一种缆索织物用柔性阻燃胶及其制备方法与流程

1.本发明属于阻燃胶技术领域，尤其涉及一种缆索织物用柔性阻燃胶及其制备方法。


背景技术：

2.随着城市化进程的加快，桥梁的数量逐渐增多。桥梁作为现代化交通的重要组成部分，不仅仅要满足日常交通需求，同样还应能承受极端条件。面对冲击和地震恶劣条件，桥梁设计规范提供了指导和规定，从而使得桥梁设计更加准确。但是，有关桥梁防火的相关规定是非常有限的。高强度钢丝是缆索承重桥梁的重要组成部分，虽然钢结构本身不可燃，但遇到火灾时，由于其良好的导热性，其表面温度会急剧上升，导致钢结构强度损失，进而引发桥梁变形或倒塌等，从而造成巨大的经济损失和人员伤亡。因此，对缆索进行必要的防火保护是非常必要的。
3.一般而言，对钢结构防火措施主要有屏蔽法、浇注混凝土或砌筑耐火砖、包覆耐火轻质板材、涂抹防火涂料、包覆柔性毡状隔热材料等。根据缆索的结构特性主要采用聚硫密封胶或者缠包带防护结构。聚硫密封胶防腐性能较好，但是阻燃性能较差，高温容易开裂。缠包带的自粘附或者热固化工艺也不能起到较好的阻燃效果。目前新兴的对缆索的防护一般采用柔性卷材，通过密封胶将材料固定在缆索上，但是整体而言有机物含量较高，发生火灾时容易燃烧，不能起到较好的阻燃效果。
4.如现有技术在低密度高强度阻燃胶的制备过程中加入由改性纳米碳酸钙和湿法超微细重钙混合制成的改性混合填料，由于湿法超微细重钙团聚颗粒比表面积小、颗粒表面活性基团数量少、产生的键合力少，使硅酮胶的断裂伸长率变大，硅酮胶的粘接力和拉伸强度具有较好的补强效果，但硅酮胶在300℃即可燃烧，面临火灾时短时间即灰化失去保护作用。又如通过对水性高分子异氰酸酯胶黏剂中的主剂聚乙烯醇进行磷酸酯化改性，同时利用磷硅阻燃剂作为水性高分子-异氰酸酯胶黏剂的填料，调制出具有阻燃性能的胶黏剂，磷系阻燃剂挥发性大，燃烧时会产生滴落物。
5.因此，目前应用于缆索防护方向的阻燃胶在遇到火灾时不能起到较好的防护作用，在温度较高的火场中瞬间就会失去保护作用，无法阻止火焰的蔓延。此外，缆索防护织物用阻燃胶必须具备较好的粘结力和柔性，目前市面上的阻燃胶的阻燃性能和粘结性能相冲突，添加较多的阻燃剂会使得阻燃性能上升但柔性和粘结性能降低，并且会发生卷曲开裂的情况，降低阻燃剂的用量会使得材料阻燃胶的阻燃性能不达标。


技术实现要素：

6.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种缆索织物用柔性阻燃胶及其制备方法，本发明提供的阻燃胶具有良好的粘结性和柔性，可以较好的粘结在缆索上，并且卷曲不开裂。
7.本发明提供了一种缆索防护织物用柔性阻燃胶，包括：10~45wt%的丙烯酸乳液；
5~35wt%的增粘树脂；10~65wt%的阻燃剂；0.5~15wt%的协效剂；0.05~0.5wt%的消泡剂。
8.优选的，所述丙烯酸乳液的玻璃化温度＜-10℃，所述丙烯酸乳液的固含量为50~60%。
9.优选的，所述增粘树脂选自松香树脂、石油树脂、萜烯树脂中的一种或几种。
10.优选的，所述阻燃剂包括：酸源、炭源和气源。
11.优选的，所述酸源选自聚磷酸铵、磷酸、磷酸酯中的一种或几种；所述炭源选自多羟基化合物中的一种或几种；所述气源选自含氮化合物中的一种或几种。
12.优选的，所述协效剂选自天然蒙脱土、可膨胀石墨、三氧化二锑、纳米二氧化硅中的一种或几种。
13.优选的，所述消泡剂选自聚醚型消泡剂、有机硅消泡剂、矿物油类消泡剂的一种或几种。
