CN115948028A - 一种防火a级高分子复合电缆支架 - Google Patents
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Abstract
一种防火A级高分子复合电缆支架，属于公共设施防火技术领域。其特征在于，物料组成包括BMC组分和防火组分；其中BMC组分的重量份组成为：环氧树脂28~37份、低收缩不饱和聚酯树脂12~22份、碳酸钙粉34~46份、石英砂或陶瓷颗粒43~55份、玻璃纤维13~19份、硬脂酸锌0.9~1.6份、丙烯酸叔丁酯0.35~0.9份；防火组分的重量份组成为：氟碳树脂8.5~15.5份、三氧化二锑0.42~0.66份、氯化石蜡3.4~5.6份、硼酸锌2.7~4.1份、三聚氰胺2.0~3.3份、聚磷酸钠3.2~4.6份、硫酸铜0.5~2.1份。本发明的电缆支架具有阻燃、无烟、高韧性、低形变的优良性能。
Description
技术领域
一种防火A级高分子复合电缆支架，属于公共设施防火技术领域。
背景技术
电缆支架按所用的材料区分，主要有金属、高分子材料等几种。高分子复合材料的电缆支架是由聚酯树脂加多种高分子材料，经高温高压一次模压成型制成。
BMC电缆支架是一种性能优良的传统高分子材料电缆支架。BMC电缆支架所用的传统BMC材料是通常一种半干法制造玻璃纤维增强热固性制品的模压中间材料，由不饱和聚酯树脂、低收缩/低轮廓添加剂、引发剂、内脱模剂、矿物填料等预先混合成糊状，再加入增稠剂、着色剂等，与不同长度的玻璃纤维，在专用的料釜中进行搅拌，进行增稠过程，最终形成团状的中间体材料，可用于进行模压和注塑。该类电缆支架具有强度高、重量轻、抗腐蚀、抗老化等优点。
传统的BMC电缆支架虽然大多也能够达到阻燃的效果，能够达到良好的无明火效果，但在火灾环境下被高温灼烧仍会产生烟雾。在隧道、地下商场等比较封闭的环境中，电缆沟内产生的烟雾迅速扩散到周围的环境中后无法快速有效的排出。不但影响逃生者视线，而且会直接危害其内人员的人身安全。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种阻燃且无烟的防火A级高分子复合电缆支架。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该防火A级高分子复合电缆支架，其特征在于，物料组成包括BMC组分和防火组分；
其中BMC组分的重量份组成为：环氧树脂28~37份、低收缩不饱和聚酯树脂12~22份、碳酸钙粉34~46份、石英砂或陶瓷颗粒43~55份、玻璃纤维13~19份、硬脂酸锌0.9~1.6份、丙烯酸叔丁酯0.35~0.9份；
防火组分的重量份组成为：氟碳树脂8.5~15.5份、三氧化二锑0.42~0.66份、氯化石蜡3.4~5.6份、硼酸锌2.7~4.1份、三聚氰胺2.0~3.3份、聚磷酸钠3.2~4.6份、硫酸铜0.5~2.1份。
本发明提供一种阻燃、无烟、高韧性、高温下低形变的电缆支架，本发明的各物料大多为不可燃烧材料。但是高分子复合材料不可避免的需要含有丙烯酸叔丁酯这样的高度易燃的材料。为了达到阻燃且无烟的效果，本发明提供一种能够与BMC组分良好结合的防火组分，不会造成电缆支架的强度和韧性降低。本发明的防火组分和BMC组分相配合下不但能够达到阻燃且无烟的效果，而且也能保证电缆支架的高韧性和耐高温形变性能，有效避免火灾情况下支架坍塌。本发明的防火组分在传统的防火成分的基础上添加有三聚氰胺，它在受热分解时会释放出大量氮气，较有效的阻断外界的氧。同时防火组分还添加有少量的硫酸铜，在受热时，能够先将部分的可燃物进行氧化，避免氮气阻隔消失后出现复燃，同时也能降低因为低氧燃烧产生一氧化碳等有害气体。
