一种阻燃防水复合胶带及其制备方法与流程

1.本发明涉及电缆技术领域，特别涉及一种阻燃防水复合胶带及其制备方法。


背景技术：

2.传统阻燃防火胶带分为自粘性及非自粘性，主要原料皆为聚烯烃橡胶及塑料共混物或者硅橡胶，如中国专利cn 111040455a中介绍所示，采用硅橡胶为基材的单层自粘性阻燃防火胶带的制备。但是该防火自粘带初始状态为弹性体状态，虽然其拉伸性、自粘接融合性尚可，但是其几乎不粘被保护物体，而且弹性体状态带材的自融合性和从形性能明显差于胶泥状物质，所以其仅能起到阻燃防火作用，起不到防水性能。且传统阻燃防火胶带也是非硫化橡胶材质，也存在老化性能、耐高温性能差的问题，长期使用性能不佳。


技术实现要素：

3.本发明的主要目的是提供一种阻燃防水复合胶带，旨在解决现有阻燃防火胶带不能防水且性能差的问题。
4.为实现上述目的，本发明提出一种阻燃防水复合胶带，包括相互贴合的增强层和粘接层，所述增强层的材料组分按重量份计算包括：
[0005][0006]
所述粘接层的材料组分按重量份计算包括：
[0007]
[0008]
可选地，所述增强层的材料组分按重量份计算包括：
[0009][0010]
所述粘接层的材料组分按重量份计算包括：
[0011][0012]
可选地，所述阻燃添加剂为含卤阻燃剂或者无卤阻燃剂，包括十溴二苯乙烷、氯化石蜡、三氧化二锑、氢氧化镁、氢氧化铝中的2种或者2种以上的复配物。
[0013]
可选地，所述硅胶为25℃下动力粘度不低于60万的α,ω
‑
端羟基聚二甲基硅氧烷或者二羟基聚二甲基硅氧烷、乙烯基含量在0.15％
‑
1.5％的甲基乙烯基硅橡胶中的一种或多种。
[0014]
可选地，所述聚烯烃橡胶组合物为乙丙橡胶、丁基橡胶、丁腈橡胶、氯丁橡胶、氟橡胶中的一种或多种。
[0015]
可选地，所述增粘剂为增粘性萜烯树脂、硅烷偶联剂、聚异丁烯中的一种或多种。
[0016]
可选地，所述补强剂为比表面积150m2/g以上的气相法二氧化硅。
[0017]
可选地，所述辐照交联助剂选自taic、tmptma、多乙烯基硅油中的一种或两种。
[0018]
可选地，所述偶联剂选自硅烷类偶联剂、钛酸酯偶联剂的一种或两种。
[0019]
可选地，所述催化剂选自有机锡类组合物、钛酸酯类组合物中的一种。
[0020]
本发明还提出一种阻燃防水复合胶带的制备方法，包括：
[0021]
步骤一：增强层制备
[0022]
将增强层中除偶联剂、催化剂外的材料组分投入到捏合机中进行捏合混炼1
‑
3h，后于100
‑
180℃温度下抽真空时间0.5
‑
3h，真空度范围
‑
0.05～
‑
0.1mpa，然后将混炼物料过开炼机薄通、出片得到增强层基胶；
[0023]
将所述增强层基胶在捏合机中加入偶联剂及催化剂，密闭捏合10
‑
25min得增强层
混合基胶；
[0024]
将所述增强层混合基胶通过挤出机口模，挤出样片得到增强层半成品；
[0025]
将所述增强层半成品在10kgy
‑
100kgy钴源辐照吸收剂量下进行辐照交联，即得到所述阻燃防水复合胶带的外层；
[0026]
步骤二：粘接层制备
[0027]
将粘接层除偶联剂、催化剂外的材料组分投入到捏合机中进行捏合混炼1
‑
3h，后于100
‑
150℃温度下抽真空时间0.5
‑
2h，真空度范围
‑
0.05～
‑
0.1mpa，然后将混炼物料过开炼机薄通、出片得粘接层基胶；
[0028]
将所述粘接层基胶在捏合机中加入偶联剂及催化剂，密闭捏合10