14.本发明提供了一种上述技术方案所述的缆索防护织物用柔性阻燃胶的制备方法，包括：将增粘树脂、协效剂和丙烯酸乳液混合，得到胶液；将阻燃剂和胶液、消泡剂混合，得到缆索防护织物用柔性阻燃胶。
15.优选的，所述阻燃剂的制备方法包括：将酸源、炭源和气源加入水中，混合后调节ph值，得到阻燃剂。
16.本发明提供一种缆索防护织物用柔性阻燃胶，受热时发生膨胀形成多孔的泡沫焦炭层，限制热量的传递，阻止火焰的继续燃烧。同时，本发明提供的阻燃胶具有良好的粘结性和柔性，可以较好的粘结在缆索上，并且卷曲不开裂。
17.本发明与缆索防护织物有较好的相容性，能够和织物牢固复合，并且与钢结构有较好的粘结力；本发明三源一体，酸源受热分解，催化炭源脱水酯化形成稳定炭层；炭源作为成炭剂，是形成膨胀炭层的基础；气源作为发泡剂，受热时产生不可燃气体；遇到燃烧火焰时形成膨胀炭层，起到隔热隔氧作用，进而阻止持续燃烧行为，有较好的阻燃效果；本发明具有较好的柔韧性，与缆索防护织物复合后卷曲缠绕不开裂。
具体实施方式
18.下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
19.本发明提供了一种缆索防护织物用柔性阻燃胶，包括：10~45wt%的丙烯酸乳液；5~35wt%的增粘树脂；10~65wt%的阻燃剂；0.5~15wt%的协效剂；
0.05~0.5wt%的消泡剂。
20.在本发明中，所述丙烯酸乳液的质量含量优选为15~40%，更优选为20~35%，最优选为25~30%。
21.在本发明中，所述丙烯酸乳液优选为水性丙烯酸乳液；所述丙烯酸乳液的玻璃化温度优选＜-10℃，更优选为-30~-40℃，最优选为-35℃；所述丙烯酸乳液的固含量优选为50~60%，更优选为53%。
22.在本发明中，所述增粘树脂的质量含量优选为10~30%，更优选为15~25%，最优选为20%。
23.在本发明中，所述增粘树脂优选选自松香树脂、石油树脂、萜烯树脂中的一种或几种，更优选为松香乳液或萜烯树脂，所述松香乳液的固含量优选为45~55%，更优选为50%；所述萜烯树脂的固含量优选为40~60%，更优选为50%。
24.在本发明中，所述阻燃剂的质量含量优选为15~60%，更优选为20~55%，更优选为30~50%，最优选为40%。
25.在本发明中，所述阻燃剂优选为膨胀型阻燃剂（ifr）；所述阻燃剂优选包括：酸源、炭源和气源。
26.在本发明中，所述酸源优选选自聚磷酸铵、磷酸、磷酸酯中的一种或几种，更优选为聚磷酸铵，所述聚磷酸铵的聚合度优选＞1000，更优选为1500；所述炭源优选选自淀粉、蔗糖、季戊四醇等多羟基化合物中的一种或几种；所述气源优选选自聚酰胺、尿素、三聚氰胺等含氮化合物中的一种或几种。
27.在本发明中，所述酸源、炭源和气源的质量比优选为（3~9）：（2~5）：（2~10），更优选为（4~8）：（3~4）：（3~8），最优选为（5~7）：3.5：（4~6）。
28.在本发明中，所述阻燃剂的制备方法优选包括：将酸源、炭源和气源加入水中，混合后调节ph值，得到阻燃剂溶液。
29.在本发明中，所述水优选为去离子水；所述混合优选搅拌至混合均匀，所述搅拌的转速优选为600~1000rpm，更优选为700~900rpm，最优选为800rpm，所述搅拌的时间优选为1~3h，更优选为2h；所述混合的温度优选为60~110℃，更优选为70~100℃，最优选为80~90℃；所述ph值优选为6~8，更优选为7。在本发明中，所述阻燃剂溶液的质量浓度优选为50~60%，更优选为55%。
30.在本发明中，所述协效剂的质量含量优选为1~12%，更优选为5~10%，最优选为6~8%。
