CN112940443A - 一种电力用密封堵料及制备方法及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电力用密封堵料及制备方法及应用，其中的密封堵料包括基体材料、固化剂、改性剂和增强材料，基体材料为有机树脂和无机膨胀矿物材料的混合物，增强材料为有机增强剂或无机纤维材料；改性后的蛭石和有机树脂以及增强材料混合均匀后，在170℃下进行搅拌反应，得到复合材料；将制得的复合材料研磨过筛，加入固化剂，混合均匀，置于180℃的烘箱内，即得固化样品。制备得到的电力用密封堵料用于封堵变电站、换流站中的电缆沟、天井开口位置。本发明可以提升材料的膨胀性能和耐高温性能，满足电缆沟施工环境对防火材料的要求。
Description
技术领域
本发明属于电力工程技术领域，具体涉及电力用密封堵料。
背景技术
变电站、换流站的封堵、电缆沟、天井等开口位需要大量的密封堵料进行填充。常温下密封堵料可以对电缆和封堵材料进行密封，防止水分和小动物进入内部；火灾发生时，密封堵料可以发生膨胀防止火势蔓延。
在防火堵料设防领域，目前，特高压换流站、变电站防火材料构件基本按标准升温曲线设防，换流站、变电站的主要可燃物为变压器、电抗器等设备的绝缘油，此外还包括电缆等高聚物材料。上述可燃物一旦引发火灾，具有升温快、温度高，防护困难等特点。以上两个温升曲线的最高温度及温升速度比目前普遍使用的标准温升曲线更严苛，伴随着国网消防提升的全面启动，电力工程对防火密封堵料的耐火性能和高温膨胀性能要求更为严格。
弹性膨胀封堵领域，国产普通弹性堵料多为有机堵料，产品的耐久性和耐高温性能相比国外同类产品差距较大，2～3年即需要更换，存在极高的火灾蔓延风险，而满足HC火耐火极限2.5～3h的产品基本被3M、喜利得的国外品牌所垄断，价格在50元/100ml以上，是国内产品的2-5倍不等，但国外产品同时面临膨胀性能不足的问题。
发明内容
为了克服现有技术密封堵料不耐高温、膨胀性能差的缺陷，本发明所要解决的技术问题就是提供一种耐高温、高膨胀性能的电力用密封堵料。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种电力用密封堵料，包括基体材料、固化剂、改性剂和增强材料，所述基体材料为有机树脂和无机膨胀矿物材料的混合物，所述增强材料为有机增强剂或无机纤维材料；
以所有原料的总质量计，所述基体材料的含量为85-95wt％，所述固化剂的含量为1-5wt％，所述改性剂的含量为1-5wt％，所述增强材料的含量为1-5wt％。
优选的，所述有机树脂为酚醛树脂和聚氨酯中的至少一种。
优选的，所述无机膨胀矿物材料为蛭石、蒙脱石、海泡石中的至少一种。
优选的，所述固化剂为1，4丁二醇和对苯二酚二羟乙基醚中的至少一种。
优选的，所述改性剂为盐酸、氯化钠和纳米二氧化硅中的至少一种。
优选的，所述增强材料为纤维素纤维、聚酯纤维和玄武岩纤维中的至少一种。
一种电力用密封堵料的制备方法，包括以下步骤，
改性后的蛭石和有机树脂以及增强材料混合均匀后，在170℃下进行搅拌反应，得到复合材料；
将制得的复合材料研磨过筛，加入固化剂，混合均匀，置于180℃的烘箱内，即得固化样品。
优选的，蛭石改性的方法为蛭石和水按质量比1:10在容器中充分搅拌，加入氯化钠或盐酸，将其放置在70-75℃的水浴中搅拌2h，冷却抽滤，用去离子水多次洗涤，然后用电热恒温鼓风干燥箱在110℃下活化2h，研磨，过筛，制成改性蛭石。
采用上述制备方法制备得到的电力用密封堵料在变电站、换流站中的应用，所述电力用密封堵料用于封堵变电站、换流站中的电缆沟、天井开口位置。
本发明采用上述技术方案，具有如下有益效果：
1.本发明提供的电力用密封堵料，蛭石经过改性后，可形成骨架，树脂类有机材料进行层间穿插。蛭石独特层间膨胀性能和耐高温性能解决了国内堵料耐高温性能不足，国外有机堵料膨胀性能不足的问题。通过控制蛭石的含量和颗粒大小，保证防火堵料的膨胀均一性，通过增强纤维提高了防火堵料的韧性，抑制堵料在高温下开裂。
