一种封堵材料及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于材料技术领域，具体涉及一种封堵材料及其制备方法和应用。

背景技术

随着经济的发展和人们生活水平的提高，电能成为人们日常生活必不可少的一种资源，其被广泛应用在动力、照明、化学、纺织、通信、广播等各个领域，因此，电能的使用安全性引起了人们的广泛关注。由于水汽极易渗透进入室外配电箱等设备，导致内部电器、机械元器件锈蚀，极易造成设备内部短路故障，同时将增大设备机构分合闸的动作阻力，导致设备机构不能正常分合照工作，且为了防止老鼠、白蚁等小动物进入配电箱等设备中破损电缆，因此常常需要性能优异的封堵材料来提高配电箱等设备的使用安全性和使用寿命。

例如CN109749463A公开了高分子防火防潮封堵剂及其制备方法和应用。所述高分子防火防潮封堵及包括按质量份数计的如下原料：乙烯基硅油80～120份、第一硅烷偶联剂0.3～0.5份、第二硅烷偶联剂0.3～1.2份、铂络合物2～5份和含氢硅油1～3份。该技术方案提供的高分子防火防潮封堵剂虽然可以对电缆缝隙或者配电箱等设备进行全方位无死角的封堵，但是其抗老化性较差。

CN112356520A公开了一种高分子防火防潮封堵材料。所述高分子防火防潮封堵材料包括第一封堵层和第二封堵层，所述第一封堵层的外部固定连接有第一内粘接层，所述第一封堵层远离第一粘接层的另一侧固定连接有第一外密封条，所述第一外密封条的内侧固定连接有第一防水层，所述第一防水层的外部固定连接有第一阻燃防腐层，所述第一阻燃防腐层的外部固定连接有第一外粘接层，所述第二封堵层的外部固定连接有第二内粘接层。该技术方案提供的高分子防火防潮封堵材料虽然具有较好的阻燃性、防腐性，但其结构复杂，且若配电箱等设备中缝隙较小时，无法使用。

CN104311052A公开了一种防脱落有机封堵材料。所述封堵材料的原料中含有高强度柔性纤维和常规有机封堵材料，所述高强度柔性纤维占防脱落有机封堵材料的重量比为(0.02～2):100，优选为(0.05～0.5):100；所述高强度柔性纤维为对位芳纶、间位芳纶中的一种或两种，所述封堵材料包括以下重量比的原料：高强度柔性纤维0.02-2、粘结剂20-50、阻燃剂10-20、填料30-60和助剂0.5-10。该技术方案提供的封堵材料虽然具有良好的阻燃性、耐热性以及较好的力学性能，但是其抗老化性较差，且其对配电箱等设备中较小的缝隙的封堵效果较差，存在封堵死角，水汽或者白蚁等可通过封堵死角进入配电箱等设备中，降低了配电箱等设备的使用安全性。

因此，如何提供一种具有较好的抗老化性，且封堵效果良好的封堵材料，已成为目前亟待解决的技术问题。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种封堵材料及其制备方法和应用。本发明通过对封堵材料组分的设计，制备得到的封堵材料既具有较好的抗老化性，又具有适宜的固化速度，可全方位封堵配电箱等设备的缝隙，提高配电箱等设备的防潮效果、使用安全性和使用寿命。

为达此发明的目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种封堵材料，包括如下重量份数的原料组分：SiO

