用于耐火绝缘电缆的陶瓷化硅橡胶复合材料的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于耐火绝缘电缆的陶瓷化硅橡胶复合材料及其制备方法，属于 功能材料技术领域。
【背景技术】
[0002] 近几年，随着社会、经济和科学技术的发展，在公共场所可燃物和易燃物的应用越 来越广，火灾发生的频次也越来越高，对人们的生命财产安全造成了重大的损失，如何在发 生火灾事故时，保证线缆的安全畅通对防火救火至关重要，不仅能最大限度地赢得宝贵的 抢救时间，还能极大减少人员的伤亡和财产损失。
[0003] 目前国内外防火电缆大多采用氧化镁矿物耐火绝缘或云母带缠绕实现耐火的功 能，少量采用了燃烧后具有陶瓷化效果的复合材料作为电缆料。
[0004] 然而，氧化镁矿物耐火绝缘电缆在制造与应用方面存在很多缺点：氧化镁矿物耐 火绝缘电缆矿物绝缘防火电缆虽具有很好的耐火性能，但其制造工艺复杂、生产成本高昂、 制造长度受限，而且电缆非常硬无法弯曲，接头复杂，施工难度很高，难以广泛应用。而 云母带缠绕的耐火电缆，烧蚀后云母带发脆，容易脱落，造成耐火效果不好从而难以保障通 讯、电力在火灾的情况下的安全畅通。
[0005] 陶瓷化耐火电缆虽具有一定的耐火功能，但是由于普遍添加了低熔点瓷化粉以获 得低温陶瓷的效果，使得该种电缆在火焰持续烧蚀下会发生一定的体积形变，导致线缆开 裂，最终失去耐火绝缘性能。
[0006] 中国专利CN104347167A公开了一种新型矿物云母耐火电缆，其导体外包裹绝缘 层，绝缘层外包裹云母层，云母层外设有阻水纱，阻水纱外包裹护套层。这种电缆一方面加 工工艺较为复杂，另一方面电缆遇火外护层烧毁后，很容易造成云母层和绝缘层的脱落，最 终导致电缆失去耐火和绝缘功能。
[0007] 中国专利CN101404189B公开了一种快速陶瓷化耐火电缆料的制备方法，以乙烯-醋酸乙烯酯共聚物和聚乙烯作为基体，添加一定量的成瓷填料、阻燃剂、偶联剂、润滑剂、抗 氧剂制得了在高温条件下能快速陶瓷的电缆料，但是该电缆料由于添加了大量的含有低熔 点组分的成瓷填料，在高温下会发生较为明显的体积收缩，导致线缆开裂，无法保证线路长 时间的安全畅通。
[0008] 因此，迫切需要一种综合性能更为优异的新型陶瓷化耐火材料替代氧化镁矿物耐 火绝缘或云母带缠绕的方式以及燃烧后发生开裂的陶瓷化耐火电缆实现长时间耐火的功 能。
【发明内容】
[0009] 本发明的目的是克服现有技术的缺点，提供一种制备具有抗开裂、低形变、杰出的 耐火功能、工艺简单、生产成本低、低烟、无卤等优异性能的陶瓷化硅橡胶复合材料的方法 为实现上述目的，本发明提供一种用于耐火绝缘电缆的陶瓷化硅橡胶复合材料，其特 征在于具有以下的组成成分及质量分数： 甲基乙烯基硅橡胶 100份 无机纤维填料 5-30份 瓷化粉 10-40份 防老剂 0.1-1份 所述甲基乙烯基硅橡胶为混炼胶，其为邵氏硬度50HA、60HA、70HA的一种或几种;所述 无机纤维填料为〇.15mm玻璃短纤维、1mm玻璃短纤维、氧化铝纤维、硅酸铝纤维的一种或几 种;所述瓷化粉为玻璃粉、硼酸锌、高岭土、云母、硅灰石、轻质碳酸钙的一种或几种;所述防 老剂为防老剂4010A、防老剂H、防老剂264的一种或几种。
[0010] 本发明的一种用于耐火绝缘电缆的陶瓷化硅橡胶复合材料的制备方法，其特征在 于具有如下的过程和步骤： a、所述瓷化粉的预处理工艺为:称取100-200g原料于烧杯中，加入100-400g乙醇溶 液和5-20g去离子水，2-5g偶联剂KH550，1 一5g乙酸，搅拌数分钟后倒入研磨机进行研磨， 转速为1000-3000r/min，时间为1 一 5h，研磨结束后放入烘箱，烘干后粉碎待用。