31.在本发明中，所述协效剂优选选自天然蒙脱土、可膨胀石墨、三氧化二锑、纳米二氧化硅中的一种或几种。
32.在本发明中，所述消泡剂的质量含量优选为0.1~0.4%，更优选为0.2~0.3%。
33.在本发明中，所述消泡剂优选选自聚醚型消泡剂、有机硅消泡剂、矿物油类消泡剂的一种或几种。
34.本发明提供了一种上述技术方案所述的缆索防护织物用柔性阻燃胶的制备方法，包括：将增粘树脂、协效剂和丙烯酸乳液混合，得到胶液；将阻燃剂溶液和胶液、消泡剂混合，得到缆索防护织物用柔性阻燃胶。
35.在本发明中，所述缆索防护织物用柔性阻燃胶的制备方法优选包括以下步骤：1）将酸源、炭源、气源加入去离子水中，在60~110℃条件下搅拌至混合均匀，调节ph为6~8；酸源：炭源：气源的质量比为（3~9）：（2~5）：（2~10）；溶液的浓度控制在50~60%；2）将增粘树脂、协效剂依次加入到丙烯酸乳液中，恒温搅拌至混合均匀；3）将步骤1）所得溶液加入到步骤2）所得胶液中，恒温搅拌至混合均匀，最后加入消泡剂，搅拌，得到缆索防护织物用柔性阻燃胶。
36.在本发明中，所述步骤2）中恒温搅拌的转速优选为400~600rpm，更优选为500rpm；所述恒温搅拌的时间优选为20~40min，更优选为30min。
37.在本发明中，所述步骤3）中恒温搅拌的速度优选为700~900rpm，更优选为800rpm；所述恒温搅拌的时间优选为20~40min，更优选为30min；所述搅拌的时间优选为8~12min。
38.本发明在基体燃烧时三源协同作用，在被保护物体表面形成均匀的多孔泡沫碳层，一方面释放出不可燃气体，稀释可燃性挥发气体和氧气的浓度，另一方面隔绝空气阻止热传导以达到阻燃效果。本发明外加少量协效剂，利用协效剂与ifr体系之间的协同效应，提高体系阻燃效果。本发明具有较好的粘性，一方面可以与缆索防护织物较好的复合，不发生分层，另一方面可以和钢结构较好的粘贴。本发明选用低玻璃化温度的丙烯酸溶液，保证了阻燃胶的柔韧性，并通过配比调节，不影响阻燃性能的情况下仍然保持较好的粘性。
39.实施例1
40.按照下述方法制备缆索织物用柔性阻燃胶：（1）称取聚磷酸铵（聚合度1500）27g，季戊四醇15g，尿素30g，加入144ml去离子水中，在105℃的条件下搅拌2h，转速为800rpm。
41.（2）称取松香乳液27g（固含量50%），纳米二氧化硅2g，丙烯酸乳液140g（玻璃化温度-35℃，固含量53%）；将松香乳液和纳米二氧化硅依次加入丙烯酸乳液中，恒温500rpm搅拌30min。
42.（3）将步骤（1）所得溶液加入到步骤（2）所得胶液中，恒温800rpm搅拌30min至混合均匀，最后加入1.5g消泡剂（烟台恒鑫化工科技有限公司提供的thix-278有机硅消泡剂），继续搅拌10min，得到阻燃胶。
43.根据gb/t 2792-2014，对本发明实施例1制备的阻燃胶进行180
°
钢板剥离力测试，结果为7.2kn/m；按照ul94-2006标准在水平垂直燃烧仪上测试本发明实施例1制备的阻燃胶的阻燃等级，结果为vtm-0。vtm-0：对样品进行两次10秒的燃烧测试后，火焰在30秒内熄灭，不能有燃烧物掉下。vtm-1：对样品进行两次10秒的燃烧测试后，火焰在60秒内熄灭，不能有燃烧物掉下。vtm-2：对样品进行两次10秒的燃烧测试后，火焰在60秒内熄灭，可以有燃烧物掉下。
44.实施例2
45.按照下述方法制备缆索织物用柔性阻燃胶：（1）称取聚磷酸铵（聚合度1500）27g，淀粉15g，尿素30g，加入144ml去离子水中，在105℃的条件下搅拌2h，转速为800rpm。