‑
25min得粘接层混合基胶；
[0029]
将所述粘接层混合基胶置于挤出机中挤出成片，得粘接层半成品；
[0030]
步骤三：增强层和粘接层双层复合制备
[0031]
将所述粘接层半成品通过复卷机器贴合在辐照后的增强层半成品上，得到所述阻燃防水复合胶带成品。
[0032]
本发明技术方案通过用半交联型阻燃硅胶带代替目前的防火胶带外层，该交联型阻燃硅胶带是通过辐照进行半交联，使得产品在使用安装时具备一定的初始强度，可提供拉伸缠绕性和持续抱紧力，待安装完成后，该半交联型硅胶带外层仍旧可以吸收空气中的微量水汽进行后固化交联，达到完全交联硫化橡胶的效果，既解决了拉伸时候的自融合性，又解决了长期耐老化性能。
[0033]
通过用具备初始粘性的阻燃硅胶基粘接层替代传统粘性丁基橡胶层，该层具备初始的粘接、填充性性能及防水密封性能。待安装完成后，内部这层粘接层会继续吸收空气中的微量水进行固化交联，达到硫化橡胶的效果，从而和被粘结物体粘接为一体，既提供了安装时需要的的粘性及填充性，又解决了内层长期耐老化性能差的问题。
附图说明
[0034]
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
[0035]
图1为本发明阻燃防水复合胶带的制备流程示意图。
[0036]
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
[0037]
下面将结合本发明实施例中的附图，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作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。
[0038]
本发明提出一种阻燃防水复合胶带，该阻燃防水复合胶带具有阻燃和防水性能，并且还可以解决长期耐老化性能问题。
[0039]
本发明提出一种阻燃防水复合胶带，包括相互贴合的增强层和粘接层，所述增强层的材料组分按重量份计算包括：硅胶20
‑
80份；阻燃添加剂40
‑
180份；补强剂10
‑
60份；增量剂0
‑
45份；辐照交联助剂0.5
‑
5份；偶联剂0.5
‑
5份；催化剂0.5
‑
3份；
[0040]
所述粘接层的材料组分按重量份计算包括：硅胶10
‑
70份；聚烯烃橡胶0
‑
40份；增粘剂0.5
‑
5.0份；阻燃添加剂40
‑
170份；补强剂10
‑
50份；增量剂0
‑
100份；偶联剂0.2
‑
7份；催化剂0.2
‑
6份。
[0041]
本发明技术方案通过用半交联型阻燃硅胶带代替目前的防水胶带外层，该交联型阻燃硅胶带是通过辐照进行半交联，使得产品在使用安装时具备一定的初始强度，可提供拉伸缠绕性和持续抱紧力，待安装完成后，该半交联型硅胶带外层仍旧可以吸收空气中的微量水汽进行后固化交联，达到完全交联硫化橡胶的效果，既解决了拉伸时候的自融合性，又解决了长期耐老化性能。
[0042]
通过用具备初始粘性的阻燃硅胶基粘接层替代传统粘性丁基橡胶层，该层具备初始的粘接、填充性性能及防水密封性能。待安装完成后，内部这层粘接层会继续吸收空气中的微量水进行固化交联，达到硫化橡胶的效果，从而和被粘结物体粘接为一体，既提供了安装时需要的粘性及填充性，又解决了内层长期耐老化性能差的问题。
[0043]