2.本发明提供的电力用密封堵料的制备方法，未膨胀的蛭石进行改性，粉磨，制备成纳米粉体，蛭石的纳米化的制备方式可以保证蛭石在有机堵料均匀分布以及结合更多的有机官能团，从而提升材料的膨胀性能和耐高温性能，满足电缆沟施工环境对防火材料的要求。
3.本发明提供的电力用密封堵料在换流站、变电站的电缆沟中应用，可以避免封堵材料在出现的火势蔓延问题，该材料可以广泛应用于石油化工，油矿开采等防火领域。
本发明的具体技术方案及其有益效果将会在下面的具体实施方式中进行详细的说明。
具体实施方式
本发明首先提供了一种电力用密封堵料，包括基体材料、固化剂、改性剂和增强材料，所述基体材料为有机树脂和无机膨胀矿物材料的混合物，所述增强材料为有机增强剂或无机纤维材料。
以所有原料的总质量计，所述基体材料的含量为85-95wt％，所述固化剂的含量为1-5wt％，所述改性剂的含量为1-5wt％，所述增强材料的含量为1-5wt％。
其中，所述有机树脂为酚醛树脂和聚氨酯中的至少一种。所述无机膨胀矿物材料为蛭石、蒙脱石、海泡石中的至少一种。所述固化剂为1，4丁二醇和对苯二酚二羟乙基醚中的至少一种。所述改性剂为盐酸、氯化钠和纳米二氧化硅中的至少一种。所述增强材料为纤维素纤维、聚酯纤维和玄武岩纤维中的至少一种。
所述无机膨胀矿物材料优选为蛭石，以所有原料的总质量计，所述蛭石的含量为3-10wt％，所述树脂的含量为77-85wt％。
本发明还提供了所述一种电力用密封堵料的制备方法，包括以下步骤：
改性后的蛭石和有机树脂以及增强材料混合均匀后，在170℃下进行搅拌反应，得到复合材料；将制得的复合材料研磨过筛，加入固化剂，混合均匀，置于180℃的烘箱内，即得固化样品。
蛭石改性的方法为蛭石和水按质量比1:10在容器中充分搅拌，加入氯化钠或盐酸，将其放置在70-75℃的水浴中搅拌2h，冷却抽滤，用去离子水多次洗涤，然后用电热恒温鼓风干燥箱在110℃下活化2h，研磨，过筛，制成改性蛭石。
改性蛭石经高温膨胀，膨胀倍数不能高于30倍；改性蛭石经过机械粉末制备成纳米粉体。
本发明还提供了采用上述制备方法制备得到的电力用密封堵料在变电站、换流站中的应用，所述电力用密封堵料用于封堵变电站、换流站中的电缆沟、天井开口位置。
本发明通过对蛭石进行改性，提升蛭石和有机树脂的亲和性，可以保证有机材料在蛭石层间进行穿插。通过控制蛭石的含量和颗粒大小，保证防火堵料的膨胀均一性提高了密封堵料的高温下膨胀性能，通过纤维增强，提高堵料高温后开裂抑制能力；通过蛭石和树脂的复合制备工艺，提高了堵料的耐火极限，可解决现有封堵材料耐高温和膨胀性能不足的短板。
下面将结合本发明实施例对本发明技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。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。
实施例中未注明具体实验步骤或条件者，按照本领域内的文献所描述的常规实验步骤的操作或条件即可进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规试剂产品。
实施例1
本实施例提供了一种电力用密封堵料，以基体材料、固化剂、改性剂和增强材料总质量计，包括85％的酚醛树脂，8％的未膨胀蛭石，5％的1，4丁二醇，2％的纤维素纤维。
上述电力用密封堵料的制备方法包括以下步骤，
将未膨胀的蛭石经250目过筛分选后，经过HCL/NaCl改性后，粉磨至比表面积为350g/cm2的粉体，改性后的蛭石和有机树脂以及增强材料混合均匀后，在170℃下进行搅拌反应，得到复合材料；将制得的复合材料研磨过筛,加入固化剂，混合均匀,置于180℃的烘箱内,即得固化样品。
实施例2
本实施例提供了一种电力用密封堵料，以基体材料、固化剂、改性剂和增强材料总质量计，包括85％的酚醛树脂，8％的未膨胀蛭石，5％的1，4丁二醇，2％的纤维素纤维。
上述电力用密封堵料的制备方法包括以下步骤，
将未膨胀的蛭石经250目过筛分选后，经过HCL/NaCl改性后，800℃下膨胀，膨胀倍数10倍粉磨至比表面积为350Kg/m2的粉体，改性后的蛭石和有机树脂以及增强材料混合均匀后，在170℃下进行搅拌反应，得到复合材料；将制得的复合材料研磨过筛,加入固化剂，混合均匀,置于180℃的烘箱内,即得固化样品。
