專利名稱：可瓷化硅橡膠復(fù)合帶的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電纜用絕緣材料，尤其是一種用于耐火電纜可在火焰條件下瓷化形成堅硬保護(hù)層的繞包絕緣材料。
背景技術(shù)：
近幾年，我國公共場所火災(zāi)事故頻發(fā)，據(jù)有關(guān)資料顯示，進(jìn)入21世紀(jì)以來，我國共發(fā)生火災(zāi)約90.9萬起，死亡10059人，直接經(jīng)濟(jì)損失約60.3億元，其中公共場所火災(zāi)事故數(shù)量已占全國火災(zāi)事故總量的50%以上。在公共場所發(fā)生火災(zāi)事故時，線纜的安全暢通對防火救火至關(guān)重要，不僅能最大限度地贏得寶貴的搶救時間，還能極大減少人員的傷亡和財產(chǎn)損失。耐火電纜是指具有規(guī)定的耐火性能，能夠保證線路在火焰條件下繼續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行一段時間，使電力系統(tǒng)和信號控制系統(tǒng)在火焰條件下正常工作，將火災(zāi)造成的損失降到最低限度。目前，國內(nèi)外耐火電纜主要有氧化鎂礦物絕緣防火電纜和云母帶繞包無機(jī)絕緣的耐火電纜。礦物絕緣防火電纜雖具有很好的耐火性能，但其制造工藝復(fù)雜、生產(chǎn)成本高昂、制造長度受限，而且電纜非常硬無法彎曲，接頭復(fù)雜，施工難度很高，難以廣泛應(yīng)用。云母帶繞包耐火電纜雖然工工藝簡單，制造長度不受限制，但是云母帶普遍存在一個缺點，高溫燃燒后云母帶的機(jī)械強(qiáng)度大幅度降低，變脆，受到劇烈震動后易粉化脫落，造成耐火效果不佳。而且因云母帶磨擦?xí)r易掉粉，造成繞包現(xiàn)場大量粉塵給作業(yè)人員的健康帶來威脅。近年來有科研人員探索研究陶瓷化硅橡膠絕緣耐火電纜，但因電纜制造過程中需有專門的混煉、擠制和硫化設(shè)備，工藝復(fù)雜，而且很難在絕緣層強(qiáng)度和耐火性能間取得平衡，陶瓷化程度很難通過耐火電纜的耐水火試驗。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種用于耐火電纜可在火焰條件下瓷化形成堅硬保護(hù)層的繞包絕緣材料，該材料可代替云母帶用于電纜的繞包工藝，制備的耐火電纜于950°C火焰條件下燒蝕3小時能保持電路暢通。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種可瓷化硅橡膠復(fù)合帶，其包括玻璃布增強(qiáng)層和硅橡膠層，所述硅橡膠層由可瓷化硅橡膠組合物制得，所述可瓷化硅橡膠組合物包括有機(jī)硅混煉膠和復(fù)合陶瓷粉，所述有機(jī)硅混煉膠與復(fù)合陶瓷粉的重量比為1:1-1.2 ;所述有機(jī)硅混煉膠以重量份計包括:乙烯基含量為0.2%-0.4%的乙烯基封端甲基乙烯基硅生膠100份，乙烯基含量為0.05%-0.07%的甲基乙烯基硅生膠200-250份，乙烯基含量為0.4%-0.6%的甲基乙烯基硅生膠150-200份，氫含量為0.05%-0.15%的含氫硅油20-30份，氣相白炭黑300-360份；所述復(fù)合陶瓷粉以重量份計包括:碳化硅100份，氧化鋁28-38份，氧化鋯25_33份,氧化硼14-20份,蒙脫土 62-72份。