本发明中，通过对封堵材料组分的设计，进一步通过环氧树脂和固化剂的配合使用并控制TiO

本发明中，通过控制TiO

本发明中，所述SiO

所述改性剂的重量份数可以是8份、8.4份、8.8份、9.2份、9.6份、10份、10.4份、10.8份、11.2份、11.6份或12份。

所述环氧树脂的重量份数可以是15份、16份、17份、18份、19份、20份、21份、22份、23份、24份或25份。

所述成膜剂的重量份数可以是40份、40.5份、41份、41.5份、42份、42.5份、43份、43.5份、44份、44.5份或45份。

所述硅烷偶联剂的重量份数可以是10份、10.2份、11份、11.2份、12份、12.5份、13份、13.5份、14份、14.5份或15份。

所述三乙胺的重量份数可以是35份、36份、37份、38份、39份、40份、41份、42份、43份、44份或45份。

所述丙二醇二甲醚的重量份数可以是35份、36份、37份、38份、39份、40份、41份、42份、43份、44份或45份。

所述TiO

所述固化剂的重量份数可以是4份、5份、6份、7份、8份、9份、10份、11份、12份、13份、14份或15份。

以下作为本发明的优选技术方案，但不作为对本发明提供的技术方案的限制，通过以下优选的技术方案，可以更好的达到和实现本发明的目的和有益效果。

作为本发明的优选技术方案，所述SiO

优选地，所述改性剂选自十六烷基三甲氧基硅烷、三己基氯硅烷、十八烷基三氯硅烷或三甲基氯硅烷中的任意一种或至少两种的组合。

优选地，所述环氧树脂的环氧值为2.5～6.0，例如可以是例如可以是2.5、3、3.5、4、4.5、5、5.5或6.0等。

优选地，所述成膜剂包括如下重量份数的组分：甲基丙烯酸甲酯8～12份(例如可以是8份、8.5份、9份、9.5份、10份、10.5份、11份、11.5份或12份等)、丙烯酸丁酯12～18份(例如可以是12份、13份、14份、15份、16份、17份或18份等)、丙烯酸羟乙酯8～12份(例如可以是8份、8.5份、9份、9.5份、10份、10.5份、11份、11.5份或12份等)、丙烯酸10～15份(例如可以是10份、10.5份、11份、11.5份、12份、12.5份、13份、13.5份、14份、14.5份或15份等)。

本发明通过对成膜剂组分的设计，使制备得到的封堵材料流平性，密封效果好。

优选地，所述成膜剂采用如下方法制备得到，所述方法包括：

将甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸羟乙酯和丙烯酸混合均匀，得到所述成膜剂。

优选地，所述混合的温度为15～25℃，例如可以是15℃、16℃、17℃、18℃、19℃、20℃、21℃、22℃、23℃、24℃或25℃等。

优选地，所述成膜剂中还包括1～5份引发剂，例如可以是1份、1.5份、2份、2.5份、3份、3.5份、4份、4.5份或5份等。

优选地，所述引发剂选自偶氮二异丁腈、偶氮二异戊腈或偶氮二异庚腈中的任意一种或至少两种的组合。

作为本发明的优选技术方案，所述硅烷偶联剂选自乙烯基三氯硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-(2,3-环氧丙基)丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷或γ-巯丙基三甲氧基硅烷中的一种或至少两种的组合。

优选地，所述TiO

优选地，所述固化剂为氨基树脂。

优选地，所述氨基树脂的数均分子量为250～310，例如可以是250、255、260、265、270、275、280、285、290、295、300、305或310等。

优选地，所述环氧树脂与氨基树脂的质量比为(2～4):1，例如可以是2:1、2.2:1、2.4:1、2.6:1、2.8:1、3:1、3.2:1、3.4:1、3.6:1、3.8:1或4:1等。

本发明中，通过环氧树脂与氨基树脂的配合使用，并进一步控制环氧树脂与氨基树脂的质量比在特定的比例范围内，使制备得到的封堵材料具有适宜的固化速度和表干时间。若环氧树脂与氨基树脂的质量比较小，则制备得到的封堵材料的固化速度过快，表干时间过短，不利于实际使用；若环氧树脂与氨基树脂的质量比较大，则制备得到的封堵材料的固化速度较慢，所需表干时间较长，同样不利于封堵材料的实际应用。

作为本发明的优选技术方案，所述封堵材料中还包括1～3份流平剂，例如可以是1份、1.2份、1.4份、1.6份、1.8份、2份、2.2份、2.4份、2.6份、2.8份或3份等。

优选地，所述流平剂选自异佛尔酮和/或二丙酮醇。

优选地，所述封堵材料中还包括1～3份消泡剂，例如可以是1份、1.2份、1.4份、1.6份、1.8份、2份、2.2份、2.4份、2.6份、2.8份或3份等。

优选地，所述消泡剂选自有机硅消泡剂和/或聚醚类消泡剂。

优选地，所述封堵材料中还包括1～3份增稠剂，例如可以是1份、1.2份、1.4份、1.6份、1.8份、2份、2.2份、2.4份、2.6份、2.8份或3份等。

优选地，所述增稠剂选自琼脂、甲基纤维素或羧甲基纤维素中的任意一种或至少两种的组合。

优选地，所述封堵材料中还包括1～3份分散剂，例如可以是1份、1.2份、1.4份、1.6份、1.8份、2份、2.2份、2.4份、2.6份、2.8份或3份等。

优选地，所述分散剂选自三聚磷酸钠、六偏磷酸钠或焦磷酸钠中的任意一种或至少两种的组合。

优选地，所述封堵材料中还包括1～3份阻燃剂，例如可以是1份、1.2份、1.4份、1.6份、1.8份、2份、2.2份、2.4份、2.6份、2.8份或3份等。

优选地，所述阻燃剂选自三氧化二锑、三(2,3-二溴丙基)异三聚氰酸酯或三聚氰胺氰尿酸盐中的任意一种或至少两种的组合。

作为本发明的优选技术方案，所述封堵材料中还包括1～5份颜料，例如可以是1份、1.5份、2份、2.5份、3份、3.5份、4份、4.5份或5份等。

优选地，所述颜料选自三聚磷酸铝和/或氧化铁红；

优选地，所述封堵材料中还包括20～25份有机溶剂，例如可以是20份、20.5份、21份、21.5份、22份、22.5份、23份、23.5份、24份、24.5份或5份等。

