單組份室溫硫化型陶瓷化耐火硅橡膠涂覆材料、制備方法及其應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種單組份室溫硫化型陶瓷化耐火硅橡膠涂覆材料、制備方法及應(yīng)用，它主要包括下述組份及重量份數(shù)：α，ω-二羥基聚二甲基硅氧烷100份，氣相法白炭黑10-20份，氧化鋁5-10份，燒結(jié)添加劑0.5-2份，交聯(lián)劑5-15份，催化劑0.1-0.5份，增塑劑20-60份，增粘劑0.5-1.5份，表面處理劑0.1-0.5份。該涂覆材料不需要高溫擠出，可以涂覆后在室溫下硫化，大幅度減少了傳統(tǒng)硅橡膠耐火層的厚度，同時具有陶瓷體致密、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、耐火性能穩(wěn)定、絕緣性能好等特點，應(yīng)用于電線電纜中。
【專利說明】單組份室溫硫化型陶瓷化耐火硅橡膠涂覆材料、制備方法及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及電線電纜用高分子材料領(lǐng)域，具體指一種單組份室溫硫化型陶瓷化耐火硅橡膠涂覆材料、制備方法及其應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0003]隨著火災(zāi)事故的頻發(fā)，人們對電線電纜火災(zāi)危險性認(rèn)識不斷加深，有關(guān)部門對電線電纜防火阻燃等性能的要求也越來越高。由于電纜火災(zāi)具有蔓延快、撲救難、產(chǎn)生二次危害、恢復(fù)時間長等特點會給國民經(jīng)濟及人民群眾的生命財產(chǎn)帶來巨大的損失。因此人們對電線電纜的防火特性、安全可靠性提出了更加苛刻的運行條件。如防火、防爆、過載能力強，使用壽命長，在火災(zāi)條件下，消防電梯、消防泵需保持一定時間內(nèi)的正常運行，電纜在燃燒后具有低煙低鹵低毒特性，甚至達到無煙無鹵無毒等特殊要求。電纜防火措施是減少電纜著火延燃的重要手段，關(guān)鍵在以防為主，根據(jù)這一思路，各類耐火電纜、防火電纜得到廣泛應(yīng)用。
[0004]目前，該領(lǐng)域中國內(nèi)外多采用的是云母帶繞包的耐火電纜和氧化鎂礦物絕緣防火電纜。云母帶繞包的耐火電纜，電纜燃燒時云母燒結(jié)變硬可以繼續(xù)起到絕緣的作用，從而達到耐火的效果，但是，不管是合成云母帶、金云母帶、白云母帶或其他云母帶都具有以下主要缺點:(1)云母吸水性強，吸水后容易失效；(2)云母帶的加工方法是將云母粉利用粘合劑進行粘貼，因此較硬，在繞包以及隨后的加工和使用過程中，云母粉極易剝落，只要存在剝落即喪失了絕緣的功能，達不到使用要求；同時也不易繞包平整、勻貼、緊密，容易起皺，特別是小截面軟導(dǎo)體加工難度較大；(3)在遇火燃燒后，有機材料高分子材料被燒失后，會造成電纜內(nèi)部結(jié)構(gòu)松動，導(dǎo)致云母絕緣層的破碎脫落，尤其各類震動的作用，因而喪失絕緣性能，無法繼續(xù)保持在火焰中的供電功能，因此其應(yīng)用受到一定限制。
[0005]氧化鎂礦物絕緣防火電纜是采用高導(dǎo)電率的銅作導(dǎo)體，無機物氧化鎂作絕緣，無縫銅管作護套，經(jīng)特殊工藝制作而`成的現(xiàn)代建筑布線電纜和特殊行業(yè)(冶金、化工、石油等)用電纜。礦物絕緣電纜雖然具有高的使用溫度，著火后保持長時間的供電能力也很好，但是這種電纜其制造工藝落后復(fù)雜，導(dǎo)體采用實芯銅桿，護套為銅管拉拔，因此，電纜呈剛性，柔軟性差，難以彎曲，加工、敷設(shè)難度較大。由于外護套采用銅管拉拔而成，受廠房面積限制，電纜制造長度有限，使用時需增加中間接頭，接觸電阻增大，降低了輸電的效率，增加了輸電故障隱患點，難以符合《電力工程電纜設(shè)計規(guī)范》等相關(guān)規(guī)范要求。此外，氧化鎂礦物絕緣電纜受加工外徑限制，很難采用多芯電纜。
