高分子防潮防火封堵组合材料及其使用方法与流程

本发明属于高分子化合物技术领域，具体涉及高分子防潮防火封堵组合材料及其使用方法。

背景技术：

电气柜在电力领域应用非常广泛，一般是由钢材质加工而成用来保护元器件正常工作的柜子。基于线缆引入柜内的需要，电气柜的底部通常会预设孔洞。由于线缆的尺寸及其数量差异等原因与孔洞达不到完全的密封贴合，这会造成电气柜密封不严，潮气容易进入柜内造成柜体或电气元件的腐蚀，小动物等也会钻入柜内，破坏线缆等，因此有必要采取一定的补救措施。

现有技术通常采取的措施有：①在孔洞中加装封堵结构，例如公告号为cn211046062u的专利文献，提供了一种电气柜封堵结构，以将线缆与孔洞之间的缝隙完全密封；②采取防潮措施，例如公开号为cn108539631a提供了一种防潮电力柜，在柜中加入包括干燥组件和吹风组件的防潮装置；公开号为cn103247945a提供了一种防潮端子箱，在外盖体与内盖体之间形成凝露腔，防止湿气通过排湿通道进入箱体中，从源头切断箱体内部湿气的补充，有效提高端子箱的防潮效果。但是上述措施均需要对电气柜进行改装，或在安装初期进行预设，对电气柜在运行过程中出现的问题得不到较好地解决。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种高分子防潮防火封堵组合材料，以用于电气柜体密封，或用于修补发生锈蚀的电气柜等，绝缘、防潮、防火性能好。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

高分子防潮防火封堵组合材料，由a组分和b组分组成，所述a组分由如下原料制成：乙烯基封端聚硅氧烷、α,ω-二羟基聚硅氧烷、甲基丁炔醇和二氧化硅粉末；所述b组分由如下原料制成：聚硼硅氧烷、含氢硅油、聚醚改性硅油和pt催化剂，所述a组分与所述b组分的重量比为1：1。

在本发明中，a组分和b组分混合，室温条件下，pt催化剂催化α,ω-二羟基聚硅氧烷与含氢硅油发生硅氢缩合脱氢反应，产生的氢气促进泡孔结构的形成；乙烯基封端聚硅氧烷与含氢硅油发生硅氢加成反应，内部逐渐形成网络结构，从而快速成型。其中的甲基丁炔醇为硅氢加成反应的阻聚剂，能够较好地控制反应进程，获得性能优异的产物；二氧化硅粉末为填料颗粒，可以增强材料的机械性能；聚硼硅氧烷的加入能够改善材料的交联速率及形成泡孔的结构，从而提升材料的气密性。聚醚改性硅油的适量加入能够提高材料的流平性，使材料在固化前流平性更佳，便于流延密封，而且使成型面更为平整光滑。

作为优选，所述乙烯基封端聚硅氧烷为乙烯基封端的聚苯基硅氧烷或乙烯基封端的二甲基聚硅氧烷。

乙烯基封端的聚苯基硅氧烷或乙烯基封端的二甲基聚硅氧烷与与含氢硅油发生硅氢加成反应，内部逐渐形成网络结构。

作为优选，所述聚硼硅氧烷的羟基含量为1.5-4%。聚硼硅氧烷的加入量需严格控制，加入量过多，会使材料硬度增加，弹性减弱，耐久性下降；过少则其提升材料气密性的作用不明显。

作为优选，所述聚硼硅氧烷通过如下制备方法获得：称取聚二甲基硅氧烷、硼酸和碳酸钙，加入真空捏合机中，封釜，开启搅拌并升温至172-180℃，待温度达到172-180℃后，保持2-2.5小时，反应结束后冷却4-5小时，即得。

所述碳酸钙的粒径为100nm~1.0μm。

所述二甲基硅氧烷、硼酸和碳酸钙的质量比为100：（8-15）：（8.5-11.5）。

聚硼硅氧烷通过硼酸与聚二甲基硅氧烷经172-180℃高温反应得到，硼和氧之间的相互作用对聚硼硅氧烷的粘弹性性质起重要作用，聚硼硅氧烷通过暂时的si-o:b弱键分裂和重新连接形成可逆的物理交联，具有剪切增稠特性，应用至本材料中能够改善材料的交联速率及形成泡孔的结构，从而提升材料的气密性。碳酸钙作为填充物料，以改善材料的机械性能及流变特性。

