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低熔点玻璃粉应用在新型硅橡胶防火阻燃电缆

 随着城市人口的急剧增长,高层建筑、宾馆酒店、大型商店、车站、机场不断增加,地铁、隧道以及大型公共娱乐场所、公共交通设施也在急剧增加,消防的重要性凸现出来;特别是如何在火灾情况下,在一定时间内保障电力和通讯线路的畅通,赢得宝贵的时间,减少人员的伤亡和生命财产的损失,是人们不断探索的课题。

硅橡胶生胶是以Si-O交替主链,侧基为有机基团构成的线形半无机高分子,具有许多独特而优异的性能,如耐高低温、耐紫外、耐辐射、耐候、电绝缘、高透气性、生理惰性等,因此,硅橡胶在航空、航天、电子电器、轻工、机械、建筑、化工、医学、日用品等方面获得了广泛的应用。

采用硅橡胶来制造新型防火电缆,是目前行业发展的新方向和研究热点。该材料在常温下具有普通硅橡胶的性能,适用于所有硅橡胶的加工方式,简化了耐火电缆的生产、施工工艺,降低了成本。而经过高温火焰的烧蚀后,转变成坚硬、连续的陶瓷体,而且具有良好的隔热作用,能够有效阻挡火灾的蔓延。除用于耐火电缆外,可瓷化塑料还可用作其他耐火制品。

低熔点玻璃粉应用在硅橡胶电缆的阻燃陶瓷化

低熔点玻璃粉是由安米微纳推出的一种先进封接材料,该材料具有较低的熔化温度和封接温度,良好的耐热性何化学稳定性,高的机械强度,而被广泛应用于真空和微电子技术、激光和红外技术、高能物理、能源、宇航、汽车等众多领域。可实现玻璃、陶瓷、金属、半导体间的相互封接。低熔点玻璃粉作为新型材料,已经应用到某些新材料,包括用于飞机、汽车及电器的高温阻燃硅胶、阻燃橡胶及阻燃塑料等电缆及其他零部件制造的协效助燃。

 


低熔点玻璃粉在阻燃电线电缆包皮材料中的应用机理
利用低熔点玻璃粉高温受热熔融,但有高粘度的,进而玻璃化或陶瓷化的物理特点,在阻燃电线电缆包皮材料的原料里预先加入匹配温度的低熔点玻璃粉,经高温冲击产生以下机理结果:
1、部分低熔点玻璃粉受热熔融与金属线材封接形成隔热玻璃态的保护层;
2、外层低熔点玻璃粉受热熔融后形成无机玻璃状隔氧层保护里层树脂不再高温氧化;
3、部分与有机树脂的自由基发生反应形成难熔物质;
4、部分降温后形成无机玻璃状导热层与封接的部分将热量高速导走;
5、并在金属表面形成一层膨胀与金属匹配,颜色可调,抗氧化、抗还原、耐酸碱及超耐候的保护层。
低熔点玻璃粉材料作用

(1)可用作耐高温阻燃电线电缆包皮材料的主要原料(载体主材料)。
(2)可用作耐高温阻燃电线电缆包皮材料的功能原料(耐高温功能材料)。
(3)起骨架作用,可增加漆膜厚度,提高涂层耐磨性和耐久性。
(4)硼系低熔点玻璃粉(安米微纳D255,D245)于一些不含重金属的环保产品,如家电和商电等。
(5)控制配方中粉材的细度与配方工艺的配合,可提高电缆包皮材料的抗撕裂与拉断强度,尤其用在超薄高导热的阻燃产品。
(6)因为其优异的理化性能,可广泛使用于耐酸碱、耐高温及高耐候性产品上(如化工区及石化区)。
(7)因其产品硬度较大,使用时注意与其他助剂的配比,产品的部分性能可加少量助剂来调节,如:助燃性、导热性、抗划伤等可分别添加高纯硅微粉、氧化铝粉等。
(8)可根据耐高温阻燃电线电缆包皮材料理化要求,选择匹配低熔点玻璃粉设计产品功能及使用工艺。
说明:产品硬度较高,使用产品建议后添加、慢速搅拌均匀、高温分散及快速挤出或成型的组合工艺实现。
低熔点玻璃粉D255应用在硅橡胶陶瓷化性能测评

硅氧烷基塑料不易引燃、燃烧速度慢、无燃烧滴落现象并且燃烧时无有毒气体释放,显示出良好的阻燃耐火性质。但是,它们在燃烧过后,产生的类陶瓷物质呈现粉末状只有很低的强度,不足以实现防火的作用。而这一现象在加入低熔点玻璃粉D255之后获得明显改善。

 

图中列出了不同低熔点玻璃粉D255含量的硅橡胶样品经过高温灼烧后的弯曲强度测试数据可以看出不含低熔点玻璃粉的硅橡胶,其弯曲强度仅有1.87Mpa,且很容易破碎成粉末,如下图所示。而加入低熔点玻璃粉后,弯曲强度逐渐增加,且有清脆陶瓷声。当低熔点玻璃粉添加量为0.41时,弯曲强度达到12.79Mpa,继续添加低熔点玻璃粉,弯曲强度开始缓慢下降。
总结:随着低熔点玻璃粉D255的加入,硅橡胶力学性能逐渐下降,到达一定温度,形成陶瓷层阻燃。

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