优选地，所述有机溶剂选自异丙醇、二丙酮醇、丙二醇乙醚或丙二醇丁醚中的任意一种或至少两种的组合。

优选地，所述封堵材料中还包括40～60份水，例如可以是40份、42份、44份、46份、48份、50份、52份、54份、56份、58份或60份等。

第二方面，本发明提供一种如第一方面所述的封堵材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)将SiO

(2)将步骤(1)得到的混合物A、硅烷偶联剂、三乙胺、丙二醇二甲醚、TiO

(3)将步骤(2)得到的混合物B、固化剂和任选的颜料混合，得到所述封堵材料。

作为本发明的优选技术方案，步骤(1)所述混合的方法为搅拌。

优选地，所述搅拌的转速为250～350rpm，例如可以是250rpm、260rpm、270rpm、280rpm、290rpm、300rpm、310rpm、320rpm、330rpm、340rpm或350rpm等。

优选地，步骤(1)所述混合的温度为80～90℃，例如可以是80℃、81℃、82℃、83℃、84℃、85℃、86℃、87℃、88℃、89℃或90℃等。

优选地，步骤(1)所述混合的时间为2～3h，例如可以是2h、2.1h、2.2h、2.3h、2.4h、2.5h、2.6h、2.7h、2.8h、2.9h或3h等。

优选地，步骤(1)所述混合前还包括预处理的步骤。

优选地，所述预处理的方法为将SiO

优选地，所述混合的温度为80～100℃，例如可以是80℃、82℃、84℃、86℃、88℃、90℃、92℃、94℃、96℃、98℃或100℃等。

优选地，所述混合的时间为反应1.5～2h，例如可以是1.5h、1.6h、1.7h、1.8h、1.9h或2h等。

优选地，步骤(1)所述混合完成后还包括后处理的步骤。

优选地，所述后处理的方法为经减压蒸馏除去有机溶剂。

需要说明的是，为了避免在制备封堵材料的过程中以及封堵材料的实际使用过程中，有机溶剂发生氧化，降低封堵材料的抗老化性，因此，本发明采用减压蒸馏的方法除去有机溶剂，以进一步提高封堵材料的抗老化性。

优选地，所述减压蒸馏的温度为80～85℃，例如可以是80℃、81℃、82℃、83℃、84℃或85℃等。

作为本发明的优选技术方案，步骤(2)所述混合的方法为搅拌。

优选地，所述搅拌的转速为250～350rpm，例如可以是250rpm、260rpm、270rpm、280rpm、290rpm、300rpm、310rpm、320rpm、330rpm、340rpm或350rpm等。

优选地，步骤(2)所述混合的温度为20～30℃，例如可以是20℃、21℃、22℃、23℃、24℃、25℃、26℃、27℃、28℃、29℃或30℃等。

优选地，步骤(2)所述混合的时间为4～6h，例如可以是4h、4.2h、4.4h、4.6h、4.8h、5h、5.2h、5.4h、5.6h、5.8h或6h等。

优选地，步骤(3)所述混合的方法为搅拌。

优选地，所述搅拌的转速为300～500rpm；例如可以是300rpm、320rpm、340rpm、360rpm、380rpm、400rpm、420rpm、440rpm、460rpm、480rpm或500rpm等。

优选地，步骤(3)所述混合的温度为15～30℃，例如可以是15℃、16℃、18℃、20℃、22℃、24℃、26℃、28℃或30℃等。

优选地，步骤(3)所述混合的时间为60～90min，例如可以是60min、63min、66min、69min、72min、75min、78min、81min、84min、87min或90min等。

作为本发明的优选技术方案，所述制备方法具体包括如下步骤：

(1)在转速为250～350rpm的条件下，将SiO

(2)在转速为250～350rpm的条件下，将步骤(1)得到的混合物A、硅烷偶联剂、三乙胺、丙二醇二甲醚、TiO

(3)在转速为300～500rpm的条件下，将步骤(2)得到的混合物B、固化剂和任选的颜料在15～30℃下混合1～1.5h，得到所述封堵材料。

第三方面，本发明提供一种如第一方面所述的封堵材料在室外配电箱设备中的应用。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明通过对封堵材料组分及其含量的设计，制备得到的封堵材料具有较好物理性能，其密度为0.95～1.03g/cm