作为优选，高分子防潮防火封堵组合材料，由a组分和b组分组成，所述a组分由如下原料制成：乙烯基封端聚硅氧烷100重量份；α,ω-二羟基聚硅氧烷80-110重量份；甲基丁炔醇0.2-1.5重量份；二氧化硅粉末20-35重量份；所述b组分由如下原料制成：聚硼硅氧烷40-55重量份；含氢硅油45-70重量份；聚醚改性硅油0.05-0.2重量份；pt催化剂0.6-1.8重量份；所述a组分与所述b组分的重量比为1：1。

所述含氢硅油的活性氢摩尔分数为0.3-0.8mol/100g。根据上述反应原理可知，硅氢键同时参与了硅氢加成反应和硅氢缩合脱氢反应，与体系内三维交联网络和泡孔结构的形成过程都紧密相关。因此含有较多硅氢键的含氢硅油既可以作为交联剂，也可以作为发泡剂来使用，而含氢硅油的用量会直接影响到材料的发泡程度和硫化程度，进而影响到宏观性能。当含氢硅油用量过低时，不仅发泡系数小，而且硫化反应也不能完全进行，材料的表面粘性较大，力学性能较差，因此含氢硅油的用量不能过低；但当含氢硅油的用量超过一定范围后，材料的发泡系数将不再发生明显改变。因此适宜用量的含氢硅油至关重要。

作为优选，高分子防潮防火封堵组合材料，由a组分和b组分组成，所述a组分由如下原料制成：乙烯基封端的二甲基聚硅氧烷100重量份；α,ω-二羟基聚硅氧烷97-110重量份；甲基丁炔醇0.2-1.0重量份；二氧化硅粉末20-30重量份；所述b组分由如下原料制成：聚硼硅氧烷45-55重量份；含氢硅油45-58重量份；聚醚改性硅油0.05-0.2重量份；pt催化剂1.0-1.8重量份；所述a组分与所述b组分的重量比为1：1。

作为优选，高分子防潮防火封堵组合材料，由a组分和b组分组成，所述a组分由如下原料制成：乙烯基封端的聚苯基硅氧烷100重量份；α,ω-二羟基聚硅氧烷80-100重量份；甲基丁炔醇0.9-1.5重量份；二氧化硅粉末28-35重量份；所述b组分由如下原料制成：聚硼硅氧烷40-48重量份；含氢硅油55-70重量份；聚醚改性硅油0.05-0.2重量份；pt催化剂0.6-1.2重量份；所述a组分与所述b组分的重量比为1：1。

本发明还提供了一种上述高分子防潮防火封堵组合材料的使用方法，包括以下步骤：

s1.按照配比比例准确称量a组分和b组分；

s2.将a组分和b组分在混合罐中混合均匀，得到胶料；

s3.把混合均匀的胶料灌封到电气柜的底部或元件的缝隙，保证整个过程自流平；

s4.室温条件下固化，或者静置，待所述胶料自行排泡至气泡消失后，加温固化。

优选地，所述室温条件下固化的时间为0.5~4小时。

本发明所提供的上述使用方法，可用于新的电气柜，也可用于发生锈蚀脱落等问题的电气柜，当用于已发生锈蚀的电气柜时，在使用之前，需对电气柜进行必要的处理工作，具体为：整理工作面线缆、标牌，清除尘土、铁锈等，对锈蚀较严重的地方采用金属板进行补强；对柜体底部直径大于2mm的洞使用防火泥或者其他防火材料预密封。

