一种电力设备用环保型防火材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种电力设备用环保型防火材料及其制备方法，属于防火材料及其制备技术领域。一种电力设备用环保型防火材料，其特征在于：由如下重量份的原料制成：改性环氧树脂50~60份、氟碳树脂30~40份、阻燃剂60~90份、膨胀石墨3~10份、硅酸铝纤维3~10份、分子筛2~8份。本发明专利技术防火材料应用于电力设备防火，具有优良的抗裂纹性能、耐水性能和耐候性，良好的膨胀性能，同时能够显著降低基材在燃烧状态下的热释放速率，减少质量损失，而且产烟量小，环保效果好。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于防火材料及其制备
，具体涉及一种电力设备用环保型防火材料及其制备方法。
技术介绍
随着现代科技及电力产业的飞速发展，电力设备已经成为我们日常工作和生活当中的重要组成部分，为我们提供了诸如工业用电，民用电力，电信、数据传输、互联网络、商业、金融、科技、医疗等多方位的电力服务。我们对电力的依赖也变得日趋强烈。与过去的情况相比，电力设备本身已经高度精密化，功能越来越完备，造价也变得越来越昂贵，所以电力设备的一次很小的火灾都将造成非常严重的后果。其中不仅包括设备本身的损失，而由此引发的电力服务中断所带来的损失更是不可估量。因此，电力设备的安全，特别是对火灾的防范，已经变成保障电力设备安全，确保电力服务正常运行的首要问题。涂覆防火材料是一种经济、安全的措施，再加上现代化的火灾防护系统，能够很好地解决电力设备的安全问题。防火材料按其阻燃机理，可以分为膨胀型防火材料和非膨胀型防火材料两类。非膨胀型涂料主要是通过涂层自身的难燃性和不燃性，同时在火焰或高温下能释放出灭火性气体，并形成不燃性的无机“釉膜”层隔绝空气，以防止或延滞被涂物着火燃烧。膨胀型防火材料是其涂层在火焰或高温下发生膨胀炭化，形成一个比原来膜厚大几十倍甚至上百倍的不易燃性的海绵状炭质层，以隔绝外界火焰对基材的加热。同时涂膜熔融膨胀过程中产生大量不燃性气体，稀释了底材热分解产生的可燃性气体，可有效阻止火焰的蔓延，是真正有效的防火材料。膨胀阻燃聚合物是在阻燃涂料的基础上发展起来的新型阻燃技术。它是将含有碳源、酸源和气源的膨胀型阻燃剂与聚合物共混加工，形成阻燃材料。膨胀阻燃材料燃烧时酸源放出无机酸，使碳源含有的多元醇酯化，进而脱水炭化，粘稠的炭化产物在气源释放的惰性气体、反应产生的水蒸汽及聚合物降解产生的小分子挥发物的作用下膨胀，形成微孔结构的炭层。该膨胀炭层具有隔氧、隔热、无熔滴滴落并使火焰自熄的作用。目前，市面上的防火材料以膨胀型为主，能有效地保护构筑物的损坏和变形，一旦发生了火灾，防火材料的保护作用可以增加人员逃亡时间与救援时间，大大减少维修费用，缩短工程修复时间，并且避免造成更多的人员伤亡与财产损失。专利CN201210217965.7公开了溴碳醇酸树脂电缆防火涂料及其制备方法，该防火涂料的组分为：溴碳醇酸树脂，聚磷酸铵，三聚氰胺，季戊四醇，三氧化二锑，硼酸锌，膨润土，钛白粉，氯化石蜡，三氧化二钼，二甲基硅油，催干剂，溶剂。该专利技术防火涂料用于电缆防火，各项性能均衡，综合性能突出。但是该防火材料燃烧时产烟量较多，抗裂纹性能还有待提高。专利CN201610263081公开了一种电力设备用防火涂料，包括以下重量份的原料：有机硅氧烷-丙烯酸酯共聚乳液50-60份，聚乙烯醇缩甲醛30-40份，偶氮二异丁腈5-10份，醋酸乙烯酯5-10份，马来酸酐5-10份，亚硫酸铅3-5份，稀土稳定剂3-5份，聚氨酯树脂2-4份，消泡剂HT-6065-10份，氢氧化镁2-4份，氢氧化铝2-4份，去离子水10-20份。该耐火极限不低于3小时，耐水性≥26小时，耐冷热循环性能≥20次。但是该防火涂料所用部分材料毒性较大，燃烧易产生有毒烟气，不利于推广利用。上述防火材料均可应用于电力设备，可实现电力设备不同程度地防火需求，但是防火材料的炭化层致密度不够，发烟量较大，耐候性能还有待提高。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术所要解决的技术问题是提供一种原料环保，成膜效果好，发烟量小，耐候性强的电力设备用环保型防火材料。为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种电力设备用环保型防火材料，由如下重量份的原料制成：改性环氧树脂50~60份、氟碳树脂30~40份、阻燃剂60~90份、膨胀石墨3~10份、硅酸铝纤维3~10份、分子筛2~8份。优选地，所述阻燃剂由四苯基双酚A二磷酸酯、磷酸三聚氰胺和二季戊四醇以重量比4~6：0.5~1.5.5：1.5~3制成。优选地，所述阻燃剂为70~80重量份。