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新型高分子耐火材料-陶瓷化硅橡胶

新型高分子耐火材料-陶瓷化硅橡胶 CERADIR先进陶瓷在线
2023-04-18
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近几年来,伴随着城镇人口急剧增长,高层建筑、大型商场、医疗机构、飞机场不断增多,消防安全的重要性日益突显。那么在火灾事故中,怎样确保电力和通信在一定时间内保持通畅,降低人员的伤亡成为当代世界急需解决的难题。在科学家的持续研究下,陶瓷化硅橡胶应运而生。陶瓷化硅橡胶材料是一种新型的高分子耐火材料,常温下保持硅橡胶的所有特性,随着大家对安全防火意识提高,其应用领域也在不断延伸。


01

陶瓷化硅橡胶特点

1.在火焰中形成自支撑陶瓷体

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。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,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。


2.有一定的强度,抗热冲击性好

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。


3.无卤、低烟、低毒、自熄、环保

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。


4.电性能良好

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。


5.易加工

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。


02

陶瓷化硅橡胶的配方分析中主要组成

1.生胶

主要使用甲基乙烯基硅橡胶(例如国产110-2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。


2.补强填料

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。


3.增强填料

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。


4.结构化控制剂

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)。


5.热稳定剂

热稳定剂一般采用氧化硒、氢氧化硒或辛酸硒,氧化铁或辛酸铁等。



本文来源于公众号“合盛硅业”

版权归原作者所有


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