申请人在长期的作业及实践中发现，电气柜的底部经长时间使用后普遍容易发生锈蚀，那么这些锈蚀是怎么产生的呢。第一，柜体密封不严的情况，一旦雨季来来临，潮湿的空气就会源源不断的通过缝隙进入配电柜内，由于湿气长期聚集在柜内，在温湿度的作用下会发现霉变，锈蚀现象，另外即使是晴朗的天气，配电柜体如果做得不严密，就会存在电呼吸现象。当太阳直射的时候，由于温室效应，配电柜柜体温度低于外部温度，这时中和配电柜柜体就会吸收外部温度。这就是电的呼吸，电呼吸存在就会带来湿气，产生腐蚀。第二，由于运输或者其他原因，壳体受损，使得表面的涂层受到破坏，也会使得配电柜壳体产生锈蚀。第三，环境影响，空气污染、化学药品、油渍等都会对配电柜柜体产生腐蚀。那么为了避免这种锈蚀的产生，除了加装防潮装置以驱赶潮气外；还可以选择提高柜体的密封性，使潮气不易进入柜体内，但是常规的密封方法，例如，加装封堵结构，或用防火泥、速干水泥、防火板/石膏板等效果不明显。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

本发明提供了一种高分子防潮防火封堵组合材料，主要应用于电气柜，既可以在电气柜的安装初期进行涂覆，也可以在电气柜发生锈蚀等情况下做补救之用，采用双组分构成，在现场进行混合，均匀浇注后可完成流平，具有良好的密封性、阻燃性、绝热性、耐久性、易扩容等特性，能耐受高低温和各种恶劣环境，具有不变形、不变质、不开裂，与各种金属材质、电缆护套材质均可紧密结合，而且不产生任何不良化学反应；可以广泛应用于电气、通讯盘柜底部；可有效防止小动物等从地下进入封闭柜内，防止电缆夹层或沟道潮湿空气渗入柜内，给生产运行设备提供坚固的防护屏障。

本发明组合材料在固化前具有良好的流动性，渗透力强，便于箱体密封；而且采用双组份设计，可室温固化，也可高温加速固化，以提高生产效率；固化过程不放热，无副产物，对基材无腐蚀性；可深度固化，收缩性小，具有更优的防水防潮和抗老化性能；优异的耐高低温性，在-60~200℃温度范围内保持良好的绝缘性能。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步清楚阐述本发明的内容，但本发明的保护内容不仅仅局限于下面的实施例。在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

下述实施例所用乙烯基封端的二甲基聚硅氧烷、α,ω-二羟基聚硅氧烷、甲基丁炔醇、二氧化硅粉末、聚二甲基硅氧烷、硼酸、碳酸钙、含氢硅油、聚醚改性硅油和pt催化剂均为市售原料。

实施例1

高分子防潮防火封堵组合材料，由a组分和b组分组成，所述a组分由如下原料制成：乙烯基封端的二甲基聚硅氧烷100重量份；α,ω-二羟基聚硅氧烷80重量份；甲基丁炔醇0.2重量份；二氧化硅粉末20重量份；所述b组分由如下原料制成：聚硼硅氧烷40重量份；含氢硅油45重量份；聚醚改性硅油0.05重量份；pt催化剂0.6重量份；所述a组分与所述b组分的重量比为1：1。

其中，二氧化硅粉末的粒径为5-40nm。

含氢硅油的活性氢摩尔分数为0.3-0.6mol/100g。

本发明中，所述聚硼硅氧烷通过如下制备方法获得：称取聚二甲基硅氧烷、硼酸和碳酸钙，加入真空捏合机中，封釜，开启搅拌并升温至172℃，待温度达到172℃后，保持2小时，反应结束后冷却4小时，即得。

所述碳酸钙的粒径为100nm~1.0μm。

所述二甲基硅氧烷、硼酸和碳酸钙的质量比为100：8：8.5。

本发明中，所述聚硼硅氧烷的羟基含量为1.5-4%。

实施例2

高分子防潮防火封堵组合材料，由a组分和b组分组成，所述a组分由如下原料制成：乙烯基封端的聚苯基硅氧烷100重量份；α,ω-二羟基聚硅氧烷110重量份；甲基丁炔醇1.5重量份；二氧化硅粉末35重量份；所述b组分由如下原料制成：聚硼硅氧烷55重量份；含氢硅油70重量份；聚醚改性硅油0.2重量份；pt催化剂1.8重量份；所述a组分与所述b组分的重量比为1：1。

其中，二氧化硅粉末的粒径为5-40nm。

含氢硅油的活性氢摩尔分数为0.3-0.8mol/100g。

本发明中，所述聚硼硅氧烷通过如下制备方法获得：称取聚二甲基硅氧烷、硼酸和碳酸钙，加入真空捏合机中，封釜，开启搅拌并升温至175℃，待温度达到175℃后，保持2.5小时，反应结束后冷却5小时，即得。