优选地，所述四苯基双酚A二磷酸酯、磷酸三聚氰胺和二季戊四醇的重量配比为3：1：1.5。优选地，所述膨胀石墨的粒径为200~300μm。一种电力设备用环保型防火材料的制备方法，包括以下步骤：步骤S1：称取重量份的阻燃剂35~70份、膨胀石墨3~10份和硅酸铝纤维3~10份混合，在高剪切均质机中剧烈搅拌至完全均匀分散，得均质料；步骤S2：将所得均质料加入到改性环氧树脂50~60重量份和氟碳树脂30~40重量份的预混料中，经转速为80~120r/min的搅拌器搅拌5~12分钟；然后加入分子筛2~8重量份，经转速为900~1000r/min的搅拌器搅拌45~60分钟，用蒸馏水稀释至所需浓度，即得防火材料。优选地，所述阻燃剂由下述制备方法获得：按照四苯基双酚A二磷酸酯、磷酸三聚氰胺和二季戊四醇的重量配比为4~6：0.5~1.5.5：1.5~3，分别称取四苯基双酚A二磷酸酯、磷酸三聚氰胺和二季戊四醇混合，2000~2500r/min下剪切搅拌10~15分钟。优选地，所述防火材料均匀喷涂在电力设备表面，控制涂覆厚度为0.5~1.5㎜。本专利技术相比现有技术，其有益效果如下：本专利技术将改性环氧树脂和氟碳树脂合用作为成膜物质，改性环氧树脂，具有优良的熔体流动速率、较高的阻燃效率、无迁移、耐候性优良等优点；氟碳树脂，具有良好的耐腐蚀性、自洁性及柔韧性等诸多优良特性，但是硬度低，耐温性差，使其应用受到了很大限制。周知防火材料所用成膜物质不仅能够满足室温自干、成膜性、抗水性、附着性、耐热性及化学稳定性等，还能够满足在火焰或高温作用下涂层具有难燃性和优异的膨胀效果。通过实验发现，改性环氧树脂和氟碳树脂以重量比50~60：30~40配合使用，相比单一使用改性环氧树脂或氟碳树脂，耐温性提高，耐火时间延长10分钟以上，膨胀倍率提高25%以上，发泡层表现为炭层均匀，表面密实。但是在此基础上提高氟碳树脂的比重或降低改性环氧树脂的比重，膨胀倍率、耐火时间及发泡层质量等均有不同程度地减弱。本专利技术防火材料中添加膨胀石墨，能够增强膨胀体系的炭层强度，同时膨胀石墨表面光滑，耐热性能好，还能够改善膨胀体系的密实度和涂刷性能，当其遇到热源时，体积迅速膨胀产生了绝缘的石墨片层，这样就使基体具备良好的阻燃性能。试验表明，添加膨胀石墨3~10重量份能够明显改善防火材料的性能，太多或太少都起不到明显的有益作用。此外，本专利技术还添加了适量的硅酸铝纤维，一方面与膨胀石墨协同，可提高燃烧炭层的强度，减少炭层裂纹产生；另一方面硅酸铝纤维性质稳定，热导率低，能够阻止火焰、氧气、热质等的传递，可降低材料的导热性，起到隔热保护作用。分子筛是一类具有骨架结构的硅铝酸盐晶体，添加在防火材料中能够提高基材的阻燃性能，增强熔体稳定性，同时提高炭层强度和稳定性，炭化层内部结构强度增加，孔壁增厚。通过上述各材料协同，保护基材，使之阻止辐射热以及与火焰的直接接触，有效地隔离外部燃烧时产生的可燃气体和热量向内部传播，从而达到阻燃的目的。本专利技术阻燃剂采用四苯基双酚A二磷酸酯、磷酸三聚氰胺和二季戊四醇复配使用，试验表明，该阻燃剂常温下在绝大多数常见溶剂中的溶解度相对较低，具有良好的热稳定性能，与成膜物质及其添加物等形成了较为理想的协同阻燃效果，能够在基材表面形成适当厚度的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电力设备用环保型防火材料，其特征在于：由如下重量份的原料制成：改性环氧树脂50~60份、氟碳树脂30~40份、阻燃剂60~90份、膨胀石墨3~10份、硅酸铝纤维3~10份、分子筛2~8份。

【技术特征摘要】
1.一种电力设备用环保型防火材料，其特征在于：由如下重量份的原料制成：改性环氧树脂50~60份、氟碳树脂30~40份、阻燃剂60~90份、膨胀石墨3~10份、硅酸铝纤维3~10份、分子筛2~8份。2.如权利要求1所述的电力设备用环保型防火材料，其特征在于：所述阻燃剂由四苯基双酚A二磷酸酯、磷酸三聚氰胺和二季戊四醇以重量比4~6：0.5~1.5.5：1.5~3制成。3.如权利要求1所述的电力设备用环保型防火材料，其特征在于：所述阻燃剂为70~80重量份。4.如权利要求1所述的电力设备用环保型防火材料，其特征在于：所述四苯基双酚A二磷酸酯、磷酸三聚氰胺和二季戊四醇的重量配比为3：1：1.5。5.如权利要求1所述的电力设备用环保型防火材料，其特征在于：所述膨胀石墨的粒径为200~300μm。6.一种电力设备用环保型防火材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤S1：称取重量份的阻燃剂35~70份、膨胀石墨3~1...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏韬，史宏伟，韩庆军，
申请(专利权)人：国网河南省电力公司周口供电公司，
类型：发明
国别省市：河南;41