本发明阻燃防水复合胶带的内外双层阻燃性皆可达到阻燃v0级标准，而且内层在湿气固化前为硅胶基胶泥状物质，在满足阻燃性能的同时，填充性及从形性更优，和被保护物粘接性优异，可同时满足防火及防水性能要求，待安装完成后一周内，内外层皆可持续进行反应交联，形成复合无间隙的硫化胶带，老化性能及粘接性能明显优于传统胶带，性能优势明显。
[0044]
本发明阻燃防水复合胶带在安装后即可达到防水及阻燃防火要求，且安装后一周内，内外层皆可继续硫化交联，形成完全硫化交联的硅胶基硫化带，老化性能、防水性能及粘接性能优异，既可以满足现有防水及防火胶带的性能要求，又可以解决长期耐老化性的问题。
[0045]
可选地，所述增强层的材料组分按重量份计算包括：硅胶60
‑
80份；阻燃添加剂50
‑
90份；补强剂15
‑
35份；增量剂0
‑
45份；辐照交联助剂0.5
‑
3份；偶联剂0.5
‑
3份；催化剂0.5
‑
2.5份；
[0046]
所述粘接层的材料组分按重量份计算包括：硅胶20
‑
70份；聚烯烃橡胶0
‑
25份；增粘剂0.5
‑
5.0份；阻燃添加剂60
‑
100份；补强剂10
‑
30份；增量剂0
‑
100份；偶联剂2.0
‑
4.5份；催化剂2
‑
4份。
[0047]
可选地，所述阻燃添加剂为含卤阻燃剂或者无卤阻燃剂，包括十溴二苯乙烷、氯化石蜡、三氧化二锑、氢氧化镁、氢氧化铝中的2种或者2种以上的复配物。
[0048]
十溴二苯乙烷是近年来开发生产的一种新型、广谱、高效、环保的添加型阻燃剂，其耐热性、耐光性和不易渗析性等特点都优于十溴二苯醚。十溴二苯乙烷无任何毒性，也不会对生物产生任何致畸性。十溴二苯乙烷在使用的体系中相当稳定，用它阻燃的热塑性塑料可以循环使用。
[0049]
氯化石蜡具有低挥发性、阻燃、电绝缘性良好、价廉等优点，可用作阻燃剂和聚氯乙烯辅助增塑剂。
[0050]
三氧化二锑属于添加型阻燃剂，常与其他阻燃剂、消烟剂并用，各组分间可产生协
同效应。三氧化二锑在燃烧初期，首先是熔融，在材料表面形成保护膜隔绝空气，通过内部吸热反应，降低燃烧温度。在高温状态下三氧化二锑被气化，稀释了空气中氧浓度，从而起到阻燃作用。
[0051]
氢氧化镁是塑料、橡胶制品优良的阻燃剂。氢氧化镁是一种新型填充型阻燃剂，通过受热分解时释放出结合水，吸收大量的潜热，来降低它所填充的合成材料在火焰中的表面温度，具有抑制聚合物分解和对所产生的可燃气体进行冷却的作用。分解生成的氧化镁又是良好的耐火材料，也能帮助提高合成材料的抗火性能，同时它放出的水蒸气也可作为一种抑烟剂。氢氧化镁是公认的橡塑行业中具有阻燃、抑烟、填充三重功能的优秀阻燃剂。广泛应用于橡胶、化工、建材、塑料及电子、不饱和聚酯和油漆、涂料等高分子材料中。
[0052]
氢氧化铝是用量最大和应用最广的无机阻燃添加剂。氢氧化铝作为阻燃剂不仅能阻燃，而且可以防止发烟、不产生滴下物、不产生有毒气体。
[0053]
可选地，硅胶为25℃下动力粘度不低于60万的α,ω
‑
端羟基聚二甲基硅氧烷或者二羟基聚二甲基硅氧烷、乙烯基含量在0.15％
‑
1.5％的甲基乙烯基硅橡胶中的一种或多种。
[0054]
可选地，所述聚烯烃橡胶组合物为乙丙橡胶、丁基橡胶、丁腈橡胶、氯丁橡胶、氟橡胶中的一种或多种。
[0055]
其中，乙丙橡胶有优异的耐天候、耐臭氧、耐热、耐酸碱、耐水蒸汽、颜色稳定性、电性能、充油性及常温流动性。乙丙橡胶制品在120℃下可长期使用。
[0056]
可选地，所述增粘剂为增粘性萜烯树脂、硅烷偶联剂、聚异丁烯中的一种或多种。
[0057]