優(yōu)選的，所述有機(jī)硅混煉膠與復(fù)合陶瓷粉的重量比為1: 1.1 ;所述有機(jī)硅混煉膠以重量份計包括:乙烯基含量為0.2%-0.4%的乙烯基封端甲基乙烯基硅生膠100份，乙烯基含量為0.05%-0.07%的甲基乙烯基硅生膠221份，乙烯基含量為0.4%-0.6%的甲基乙烯基硅生膠179份，氫含量為0.05%-0.15%的含氫硅油25份，氣相白炭黑330份；所述復(fù)合陶瓷粉以重量份計包括:碳化硅100份，氧化鋁33份，氧化鋯29份，氧化硼17份，蒙脫土 67份。優(yōu)選的，所述玻璃布增強(qiáng)層的玻璃布經(jīng)硅丙乳液處理。更優(yōu)選的，所述硅丙乳液硅含量為3%-15%，更佳的，所述硅丙乳液硅含量為8%。本發(fā)明有益的技術(shù)效果:本發(fā)明的可瓷化硅橡膠復(fù)合帶具有很高的強(qiáng)度和良好的柔韌性，可直接取代云母帶用于耐火電纜制造，且繞包過程中不會產(chǎn)生粉塵污染；用其繞包的電纜線在650-950°C火焰中，燒蝕180分鐘，線路仍能正常工作，且燒蝕后形成陶瓷狀堅硬外殼，外殼具有良好的電性能和機(jī)械強(qiáng)度，在高度震動和水淋情況下線路仍能正常工作?？纱苫柘鹉z復(fù)合帶可用于高等級耐火電纜的制造。
具體實施例方式本發(fā)明的可瓷化硅橡膠復(fù)合帶，是將玻璃布與高強(qiáng)度的可瓷化硅橡膠組合物復(fù)合，制得絕緣繞包材料，具體制備過程如下:
A、將不同乙稀基含量的乙稀基封端甲基乙稀基娃生父和甲基乙稀基娃生13父、含氣娃油與部分氣相白炭黑于捏合機(jī)中捏合，然后再分?jǐn)?shù)次將剩余白炭黑加入捏合機(jī)中，全部混合均勻成團(tuán)后加溫至85°C _95°C繼續(xù)混煉2-3小時，然后升溫至145°C _155°C，抽真空(真空度0.08-0.09Mpa)混煉0.5-1小時。取出自然冷卻即得高強(qiáng)度有機(jī)硅混煉膠。要保證復(fù)合帶的強(qiáng)度，使其達(dá)到電纜制造過程中連續(xù)繞包的要求，混煉膠本身的拉伸強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度及后續(xù)加入的陶瓷粉在其中的分散與配合度是關(guān)鍵因素。本發(fā)明的混煉膠各成份的重量配比為100份乙烯基含量為0.2%-0.4%(質(zhì)量)的乙烯基封端甲基乙烯基硅生膠:200-250份乙烯基含量為0.05%-0.07%(質(zhì)量))的甲基乙烯基硅生膠:150-200份乙烯基含量為
0.4%-0.6%(質(zhì)量)的甲基乙烯基硅生膠:20-30份氫含量為0.05%-0.15%(質(zhì)量)的含氫硅油:300-360份氣相白炭 黑；乙烯基封端甲基乙烯基硅生膠和甲基乙烯基硅生膠的分子量以60-80萬為佳,含氫娃油的粘度以50-1000 mPa*s為佳。配方中還可加入少量的輕基娃油以進(jìn)一步提高混煉膠的拉伸強(qiáng)度?；鞜掃^程中氣相白炭黑分?jǐn)?shù)次(一般3-5次)加入，保證了其在硅生膠中的均勻分散和補(bǔ)強(qiáng)效果。
B、將稱量好的陶瓷粉加入高速混合機(jī)攪拌均勻，然后于球磨機(jī)中研磨0.5-1.5小時得復(fù)合陶瓷粉。陶瓷粉的選擇對于復(fù)合帶在火焰條件下的瓷化度、瓷化后的硬度、致密性、耐水淋性及抗振性至關(guān)重要，本發(fā)明復(fù)合陶瓷粉的重量配比為100份碳化硅:28-38份氧化鋁:25-33份氧化鋯:14-20份氧化硼:62-72份蒙脫土 ；為進(jìn)一步提高復(fù)合帶瓷化后的致密性和抗振性，還可加入適量的玻璃粉。
C、取高強(qiáng)度有機(jī)硅混煉膠、部分磨好的復(fù)合陶瓷粉于捏合機(jī)中捏合，然后再分?jǐn)?shù)次(2-4次為宜)將剩余陶瓷粉加入捏合機(jī)中，全部混勻成團(tuán)后加溫至65-75°C繼續(xù)混煉2-3小時，然后升溫至135-145°C，抽真空(真空度0.08-0.09Mpa)繼續(xù)混煉0.5-1小時，取出自然冷卻，切片于開煉機(jī)上薄通數(shù)次(一般3-5次)，加入硫化劑混煉0.5-1小時得到可瓷化硅橡膠組合物。硫化劑選用2，5-二甲基-2，5-雙(叔丁基過氧基)己烷、過氧化雙-(2，4-二氯苯甲酰)、過氧化雙(4-甲基苯甲酰)、過氧化二苯甲酰、過氧化苯甲酸叔丁酯、1，1-雙(叔丁基過氧基)_3，3，5-三甲基環(huán)己烷、1，1-雙(叔丁基過氧基)環(huán)己烷中的一種或者幾種，加入量取常規(guī)量就可以。
