参阅实施例1。不再赘述。
对比例2
本对比例与实施例2不同的是：省略次磷酸铝；制备工艺参阅实施例2。
对比例3
本对比例与实施例2不同的是：1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐8重量份、次磷酸铝2重量份，其余原料的重量份数不变；制备工艺参阅实施例2。
对比例4
本对比例与实施例2不同的是：省略废旧聚氯乙烯电缆料；制备工艺参阅实施例2。
对比例5：
本对比例为：废旧聚氯乙烯电缆料。
指标评测：
将本发明实施例1-4和对比例1-5中制得的阻燃隔板分别制成长500mm，宽300mm，厚200mm的板材，并进行如下性能测试：
测试阻燃性：按ISO5660-1标准通过锥形量热仪进行测试，热辐射功率50kW·m，温度731℃。
力学性能测试：依照GB/T1040-2006标准，拉伸速率为10mm/min；依照GB/T1843-1996标准，用Charpy法进行冲击性能测试。
2）检测结果如下表所示：
由上表分析可知，在相同实验条件下，本发明阻燃隔板的点燃时间可以达到135s，最短为115s，热释放速率峰值较低，生烟速率峰值也处于较低值，说明阻燃剂的复配阻燃效果显著，防火性能优势明显。在不同原料组配的对比例中，隔板的点燃时间有所下降，其中对比例2的阻燃效果下降最为严重，表明单一使用1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐阻燃效果不理想。对比例5为原材料废旧聚氯乙烯电缆料，经科学复配的阻燃隔板的阻燃性能和力学性能具有质的提升。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (5)
1.一种电力阻燃隔板，其特征在于：由如下重量份的原料制成：秸秆颗粒20-30份、废旧聚氯乙烯电缆料40-60份、1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐1-5份、次磷酸铝3-7份、硅溶胶2-5份、填料0-9份、偶联剂0.5-2份；
所述1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐与次磷酸铝的重量比为（1-5）：（3-7）；
所述硅溶胶中含二氧化硅的重量百分比为30±0.5%，氧化钠的重量百分比不大于0.3%，20℃密度为1.19-1.21g/cm3；
所述电力阻燃隔板的制备工艺，按以下步骤进行：
S1：称取上述重量份配比的秸秆颗粒和废旧聚氯乙烯电缆料，分别进行粉碎，得到秸秆粉体和废旧聚氯乙烯电缆粉料；
S2：将所述秸秆粉体与1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、次磷酸铝混匀，然后加入废旧聚氯乙烯电缆粉料、硅溶胶、填料和偶联剂，再次混匀，持续高速搅拌1-1.5小时，温度不超过40℃，得到混料；
S3：将所述混料进行热压成型，得到阻燃隔板；
所述热压成型的温度为190-215℃，压力为80-120MPa。
2.如权利要求1所述的电力阻燃隔板，其特征在于：所述秸秆颗粒为小麦秸秆颗粒、玉米秸秆颗粒和花生壳颗粒的一种或两种以上。
3.如权利要求1所述的电力阻燃隔板，其特征在于：所述填料为超细滑石粉、超细二氧化硅和纳米蒙脱土的一种或两种以上。
4.如权利要求1所述的电力阻燃隔板，其特征在于：所述偶联剂为聚乙二醇三甲氧基硅丙基醚，或甲基三甲氧基硅烷，或聚乙二醇三甲氧基硅丙基醚与甲基三甲氧基硅烷的结合。
5.如权利要求4所述的电力阻燃隔板，其特征在于：所述高速搅拌的转速为5000-6000rpm，温度为35-40℃。
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