优选的一种上述的防火A级高分子复合电缆支架，所述的BMC组分的重量份组成为：环氧树脂32~34份、低收缩不饱和聚酯树脂15~19份、碳酸钙粉37~41份、石英砂或陶瓷颗粒48~50份、玻璃纤维15~17份、硬脂酸锌1.1~1.4份、丙烯酸叔丁酯0.55~0.72份。优选的BMC组分物料用量比更加合理，与防火组分结合后制成的电缆支架韧性更好。
优选的一种上述的防火A级高分子复合电缆支架，所述的防火组分的重量份组成为：氟碳树脂10~13份、三氧化二锑0.50~0.57份、氯化石蜡3.9~4.7份、硼酸锌3.1~3.8份、三聚氰胺2.4~2.9份、聚磷酸钠3.7~4.4份、硫酸铜0.8~1.5份。优选的防火组分用量比更加合理，在BMC组分中结合牢固，更好的阻燃的同时电缆支架韧性更好。
优选的一种上述的防火A级高分子复合电缆支架，所述的环氧树脂为阻燃环氧树脂，所述的阻燃环氧树脂为四溴双酚A环氧树脂和季戊四醇缩水甘油醚按质量比100:8~20配制的复配物。特定配比复配得到的环氧树脂本身阻燃效果优异、粘结能力也更加优异，能够更好的将各物料结合在一起，成本较低，制成的电缆支架的强度高、韧性好。
优选的一种上述的防火A级高分子复合电缆支架，所述的低收缩不饱和聚酯树脂为聚甲基丙烯酸甲酯和聚己酸内酯按质量比10:5.6~8.0配制的复配物。本发明特定配比的低收缩不饱和聚酯树脂复配物具有更小的收缩比，电缆支架成型过程更加容易控制，而且能有效提高电缆支架的耐高温性能，被高温加热后电缆支架的型变小。
优选的一种上述的防火A级高分子复合电缆支架，所述的氟碳树脂为氟烯烃-乙烯基醚共聚物或氟烯烃-乙烯基酯共聚物。防火组分中添加氟碳树脂能增加防火组分的耐高温性能，选用的氟烯烃-乙烯基醚共聚物或氟烯烃-乙烯基酯使得防火组分的耐高温性能更优，且能有效的增加防火组分和BMC组分的相容性，使两者结合牢固，电缆支架不容易出现受热形变。
上述的防火A级高分子复合电缆支架的制备过程为：
1）将BMC组分和防火组分的原料按配比称重备料，将原料转移至带搅拌的混合罐内，加入原料总质量10%~30%的乙醇将原料稀释，继续搅拌将物料混合均匀；
2）将物料分批转移至成型压制机的模具内加热压制成型，压制成型的同时通过模具加热使其中的乙醇挥发。
本发明防火组分的粘度大、且包含纤维和颗粒等材料，物料在直接混合时不太容易混合均匀，其中的一些微量或少量的功能性组分容易出现团聚，而不能发挥其设定的作用。为了使物料更容易混合均匀，从而保证电缆支架的各项性能，本发明在混合的过程中添加一定量的乙醇进行稀释并起到润滑的作用，使得物料能够充分的混合均匀，从而制得阻燃、无烟、高韧性、低形变的电缆支架。
优选的，步骤2）中挥发的乙醇通过负压吸气设备进行回收，回收的混合气体经冷凝回收乙醇进行重复使用。负压吸气设备的吸气口可设置多个，分布于模具的四周及上方，尽可能的将挥发出的乙醇气体吸入冷凝设备进行冷凝回收，保证环境安全，提高乙醇的利用率，降低生产成本。具体的设备详情在此不作赘述。
优选的，步骤2）中所述的乙醇的加入量为原料总质量12%~15%。优选的乙醇的加入量既能起到良好的稀释润滑作用，保证混料均匀，又能够在热压成型过程中快速的挥发分离，减少残留。
优选的，步骤2）中所述的模具加热时的加热温度为150℃~195℃。本发明的加热温度能将各物料良好的热固化，同时将其中的乙醇蒸发。乙醇蒸发过程中形成的气路会在物料的快速固化中保留，在此电缆支架受到灼烧时，可以作为氮气的排放气路，快速的隔绝外部氧气，且保证电缆支架不会因为气体释放而爆裂。
与现有技术相比，本发明的一种防火A级高分子复合电缆支架所具有的有益效果是：本发明提供一种能够与BMC组分良好结合的防火组分，不会造成电缆支架的强度降低。本发明的防火组分和BMC组分相配合下不但能够达到阻燃且无烟的效果，而且也能保证电缆支架的高韧性和耐温形变性能。为了使物料更容易混合均匀，从而保证电缆支架的各项性能，本发明在混合的过程中添加一定量的乙醇进行稀释并起到润滑的作用，使得物料能够充分的混合均匀，从而制得阻燃、无烟、高韧性、低形变的电缆支架。