实施例3
本实施例提供了一种电力用密封堵料，以基体材料、固化剂、改性剂和增强材料总质量计，包括85％的酚醛树脂，8％的未膨胀蛭石，5％的1，4丁二醇，2％的纤维素纤维。
上述电力用密封堵料的制备方法包括以下步骤，
将未膨胀的蛭石经250目过筛分选后，经过HCL/NaCl改性后，800℃下膨胀，膨胀倍数20倍粉磨至比表面积为350Kg/m2的粉体，改性后的蛭石和有机树脂以及增强材料混合均匀后，在170℃下进行搅拌反应，得到复合材料；将制得的复合材料研磨过筛,加入固化剂，混合均匀,置于180℃的烘箱内,即得固化样品。
实施例4
本实施例提供了一种电力用密封堵料，以基体材料、固化剂、改性剂和增强材料总质量计，包括88％的酚醛树脂，5％的未膨胀蛭石，5％的1，4丁二醇，2％的纤维素纤维。
上述电力用密封堵料的制备方法包括以下步骤，
将未膨胀的蛭石经250目过筛分选后，经过HCL/NaCl改性后，800℃下膨胀，膨胀倍数20倍粉磨至比表面积为350Kg/m2的粉体，改性后的蛭石和有机树脂以及增强材料混合均匀后，在170℃下进行搅拌反应，得到复合材料；将制得的复合材料研磨过筛,加入固化剂，混合均匀,置于180℃的烘箱内,即得固化样品。
实施例5
本实施例提供了一种电力用密封堵料，以基体材料、固化剂、改性剂和增强材料总质量计，包括88％的酚醛树脂，5％的未膨胀蛭石，5％的1，4丁二醇，1％的玄武岩纤维,1％的聚酯纤维。
上述电力用密封堵料的制备方法包括以下步骤，
将未膨胀的蛭石经250目过筛分选后，经过HCL/NaCl改性后，800℃下膨胀，膨胀倍数20倍粉磨至比表面积为350Kg/m2的粉体，改性后的蛭石和有机树脂以及增强材料混合均匀后，在170℃下进行搅拌反应，得到复合材料；将制得的复合材料研磨过筛,加入固化剂，混合均匀,置于180℃的烘箱内,即得固化样品。
实施例6
本实施例提供了一种电力用密封堵料，以基体材料、固化剂、改性剂和增强材料总质量计，包括90％的酚醛树脂，5％的未膨胀蛭石，5％的对苯二酚二羟乙基醚，1％的玄武岩纤维,1％的聚酯纤维。
上述电力用密封堵料的制备方法包括以下步骤，
将未膨胀的蛭石经250目过筛分选后，经过HCL/NaCl改性后，800℃下膨胀，膨胀倍数20倍粉磨至比表面积为350Kg/m2的粉体，改性后的蛭石和有机树脂以及增强材料混合均匀后，在170℃下进行搅拌反应，得到复合材料；将制得的复合材料研磨过筛,加入固化剂，混合均匀,置于180℃的烘箱内,即得固化样品。
本领域技术人员可以理解的是，上述实施例中的纤维素纤维也可以用聚酯纤维和玄武岩纤维中或者任意两种以上混合进行替换。酚醛树脂也可以用聚氨酯或者两者的混合物替换。1，4丁二醇也可以用对苯二酚二羟乙基醚或者两者混合进行替换。
对比例
本实施例提供了一种电力用密封堵料，以基体材料、固化剂、改性剂和增强材料总质量计，包括88％的酚醛树脂，5％的未膨胀蛭石，5％的1，4丁二醇，2％的纤维素纤维。
上述电力用密封堵料的制备方法包括以下步骤，
将未膨胀的蛭石经250目过筛分选后，蛭石和有机树脂以及增强材料混合均匀后，在170℃下进行搅拌反应，得到复合材料；将制得的复合材料研磨过筛,加入固化剂，混合均匀,置于180℃的烘箱内,即得固化样品。
试验例
本试验例提供了实施例1-5、对比例制备得到的电力用密封堵料以及喜利得公司生产的防火密封胶的性能测试，具体如下，
电力用密封堵料膨胀性能的测试方法为：密封膨胀堵料在1200℃高温灼烧15min，测量厚度变化率。
电力用密封堵料的耐火性能的测试方法为：依据国标GB/T 9978.1-2008和GB/T26784-2011选择防火材料的测试方法和升温曲线，根据GB/T 9978.8-2008对防火板材料的隔热性和完整性进行评定，以耐火极限1.5h后的材料背板的平均温度对防火堵料的耐火性能进行表征，温度越低，说明材料的耐火性能越好；同时观察防火堵料是否出现裂纹。
表1电力用密封堵料的性能测试结果
本发明技术方案，具有如下优点：