[0006]硅橡膠具有良好的電絕緣性，在電纜中廣泛用作絕緣、護套等，其分子主鏈由硅和氧原子交替構(gòu)成，燃燒后變成SiO2，具有一定的耐火作用。中國專利CN2586226公開的一種硅橡膠耐火電纜采用常規(guī)的硅橡膠材料作為耐火層和絕緣層；中國專利CN101673586A公開了一種總線用耐火電纜及用于電纜擠包硅橡膠層的硅橡膠混合物，硅橡膠混合物耐火層采用單組份室溫硫化硅和硅油按體積比9:2的比例混合后擠包制成。雖然燃燒后變成SiO2具有耐火性能，但燃燒后的SiO2呈現(xiàn)粉狀，沒有附著力，容易脫落，因此耐火效果還是有較大距離。
[0007]中國專利CN 101503573 B公開了一種可供擠出的電纜用耐火絕緣料，原料包括以下組份及含量重量份:甲基乙烯基硅橡膠100份，偶聯(lián)劑0.15~2份，氣相法白炭黑30~40份，超微細云母粉40~50份，結(jié)構(gòu)控制劑2~4份，硫化劑0.5~2份。雖然克服了云母帶繞包的缺點，但云母呈疊板狀或書冊狀晶型，即使是超微細的云母粉，仍然是一種片狀可剝離結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)與橡膠之間相容性差，難以分散，會降低絕緣材料的性能，同時云母粉是一種天然礦物原料，形態(tài)復(fù)雜，性能不穩(wěn)定，也會造成絕緣材料性能的不穩(wěn)定。
[0008]中國專利CN 101781463 B公開了一種耐火硅橡膠及其制備方法和電纜，耐火硅橡膠主要由如下重量份原料制備獲得:硅橡膠100、含氫硅油0.1-3、羥基硅油2-15、氣相白炭黑10-30、硅微粉10-30、納米蒙脫土 20-50、碳化硅10-30、硫化劑1、與硅橡膠相比的按鉬量計的鉬化合物< 50ppm。這種材料是一種阻燃膠和難燃膠，納米蒙脫土是一種無機阻燃劑，氣相白炭黑、硅微粉、碳化硅等也具有阻燃效果，通過阻燃劑的加入在燃燒的過程中，生成的物質(zhì)可以使火焰逐漸熄滅，從而達到阻燃的效果，同時提高了硅橡膠材料熱氧化降解中的活化能，使材料的燃燒降解變得困難。但是，這種材料被燒以后仍然會成為粉體，沒有附著力，容易脫落，起不到消防、防火的作用。
[0009]《世界橡膠工業(yè)》第35卷第I期，梁喆、彭小弟、趙源“新型陶瓷化耐火硅橡膠的探索性研究”，該文獻中公開了一種陶瓷化耐火硅橡膠，是在甲基乙烯基硅橡膠中加入白炭黑、硅油、瓷化粉及其他助劑，這種陶瓷化耐火硅橡膠是利用其有機硅鏈組合氧化硅家族，在火焰溫度500°C即開始發(fā)生催化燃燒結(jié)殼，“瓷化”成比熱容很小的隔溫?fù)趸鸸腆w，利用這一固體完成耐火使命。單一的利用有機硅鏈組合氧化硅家族其燒結(jié)而成的“陶瓷化”結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，在燃燒后的陶瓷化硅橡膠 比較脆，容易產(chǎn)生裂紋，形成導(dǎo)電通道，造成耐火性能的不穩(wěn)定。
[0010]在一些特殊場合，如火車機車、軌道交通列車、海上石油平臺大型船舶、精密設(shè)備等，屬于高火災(zāi)危險地區(qū)，必須保證具有耐火性能。同時，這些場合安裝敷設(shè)空間狹小，對電纜的結(jié)構(gòu)尺寸有嚴(yán)格的限制，現(xiàn)有技術(shù)不能同時滿足這些要求。采用上述方式的加工方式，在提及的不足之外，還均不能滿足對電纜的結(jié)構(gòu)尺寸的限制要求:采用云母帶繞包的耐火電纜，要保證具有耐火性能云母必須達到一定的厚度，且繞包后必須有護層，繞包工藝及護層加工均增加了電纜外徑；采用氧化鎂礦物絕緣的耐火電纜，無機物氧化鎂作絕緣、無縫銅管的厚度均較大且為剛性，在狹小空間無法實用，擠包的硅橡膠、陶瓷化硅橡膠，為保證擠包的平整、圓滑，也需要較大的擠出厚度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明為克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點，提供了一種單組份室溫硫化型陶瓷化耐火硅橡膠涂覆材料，該涂覆材料不需要高溫擠出，可以涂覆后在室溫下硫化，大幅度減少了傳統(tǒng)硅橡膠耐火層的厚度，同時具有陶瓷體致密、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、耐火性能穩(wěn)定、絕緣性能好等特點。