46.（2）称取松香乳液27g（固含量50%），纳米二氧化硅2g，丙烯酸乳液140g（玻璃化温度-35℃，固含量53%）；将松香乳液和纳米二氧化硅依次加入丙烯酸乳液中，恒温500rpm搅拌30min。
47.（3）将步骤（1）所得溶液加入到步骤（2）所得胶液中，恒温800rpm搅拌30min至混合均匀，最后加入1.5g消泡剂（烟台恒鑫化工科技有限公司提供的thix-278有机硅消泡剂），继续搅拌10min，得到阻燃胶。
48.根据gb/t 2792-2014，对本发明实施例2制备的阻燃胶进行180
°
钢板剥离力测试，结果为6.3kn/m；按照ul94-2006标准在水平垂直燃烧仪上测试本发明实施例2制备的阻燃胶的阻燃等级，结果为vtm-0。
49.实施例3
50.按照下述方法制备缆索织物用柔性阻燃胶：（1）称取聚磷酸铵（聚合度1500）27g，淀粉15g，尿素30g，加入144ml去离子水中，在105℃的条件下搅拌2h，转速为800rpm。
51.（2）称取萜烯树脂27g（固含量50%），纳米二氧化硅2g，丙烯酸乳液140g（玻璃化温度-35℃，固含量53%）；将萜烯树脂和纳米二氧化硅依次加入丙烯酸乳液中，恒温500rpm搅拌30min。
52.（3）将步骤（1）所得溶液加入到步骤（2）所得胶液中，恒温800rpm搅拌30min至混合均匀，最后加入1.5g消泡剂（烟台恒鑫化工科技有限公司提供的thix-278有机硅消泡剂），继续搅拌10min，得到阻燃胶。
53.根据gb/t 2792-2014，对本发明实施例3制备的阻燃胶进行180
°
钢板剥离力测试，结果为6.8kn/m；按照ul94-2006标准在水平垂直燃烧仪上测试本发明实施例3制备的阻燃胶的阻燃等级，结果为vtm-0。
54.对比例1
55.按照下述方法制备缆索织物用柔性阻燃胶：（1）称取聚磷酸铵（聚合度1500）27g，季戊四醇15g，尿素30g，加入144ml去离子水中，在105℃的条件下搅拌2h，转速为800rpm。
56.（2）称取松香乳液27g（固含量50%），丙烯酸乳液140g（玻璃化温度-35℃，固含量53%）；将松香乳液加入丙烯酸乳液中，恒温500rpm搅拌30min。
57.（3）将步骤（1）所得溶液加入到步骤（2）所得胶液中，恒温800rpm搅拌30min至混合均匀，最后加入1.5g消泡剂（烟台恒鑫化工科技有限公司提供的thix-278有机硅消泡剂），继续搅拌10min，得到阻燃胶。
58.根据gb/t 2792-2014，对本发明对比例1制备的阻燃胶进行180
°
钢板剥离力测试，结果为7.3kn/m；按照ul94-2006标准在水平垂直燃烧仪上测试本发明对比例制备的阻燃胶的阻燃等级，结果为vtm-1。
59.对比例2
60.按照下述方法制备缆索织物用柔性阻燃胶：（1）称取聚磷酸铵（聚合度1500）27g，淀粉15g，尿素30g，加入144ml去离子水中，在105℃的条件下搅拌2h，转速为800rpm。
61.（2）称取松香乳液27g（固含量50%），丙烯酸乳液140g（玻璃化温度-35℃，固含量53%）；将松香乳液加入丙烯酸乳液中，恒温500rpm搅拌30min。
62.（3）将步骤（1）所得溶液加入到步骤（2）所得胶液中，恒温800rpm搅拌30min至混合均匀，最后加入1.5g消泡剂（烟台恒鑫化工科技有限公司提供的thix-278有机硅消泡剂），
继续搅拌10min，得到阻燃胶。
63.根据gb/t 2792-2014，对本发明对比例2制备的阻燃胶进行180