本发明电缆支架的聚合物基复合材料在被火焰灼烧时，本身不会出现明火，也没有产生烟雾；本发明电缆支架的聚合物基复合材料在被火焰灼烧后不会被引燃，也不会产生烟雾。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步说明，其中实施例1为最佳实施例。
实施例1
1）环氧树脂33份、低收缩不饱和聚酯树脂17份、碳酸钙粉39份、石英砂49份、玻璃纤维16份、硬脂酸锌1.2份、丙烯酸叔丁酯0.58份；其中环氧树脂为四溴双酚A环氧树脂和季戊四醇缩水甘油醚按质量比100:14配制的复配物；低收缩不饱和聚酯树脂为聚甲基丙烯酸甲酯和聚己酸内酯按质量比10:6.2配制的复配物；防火组分的重量份组成为：氟烯烃-乙烯基酯共聚物12份、三氧化二锑0.54份、氯化石蜡4.4份、硼酸锌3.4份、三聚氰胺2.5份、聚磷酸钠4.1份、硫酸铜1.1份；将原料转移至带搅拌的混合罐内，加入原料总质量13%的乙醇将原料稀释，继续搅拌15min即将物料混合均匀；
2）将物料分批转移至成型压制机的模具内在170℃加热压制成型，压制成型的同时通过模具加热使其中的乙醇挥发，挥发的乙醇通过负压吸气设备进行回收，回收的混合气体经冷凝回收乙醇进行重复使用；制得电缆支架，并制备边长40cm、厚度20mm的正方形样品。
实施例2
1）环氧树脂33份、低收缩不饱和聚酯树脂17份、碳酸钙粉39份、石英砂49份、玻璃纤维16份、硬脂酸锌1.2份、丙烯酸叔丁酯0.58份；其中环氧树脂为四溴双酚A环氧树脂；低收缩不饱和聚酯树脂为聚甲基丙烯酸甲酯；防火组分的重量份组成为：氟烯烃-乙烯基醚共聚物12份、三氧化二锑0.54份、氯化石蜡4.4份、硼酸锌3.4份、三聚氰胺2.5份、聚磷酸钠4.1份、硫酸铜1.1份；将原料转移至带搅拌的混合罐内，加入原料总质量13%的乙醇将原料稀释，继续搅拌15min即将物料混合均匀；
2）将物料分批转移至成型压制机的模具内在170℃加热压制成型，压制成型的同时通过模具加热使其中的乙醇挥发，挥发的乙醇通过负压吸气设备进行回收，回收的混合气体经冷凝回收乙醇进行重复使用；制得电缆支架，并制备边长40cm、厚度20mm的正方形样品。
实施例3
1）环氧树脂34份、低收缩不饱和聚酯树脂15份、碳酸钙粉41份、陶瓷颗粒48份、玻璃纤维17份、硬脂酸锌1.1份、丙烯酸叔丁酯0.72份；其中环氧树脂为四溴双酚A环氧树脂和季戊四醇缩水甘油醚按质量比100:13配制的复配物；低收缩不饱和聚酯树脂为聚甲基丙烯酸甲酯和聚己酸内酯按质量比10:6.2配制的复配物；防火组分的重量份组成为：氟烯烃-乙烯基酯共聚物13份、三氧化二锑0.50份、氯化石蜡4.7份、硼酸锌3.1份、三聚氰胺2.9份、聚磷酸钠3.7份、硫酸铜1.5份；将原料转移至带搅拌的混合罐内，加入原料总质量15%的乙醇将原料稀释，继续搅拌15min即将物料混合均匀；
2）将物料分批转移至成型压制机的模具内在165℃加热压制成型，压制成型的同时通过模具加热使其中的乙醇挥发，挥发的乙醇通过负压吸气设备进行回收，回收的混合气体经冷凝回收乙醇进行重复使用；制得电缆支架，并制备边长40cm、厚度20mm的正方形样品。
实施例4
1）环氧树脂32份、低收缩不饱和聚酯树脂19份、碳酸钙粉37份、石英砂50份、玻璃纤维15份、硬脂酸锌1.4份、丙烯酸叔丁酯0.55份；其中环氧树脂为四溴双酚A环氧树脂和季戊四醇缩水甘油醚按质量比100:16配制的复配物；低收缩不饱和聚酯树脂为聚甲基丙烯酸甲酯和聚己酸内酯按质量比10:7.1配制的复配物；防火组分的重量份组成为：氟碳树脂为氟烯烃-乙烯基醚共聚物或氟烯烃-乙烯基酯共聚物10份、三氧化二锑0.57份、氯化石蜡3.9份、硼酸锌3.8份、三聚氰胺2.4份、聚磷酸钠4.4份、硫酸铜0.8份；将原料转移至带搅拌的混合罐内，加入原料总质量12%的乙醇将原料稀释，继续搅拌15min即将物料混合均匀；
