[发明专利]一种无卤阻燃电缆用阻火发泡材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种无卤阻燃电缆用阻火发泡材料及其制备方法。本发明涉及石油钻井平台电缆技术领域，本发明提供的耐HCF火焰燃烧的阻火发泡材料特别适用于石油钻井平台具有多处碳烃易燃的油气、粉尘爆炸燃烧的危险区域，也可适用于高层建筑、地下铁道、大型电站及重要的工矿企业等重要场所对电缆束封堵的火灾安全防护。

背景技术

目前，电缆用耐火材料主要有两类：(1)耐火安全电缆用云母带，云母带是一种高性能的云母绝缘制品，具有优良的耐高温性能和耐燃烧性能。粉云母带常态时具有良好的柔软性，适用于各种耐火电缆中主要耐火绝缘层。在遇明火燃烧时基本不存在有害烟雾的挥发，所以该产品用于电缆不但有效，而且很安全。(2)以添加无机金属氧氧化物或有机阻燃剂为主的体系的阻燃材料，如以氢氧化铝、氢氧化镁为主，复配少量增效阻燃剂，如硼酸锌、红磷、有机磷酸酯、有机硅等；或添加含溴阻燃剂，以三氧化二锑为协同阻燃组分，同时加入大量无机填料来实现阻燃的填充材料。二十世纪90年代初，又出现了膨胀型阻燃剂，这种膨胀阻燃剂在火焰作用下，通过化学反应及物理作用在材料表面迅速膨胀，形成导热系数很低的多孔致密炭层，可有效阻隔火焰热量的传导，起到耐火和阻火作用；此外，由于膨胀型阻燃剂具有阻燃效率高、发烟量少、无滴落等优点，也是目前无卤阻燃材料的重要阻燃剂之一，主要应用于电力施工行业对电缆等防火通道的封堵，很少见用于电缆行业的生产使用，更少见能耐1100℃以上高温的报导。

耐火云母带，虽具有较好的耐火性能，特别是人工合成的氟金云母带，不含结晶水，熔点1375℃，可耐较高的温度，安全裕度大，耐高温性能最好，然而，由于云母带是以云母纸粘合在玻璃布上经挤压、烘干而成的，致使云母带在火焰中，由粘合剂的失效、分层而散落，进而尚失了大部分的防火和保护功能，为弥补缺陷，只能采用多层叠压式绕包，即浪费工时，又大大提高了成本，经济效益差。

以添加无机金属氧氧化物或有机阻燃剂为主的体系的阻燃材料，虽然可以通过优选阻燃剂，做到无卤低烟阻燃和发泡成壳，但尚不能满足电缆行业和石油平台电缆对耐HCF火焰燃烧的要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种无卤阻燃电缆用阻火发泡材料及其制备方法，该材料即具有优良耐热、低烟无卤阻燃、柔软，又具有耐1100℃HCF火焰燃烧的阻火和防护功能，可以挤包在电缆护套的表面，满足电缆行业和石油平台电缆对耐HCF火焰燃烧的要求。

采用的技术方案是：

本发明的一种无卤阻燃电缆用耐HCF火焰燃烧的阻火发泡材料，其特征是由下列原料及按重量份(phr)含量组成：

上述的基材为聚二甲基甲基乙烯基硅氧烷，俗称甲基乙烯基硅橡胶，分子量(万)50～70、挥发份(150℃×3h)％≤3.0、乙烯基含量(mo1％)0.07～03，具良好的耐高、低温性，可在-50～250℃下长期工作，其防潮、电绝缘性，耐电弧，电晕性以及耐老化、耐臭氧性能十分优良。硅橡胶表面还具有良好的不粘性和憎水性。有机硅橡胶不但具有材质柔软，易填充且填充量大，特别与无机材质相容性好，挤出和工艺成型性优良，而且主要成分为二氧化硅，化学性质稳定，不燃烧，特别在火焰中，可以与其它无机材质有效陶瓷化。

上述的酸源为高聚合度聚磷酸铵(APP)，聚合度＞700，1％热失重分解温度≥270℃，水中溶解度≤0.5g/100ml H2O(25℃)。聚磷酸铵(APP)通过热分解产生的多磷酸为强酸，很快使成炭剂脱水、成炭。高聚合度聚磷酸铵(APP)是近年来发展起来的磷系无机阻燃剂，由于它含磷量高、含氮量多、热稳定性好、水溶性小、近于中性、阻燃效果好，是膨胀型阻燃剂不可缺少的主要原料，具有低烟、无毒等优点。

上述的成炭剂为季戊四醇(PER)，是一种白色或淡黄色的结晶粉末，与聚磷酸铵(APP)配合可得膨胀型阻燃剂。

上述的陶瓷化成壳剂可以是陶土、瓷土、高岭土、五硼酸铵、偏硼酸硼砂、无水硼酸锌、水合硼酸锌、氢氧化铝等填料中的一种或几种。在本发明中的陶瓷化成壳剂在火焰中可以熔结成陶瓷结构，可对膨胀结构起到固化和增强作用，防止发泡的膨胀结构塌陷和变形，破坏阻火和隔热作用。

上述的发泡剂为三聚氰胺、双氰胺中的一种或几种。

上述的润滑剂为二甲基硅氧烷，俗称硅油，用以改善挤出加工的流变性及润滑性。