[0011] b、制备步骤如下：将甲基乙烯基硅橡胶于开放式开炼机上混炼数分钟，再分多次 加入无机纤维填料和瓷化粉，每次加入后进行充分搅拌，使混合料混合均匀，之后加入硫化 剂混炼数分钟，然后薄通5-10次。即得到所述用于耐火绝缘电缆的陶瓷化硅橡胶复合材 料。
[0012] 与现有技术相比，本发明具有如下优点和效果:本发明的用于耐火绝缘电缆的陶瓷化 硅橡胶复合材料是一种新型的高分子复合材料。生产工艺简单、成本较低、在常温下无毒、 无味，并具有很好的机械性能。
[0013] 本发明的用于耐火绝缘电缆的陶瓷化硅橡胶复合材料具有杰出的抗开裂性能，遇 火后，特别是在高温火焰烧蚀较长时间后不会发生明显的收缩形变，具有良好的形状保持 能力，不会发生明显开裂，同时其燃烧所释放的烟气都是无卤、无毒的，对人们的身体健康 没有损害。之后在火焰的持续燃烧下硅橡胶中的有机成分会在很短的时间内被烧蚀转化成 陶瓷状的坚硬壳体，该种坚硬壳体具有良好的的机械强度和绝缘性能，能保护被烧的物体 不受损坏，保证电力持续稳定的输送，起到很好的防火效果。
【附图说明】
[0014] 图1为实施例1制备的陶瓷化硅橡胶复合材料的宏观形貌图，图中al为烧结前的宏 观形貌图，a2为经950°C马弗炉烧蚀30min后的残余物宏观形貌图。
[0015] 图2为实施例2制备的陶瓷化硅橡胶复合材料的宏观形貌图，图中bl为烧结前的宏 观形貌图，b2为经950°C马弗炉烧蚀30min后的残余物宏观形貌图。
[0016] 图3为实施例3制备的陶瓷化硅橡胶复合材料的宏观形貌图，图中cl为烧结前的宏 观形貌图，c2为经950°C马弗炉烧蚀30min后的残余物宏观形貌图。
[0017] 图4为实施例4制备的陶瓷化硅橡胶复合材料的宏观形貌图，图中dl为烧结前的宏 观形貌图，d2为经950°C马弗炉烧蚀30min后的残余物宏观形貌图。
【具体实施方式】
[0018] 为详细说明本发明的技术内容、配方比例、所实现目的及效果，以下结合实例详予 说明。
[0019] 实施例1 首先称取l〇〇g高岭土于烧杯中，加入l〇〇g乙醇和5g去离子水，再加入2g偶联剂KH550和 lg乙酸，搅拌5分钟后倒入研磨机中进行研磨，转速为3000r/min，时间为lh，研磨结束后放 入烘箱烘干，烘干后粉碎待用。
[0020] 然后称取l〇〇g邵氏硬度为60HA的甲基乙烯基硅橡胶并放入开放式开练机上混炼5 分钟，之后分多次加入25glmm玻璃纤维、15g经上述工艺处理的高岭土、0.5g防老剂4010A， 待混合料混合均匀后加入1.5g双25硫化剂，继续混炼5分钟，之后薄通5次。即可制得用于耐 火绝缘电缆的陶瓷化硅橡胶复合材料。
[0021 ]根据国家标准将本发明所述硅橡胶复合材料进行测试，结果如下：
该试样遇火可形成自支撑陶瓷状物，且温度越高，时间越长，陶瓷化效果越好。
[0022] 实施例2 称取100g邵氏硬度为50HA的甲基乙烯基硅橡胶并放入开放式开练机上混炼5分钟，之 后分多次加入l〇g〇. 15mm玻璃纤维、30g硅灰石、0.2g防老剂264,待混合料混合均匀后加入 1.5g双25硫化剂，继续混炼5分钟，之后薄通10次。即可制得用于耐火绝缘电缆的陶瓷化硅 橡胶复合材料。
[0023] 根据国家标准将本发明所述硅橡胶复合材料进行测试，结果如下：
该试样遇火可形成自支撑陶瓷状物，且温度越高，时间越长，陶瓷化效果越好。
[0024] 实施例3 首先称取200g云母于烧杯中，加入400g乙醇和17g去离子水，再加入5g偶联剂KH550和 5g乙酸，搅拌10分钟后倒入研磨机中进行研磨，转速为1000r/min，时间为5h，研磨结束后放 入烘箱烘干，烘干后粉碎待用。