2）将物料分批转移至成型压制机的模具内在175℃加热压制成型，压制成型的同时通过模具加热使其中的乙醇挥发，挥发的乙醇通过负压吸气设备进行回收，回收的混合气体经冷凝回收乙醇进行重复使用；制得电缆支架，并制备边长40cm、厚度20mm的正方形样品。
实施例5
1）环氧树脂28份、低收缩不饱和聚酯树脂22份、碳酸钙粉34份、石英砂55份、玻璃纤维13份、硬脂酸锌1.6份、丙烯酸叔丁酯0.35份；其中环氧树脂为四溴双酚A环氧树脂和季戊四醇缩水甘油醚按质量比100:8配制的复配物；低收缩不饱和聚酯树脂为聚甲基丙烯酸甲酯和聚己酸内酯按质量比10:8.0配制的复配物；防火组分的重量份组成为：氟碳树脂为氟烯烃-乙烯基醚共聚物或氟烯烃-乙烯基酯共聚物8.5份、三氧化二锑0.66份、氯化石蜡3.4份、硼酸锌4.1份、三聚氰胺2.0份、聚磷酸钠4.6份、硫酸铜0.5份；将原料转移至带搅拌的混合罐内，加入原料总质量30%的乙醇将原料稀释，继续搅拌10min即将物料混合均匀；
2）将物料分批转移至成型压制机的模具内在195℃加热压制成型，压制成型的同时通过模具加热使其中的乙醇挥发，挥发的乙醇通过负压吸气设备进行回收，回收的混合气体经冷凝回收乙醇进行重复使用；制得电缆支架，并制备边长40cm、厚度20mm的正方形样品。
实施例6
1）环氧树脂37份、低收缩不饱和聚酯树脂12份、碳酸钙粉46份、陶瓷颗粒43份、玻璃纤维19份、硬脂酸锌0.9份、丙烯酸叔丁酯0.9份；其中环氧树脂为四溴双酚A环氧树脂和季戊四醇缩水甘油醚按质量比100:20配制的复配物；低收缩不饱和聚酯树脂为聚甲基丙烯酸甲酯和聚己酸内酯按质量比10:5.6配制的复配物；防火组分的重量份组成为：氟碳树脂为氟烯烃-乙烯基醚共聚物或氟烯烃-乙烯基酯共聚物15.5份、三氧化二锑0.42份、氯化石蜡5.6份、硼酸锌2.7份、三聚氰胺3.3份、聚磷酸钠3.2份、硫酸铜2.1份；将原料转移至带搅拌的混合罐内，加入原料总质量10%的乙醇将原料稀释，继续搅拌15min即将物料混合均匀；
2）将物料分批转移至成型压制机的模具内在150℃加热压制成型，压制成型的同时通过模具加热使其中的乙醇挥发，挥发的乙醇通过负压吸气设备进行回收，回收的混合气体经冷凝回收乙醇进行重复使用；制得电缆支架，并制备边长40cm、厚度20mm的正方形样品。
实施例7
1）环氧树脂33份、低收缩不饱和聚酯树脂17份、碳酸钙粉39份、石英砂49份、玻璃纤维16份、硬脂酸锌1.2份、丙烯酸叔丁酯0.58份；其中环氧树脂为四溴双酚A环氧树脂和季戊四醇缩水甘油醚按质量比100:14配制的复配物；低收缩不饱和聚酯树脂为聚甲基丙烯酸甲酯和聚己酸内酯按质量比10:6.2配制的复配物；防火组分的重量份组成为：氟烯烃-乙烯基酯共聚物12份、三氧化二锑0.54份、氯化石蜡4.4份、硼酸锌3.4份、三聚氰胺2.5份、聚磷酸钠4.1份、硫酸铜1.1份；将原料转移至带搅拌的混合罐内，搅拌15min将混合；
2）将物料分批转移至成型压制机的模具内在170℃加热压制成型；制得电缆支架，并制备边长40cm、厚度20mm的正方形样品。
对比例1
1）环氧树脂33份、低收缩不饱和聚酯树脂17份、碳酸钙粉39份、石英砂49份、玻璃纤维16份、硬脂酸锌1.2份、丙烯酸叔丁酯0.58份；其中环氧树脂为四溴双酚A环氧树脂和季戊四醇缩水甘油醚按质量比100:14配制的复配物；低收缩不饱和聚酯树脂为聚甲基丙烯酸甲酯和聚己酸内酯按质量比10:6.2配制的复配物；防火组分的重量份组成为：三氧化二锑1.54份、氯化石蜡2.4份、硼酸锌5.4份、三聚氰胺1.5份、聚磷酸钠1.8份；将原料转移至带搅拌的混合罐内，加入原料总质量13%的乙醇将原料稀释，继续搅拌15min即将物料混合均匀；