[0012]此外本發(fā)明還提供了該硅橡膠材料的制備方法及在電線電纜中的應(yīng)用。
[0013]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所述的一種單組份室溫硫化型陶瓷化耐火硅橡膠涂覆材料，它主要包括下述組份及重量份數(shù):α，ω-二羥基聚二甲基硅氧烷100份，氣相法白炭黑10-20份，氧化鋁5-10份，燒結(jié)添加劑0.5-2份，交聯(lián)劑5-15份，催化劑0.1-0.5份，增塑劑20-60份，增粘劑0.5-1.5份，表面處理劑0.1-0.5份。
[0014]優(yōu)選地，所述的氣相法白炭黑為氣相法超微細白炭黑(氣相法納米二氧化硅)。
[0015]優(yōu)選地，所述的氧化鋁為電工填料氧化鋁或電子陶瓷用氧化鋁，所述的電子陶瓷用氧化鋁較好選用三氧化二鋁含量大于99.7%的電子陶瓷用氧化鋁，更好為超細氧化鋁(納米氧化鋁)。
[0016]優(yōu)選地，所述燒結(jié)添加劑為Fe203、Mn02、Cr2O3或TiO2，最常用的為Fe203。
[0017]優(yōu)選地，所述交聯(lián)劑為三官能烷氧基硅烷。
[0018]優(yōu)選地，所述催化劑為二有機錫雙(β - 二酮酯)。
[0019]優(yōu)選地，所述增塑劑為α，ω-二甲氧基聚二甲基硅氧烷。
[0020]優(yōu)選地，所述增粘劑為氛基烷氧基硅烷。
[0021]優(yōu)選地，所述表面處理劑為硅橡膠常用表面處理劑或硅烷類偶聯(lián)劑，其硅烷類偶聯(lián)劑為乙烯基二甲氧基硅烷(Α171 )、乙烯基二乙氧基硅烷(Α151 )、Y -疏基丙基二甲氧基硅烷(Α189)或、-(I，2-環(huán)丙氧基)丙基二甲氧基硅烷(Α187)。
[0022]一種上述所述的單組份室溫硫化型陶瓷化耐火硅橡膠涂覆材料的制備方法，其主要包括以下步驟:
1)先在氣相法白炭黑、氧化鋁、燒結(jié)添加劑中按份數(shù)分別添加表面處理劑，再分別在捏合機中進行處理，處理完后待用；
2)將α，ω-二羥基聚二甲基硅氧烷、表面處理后的氣相法白炭黑、表面處理后的氧化鋁、表面處理后的燒結(jié)添加劑、增塑劑和增粘劑在煉膠機或三輥機上混合成膏狀物或粘稠液體后，再進行干燥處理；
3)在干燥情況下冷卻后，加入交聯(lián)劑、催化劑，在隔絕空氣中濕氣的條件下充分混勻后，封裝入密閉的容器中儲存；
4)使用時從容器中取出，接觸空氣中的水汽，室溫下固化即可得到該涂覆材料。
[0023]本發(fā)明所述的單組份室溫硫化型陶瓷化耐火硅橡膠涂覆材料在電線電纜中的應(yīng)用，具體為:單組份室溫硫化型陶瓷化耐火硅橡膠涂覆材料可作為絕緣層、內(nèi)護層或護套層；也可以在絕緣層、內(nèi)護層、護套層的內(nèi)層或外層涂覆單組份室溫硫化型陶瓷化耐火硅橡膠涂覆材料。
[0024] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點:
1、使用方便:固化時不吸熱、不放熱，固化后收縮率小。對所接觸材料的粘接性良好、無腐蝕。對電纜的結(jié)構(gòu)尺寸沒有限制，可以安裝敷設(shè)在空間狹小場合。該涂覆材料不需要高溫擠出，可以涂覆后在室溫下硫化，
2、在-6(T20(TC范圍內(nèi)能長期保持彈性，在常溫下具備硅橡膠的基本特性，如柔軟、無毒、無味、耐高低溫、耐臭氧老化、耐候老化、優(yōu)良的電絕緣性能及良好的加工性能等，電線電纜在常態(tài)下仍具備硅橡膠的特性。
[0025]3、燃燒時不會產(chǎn)生有毒氣體和煙霧，可以通過耐火測試，在400°C下引燃，火焰燒蝕下，白炭黑、氧化鋁、燒結(jié)添加劑的共同燒結(jié)使硅橡膠形成陶瓷化保護層，陶瓷體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，附著力強，堅硬，不易脫落，致密性好，不易形成通道的從而起到隔絕火焰、防火的作用，在最高可達1100°c火焰下燃燒2h后，仍可持續(xù)傳導(dǎo)1000伏電壓而不會發(fā)生短路，在火災(zāi)情況下保證了電力、通訊的暢通。