D、將硅丙乳液配制成固含量為3%_10%(質(zhì)量)的稀釋液，以浸涂、刷涂或噴涂的方式處理玻璃布，于70_90°C的溫度下烤干。娃丙乳液的娃含量以3%_15%(質(zhì)量)為佳,試驗證明最佳的硅含量是8%，一定的硅含量提高了處理玻璃布的疏水性、耐水性、電氣絕緣性和耐老化性能。用硅丙乳液處理玻璃布進(jìn)一步提高了復(fù)合帶的拉伸強(qiáng)度和撕裂強(qiáng)度。E、將可瓷化硅橡膠組合物和經(jīng)硅丙乳液處理的玻璃布通過壓延工藝復(fù)合，復(fù)合時硅橡膠層和玻璃布增強(qiáng)層可以復(fù)合為雙層結(jié)構(gòu)或交替層壓為多層結(jié)構(gòu)，層壓好后，經(jīng)過115-125 下烘烤硫化10-20min，最后分切成需要寬度即得到可瓷化硅橡膠復(fù)合帶。實例I
高強(qiáng)度有機(jī)硅混煉膠的制備
稱取乙烯基含量為0.28%(質(zhì)量)分子量為70萬的乙烯基封端甲基乙烯基硅生膠120g、乙烯基含量為0.06%(質(zhì)量)分子量為80萬的甲基乙烯基硅橡膠265g、乙烯基含量為0.50%(質(zhì)量)分子量為60萬的甲基乙烯基硅橡膠215g、氫含量為0.1%(質(zhì)量)粘度為IOOmPa.s的含氫硅油30g、氣相白炭黑96g于捏合機(jī)中，捏合成團(tuán)后再分三次每次加入IOOg氣相白炭黑，全部混勻成團(tuán)后，升溫至90°C繼續(xù)捏合2.5h，然后升溫至150°C抽真空(真空度0.08-0.09MPa)混煉0.5小時，取出自然冷卻即得高強(qiáng)度有機(jī)硅混煉膠。在高強(qiáng)度有機(jī)硅混煉膠中加入硫化劑制成2_厚度的片并硫化后測試，拉伸強(qiáng)度為llMPa，斷裂伸長率為500%，撕裂強(qiáng)度為63kN/m，硬度為shoreA 56。實例2
復(fù)合陶瓷粉的配制
稱取碳化硅412g、氧化鋁136g、氧化鋯120g、氧化硼70g、納米蒙脫土 276g置于高速混合機(jī)中攪拌0.5h，混合均勻， 然后于球磨機(jī)中研磨lh，即得復(fù)合陶瓷粉。實例3 玻璃布的處理
稱取硅含量為8% (質(zhì)量)、固含量為45% (質(zhì)量)的硅丙乳液110g，用890g水稀釋，用稀釋好的硅丙乳液以浸涂方式處理玻璃布，然后于烘道中80°C烘烤8min。實例4
可瓷化硅橡膠復(fù)合帶的制備
稱取實施例1制得的高強(qiáng)度有機(jī)硅混煉膠900g，實施例2配制的復(fù)合陶瓷粉240g，于捏合機(jī)中，捏合成團(tuán)后再分三次每次加入250g實施例2配制的復(fù)合陶瓷粉，全部混勻成團(tuán)后，升溫至70°C繼續(xù)捏合2.5h，然后升溫至140°C抽真空(真空度0.08-0.09MPa)混煉0.5小時，取出自然冷卻，切片后于開煉機(jī)上薄通3-5次，加入過氧化雙(4-甲基苯甲酰)20g，混煉0.5h，即得可瓷化硅橡膠組合物。將可瓷化硅橡膠組合物置于壓延機(jī)上，通過壓延工藝將可瓷化硅橡膠組合物單面壓延于實施例3處理過的玻璃布上，經(jīng)過烘道120°C烘烤硫化15min，即得到單面玻璃布增強(qiáng)的可瓷化硅橡膠復(fù)合帶。所得可瓷化硅橡膠復(fù)合帶的電氣強(qiáng)度大于等于25kV/mm，體積電阻率大于等于2X IO11 Ω.cm3,拉伸強(qiáng)度大于等于60 N/10mm,達(dá)到電纜制造過程中的繞包工藝要求。按照英國標(biāo)準(zhǔn)BS 6387:1994進(jìn)行耐火試驗測試，通電電壓450/750V，950°C火焰條件下燒蝕180分鐘，保持線路完整且能正常通電，且燃燒過程中無有害氣體釋放。