可选地，所述补强剂为比表面积150m2/g以上的气相法二氧化硅。
[0058]
具体的，白炭黑按生产方法分为沉淀法白炭黑和气相法白炭黑。气相法白炭黑常态下为白色无定形絮状半白炭黑透明固体胶状纳米粒子(粒径小于100nm)，无毒，有巨大的比表面积。气相法白炭黑全部是纳米二氧化硅，产品纯度可达99％，粒径可达10～20nm，但制备工艺复杂，价格昂贵。沉淀法白炭黑又分为传统沉淀法白炭黑和特殊沉淀法白炭黑，前者是指以硫酸、盐酸、co2与水玻璃为基本原料生产的二氧化硅，后者是指采用超重力技术、溶胶
‑
凝胶法、化学晶体法、二次结晶法或反相胶束微乳液法等特殊方法生产的二氧化硅。沉淀白炭黑主要用作天然橡胶和合成橡胶的补强剂、牙膏摩擦剂等。气相白炭黑主要用作硅橡胶的补强剂、涂料和不饱和树脂增稠剂。
[0059]
可选地，所述增量剂选自轻质碳酸钙、陶土、硅灰石、云母粉中的一种或若干种。
[0060]
可选地，所述辐照交联助剂选自taic、tmptma、多乙烯基硅油中的一种或两种。
[0061]
具体的，taic为三烯丙基异氰脲酸酯，taic作为过氧化物交联或自由基反应交联的助交联剂被广泛应用。可作为乙丙橡胶、各种氟橡胶、cpe等特种橡胶的助硫化剂(与dcp并用，一般用量为0.5
‑
4％)，可显著地缩短硫化时间、提高强度、耐磨性、耐溶性、耐腐蚀性。
[0062]
具体的，tmptma为三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯，是一种化工中间体，可作为过氧化物交联时的助交联剂，适用于顺丁橡胶、二元乙丙、三元乙丙橡胶、异戊橡胶、丁基和丁腈橡胶混炼。
[0063]
具体的，多乙烯基硅油是甲基硅油中部分甲基被乙稀基取代后的广物，乙烯基硅油可分为：端乙烯基硅油和尚乙烯基硅油，是加成型液体硅橡胶、有机硅凝胶等的主要原料；混炼胶的改性剂/塑料添加剂/补强材料等。而多乙烯基硅油是双乙烯基封端或甲基封
端的且中间链节含有乙烯基的聚二甲基硅氧烷，产品质量稳定，挥发份低，不黄变不交联。是加成型液体硅橡胶、有机硅灌封料，硅凝胶等的主要原料，混炼胶的改性剂，塑料添加剂等。
[0064]
可选地，所述偶联剂选自硅烷类偶联剂、钛酸酯偶联剂的一种或两种。
[0065]
具体的，硅烷偶联剂的分子结构式一般为:y
‑
r
‑
si(or)3(式中y——有机官能基，sior——硅烷氧基)。硅烷氧基对无机物具有反应性，有机官能基对有机物具有反应性或相容性。因此，当硅烷偶联剂介于无机和有机界面之间，可形成有机基体
‑
硅烷偶联剂
‑
无机基体的结合层。典型的硅烷类偶联剂有乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三(β
‑
甲氧乙氧基)硅烷、甲基三乙氧基硅烷、3
‑
氨基丙基三乙氧基硅烷(kh550)等。
[0066]
可选地，所述催化剂选自有机锡类化合物、钛酸酯类化合物中的一种。
[0067]
具体的，常见的所述有机锡类化合物为二丁基锡二月桂酸酯、辛酸亚锡、二(十二烷基硫)二丁基锡、二醋酸二丁基锡等。
[0068]
具体的，钛酸酯类催化剂主要用于制取金属与橡胶、金属与塑料的粘合剂。由于其高活性，若黏合剂树脂的反应基团活性较低，本品为极佳的附着力促进剂。也可用于酯交换反应、酯化反应和缩合反应的催化剂及制药工业的原料。在聚合反应(如pe、pp等)中，作为齐格勒(ziegler natta)催化剂使用，具有较高的立体选择性和效益。
