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陶瓷化硅橡胶电缆
2022-06-13 | 作者:火狐体育网站

  当含有无机填料的橡胶材料暴露在火焰中时,橡胶发生降解或燃烧,降解或燃烧产物挥发后留下强度较小的无机残余物或灰分。这些残余物通常是不凝聚的或不自支撑的,甚至碎成颗粒或粉末,因此没有防火功效,如图1所示。当特殊设计配方的陶瓷化橡胶暴露在火焰中时,视橡胶品种和配方调整,可在350~800℃或以上范围内产生陶瓷化,烧结成多孔性自支撑的陶瓷体,如图2所示,在650~1000℃高温的火焰中、一定时间(0.5~2h)内能保持结构的完整性,可以很好地发挥“被动防火”的功效,为消防安全赢得宝贵时间。

  陶瓷化后的烧结体比较坚硬,敲击有陶瓷声,有一定的屈挠强度和压穿强度。陶瓷化硅橡胶试件的弯曲强度远大于普通硅橡胶,而且随着温度的升高明显增大。模拟救火过程给高温烧蚀的试件喷洒水,陶瓷化硅橡胶的烧结体不炸裂,显示出良好的抗热冲击性。

  陶瓷化硅橡胶无需添加卤素阻燃剂就可以达到阻燃自熄的效果,阻燃性UL94V-0,氧指数可高达38。在火焰的烧蚀下,被烧几分钟后便完全断烟,在接下来的烧蚀过程中,本身不再有烟雾产生。陶瓷化硅橡胶燃烧产生二氧化碳、水和二氧化硅,均为无毒物质。深圳市沃尔核材股份有限公司生产的一种陶瓷化耐火硅橡胶经国家防火建筑材料质量监督检验中心检测,烟气毒性为25.0mg•L-1,试验动物30min染毒期内及染毒后3日内未死亡,且平均体重恢复。依据国家标准GB/T20285-2006《材料产烟毒性危险分级》判断,该材料烟气毒性达到准安全一级。可见陶瓷化硅橡胶属于环保材料。

  优化配方的陶瓷化硅橡胶的电性能——烧结前体积电阻率不小于1015Ω·cm,随着烧结温度的升高,其体积电阻率下降,在1000℃下燃烧30min后,其体积电阻率下降为107Ω·cm。普通硅橡胶烧结前后的体积电阻率分别不小于1015和107Ω·cm。

  胶料制备和制品生产工艺与普通硅橡胶类似,使用常规的橡胶加工设备(挤出机、平板硫化机、注射机等)就可以生产。耐火电缆生产工艺简化,成本降低。

  主要使用甲基乙烯基硅橡胶(例如国产110-2硅橡胶)。也可使用高温硫化乙烯基封端的甲基乙烯基硅橡胶,即二甲基乙烯基硅氧烷基封端的二甲基硅氧烷-甲基乙烯基硅氧烷共聚物(例如国产110-4S硅橡胶)。这种硅橡胶可以用加成硫化体系硫化,硫化胶的撕裂强度高、压缩永久变形低,适用于耐火硅橡胶密封条。若需要耐烧蚀性更好的材料,可选用苯基硅橡胶,也可选用甲基苯基乙烯基硅橡胶(例如国产120-2苯基硅橡胶)。苯基硅橡胶的烧蚀率约为乙烯基硅橡胶的1/2,因价格高昂,仅用于特殊用途。

  采用白炭黑,主要是气相法白炭黑,也用沉淀法白炭黑。白炭黑经过表面处理可以改善硅橡胶硫化胶的强度,提高疏水性。表面处理剂有硅烷偶联剂、八甲基环四硅氧烷等。

  增量填料对硅橡胶只起很弱的补强作用,一般与白炭黑并用,以调节硅橡胶硫化胶的硬度、改善胶料的工艺性能(如挤出性能)和降低成本。主要有石英粉、硅藻土,氧化锌、钛白粉、滑石粉和碳酸钙等。用硅烷偶联剂处理的石英粉,不但提高了补强性,还能起烧结粘结剂的作用,对陶瓷化有贡献。

  为抑制含气相法白炭黑补强的硅橡胶胶料的“结构化”,保证加工性能,需要添加结构化控制剂。一般使用羟基硅油(羟基质量分数为0.06~0.12)。

  陶瓷化硅橡胶最主要的应用是中低压耐火电线电缆,为了保证火灾过程中的通电安全。因此不难理解电缆行业对新型耐火绝缘材料陶瓷化硅橡胶的迫切开发和应用的热情。陶瓷化硅橡胶混炼胶生产设备与普通硅橡胶相同,胶料有很好的挤出性能和模压性能,可以直接使用硅橡胶电线电缆设备挤出、硫化成电线电缆,无需增加设备,可以大幅度降低生产成本。陶瓷化硅橡胶在常温下具有橡胶弹性,火烧后不会像云母带那样发脆脱落,可以通过喷淋、震动试验。考虑到近年来我国许多重大民用建筑的重大火灾与电线电缆有关,民用建筑耐火电缆的需求很大,目前陶瓷化硅橡胶中低压耐火电缆会有较大发展。



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