2）将物料分批转移至成型压制机的模具内在170℃加热压制成型，压制成型的同时通过模具加热使其中的乙醇挥发，挥发的乙醇通过负压吸气设备进行回收，回收的混合气体经冷凝回收乙醇进行重复使用；制得电缆支架，并制备边长40cm、厚度20mm的正方形样品。
对各实施例和对比例样品根据裁切后进行性能检测，检测结果见表1。其中高温形变为样品在300℃烘5min后的体积缩小比=V烘烤后/V烘烤前×100%。
表1实施例和对比例样品的性能检测结果
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (10)
1.一种防火A级高分子复合电缆支架，其特征在于，物料组成包括BMC组分和防火组分；
其中BMC组分的重量份组成为：环氧树脂28~37份、低收缩不饱和聚酯树脂12~22份、碳酸钙粉34~46份、石英砂或陶瓷颗粒43~55份、玻璃纤维13~19份、硬脂酸锌0.9~1.6份、丙烯酸叔丁酯0.35~0.9份；
防火组分的重量份组成为：氟碳树脂8.5~15.5份、三氧化二锑0.42~0.66份、氯化石蜡3.4~5.6份、硼酸锌2.7~4.1份、三聚氰胺2.0~3.3份、聚磷酸钠3.2~4.6份、硫酸铜0.5~2.1份。
2.根据权利要求1所述的一种防火A级高分子复合电缆支架，其特征在于：
所述的BMC组分的重量份组成为：环氧树脂32~34份、低收缩不饱和聚酯树脂15~19份、碳酸钙粉37~41份、石英砂或陶瓷颗粒48~50份、玻璃纤维15~17份、硬脂酸锌1.1~1.4份、丙烯酸叔丁酯0.55~0.72份。
3.根据权利要求1所述的一种防火A级高分子复合电缆支架，其特征在于：
所述的防火组分的重量份组成为：氟碳树脂10~13份、三氧化二锑0.50~0.57份、氯化石蜡3.9~4.7份、硼酸锌3.1~3.8份、三聚氰胺2.4~2.9份、聚磷酸钠3.7~4.4份、硫酸铜0.8~1.5份。
4.根据权利要求1所述的一种防火A级高分子复合电缆支架，其特征在于：
所述的环氧树脂为阻燃环氧树脂，所述的阻燃环氧树脂为四溴双酚A环氧树脂和季戊四醇缩水甘油醚按质量比100:8~20配制的复配物。
5.根据权利要求1所述的一种防火A级高分子复合电缆支架，其特征在于：
所述的低收缩不饱和聚酯树脂为聚甲基丙烯酸甲酯和聚己酸内酯按质量比10:5.6~8.0配制的复配物。
6.根据权利要求1所述的一种防火A级高分子复合电缆支架，其特征在于：
所述的氟碳树脂为氟烯烃-乙烯基醚共聚物或氟烯烃-乙烯基酯共聚物。
7.根据权利要求1~6任一项所述的一种防火A级高分子复合电缆支架，其特征在于，制备过程为：
1）将BMC组分和防火组分的原料按配比称重备料，将原料转移至带搅拌的混合罐内，加入原料总质量10%~30%的乙醇将原料稀释，继续搅拌将物料混合均匀；
2）将物料分批转移至成型压制机的模具内加热压制成型，压制成型的同时通过模具加热使其中的乙醇挥发。
8.根据权利要求7所述的一种防火A级高分子复合电缆支架，其特征在于：
步骤2）中挥发的乙醇通过负压吸气设备进行回收，回收的混合气体经冷凝回收乙醇进行重复使用。
9.根据权利要求7所述的一种防火A级高分子复合电缆支架，其特征在于：
步骤1）中所述的乙醇的加入量为原料总质量12%~15%。
10.根据权利要求7所述的一种防火A级高分子复合电缆支架，其特征在于：
步骤2）中所述的模具加热时的加热温度为150℃~195℃。
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2023
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