(2)本发明提供的封堵材料既具有较好的抗老化性，经热老化测试后，其抗张强度变化率为5～9％，断裂伸长变化率为15～21％，经盐雾老化性能测试后，其抗张强度变化率为8～17％，断裂伸长变化率为17～27％，又具有适宜的固化速度，其表干时间为34～48min，实干时间为23～27h，同时具有较好的绝缘性，其绝缘性能为22.9～26.1kV，可全方位封堵配电箱等设备的缝隙，提高配电箱等设备的防潮效果、使用安全性和使用寿命。

具体实施方式

下面通过具体实施例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。

下述实施和对比例中部分原料组分的来源如下所示：

环氧树脂：奥斯邦公司，EP2115；

氨基树脂：青岛蓝翔工贸有限公司，JD-909A。

实施例1

本实施例提供一种封堵材料及其制备方法，所述封堵材料包括如下重量份数的原料组分：SiO

所述成膜剂包括如下重量份数的组分：甲基丙烯酸甲酯10份、丙烯酸丁酯15份、丙烯酸羟乙酯10份、丙烯酸12份和偶氮二异丁腈3份；

所述成膜剂采用如下方法制备得到：

将甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸和引发剂在20℃下混合均匀，得到所述成膜剂。

上述封堵材料的制备方法如下：

(1)在转速为300rpm的条件下，将SiO

(2)在转速为300rpm的条件下，将步骤(1)得到的混合物A、乙烯基三氯硅烷、三乙胺、丙二醇二甲醚、TiO

(3)在转速为400rpm的条件下，将步骤(2)得到的混合物B、氨基树脂和三聚磷酸铝在20℃下混合1.5h，得到所述封堵材料。

实施例2

本实施例提供一种封堵材料及其制备方法，所述封堵材料包括如下重量份数的原料组分：SiO

所述成膜剂包括如下重量份数的组分：甲基丙烯酸甲酯8份、丙烯酸丁酯18份、丙烯酸羟乙酯12份、丙烯酸15份和偶氮二异丁腈1份；

所述成膜剂采用如下方法制备得到：

将甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸和偶氮二异丁腈在15℃下混合均匀，得到所述成膜剂。

上述封堵材料的制备方法如下：

(1)在转速为250rpm的条件下，将SiO

(2)在转速为250rpm的条件下，将步骤(1)得到的混合物A、乙烯基三乙氧基硅烷、三乙胺、丙二醇二甲醚、TiO

(3)在转速为300rpm的条件下，将步骤(2)得到的混合物B、氨基树脂和氧化铁红在15℃下混合1.5h，得到所述封堵材料。

实施例3

本实施例提供一种封堵材料及其制备方法，所述封堵材料包括如下重量份数的原料组分：SiO

所述成膜剂包括如下重量份数的组分：甲基丙烯酸甲酯12份、丙烯酸丁酯12份、丙烯酸羟乙酯9份、丙烯酸10份和偶氮二异丁腈5份；

所述成膜剂采用如下方法制备得到：

将甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸和偶氮二异丁腈在25℃下混合均匀，得到所述成膜剂。

上述封堵材料的制备方法如下：

(1)在转速为350rpm的条件下，将SiO

(2)在转速为350rpm的条件下，将步骤(1)得到的混合物A、乙烯基三甲氧基硅烷、三乙胺、丙二醇二甲醚、TiO

(3)在转速为500rpm的条件下，将步骤(2)得到的混合物B、氨基树脂和三聚磷酸铝在15℃下混合1h，得到所述封堵材料。

实施例4

本实施例提供一种封堵材料及其制备方法，所述封堵材料包括如下重量份数的原料组分：SiO

所述成膜剂包括如下重量份数的组分：甲基丙烯酸甲酯9份、丙烯酸丁酯13份、丙烯酸羟乙酯8份、丙烯酸14份和偶氮二异丁腈2份；

所述成膜剂采用如下方法制备得到：

将甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸和偶氮二异丁腈在25℃下混合均匀，得到所述成膜剂。

上述封堵材料的制备方法如下：

(1)在转速为300rpm的条件下，将SiO

(2)在转速为320rpm的条件下，将步骤(1)得到的混合物A、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、三乙胺、丙二醇二甲醚、TiO