[0026]4、氧化鋁、白炭黑、燒結(jié)添加劑進行表面處理，相容性好，在增加用量的時候物理機械性能下降的幅度小。
【具體實施方式】
[0027]實施例1:
一種單組份室溫硫化型陶瓷化耐火硅橡膠涂覆材料，其主要包括以下組份和質(zhì)量份
數(shù):
α，ω-二羥基聚二甲基硅氧烷100份
氣相法超微細白炭黑20份
超細氧化鋁10份
Fe2O32 份
三官能烷氧基硅烷15份
二有機錫雙(β - 二酮酯)0.5份
α，ω-二甲氧基聚二甲基硅氧烷 60份 氰基烷氧基硅烷1.5份
乙烯基三甲氧基硅烷(Α171)0.5份。
[0028]一種上述所述的單組份室溫硫化型陶瓷化耐火硅橡膠涂覆材料制備方法，主要包括以下步驟:
(1)先在氣相法超微細白炭黑、超細氧化鋁、Fe2O3中按份數(shù)分別添加乙烯基三甲氧基硅烷，再分別在捏合機中攪拌10分鐘后，待用；
(2)再將α，ω-二羥基聚二甲基硅氧烷、表面處理后的氣相法超微細白炭黑、表面處理后的超細氧化鋁、表面處理后的Fe203、α , ω-二甲氧基聚二甲基硅氧烷、氰基烷氧基硅烷在煉膠機或三輥機上混合成膏狀物或粘稠液體后，再進行干燥處理；
(3)在干燥情況下冷卻后，加入三官能烷氧基硅烷、二有機錫雙(β-二酮酯)，在隔絕空氣中濕氣的條件下充分混勻后，封裝入密閉的容器中儲存；
(4)使用時從容器中取出，接觸空氣中的水汽，室溫下固化即可得到本發(fā)明所述的單組份室溫硫化型陶瓷化耐火硅橡膠涂覆材料。
[0029]該材料應(yīng)用于電線電纜中，以下為制備電線、電纜的步驟:
1)將上述步驟(4)中得到的單組份室溫硫化型陶瓷化耐火硅橡膠涂覆材料進行涂覆加工，得到線芯、纜芯；
2)將步驟I)得到的涂覆線芯、纜芯進行噴淋、烘干，得到單組份室溫硫化型陶瓷化耐火硅橡膠涂覆電線、電纜。
[0030]實施例2
一種單組份室溫硫化型陶瓷化耐火硅橡膠涂覆材料，其包括以下組份和質(zhì)量份數(shù): α，ω-二羥基聚二甲基硅氧烷100份
氣相法白炭黑10份
電工填料氧化鋁5份
MnO20.5 份三官能烷氧基硅烷5份
二有機錫雙(β - 二酮酯)0.1份
α，ω-二甲氧基聚二甲基硅氧烷 20份 氰基烷氧基硅烷0.5份
乙烯基三乙氧基硅烷(Α151)0.1份。
[0031]一種上述所述的單組份室溫硫化型陶瓷化耐火硅橡膠涂覆材料制備方法，主要包括以下步驟:
(1)先在氣相法白炭黑、電工填料氧化鋁、MnO2中按份數(shù)分別添加乙烯基三乙氧基硅烷(Α151)，再分別在捏合機中攪拌15分鐘后，待用；
(2)再將α，ω-二羥基聚二甲基硅氧烷、表面處理后的氣相法白炭黑、表面處理后的電工填料氧化招、表面處理后的MnO2、α , ω - 二甲氧基聚二甲基硅氧烷和氛基烷氧基硅烷在煉膠機或三輥機上混合成膏狀物或粘稠液體后，再進行干燥處理；
(3)在干燥情況下冷卻后，加入三官能烷氧基硅烷、二有機錫雙(β-二酮酯)，在隔絕空氣中濕氣的條件下充分混勻后，封裝入密閉的容器中儲存；
(4)使用時從容器中取出，接觸空氣中的水汽，室溫下固化即可得到本發(fā)明所述的單組份室溫硫化型陶瓷化耐火硅橡膠涂覆材料。
[0032]該材料應(yīng)用于電線電纜中，以下為制備電線、電纜的步驟:
1)將上述步驟(4)中得到的單組份室溫硫化型陶瓷化耐火硅橡膠涂覆材料進行涂覆加工，得到線芯、纜芯；
2)將步驟I)得到的涂覆線芯、纜芯進行噴淋、烘干，得到本發(fā)明單組份室溫硫化型陶瓷化耐火硅橡膠涂覆電線、電纜。
[0033]實施例3
一種單組份室溫硫化型陶瓷化耐火硅橡膠涂覆材料，其主要包括以下組份和質(zhì)量份
數(shù):
α，ω-二羥基聚二甲基硅氧烷100份
氣相法超微細白炭黑15份
電子陶瓷用氧化鋁(三氧化二鋁含量大于99.7%) 7份 Cr2O31.2 份
三官能烷氧基硅烷10份
二有機錫雙(β - 二酮酯)0.3份
α，ω-二甲氧基聚二甲基硅氧烷40份
氰1基烷氧基硅烷1 份
Y-巰基丙基三甲氧基硅烷(Α189)0.3份。
[0034]一種上述所述的單組份室溫硫化型陶瓷化耐火硅橡膠涂覆材料的制備方法，主要包括以下步驟:
(1)先在氣相法超微細白炭黑、三氧化二鋁含量大于99.7%的電子陶瓷用氧化鋁以及Cr2O3中按份數(shù)分別添加Y-巰基丙基三甲氧基硅烷(Α189)，再分別在捏合機中攪拌10分鐘后，待用；