1.本发明提供的电力用密封堵料，包括基体材料、固化剂、改性剂和增强材料。该电力用密封堵料包括基体材料、固化剂、改性剂和增强材料，基体材料中为有机-无机复合材料，所述固化剂为1，4丁二醇和对苯二酚二羟乙基醚等有机固化剂，所述改性剂为氯离子改性剂或纳米粉体，所述增强材料为纤维类增强材料。通过对蛭石进行改性，提升蛭石和有机树脂的亲和性，可以保证有机材料在蛭石层间进行穿插。通过控制蛭石的含量和颗粒大小，保证防火堵料的膨胀均一性，通过增强纤维提高了防火堵料的韧性，一直堵料在高温下开裂。
2.本发明提供的电力用密封堵料，所述基体材料包括蛭石和树脂，蛭石经过改性后，可形成骨架，树脂类有机材料进行层间穿插。蛭石独特层间膨胀性能和耐高温性能解决了国内堵料耐高温性能不足，国外有机堵料膨胀性能不足的问题。
3.本发明提供的电力用密封堵料的制备方法，包括为膨胀的蛭石进行改性，粉磨，制备成纳米粉体，改性后的蛭石和有机树脂以及增强材料混合均匀后，在170℃下进行搅拌反应，得到复合材料；将制得的复合材料研磨过筛,加入固化剂，混合均匀,置于180℃的烘箱内,即得固化样品。
蛭石的纳米化的制备方式可以保证蛭石在有机堵料均匀分布以及结合更多的有机官能团，从而提升材料的膨胀性能和耐高温性能，满足电缆沟施工环境对防火材料的要求。
4.本发明提供的电力用密封堵料在换流站、变电站的电缆沟中应用，可以避免封堵材料在出现的火势蔓延问题，该材料可以广泛应用于石油化工，油矿开采等防火领域。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，熟悉该本领域的技术人员应该明白本发明包括但不限于上面具体实施方式中描述的内容。任何不偏离本发明的功能和结构原理的修改都将包括在权利要求书的范围中。
Claims (9)
1.一种电力用密封堵料，其特征在于：包括基体材料、固化剂、改性剂和增强材料，所述基体材料为有机树脂和无机膨胀矿物材料的混合物，所述增强材料为有机增强剂或无机纤维材料；
以所有原料的总质量计，所述基体材料的含量为85-95wt％，所述固化剂的含量为1-5wt％，所述改性剂的含量为1-5wt％，所述增强材料的含量为1-5wt％。
2.根据权利要求1所述的一种电力用密封堵料，其特征在于：所述有机树脂为酚醛树脂和聚氨酯中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的一种电力用密封堵料，其特征在于：所述无机膨胀矿物材料为蛭石、蒙脱石、海泡石中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的一种电力用密封堵料，其特征在于：所述固化剂为1，4丁二醇和对苯二酚二羟乙基醚中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的一种电力用密封堵料，其特征在于：所述改性剂为盐酸、氯化钠和纳米二氧化硅中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的一种电力用密封堵料，其特征在于：所述增强材料为纤维素纤维、聚酯纤维和玄武岩纤维中的至少一种。
7.一种权利要求1-6任一项所述一种电力用密封堵料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
改性后的蛭石和有机树脂以及增强材料混合均匀后，在170℃下进行搅拌反应，得到复合材料；
将制得的复合材料研磨过筛，加入固化剂，混合均匀，置于180℃的烘箱内，即得固化样品。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：蛭石改性的方法为蛭石和水按质量比1:10在容器中充分搅拌，加入氯化钠或盐酸，将其放置在70-75℃的水浴中搅拌2h，冷却抽滤，用去离子水多次洗涤，然后用电热恒温鼓风干燥箱在110℃下活化2h，研磨，过筛，制成改性蛭石。
9.采用权利要求7或者8制备方法制备得到的电力用密封堵料在变电站、换流站中的应用，其特征在于：所述电力用密封堵料用于封堵变电站、换流站中的电缆沟、天井开口位置。
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