(3)在转速为450rpm的条件下，将步骤(2)得到的混合物B、氨基树脂和三聚磷酸铝在25℃下混合1.5h，得到所述封堵材料。

实施例5

本实施例提供一种封堵材料及其制备方法，与实施例1的区别仅在于，所述封堵材料的原料组分中，氨基树脂的重量份数为6份；其他条件与实施例1相同。

实施例6

本实施例提供一种封堵材料及其制备方法，与实施例1的区别仅在于，所述封堵材料的原料组分中，氨基树脂的重量份数为12份；其他条件与实施例1相同。

实施例7

本实施例提供一种封堵材料及其制备方法，与实施例1的区别仅在于，所述封堵材料的原料组分中，氨基树脂的重量份数为4份；其他条件与实施例1相同。

实施例8

本实施例提供一种封堵材料及其制备方法，与实施例1的区别仅在于，所述封堵材料的原料组分中，氨基树脂的重量份数为15份；其他条件与实施例1相同。

实施例9

本实施例提供一种封堵材料及其制备方法，与实施例1的区别仅在于，所述封堵材料的原料组分中，TiO

实施例10

本实施例提供一种封堵材料及其制备方法，与实施例1的区别仅在于，所述封堵材料的原料组分中，TiO

实施例11

本实施例提供一种封堵材料及其制备方法，与实施例1的区别仅在于，所述成膜剂中不含甲基丙烯酸甲酯，其他条件与实施例1相同。

实施例12

本实施例提供一种封堵材料及其制备方法，与实施例1的区别仅在于，所述成膜剂中不含丙烯酸丁酯，其他条件与实施例1相同。

实施例13

本实施例提供一种封堵材料及其制备方法，与实施例1的区别仅在于，所述成膜剂中不含丙烯酸羟乙酯，其他条件与实施例1相同。

实施例14

本实施例提供一种封堵材料及其制备方法，与实施例1的区别仅在于，所述成膜剂中不含丙烯酸，其他条件与实施例1相同。

实施例15

本实施例提供一种封堵材料及其制备方法，与实施例1的区别在于，步骤(1)中未进行减压蒸馏去除异丙醇的步骤，其他条件与实施例1相同。

对比例1

本对比例提供一种封堵材料及其制备方法，与实施例1的区别仅在于，所述封堵材料的原料组分中，TiO

对比例2

本对比例提供一种封堵材料及其制备方法，与实施例1的区别仅在于，所述封堵材料的原料组分中，TiO

对上述实施例和对比例提供的封堵材料的性能进行测试，测试标准如下：

上述实施例和对比例提供的封堵材料性能测试的结果如下表1和表2所示：

表1

表2

由表1和表2可知，本发明通过对封堵材料组分及其含量的设计，制备得到的封堵材料具有较好物理性能，其密度为0.95～1.03g/cm

与实施例1相比，若环氧树脂与氨基树脂的质量比较大(实施例7)，则制备得到的封堵材料的固化速度较慢，所需的表干时间较长为56min，实干时间为35h，不利于封堵材料的实际应用；若环氧树脂与氨基树脂的质量比较小(实施例8)，则固化速度过快，其表干时间过短为24min，同样不利于封堵材料的实际应用。由此可知，若环氧树脂与氨基树脂的质量比不在特定的比例范围内，则制备得到的封堵材料不利于其实际使用。

与实施例1相比，若封堵材料的成膜剂中不含甲基丙烯酸甲酯(实施例11)，则制备得到的封堵材料在实际使用时其表面不光滑；若封堵材料的成膜剂中不含丙烯酸丁酯(实施例12)，则制备得到的封堵材料表面不光滑，不利于其实际使用；若封堵材料的成膜剂中不含丙烯酸羟乙酯(实施例13)，则制备得到的封堵材料在实际使用时其表面不光滑；若封堵材料的成膜剂中不含丙烯酸(实施例14)，则制备得到的封堵材料表面不光滑，不利于其实际使用。由此可见，本发明通过对封堵材料中成膜剂组分的设计，则制备得到的封堵材料具有较好的外观。

与实施例1相比，若在制备封堵材料的过程中，未减压蒸馏去除有机溶剂(实施例15)，则制备得到的封堵材料的抗老化性较差，经热老化测试后，其抗张强度变化率为12％，断裂伸长变化率为27％，经盐雾老化性能测试后，其抗张强度变化率为16％，断裂伸长变化率为28％。

与实施例1相比，若封堵材料中的TiO

综上所述，本发明通过对封堵材料组分及其含量的设计，制备得到的封堵材料既具有较好物理性能，又具有较好的抗老化性，同时具有适宜的固化速度和较好的绝缘性，可全方位封堵配电箱等设备的缝隙，提高配电箱等设备的防潮效果、使用安全性和使用寿命。

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。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。