(2)再將α，ω-二羥基聚二甲基硅氧烷、表面處理后的氣相法超微細白炭黑、表面處理后的電子陶瓷用氧化鋁(三氧化二鋁含量大于99.7%)、表面處理后的Cr203、α , ω-二甲氧基聚二甲基硅氧烷和氰基烷氧基硅烷在煉膠機或三輥機上混合成膏狀物或粘稠液體后，再進行干燥處理；
(3)在干燥情況下冷卻后，加入三官能烷氧基硅烷、二有機錫雙(β-二酮酯)，在隔絕空氣中濕氣的條件下充分混勻后，封裝入密閉的容器中儲存。
[0035](4)使用時從容器中取出，接觸空氣中的水汽，室溫下固化即可得到本發(fā)明所述的單組份室溫硫化型陶瓷化耐火硅橡膠涂覆材料。
[0036]該材料應(yīng)用于電線電纜中，以下為制備電線、電纜的步驟:
1)將上述步驟(4)中得到的單組份室溫硫化型陶瓷化耐火硅橡膠涂覆材料進行涂覆加工，得到線芯、纜芯；
2)將步驟I)得到的涂覆線芯、纜芯進行噴淋、烘干，得到本發(fā)明單組份室溫硫化型陶瓷化耐火硅橡膠涂覆電線、電纜。
[0037]實施例4
一種單組份室溫硫化型陶瓷化耐火硅橡膠涂覆材料，其主要包括以下組份和質(zhì)量份
數(shù):
α，ω-二羥基聚二甲基硅氧烷100份
氣相法超微細白炭黑12份
超細氧化鋁6份
TiO20.8 份
三官能烷氧基硅烷12份
二有機錫雙(β - 二酮酯)0.4份
α，ω-二甲氧基聚二甲基硅氧烷 30份
氰1基烷氧基硅烷1.2份
Y _ (I，2-環(huán)丙氧基)丙基二甲氧基硅烷(Α187) 0.2份。
[0038]一種上述所述的單組份室溫硫化型陶瓷化耐火硅橡膠涂覆材料的制備方法，主要包括以下步驟:
(1)先在氣相法超微細白炭黑、超細氧化鋁以及TiO2中按份數(shù)分別添加乙烯基三甲氧基硅烷，再分別在捏合機中攪拌10分鐘后待用；
(2)再將α，ω-二羥基聚二甲基硅氧烷、表面處理后的氣相法超微細白炭黑、表面處理后的超細氧化招、表面處理后的Ti02、α , ω - 二甲氧基聚二甲基硅氧烷和氛基烷氧基娃烷在煉膠機或三輥機上混合成膏狀物或粘稠液體后，再進行干燥處理；
(3)在干燥情況下冷卻后，加入三官能烷氧基硅烷、二有機錫雙(β-二酮酯)，在隔絕空氣中濕氣的條件下充分混勻后，封裝入密閉的容器中儲存；
(4)使用時從容器中取出，接觸空氣中的水汽，室溫下固化即可得到本發(fā)明所述的單組份室溫硫化型陶瓷化耐火硅橡膠涂覆材料。
[0039]該材料應(yīng)用于電線電纜中，以下為制備電線、電纜的步驟:
1)將上述步驟(4)中得到的單組份室溫硫化型陶瓷化耐火硅橡膠涂覆材料進行涂覆加工，得到線芯、纜芯；
2)將步驟I)得到的涂覆線芯、纜芯進行噴淋、烘干，得到本發(fā)明單組份室溫硫化型陶瓷化耐火硅橡膠涂覆電線、電纜。
[0040]實施例5
一種單組份室溫硫化型陶瓷化耐火硅橡膠涂覆材料，其主要包括以下組份和質(zhì)量份
數(shù):
α，ω-二羥基聚二甲基硅氧烷100份
氣相法超微細白炭黑18份
超細氧化鋁6份
Fe2O31.6 份
三官能烷氧基硅烷7份
二有機錫雙(β - 二酮酯)0.2份
α，ω-二甲氧基聚二甲基硅氧烷 50份 氰1基烷氧基硅烷0.6份
乙烯基三甲氧基硅烷(Α171)0.4份。
[0041]一種上述所述的單組份室溫硫化型陶瓷化耐火硅橡膠涂覆材料的制備方法，主要包括以下步驟:
(1)先在氣相法超微細白炭黑、超細氧化鋁、Fe2O3中按份數(shù)分別添加乙烯基三甲氧基硅烷，再分別在捏合機中攪拌10分鐘后，待`用；
(2)再將α，ω-二羥基聚二甲基硅氧烷、表面處理后的氣相法超微細白炭黑、表面處理后的超細氧化鋁、表面處理后的Fe203、α , ω-二甲氧基聚二甲基硅氧烷、氰基烷氧基硅烷在煉膠機或三輥機上混合成膏狀物或粘稠液體后，再進行干燥處理；
(3)在干燥情況下冷卻后，加入三官能烷氧基硅烷、二有機錫雙(β-二酮酯)，在隔絕空氣中濕氣的條件下充分混勻后，封裝入密閉的容器中儲存；
(4)使用時從容器中取出，接觸空氣中的水汽，室溫下固化即可得到本發(fā)明所述的單組份室溫硫化型陶瓷化耐火硅橡膠涂覆材料。
[0042]該材料應(yīng)用于電線電纜中，以下為制備電線、電纜的步驟:
