一种防火防潮绝缘封堵材料及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于防火材料技术领域，具体涉及一种防火防潮绝缘封堵材料及其制备方法和应用。

背景技术

随着中国城市化水平的快速发展，工业、商业及居民区对电网的安全稳定运行要求越来越高。由于变电户外端子箱、机构操作箱、高压开关柜等有许多控制线或电缆进出，水汽和蛇、老鼠等小动物容易从控制线或电缆进出部位的缝隙处进入，在设备内部产生凝露，或蛇、老鼠等小动物造成设备短路，给设备的正常运行带来极大的安全隐患，目前有用矿棉、陶瓷棉、防火泥等来封堵，但存在环保、吸水或容易固化开裂等问题。

CN111777850A公开了一种防火防水防凝露的封堵材料，所述封堵材料由黑料和白料混合而成；其中，所述黑料包括：聚醚多元醇、聚酯多元醇、丁二醇、偶联剂、环氧氯丙烷和/或环氧树脂、膨胀石墨、阻燃剂和有机硅油；所述白料包括：多亚甲基多苯基多异氰酸脂、氢氧化铝、聚磷酸胺和固化剂。该发明的组分中成分本身即可实现反应固化成固体材料，并且具有一定强度，在此基础上成分中还包含有环氧氯丙烷和/或环氧树脂和固化剂，进一步增加强度，通过实验证明，材料强度可实现达到对于人体重量的承重，大大提高了采用该材料的户外电力设备的承重效果，提高了施工的安全性；但是由于多元醇吸水性较强，同时多元醇与异氰酸酯交联固化过程中容易产生气泡，导致封堵材料的防潮密封性效果不好。

CN108192562A公开了一种双组分有机硅灌封胶，由A组分和B组分混合后固化而成，所述A组分包括如下重量份的各组分：α,ω-二羟基聚硅氧烷80～120份；重质碳酸钙，70～100份；碳黑0.01～0.05份；β-碳化硅晶须4～6份、增粘剂1～2份、抑制剂0.4～0.6份。所述B组分包括如下重量份的各组分：硅28 8～13份；D-80水性非离子型固化剂0.1～0.2份；120号快干水3～10份，β-碳化硅晶须4～6份、增粘剂1～2份、催化剂0.05～0.1份。该双组分有机硅灌封胶为室温或加温固化的加成型有机硅材料，固化时材料无明显的收缩和温升，胶料无毒，无腐蚀，完全固化后的材料耐紫外线、抗老化性能好、可修复性好、粘结性好，具有优异的绝缘、防潮、防腐蚀、防老化性能，使用寿命长。但是用于高压设备的端子箱、开关柜、机构操作箱等设备的大面积灌封时，由于107胶硫化时脱除小分子副产物，灌封胶固化时有明显的收缩，在灌封胶与柜体的四周会产生明显的缝隙，影响密封的效果且无防火性。

CN108623275A公开了一种防火封堵材料及其制备方法，涉及封堵材料领域，解决了现有技术中的封堵材料固化后的抗压强度过大，后期拆装困难的问题。防火封堵材料包括以下重量份数的组分：石膏粉30～50份；陶土粉15～25份；硅酸盐水泥15～25份；珍珠岩粉5～10份；葡萄糖酸钠0.1～0.5份。该发明通过调整组分比例并加入珍珠岩粉和葡萄糖酸钠，产品的比重得到有效降低，能够适用于轻质隔墙或贯穿承重板，提高产品的适用性；产品的固化速度和固化后抗压强度指标数据也更加合理，提高更换拆除时的便利性。该封堵材料以无机物为主，便于更换拆除；但是其防水防潮效果差，粘结效果不好，尤其遇到水时，容易脱落，达不到封堵效果，使用寿命段。

CN108841139A公开了一种高分子防潮封堵材料及其制备方法，它由A组份和B组份构成，其中A组份包括：柔性环氧树脂、消泡剂、分散剂、填料、颜料和增韧剂，B组份包括固化剂；A组份由下述原料按重量份配比组成：改性环氧树脂30～40份、助剂1～5份、填料15～25份、颜料0～10份、阻燃剂15～40份、增韧剂5～10份；固化剂100份。该发明封堵方式多样，可以局部封堵也可以整体灌注，封堵效果好、平整美观，后期改造容易，使用寿命不低于10年，且施工简单方便，简单易行，可以降低小动物引起灾害的风险、降低由于天气原因引起的事故，还可以降低腐蚀环境下对电力设施的侵蚀；但是环氧树脂除带有聚氨酯的不足外，还带有环氧树脂固化后硬度高，附着力太好的缺点，不利于后期设备线路改造，且难以清除。