以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實施方式對本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍 。
權(quán)利要求
1.一種可瓷化硅橡膠復(fù)合帶，其包括玻璃布增強(qiáng)層和硅橡膠層，所述硅橡膠層由可瓷化硅橡膠組合物制得，所述可瓷化硅橡膠組合物包括有機(jī)硅混煉膠和復(fù)合陶瓷粉，其特征在于:所述有機(jī)硅混煉膠與復(fù)合陶瓷粉的重量比為1:1-1.2 ； 所述有機(jī)硅混煉膠以重量份計包括: 乙烯基含量為0.2%-0.4%的乙烯基封端甲基乙烯基硅生膠 100份， 乙烯基含量為0.05%-0.07%的甲基乙烯基硅生膠200-250份， 乙烯基含量為0.4%-0.6%的甲基乙烯基硅生膠150-200份， 氫含量為0.05%-0.15%的含氫娃油20-30份，氣相白炭黑300-360份； 所述復(fù)合陶瓷粉以重量份計包括:碳化娃100份，氧化鋁28-38份，氧化鋯25-33份，氧化硼14-20份，蒙脫土62-72份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可瓷化硅橡膠復(fù)合帶，其特征在于:所述有機(jī)硅混煉膠與復(fù)合陶瓷粉的重量比為1: 1.1; 所述有機(jī)硅混煉膠以重量份計包括: 乙烯基含量為0.2%-0.4%的乙烯基封端甲基有機(jī)硅混煉膠 100份， 乙烯基含量為0.05%-0.07%的甲基乙烯基硅生膠221份， 乙烯基含量為0.4%-0.6%的甲基乙烯基硅生膠179份， 氫含量為0.05%-0.15%的含氫娃油25份，氣相白炭黑330份； 所述復(fù)合陶瓷粉以重量份計包括:碳化娃100份，氧化鋁33份，氧化鋯29份，氧化硼17份，蒙脫土67份。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的可瓷化硅橡膠復(fù)合帶，其特征在于:所述玻璃布增強(qiáng)層的玻璃布經(jīng)硅丙乳液處理。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的可瓷化硅橡膠復(fù)合帶，其特征在于:所述硅丙乳液硅含量為3%-15% 。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的可瓷化硅橡膠復(fù)合帶，其特征在于:所述硅丙乳液硅含量為8% 。
全文摘要
本發(fā)明屬于導(dǎo)熱界面材料技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種可瓷化硅橡膠復(fù)合帶，其包括玻璃布增強(qiáng)層和硅橡膠層，硅橡膠層由可瓷化硅橡膠組合物制得，可瓷化硅橡膠組合物包括有機(jī)硅混煉膠和復(fù)合陶瓷粉，有機(jī)硅混煉膠與復(fù)合陶瓷粉的重量比為11-1.2；有機(jī)硅混煉膠包括不同乙烯基含量的乙烯基封端甲基乙烯基硅生膠、甲基乙烯基硅生膠、含氫硅油和氣相白炭黑；復(fù)合陶瓷粉包括碳化硅、氧化鋁、氧化鋯、氧化硼、蒙脫土。本發(fā)明的可瓷化硅橡膠復(fù)合帶具有很高的強(qiáng)度和良好的柔韌性，可取代云母帶用于耐火電纜制造；用其繞包的電纜線在650-950℃火焰中燒蝕180分鐘，線路仍能正常工作。
文檔編號H01B7/295GK103236294SQ20131013788
公開日2013年8月7日 申請日期2013年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月19日
發(fā)明者丁小衛(wèi), 陳小丹, 許家琳, 唐建振 申請人:深圳市安品有機(jī)硅材料有限公司