1)將上述步驟(4)中得到的單組份室溫硫化型陶瓷化耐火硅橡膠涂覆材料進行涂覆加工，得到線芯、纜芯；
2)將步驟I)得到的涂覆線芯、纜芯進行噴淋、烘干，得到本發(fā)明單組份室溫硫化型陶瓷化耐火硅橡膠涂覆電線、電纜。
[0043]本發(fā)明中:
所述α，ω-二羥基聚二甲基硅氧烷是單組份室溫硫化硅橡膠產(chǎn)品中主要使用的基膠，通常被簡稱為107膠。107膠摩爾質(zhì)量的大小直接影響帶彈性體的性能。一般選取為(1-10) X104g/mol，使用摩爾質(zhì)量大和摩爾質(zhì)量小的107混合膠作基膠，可以保證混合膠的流動性，同時固化后的彈性體強度大為提高。同時，控制低分子有機硅氧烷含量，以避免高溫密閉系統(tǒng)中的磨耗；主要措施是嚴(yán)格除掉基膠中的D3-D20，甚至D3-D40。
[0044]所述氣相法白炭黑為硅橡膠最常用的補強劑之一，可以起到補強、提高介電性能和觸變性能(所謂觸變性就是固化前的混合膠料在外力作用下易于變形流動，一旦外力消失又能停止形變和流動的性能)氣相法超微細白炭黑(氣相法納米二氧化硅)，由于其粒徑較小，因此比表面積大，表面吸附力強，表面能大，活性強，化學(xué)純度高、分散性能好、熱阻、電阻等方面具有優(yōu)異的性能，穩(wěn)定性和補強性優(yōu)越。經(jīng)表面活化，疏水處理的氣相法白炭黑，對膠料粘度的影響較小，補強效果好。
[0045]所述氧化鋁，又稱三氧化二鋁，通常稱為“鋁氧”，俗稱礬土。耐熱性強，成型性好，晶相穩(wěn)定、硬度高、尺寸穩(wěn)定性好，對硅橡膠同樣具有補強效果。燒結(jié)后擁有優(yōu)良的力學(xué)性能，絕緣性能，能提高燒結(jié)陶瓷體的致密性、強度、韌性，提高材料的硬度和彈性模量等性能。選用電工填料氧化鋁或電子陶瓷用氧化鋁，較好選用三氧化二鋁含量大于99.7%的電子陶瓷用氧化鋁，其化學(xué)性能穩(wěn)定，具有良好的燒結(jié)性能。更好的選用超細氧化鋁(納米氧化鋁)，顆粒分散性好，具有更優(yōu)異的物理化學(xué)特性，能提供高的介電強度、低電損耗因子和高電阻系數(shù)。
[0046]白炭黑與氧化鋁具有協(xié)同作用，與其他添加劑生成二元、三元或更復(fù)雜的液相低共融物，這些液相對固相具有潤濕作用，相界面的表面張力使得固相粒子相互靠近并填充氣孔，從而促進燒結(jié)。
[0047]所述燒結(jié)添加劑為變價氧化物，有Fe203/Mn02/Cr203/ TiO2等，最常用的為三氧化二鐵。由于其晶格常數(shù)與氧化鋁接近，通常能與氧化鋁形成固溶體。由于變價作用，使氧化鋁瓷產(chǎn)生缺陷，活化晶格，促進燒結(jié)，加入0.5-1%的TiO2就可以使氧化鋁瓷的燒結(jié)溫度降低100-200°C。此類氧化物的加入還可大大改善娃橡膠的熱空氣老化性能。同時，對娃橡膠也具有弱補強作用，可以以調(diào)節(jié)硅橡膠的硬度，改善膠料的工藝性能和硫化膠的耐油性能及耐溶劑性能。
[0048]所述表面處理劑，亦稱偶聯(lián)劑，可以提高補強材料或填料與聚合物界面間結(jié)合力。本發(fā)明表面處理劑為硅橡膠常用表面處理劑，較好選用硅烷類偶聯(lián)劑，如乙烯基三甲氧基硅烷(A171 )、乙烯基二乙氧基硅烷(A151)等；先對白炭黑、氧化招、燒結(jié)添加劑進彳丁表面處理，處理后膠料的機械強度較高，混煉和返煉工藝性能好，硫化膠的透明度也提高。
[0049]所述白炭黑、氧化鋁、燒結(jié)添加劑，為提高膠料的機械強度、混煉和返煉后的工藝性能、硫化膠的透明度可以先用表面處理劑進行處理，表面處理劑與現(xiàn)有技術(shù)相同，亦稱偶聯(lián)劑，可以提高補強材料或填料與聚合物界面間結(jié)合力。本發(fā)明表面處理劑為硅橡膠常用表面處理劑，較好選用硅烷類偶聯(lián)劑，如乙烯基三甲氧基硅烷(Al71)、乙烯基三乙氧基硅烷(A151)等。
[0050]所述交聯(lián)劑，與現(xiàn)有技術(shù)相同；α，ω-二羥基聚二甲基硅氧烷的S1-ΟΗ端基發(fā)生反應(yīng)，使膠料變成彈性體；三官能烷氧基硅烷，含可水解基團，是脫醇型單組份室溫硫化硅橡膠的交聯(lián)劑，通式為RSi (ORl)3 ;最常用的是MeSi (OMe) 3、MeSi (OEt)30