[0069]
本发明还提出一种阻燃防水复合胶带的制备方法，包括：
[0070]
步骤一：增强层制备
[0071]
将增强层中除偶联剂、催化剂外的材料组分投入到捏合机中进行捏合混炼1
‑
3h，后于100
‑
180℃温度下抽真空时间0.5
‑
3h，真空度范围
‑
0.05～
‑
0.1mpa，然后将混炼物料过开炼机薄通、出片得到增强层基胶；
[0072]
将所述增强层基胶在捏合机中加入偶联剂及催化剂，密闭捏合10
‑
25min得增强层混合基胶；
[0073]
将所述增强层混合基胶通过挤出机口模，挤出样片得到增强层半成品；
[0074]
将所述增强层半成品在10kgy
‑
100kgy钴源辐照吸收剂量下进行辐照交联，即得到所述阻燃防水复合胶带的外层；
[0075]
步骤二：粘接层制备
[0076]
将粘接层除偶联剂、催化剂外的材料组分投入到捏合机中进行捏合混炼1
‑
3h，后于100
‑
150℃温度下抽真空时间0.5
‑
2h，真空度范围
‑
0.05～
‑
0.1mpa，然后将混炼物料过开炼机薄通、出片得粘接层基胶；
[0077]
将所述粘接层基胶在捏合机中加入偶联剂及催化剂，密闭捏合10
‑
25min得粘接层混合基胶；
[0078]
将所述粘接层混合基胶置于挤出机中挤出成片，得粘接层半成品；
[0079]
步骤三：增强层和粘接层双层复合制备
[0080]
将所述粘接层半成品通过复卷机器贴合在辐照后的增强层半成品上，得到所述阻燃防水复合胶带成品。
[0081]
下面将结合具体实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，
均为可以通过市售购买获得的常规产品。
[0082]
实施例1
[0083]
实施例1的阻燃防水复合胶带的增强层材料组分按重量份计算包括：端羟基聚二甲基硅氧烷20份，甲基乙烯基硅橡胶50份，十溴二苯乙烷25份，三氧化二锑25份，白炭黑15份，碳酸钙20份，多乙烯基硅油2份，甲基三乙氧基硅烷2.5份，钛酸酯催化剂1.5份；
[0084]
粘接层材料组分按重量份计算包括：端羟基聚二甲基硅氧烷60份，丁基橡胶5份，十溴二苯乙烷75份，三氧化二锑75份，白炭黑20份，碳酸钙30份，甲基三乙氧基硅烷4.5份，钛酸酯催化剂2.5份，kh550 2.5份。
[0085]
实施例1的阻燃防水复合胶带的生产制备方法，主要包括三个方面，简述如下：
[0086]
步骤一，外层增强层制备过程
[0087]
(1)将端羟基聚二甲基硅氧烷20份，甲基乙烯基硅橡胶50份，十溴二苯乙烷25份，三氧化二锑25份，白炭黑15份，碳酸钙20份和多乙烯基硅油2份投入到捏合机中进行捏合混炼2h，后于120℃温度下抽真空时间1h，真空度范围
‑
0.05～
‑
0.1mpa，然后将混炼物料过开炼机薄通、出片得到增强层基胶，冷却12h以上备用；
[0088]
(2)将上述增强层基胶在捏合机中加入甲基三乙氧基硅烷2.5份及钛酸酯催化剂1.5份，密闭捏合10
‑
25min后出锅，真空包装后备用，得增强层混合基胶；
[0089]
(3)将上述增强层混合基胶通过挤出机口模，挤出样片，并贴合一层隔离膜后上卷，并将其抽真空包装后备用，生产过程中挤出机内置于控制湿度的玻璃罩密闭室内，以防止空气中湿气提前固化基胶，影响后续生产；
[0090]
(4)将上述真空包装后的半成品在30kgy钴源辐照吸收剂量下进行辐照交联，即得到具备可控初始强度的辐照交联型阻燃防水复合胶带外层。