因此，开发一种柔软不固化且易清除的防火防潮绝缘封堵材料，是本领域急需解决的技术问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种防火防潮绝缘封堵材料及其制备方法和应用，所述防火防潮绝缘封堵材料包括特定份数的硼硅橡胶、增塑剂、氯化石蜡、复合瓷化粉和二乙基次膦酸铝的组合，所述防火防潮绝缘封堵材料具有优良的绝缘性、防潮性和柔软性。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种防火防潮绝缘封堵材料，所述防火防潮绝缘封堵材料按照重量份包括如下组分：

其中，所述硼硅橡胶可以为92重量份、94重量份、96重量份、98重量份、100重量份、102重量份、104重量份、106重量份或108重量份，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。

所述增塑剂可以为11重量份、12重量份、13重量份、14重量份、15重量份、16重量份、17重量份、18重量份或19重量份，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。

所述氯化石蜡可以为22重量份、24重量份、26重量份、28重量份、30重量份、32重量份、34重量份、36重量份或38重量份，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。

所述复合瓷化粉可以为26重量份、27重量份、28重量份、29重量份、30重量份、31重量份、32重量份、33重量份或34重量份，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。

所述二乙基次膦酸铝可以为5.5重量份、6重量份、6.5重量份、7重量份、7.5重量份、8重量份、8.5重量份、9重量份或9.5重量份，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。

本发明提供的防火防潮绝缘封堵材料包括特定份数的硼硅橡胶、增塑剂、氯化石蜡、复合瓷化粉和二乙基次膦酸铝的组合；其中，硼硅橡胶为硅橡胶中的一种特殊橡胶，具有优良的绝缘性、防潮性和柔软性，在硼硅橡胶中加入特定份数的氯化石蜡和二乙基次膦酸铝作为阻燃粉，并配以特定份数的复合瓷化粉后，在高温明火中，硼硅橡胶中的硼原子可加速促进氯化石蜡和二乙基次膦酸铝成碳，而复合瓷化粉在高温火焰中快速熔结形成一层坚硬的陶瓷层，阻隔火焰对材料内部继续燃烧，从而达到防火的效果。

本发明提供的防火防潮绝缘封堵材料，除满足GB23864-2009《防火封堵材料》的要求外，还具有优良的绝缘性能和防潮性能，同时对金属、塑料、橡胶具有很好的附着性，封堵使用后不固化、不脱落且易清除。

优选地，所述硼硅橡胶中硼的质量百分含量为0.8～1.2％，例如0.84％、0.88％、0.92％、0.96％、1％、1.04％、1.08％、1.12％或1.16％，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。

优选地，所述硼硅橡胶的分子量为250000～410000，例如270000、290000、310000、330000、350000、370000或390000，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。

优选地，所述增塑剂包括二甲基硅油。

优选地，所述氯化石蜡为氯化石蜡70。

优选地，所述复合瓷化粉包括硼酸锌和熔点为380～500℃(例如400℃、410℃、420℃、430℃、440℃、450℃、460℃、470℃、480℃或490℃等)的玻璃粉的组合。

作为本发明的优选技术方案，本发明所提供的防火防潮绝缘封堵材料中添加的是复合瓷化粉，所述复合瓷化粉包括硼酸锌和玻璃粉的组合，如果仅仅添加一种瓷化粉，例如只添加硼酸锌或者玻璃粉，均会使得到的封堵材料的耐火性能和绝缘强度有所降低。

优选地，所述玻璃粉与硼酸锌的质量比为(13.5～18):1，例如14:1、14.5:1、15:1、15.5:1、16:1、16.5:1、17:1或17.5:1等。

作为本发明的优选技术方案，在本发明中添加的复合瓷化粉中玻璃粉与硼酸锌的质量比为(13.5～18):1，如果其中玻璃粉的用量过多或硼酸锌的用量过多均会导致得到的防火防潮绝缘封堵材料的耐火性能有所降低。