[0051]所述催化劑，與現(xiàn)有技術(shù)相同，起催化作用，加速反應(yīng)；有機錫，是錫的化合物，如:辛酸亞錫、二月桂酸二丁基錫等，為單組室溫硫化硅橡膠常用的催化劑；二有機錫雙(β - 二酮酯)，對銅、鋁等金屬不會產(chǎn)生腐蝕，也沒有一般有機錫化合物的臭味，可以改善膠料的貯存穩(wěn)定性、不變色，并可改善粘接性。
[0052]交聯(lián)劑在催化劑的引發(fā)下與107膠的S1-OH基發(fā)生縮合反應(yīng)，從而導(dǎo)致單組份室溫硫化硅橡膠的固化交聯(lián)，形成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，成彈性體。固化交聯(lián)反應(yīng)在室溫下即可發(fā)生。脫醇型交聯(lián)劑對銅導(dǎo)體材料無腐蝕性。
[0053]所述增塑劑，與現(xiàn)有技術(shù)相同，作用是降低膠料粘度、增加流動性和降低硫化后硅橡膠的硬度；a，ω-二甲氧基聚二甲基硅氧烷為脫醇型雙組份室溫硫化硅橡膠常用的增塑劑，在硫化過程中將參加交聯(lián)反應(yīng)，欲較好的調(diào)節(jié)模量，應(yīng)選擇粘度(25°C) 5~80MPa的a , ω-二甲氧基聚二甲基硅氧烷。
[0054]所述增粘劑為單組份室溫硫化硅橡膠常用的增粘劑，改善膠料的流動性，增加粘稠度和加工時的粘結(jié)性，使其不至于因粘度過低而從粘接部位流失，或因粘度高而不易涂敷施工。氰基烷氧基硅烷，在具有增粘作用的同時，還可以封閉白炭黑表面的S1-OH基，以抑制白炭黑與白炭黑之間、白炭黑與基膠之間發(fā)生縮合反應(yīng)的傾向，使膠料的擠出速度穩(wěn)定；同時，白炭黑表面的NC基可以形成氧鍵網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，提聞I父料的觸變性。
[0055]本發(fā)明單組份室溫硫化型陶瓷化耐火硅橡膠涂覆材料可以根據(jù)電纜要求加入適當(dāng)量的顏料。當(dāng)在電纜中使用時，也可以使用本色單組份室溫硫化型陶瓷化耐火硅橡膠涂覆材料，在涂覆材料內(nèi)拖色帶進行設(shè)別，這些均與現(xiàn)有技術(shù)相同。
[0056]本發(fā)明單組份室溫硫化型陶瓷化耐火硅橡膠涂覆材料在配制過程中，必須嚴(yán)格控制各種成分的含水量，并在干燥環(huán)境中進行。在工業(yè)生產(chǎn)中使用的主要設(shè)備有捏合機、高速攪拌器、行星式攪拌器、三輥研磨機、混煉擠出機及包裝機等?？梢圆捎瞄g歇法生產(chǎn)，但在大規(guī)模生產(chǎn)中多采用連續(xù)法。間歇法生產(chǎn)的主要設(shè)備是行星式攪拌器或碟型分散機。連續(xù)法生產(chǎn)的主要設(shè)備是雙螺桿混煉擠出機或靜態(tài)混合器。
[0057]本發(fā)明單組份室溫硫化型陶瓷化耐火硅橡膠涂覆材料雖然使用方便，但由于它的硫化是依懶大氣中的水分，使硫化膠的厚度受到限制，只能用于需要6毫米以下厚度的場合。單組份室溫硫化硅橡膠的硫化反應(yīng)是從表面逐漸往深處進行的，膠層越厚，固化越慢。當(dāng)需要大厚度或深部也要快速固化時，可采用分層澆灌逐步硫化法，每次可加一些膠料，等硫化后再加料，這樣可以 減少總的硫化時間。制造過程中，可以提高環(huán)境的溫度和濕度，可以使硫化過程加快。
[0058]本發(fā)明單組份室溫硫化型陶瓷化耐火硅橡膠涂覆材料中還可以與現(xiàn)有技術(shù)相同，添加羥基及水分清除劑，除去基膠中殘存的羥基及填料等帶入的水分，可改進膠料的貯存穩(wěn)定性；添加醇清除劑或螯合劑，可避免膠料中游離醇在有機金屬催化劑存在下與聚硅氧烷發(fā)生平衡化反應(yīng)形成無交聯(lián)功能的(CH3tl) (CH3) 2Si01 / 2端基。
[0059]本發(fā)明提供了一種單組份室溫硫化型陶瓷化耐火硅橡膠涂覆材料制作的思路及方法，具體實現(xiàn)該技術(shù)方案的方法和途徑很多，以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式。