°
钢板剥离力测试，结果为6.2kn/m；按照ul94-2006标准在水平垂直燃烧仪上测试本发明对比例2制备的阻燃胶的阻燃等级，结果为vtm-1。
64.虽然已参考本发明的特定实施例描述并说明本发明，但是这些描述和说明并不限制本发明。所属领域的技术人员可清晰地理解，在不脱离如由所附权利要求书定义的本发明的真实精神和范围的情况下，可进行各种改变，以使特定情形、材料、物质组成、物质、方法或过程适宜于本技术的目标、精神和范围。所有此类修改都意图在此所附权利要求书的范围内。虽然已参考按特定次序执行的特定操作描述本文中所公开的方法，但应理解，可在不脱离本发明的教示的情况下组合、细分或重新排序这些操作以形成等效方法。因此，除非本文中特别指示，否则操作的次序和分组并非本技术的限制。

技术特征：
1.一种缆索防护织物用柔性阻燃胶，其特征在于，包括：10~45wt%的丙烯酸乳液；5~35wt%的增粘树脂；10~65wt%的阻燃剂；0.5~15wt%的协效剂；0.05~0.5wt%的消泡剂；所述阻燃剂包括：酸源、炭源和气源。2.根据权利要求1所述的缆索防护织物用柔性阻燃胶，其特征在于，所述丙烯酸乳液的玻璃化温度＜-10℃，所述丙烯酸乳液的固含量为50~60%。3.根据权利要求1所述的缆索防护织物用柔性阻燃胶，其特征在于，所述增粘树脂选自松香树脂、石油树脂和萜烯树脂中的一种或几种。4.根据权利要求1所述的缆索防护织物用柔性阻燃胶，其特征在于，所述酸源选自聚磷酸铵、磷酸和磷酸酯中的一种或几种。5.根据权利要求1所述的缆索防护织物用柔性阻燃胶，其特征在于，所述炭源选自多羟基化合物；所述多羟基化合物选自淀粉、蔗糖和季戊四醇中的一种或几种。6.根据权利要求1所述的缆索防护织物用柔性阻燃胶，其特征在于，所述气源选自含氮化合物；所述含氮化合物选自聚酰胺、尿素、三聚氰胺中的一种或几种。7.根据权利要求1所述的缆索防护织物用柔性阻燃胶，其特征在于，所述协效剂选自天然蒙脱土、可膨胀石墨、三氧化二锑和纳米二氧化硅中的一种或几种。8.根据权利要求1所述的缆索防护织物用柔性阻燃胶，其特征在于，所述消泡剂选自聚醚型消泡剂、有机硅消泡剂和矿物油类消泡剂的一种或几种。9.一种权利要求1所述的缆索防护织物用柔性阻燃胶的制备方法，其特征在于，包括：将增粘树脂、协效剂和丙烯酸乳液混合，得到胶液；将所述胶液、阻燃剂和消泡剂混合，得到缆索防护织物用柔性阻燃胶。10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述阻燃剂的制备方法包括：将酸源、炭源和气源加入水中，混合后调节ph值，得到阻燃剂。

技术总结
本发明属于阻燃胶技术领域，提供了一种缆索防护织物用柔性阻燃胶，包括：10~45wt%的丙烯酸乳液；5~35wt%的增粘树脂；10~65wt%的阻燃剂；0.5~15wt%的协效剂；0.05~0.5wt%的消泡剂。本发明提供的阻燃胶与缆索防护织物有较好的相容性，能够和织物牢固复合，并且与钢结构有较好的粘结力；本发明中三源一体，酸源受热分解，催化炭源脱水酯化形成稳定炭层；炭源作为成炭剂，是形成膨胀炭层的基础；气源作为发泡剂，受热时产生不可燃气体；遇到燃烧火焰时形成膨胀炭层，起到隔热隔氧作用，进而阻止持续燃烧行为，有较好的阻燃效果；本发明具有较好的柔韧性，与缆索防护织物复合后卷曲缠绕不开裂。裂。


技术研发人员：黄秋美 傅超 王振宇
受保护的技术使用者：山东鲁阳节能材料股份有限公司
技术研发日：2023.07.10
技术公布日：2023/8/9