[0091]
步骤二，内层粘接层制备过程
[0092]
(1)将端羟基聚二甲基硅氧烷60份，丁基橡胶5份，十溴二苯乙烷75份，三氧化二锑75份，白炭黑20份，碳酸钙30份，kh550 2.5份投入到捏合机中进行捏合混炼2h，后于120℃温度下抽真空时间1h，真空度范围
‑
0.05～
‑
0.1mpa，然后将混炼物料过开炼机薄通、出片得粘接层基胶，真空包装后备用；
[0093]
(2)将上述粘接层基胶在捏合机中加入甲基三乙氧基硅烷4.5份及钛酸酯催化剂2.5份，密闭捏合10
‑
25min后出锅得粘接层混炼胶，真空包装后备用；
[0094]
步骤三，双层复合制备过程
[0095]
(1)将上述真空包装后的粘接层混炼胶置于挤出机中挤出成片，并通过复卷机器，将其贴合在辐照后的半成品外层上，附上隔离膜，收卷后真空包装，即为实施例1的阻燃防水复合胶带成品。
[0096]
本发明各实施例的阻燃防水复合胶带的增强层配方如表1所示，粘接层配方如表2所示，根据表1和表2的材料配方，并参照实施例1的阻燃防水复合胶带的制备方法分别制备得到其他实施例2至实施例5的阻燃防水复合胶带。
[0097]
表1.本发明各实施例的阻燃防水复合胶带的增强层配方
[0098][0099][0100]
表2.本发明各实施例的阻燃防水复合胶带的粘接层配方
[0101][0102]
性能测试
[0103]
对上述得到的实施例1至实施例5的阻燃防水复合胶带分别进行拉伸强度，断裂伸长率，击穿强度，介电常数，介电损耗，安装后防水性能测试，湿气固化后防水性能测试，安装性能，溢胶性能以及耐热老化性能测试，部分性能测试方法如下。
[0104]
1.安装后防水性能测试
[0105]
将复合胶带产品拉伸200％半搭接缠绕在连接器组件后，立即放入1米水深的水中浸泡72h，取出后观察样品表面是否有物理损坏现象，被保护连接组件是否有渗水现象，若无，则表示测试通过；否则，测试不通过。
[0106]
2.湿气固化后防水性能测试
[0107]
将复合胶带产品拉伸200％半搭接缠绕在连接器组件后，置于室温环境中进行7d的湿气固化，然后放入1米水深的水中浸泡72h，取出后观察样品表面是否有物理损坏现象，被保护连接组件是否有渗水现象，若无，则表示测试通过；否则，测试不通过。
[0108]
3.耐热老化性能
[0109]
将阻燃防水复合胶带产品拉伸200％半搭接缠绕在连接器组件后，室温环境中放置7d(湿气固化时间)，将其放入160℃空气循环烘箱中一周后，取出观察其表面龟裂现象和粘接层粘接性变化情况。
[0110]
对比例为市售防火胶带和3m2228防水绝缘复合胶带，同样进行上述各性能指标的测试。
[0111]
各实施例的阻燃防水复合胶带和对比例测试结果见表3，根据表3可知，各实施例的阻燃防水复合胶带湿气固化后阻燃性能和防水性能测试均通过，而对比例市售防火胶带的防水性能测试不通过，对比例3m2228防水绝缘复合胶带的防火性能测试不通过，并且各实施例的阻燃防水复合胶带耐热老化性能测试之后无明显变化，粘接良好，证明本发明实施例得到的阻燃防水复合胶带安装方便，且阻燃、防水、耐热老化性能好。
[0112]
表3.各实施例的阻燃防水复合胶带和对比例性能测试结果
[0113][0114][0115]
以上所述仅为本发明的可选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。