【權(quán)利要求】
1.一種單組份室溫硫化型陶瓷化耐火硅橡膠涂覆材料，其特征在于，它主要包括下述組分及重量份數(shù):α，ω- 二羥基聚二甲基硅氧烷100份，氣相法白炭黑10-20份，氧化鋁5-10份，燒結(jié)添加劑0.5-2份，交聯(lián)劑5-15份，催化劑0.1-0.5份，增塑劑20-60份，增粘劑0.5-1.5份，表面處理劑0.1-0.5份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述單組份室溫硫化型陶瓷化耐火硅橡膠涂覆材料，其特征在于，所述的氣相法白炭黑為氣相法超微細白炭黑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述單組份室溫硫化型陶瓷化耐火硅橡膠涂覆材料，其特征在于，所述氧化鋁為電工填料氧化鋁或電子陶瓷用氧化鋁。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述單組份室溫硫化型陶瓷化耐火硅橡膠涂覆材料，其特征在于，所述燒結(jié)添加劑為Fe2O3^MnO2, Cr2O3或TiO20
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述單組份室溫硫化型陶瓷化耐火硅橡膠涂覆材料，其特征在于，所述的交聯(lián)劑為三官能烷氧基硅烷。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述單組份室溫硫化型陶瓷化耐火硅橡膠涂覆材料，其特征在于，所述的催化劑為二有機錫雙。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述單組份室溫硫化型陶瓷化耐火硅橡膠涂覆材料，其特征在于，所述的增塑劑為α，ω-二甲氧基聚二甲基硅氧烷。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述單組份室溫硫化型陶瓷化耐火硅橡膠涂覆材料，其特征在于，所述增粘劑為氰基烷氧基硅烷。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述單組份室溫硫化型陶瓷化耐火硅橡膠涂覆材料，其特征在于，所述表面處理劑為硅橡膠表面處理劑或硅烷類偶聯(lián)劑。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的單組份室溫硫化型陶瓷化耐火硅橡膠涂覆材料，其特征在于，所述的硅烷類偶聯(lián)劑為乙烯基二甲氧基硅烷、乙烯基二乙氧基硅烷、Y -疏基丙基二甲氧基硅烷或(I，2_環(huán)丙氧基)丙基二甲氧基硅烷。
11.一種如權(quán)利要求1-10任一項所述的單組份室溫硫化型陶瓷化耐火硅橡膠涂覆材料的制備方法，其特征在于:主要包括以下步驟: 1)先在氣相法白炭黑、氧化鋁、燒結(jié)添加劑中按份數(shù)分別添加表面處理劑，再分別在捏合機中進行處理，處理完后待用； 2)再將α，ω-二羥基聚二甲基硅氧烷、表面處理后的氣相法白炭黑、表面處理 后的氧化鋁、表面處理后的燒結(jié)添加劑、增塑劑和增粘劑在煉膠機或三輥機上混合成膏狀物或粘稠液體后，再進行干燥處理； 3)在干燥情況下冷卻后，加入交聯(lián)劑、催化劑，在隔絕空氣中濕氣的條件下充分混勻后，封裝入密閉的容器中儲存； 4)使用時從容器中取出，接觸空氣中的水汽，室溫下固化即可得到該涂覆材料。
12.—種如權(quán)利要求1-10任一項所述的單組份室溫硫化型陶瓷化耐火硅橡膠涂覆材料，其特征在于，該材料應(yīng)用于電線電纜中。
【文檔編號】C09D7/12GK103666249SQ201310624192
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年11月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月29日
【發(fā)明者】陳曉軍, 夏亞芳, 劉軍, 邢娟 申請人:無錫江南電纜有限公司