所述碳酸钙的粒径为100nm~1.0μm。

所述二甲基硅氧烷、硼酸和碳酸钙的质量比为100：15：11.5。

本发明中，所述聚硼硅氧烷的羟基含量为1.5-4%。

实施例3

高分子防潮防火封堵组合材料，由a组分和b组分组成，所述a组分由如下原料制成：乙烯基封端的二甲基聚硅氧烷100重量份；α,ω-二羟基聚硅氧烷97重量份；甲基丁炔醇0.5重量份；二氧化硅粉末23重量份；所述b组分由如下原料制成：聚硼硅氧烷45重量份；含氢硅油58重量份；聚醚改性硅油0.07重量份；pt催化剂1.0重量份；所述a组分与所述b组分的重量比为1：1。

其中，所述聚硼硅氧烷通过如下制备方法获得：称取聚二甲基硅氧烷、硼酸和碳酸钙，加入真空捏合机中，封釜，开启搅拌并升温至180℃，待温度达到180℃后，保持2小时，反应结束后冷却4.5小时，即得。

所述碳酸钙的粒径为100nm~1.0μm。

所述二甲基硅氧烷、硼酸和碳酸钙的质量比为100：10：9。

本发明中，所述聚硼硅氧烷的羟基含量为1.5-4%。

实施例4

高分子防潮防火封堵组合材料，由a组分和b组分组成，所述a组分由如下原料制成：乙烯基封端的二甲基聚硅氧烷100重量份；α,ω-二羟基聚硅氧烷100重量份；甲基丁炔醇0.8重量份；二氧化硅粉末28重量份；所述b组分由如下原料制成：聚硼硅氧烷50重量份；含氢硅油50重量份；聚醚改性硅油0.12重量份；pt催化剂1.5重量份；；所述a组分与所述b组分的重量比为1：1。

其中，所述聚硼硅氧烷通过如下制备方法获得：称取聚二甲基硅氧烷、硼酸和碳酸钙，加入真空捏合机中，封釜，开启搅拌并升温至178℃，待温度达到178℃后，保持2.3小时，反应结束后冷却4.5小时，即得。

所述碳酸钙的粒径为100nm~1.0μm。

所述二甲基硅氧烷、硼酸和碳酸钙的质量比为100：12：11。

所述聚硼硅氧烷的羟基含量为1.5-4%。

实施例5

高分子防潮防火封堵组合材料，由a组分和b组分组成，所述a组分由如下原料制成：乙烯基封端的二甲基聚硅氧烷100重量份；α,ω-二羟基聚硅氧烷110重量份；甲基丁炔醇1.0重量份；二氧化硅粉末30重量份；所述b组分由如下原料制成：聚硼硅氧烷55重量份；含氢硅油58重量份；聚醚改性硅油0.15重量份；pt催化剂1.6重量份；；所述a组分与所述b组分的重量比为1：1。

其中，所述聚硼硅氧烷通过如下制备方法获得：称取聚二甲基硅氧烷、硼酸和碳酸钙，加入真空捏合机中，封釜，开启搅拌并升温至178℃，待温度达到178℃后，保持2.3小时，反应结束后冷却4.5小时，即得。

所述碳酸钙的粒径为100nm~1.0μm。

所述二甲基硅氧烷、硼酸和碳酸钙的质量比为100：9：9。

所述聚硼硅氧烷的羟基含量为1.5-4%。

实施例6

高分子防潮防火封堵组合材料，由a组分和b组分组成，所述a组分由如下原料制成：乙烯基封端的聚苯基硅氧烷100重量份；α,ω-二羟基聚硅氧烷80重量份；甲基丁炔醇0.9重量份；二氧化硅粉末28重量份；所述b组分由如下原料制成：聚硼硅氧烷40重量份；含氢硅油55重量份；聚醚改性硅油0.2重量份；pt催化剂0.6重量份；所述a组分与所述b组分的重量比为1：1。聚硼硅氧烷同实施例1。