[0025] 然后称取100g邵氏硬度为60HA的甲基乙烯基硅橡胶并放入开放式开练机上混炼5 分钟，之后分多次加入l〇g氧化铝纤维、6g硼酸锌、24g经上述工艺处理过的云母、0.5g防老 剂H，待混合料混合均匀后加入1.5g双25硫化剂，继续混炼5分钟，之后薄通7次。即可制得用 于耐火绝缘电缆的陶瓷化硅橡胶复合材料。
[0026] 根据国家标准将本发明所述硅橡胶复合材料进行测试，结果如下：
该试样遇火可形成自支撑陶瓷状物，且温度越高，时间越长，陶瓷化效果越好。
[0027] 实施例4 首先称取150g云母于烧杯中，加入200g乙醇和20g去离子水，再加入3g偶联剂KH550和 3g乙酸，搅拌10分钟后倒入研磨机中进行研磨，转速为1000r/min，时间为5h，研磨结束后放 入烘箱烘干，烘干后粉碎待用。
[0028]然后称取100g邵氏硬度为70HA的甲基乙烯基硅橡胶并放入开放式开练机上混炼5 分钟，之后分多次加入6g经上述工艺处理的玻璃粉、6g硅酸铝纤维、28g轻质碳酸钙、0.2g防 老剂264，待混合料混合均匀后加入1.5g双25硫化剂，继续混炼5分钟，之后薄通7次。即可制 得用于耐火绝缘电缆的陶瓷化硅橡胶复合材料。
[0029]根据国家标准将本发明所述硅橡胶复合材料进行测试，结果如下：
该试样遇火可形成自支撑陶瓷状物，且温度越高，时间越长，陶瓷化效果越好。
【主权项】
1. 一种用于耐火绝缘电缆的陶瓷化硅橡胶复合材料，其特征在于具有以下的组成成分 及质量分数： 甲基乙烯基硅橡胶 100份 无机纤维填料 5-30份 瓷化粉 10-40份 防老剂 0.1-1份 所述甲基乙烯基硅橡胶为混炼胶，其为邵氏硬度50HA、60HA、70HA的一种或几种;所述 无机纤维填料为〇.15mm玻璃短纤维、1mm玻璃短纤维、氧化铝纤维、硅酸铝纤维的一种或几 种;所述瓷化粉为玻璃粉、硼酸锌、高岭土、云母、硅灰石、轻质碳酸钙的一种或几种;所述防 老剂为防老剂4010A、防老剂H、防老剂264的一种或几种。2. -种用于耐火绝缘电缆的陶瓷化硅橡胶复合材料的制备方法，其特征在于具有如下 的过程和步骤： a、 所述瓷化粉的预处理工艺为:称取100-200g原料于烧杯中，加入100-400g乙醇溶 液和5-20g去离子水，2-5g偶联剂KH550，1 一5g乙酸，搅拌数分钟后倒入研磨机进行研磨， 转速为1000-3000r/min，时间为1 一 5h，研磨结束后放入烘箱，烘干后粉碎待用； b、 制备步骤如下：将甲基乙烯基硅橡胶于开放式开炼机上混炼数分钟，再分多次加入 无机纤维填料和瓷化粉，每次加入后进行充分搅拌，使混合料混合均匀，之后加入硫化剂混 炼数分钟，然后薄通5-10次，即得到所述用于耐火绝缘电缆的陶瓷化硅橡胶复合材料。
【专利摘要】本发明涉及一种用于耐火绝缘电缆的陶瓷化硅橡胶复合材料的制备方法，属于功能材料技术领域。本发明的用于耐火绝缘电缆的陶瓷化硅橡胶复合材料配方按照如下质量份数进行配比：甲基乙烯基硅橡胶100份，无机纤维填料5—30份，瓷化粉10—40份，防老剂0.1—1份。该种用于耐火绝缘电缆的陶瓷化硅橡胶复合材料具有优异的耐火性能和杰出的形状保持能力，在火焰的持续燃烧下能被烧蚀成坚硬的陶瓷状壳体，保护被烧的物体不受损坏，起到很好的防火效果，同时在高温条件下不会发生较大的体积形变，不收缩，不开裂，本发明具有成本低、生产工艺简单、低烟无卤、无毒环保等优点。
【IPC分类】C08K3/38, C08K9/04, C08L83/07, C08K3/34, C08K7/14, H01B3/40, H01B3/28, C08K7/08, C08K13/06, C08K13/04, C08K9/06
【公开号】CN105647190
【申请号】
【发明人】王金合, 施利毅, 闫远滔, 赵迪, 李文君
【申请人】上海大学
【公开日】2016年6月8日
【申请日】2016年1月14日