第二方面，本发明提供一种如第一方面所述防火防潮绝缘封堵材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

(1)将硼硅橡胶和增塑剂混合，得到混合物；

(2)将步骤(1)得到的混合物、氯化石蜡、复合瓷化粉和二乙基次膦酸铝混合，抽真空，得到所述防火防潮绝缘封堵材料。

优选地，步骤(1)所述混合的温度为150～200℃，例如155℃、160℃、165℃、170℃、175℃、180℃、185℃、190℃或195℃，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。

优选地，步骤(1)所述混合的时间为15～30min，例如17min、19min、21min、23min、25min、27min或29min，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。

优选地，步骤(2)所述抽真空的温度为120～125℃，例如120.5℃、121℃、121.5℃、122℃、122.5℃、123℃、123.5℃、124℃或124.5℃，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。

优选地，步骤(2)所述抽真空的时间为1～3h，例如1.2h、1.4h、1.6h、1.8h、2h、2.2h、2.4h、2.6h或2.8h，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。

在本发明中步骤(2)混合后抽真空的步骤可以去除物料中的水分和小分子物质。

第三方面，本发明提供一种如第一方面所述的防火防潮绝缘封堵材料在电缆中的应用。

相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明提供的防火防潮绝缘封堵材料包括特定份数的硼硅橡胶、增塑剂、氯化石蜡、复合瓷化粉和二乙基次膦酸铝的组合；硼硅橡胶为硅橡胶中的一种特殊橡胶，具有优良的绝缘性、防潮性和柔软性，在硼硅橡胶中加入特定份数的氯化石蜡和二乙基次膦酸铝作为阻燃粉，并配以特定份数的复合瓷化粉后，在高温明火中，硼硅橡胶中的硼原子可加速促进氯化石蜡和二乙基次膦酸铝成碳，而复合瓷化粉在高温火焰中快速熔结形成一层坚硬的陶瓷层，阻隔火焰对材料内部继续燃烧，使得本发明提供的防火防潮绝缘封堵材料的耐火完整性均≥3h，耐火隔热性均≥3h，且燃烧性能均可以达到FV-0级，绝缘强度为21.5～25.7Kv/mm，具有优异的防火的效果。

(2)本发明提供的防火防潮绝缘封堵材料，除满足GB23864-2009《防火封堵材料》的要求外，还具有优良的绝缘性能和防潮性能，同时对金属、塑料、橡胶具有很好的附着性，封堵使用后不固化、不脱落且易清除。

具体实施方式

下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。

实施例1

一种防火防潮绝缘封堵材料，其按照重量份包括如下组分：

本实施例提供的防火防潮绝缘封堵材料的制备方法包括如下步骤：

(1)180℃下将硼硅橡胶(分子量为300000、硼的质量百分含量为1％)和二甲基硅油(道康宁、1000CS)在捏合机混合15min，得到混合物；

(2)将步骤(1)得到的混合物、氯化石蜡(山东豪顺化工有限公司、CP-70)、玻璃粉、硼酸锌和二乙基次膦酸铝混合，120℃下抽真空2h，得到所述防火防潮绝缘封堵材料。

实施例2

一种防火防潮绝缘封堵材料，其按照重量份包括如下组分：

本实施例提供的防火防潮绝缘封堵材料的制备方法包括如下步骤：

(1)180℃下将硼硅橡胶(分子量为410000、硼的质量百分含量为0.8％)和二甲基硅油(道康宁、1000CS)在捏合机混合20min，得到混合物；

(2)将步骤(1)得到的混合物、氯化石蜡(山东豪顺化工有限公司、CP-70)、玻璃粉、硼酸锌和二乙基次膦酸铝混合，120℃下抽真空2h，得到所述防火防潮绝缘封堵材料。

实施例3

一种防火防潮绝缘封堵材料，其按照重量份包括如下组分：

本实施例提供的防火防潮绝缘封堵材料的制备方法包括如下步骤：

(1)180℃下将硼硅橡胶(分子量为410000、硼的质量百分含量为0.8％)和二甲基硅油(道康宁、1000CS)在捏合机混合15min，得到混合物；

(2)将步骤(1)得到的混合物、氯化石蜡(山东豪顺化工有限公司、CP-70)、玻璃粉、硼酸锌和二乙基次膦酸铝混合，120℃下抽真空2h，得到所述防火防潮绝缘封堵材料。