实施例7

高分子防潮防火封堵组合材料，由a组分和b组分组成，所述a组分由如下原料制成：乙烯基封端的聚苯基硅氧烷100重量份；α,ω-二羟基聚硅氧烷90重量份；甲基丁炔醇1.2重量份；二氧化硅粉末32重量份；所述b组分由如下原料制成：聚硼硅氧烷45重量份；含氢硅油65重量份；聚醚改性硅油0.08重量份；pt催化剂0.9重量份；所述a组分与所述b组分的重量比为1：1。聚硼硅氧烷同实施例1。

实施例8

高分子防潮防火封堵组合材料，由a组分和b组分组成，所述a组分由如下原料制成：乙烯基封端的聚苯基硅氧烷100重量份；α,ω-二羟基聚硅氧烷100重量份；甲基丁炔醇1.5重量份；二氧化硅粉末35重量份；所述b组分由如下原料制成：聚硼硅氧烷48重量份；含氢硅油70重量份；聚醚改性硅油0.16重量份；pt催化剂1.2重量份；所述a组分与所述b组分的重量比为1：1。聚硼硅氧烷同实施例1。

实施例9

一种上述高分子防潮防火封堵组合材料的使用方法，包括以下步骤：

s1.按照实施例1-8任一配比比例准确称量a组分和b组分；

s2.将a组分和b组分在混合罐中混合均匀，得到胶料；

s3.把混合均匀的胶料灌封到电气柜的底部或元件的缝隙，保证整个过程自流平；

s4.室温条件下固化，或者静置，待所述胶料自行排泡至气泡消失后，加温固化。

所述室温条件下固化的时间为0.5~4小时。夏季温度高，固化会快一些；冬季温度低，固化会慢一些。

实施例10

一种上述高分子防潮防火封堵组合材料的使用方法，包括以下步骤：

s0.整理工作面线缆、标牌，清除尘土、铁锈等，对锈蚀较严重的地方采用金属板进行补强；对柜体底部直径大于2mm的洞使用防火泥或者其他防火材料预密封；

s1.按照实施例1-8任一配比比例准确称量a组分和b组分；

s2.将a组分和b组分在混合罐中混合均匀，得到胶料；

s3.把混合均匀的胶料灌封到电气柜的底部或元件的缝隙，保证整个过程自流平；

s4.室温条件下固化，或者静置，待所述胶料自行排泡至气泡消失后，加温固化。

所述室温条件下固化的时间为0.5~4小时。夏季温度高，固化会快一些；冬季温度低，固化会慢一些。

对比例1：与实施例1不同的是，省略b组分中的聚硼硅氧烷，其余原料及其比例不变。

对比例2：与实施例1不同的是，省略a组分中的甲基丁炔醇，其余原料及其比例不变。

对比例3：与实施例1不同的是，调整b组分中的聚醚改性硅油至0.5重量份，其余原料及其比例不变。

对比例4：与实施例1不同的是，调整b组分中的聚硼硅氧烷至62重量份，其余原料及其比例不变。

效果评价：将本发明上述实施例1-8中任一制备的材料、比较例1-4制备的材料以及常规的防火泥、速干水泥、防火板/石膏板进行如下性能比较，其中的各项性能测试参考标准如下：

gb50229-2006《火力发电厂与变电所设计防火规范》；

gb50217-2018《电力工程电缆设计规范》；

dl/t5221-2016《城市电力电缆线路设计技术规定》；

ga161—1997《防火封堵材料的性能要求和实验方法》；

td-dl92-3001《电缆防火阻燃通用设计》；

dlgj154-2000《电缆防火措施设计和施工验收标准》；

dl5027-2015《电力设备典型消防规程》；

gb50168-2018《电气设置安装工程电缆线路施工及验收规范》；

gb50987-2014《水利水电工程设计防火规范》；

cecs154-2003《建筑防火封堵应用技术规程》。

测试比对结果如下表1、表2和表3所示：

表1本发明组合材料的各项性能

表2性能比对（一）

由上述测试及比对结果可知，本发明组合材料作为电气柜的密封材料，绝缘性能好，粘结强度高，不透水，阻燃，硬度高，适宜施工作业，组合材料中各成分能较好地协同配合实现上述性能地更好呈现。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。