实施例4

一种防火防潮绝缘封堵材料，其按照重量份包括如下组分：

本实施例提供的防火防潮绝缘封堵材料的制备方法包括如下步骤：

(1)180℃下将硼硅橡胶(分子量为410000、硼的质量百分含量为0.8％)和二甲基硅油(道康宁、1000CS)在捏合机混合30min，得到混合物；

(2)将步骤(1)得到的混合物、氯化石蜡(山东豪顺化工有限公司、CP-70)、玻璃粉、硼酸锌和二乙基次膦酸铝混合，120℃下抽真空2h，得到所述防火防潮绝缘封堵材料。

实施例5

一种防火防潮绝缘封堵材料，其按照重量份包括如下组分：

本实施例提供的防火防潮绝缘封堵材料的制备方法包括如下步骤：

(1)180℃下将硼硅橡胶(分子量为410000、硼的质量百分含量为0.8％)和二甲基硅油(道康宁、1000CS)在捏合机混合25min，得到混合物；

(2)将步骤(1)得到的混合物、氯化石蜡(山东豪顺化工有限公司、CP-70)、玻璃粉、硼酸锌和二乙基次膦酸铝混合，120℃下抽真空2h，得到所述防火防潮绝缘封堵材料。

对比例1

一种防火防潮绝缘封堵材料，其与实施例1的区别仅在于，玻璃粉的添加量为25重量份，不添加硼酸锌，其他组分、用量和制备方法均与实施例1相同。

对比例2

一种防火防潮绝缘封堵材料，其与实施例1的区别仅在于，硼酸锌的添加量为25重量份，不添加玻璃粉，其他组分、用量和制备方法均与实施例1相同。

对比例3

一种防火防潮绝缘封堵材料，其与实施例1的区别仅在于，采用硅橡胶(山东大易化工有限公司、DY-V110-2胶)替换硼硅橡胶，其他组分、用量和制备方法均与实施例1相同。

对比例4

一种防火防潮绝缘封堵材料，其与实施例1的区别仅在于，不添加氯化石蜡，二乙基次膦酸铝的添加量为48重量份，其他组分、用量和制备方法均与实施例1相同。

对比例5

一种防火防潮绝缘封堵材料，其与实施例1的区别仅在于，不添加二乙基次膦酸铝，氯化石蜡的添加量为48重量份，其他组分、用量和制备方法均与实施例1相同。

性能测试：

耐火性能、燃烧性能和绝缘强度：按照GB 23864-2009《防火封堵材料》提供的测试方法进行测试。

按照上述测试方法对实施例1～5和对比例1～5提供的防火防潮绝缘封堵材料测试方法进行测试，测试结果如表1所示：

表1

根据表1数据可以看出：

本发明提供的防火防潮绝缘封堵材料具有优异的防火效果；具体而言，实施例1～5得到的防火防潮绝缘封堵材料的耐火完整性均≥3h，耐火隔热性均≥3h，且燃烧性能均可以达到FV-0级，绝缘强度为21.5～25.7Kv/mm；

比较实施例1和对比例1～2可以发现，仅添加玻璃粉(对比例1)或仅添加硼酸锌(对比例2)得到的防火防潮绝缘封堵材料的耐火完整性、耐火隔热性均有大幅度下降，燃烧性能仅仅可以达到FV-2级，说明防火效果较差，且绝缘强度仅为18.2～18.5Kv/mm，无法满足要求。

比较实施例1和对比例3可以发现，采用硅橡胶替换硼硅橡胶得到的防火防潮绝缘封堵材料的耐火完整性、耐火隔热性同样较差，燃烧性能仅仅可以达到FV-2级，说明防火效果较差。

比较实施例1和对比例4～5可以发现，仅仅二乙基次膦酸铝(对比例4)或只添加氯化石蜡(对比例5)得到的防火防潮绝缘封堵材料的耐火完整性、耐火隔热性均有大幅度下降，且绝缘强度仅为18.5Kv/mm，同样无法满足要求。

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明一种防火防潮绝缘封堵材料，但本发明并不局限于上述实施例，即不意味着本发明必须依赖上述实施例才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。