1.本发明涉及一种可喷涂的阻燃硅丙乳液及其制备方法，以及以其为原料用于线缆的修复，属于新材料领域。


背景技术：

2.我国的交通运输水平已处于世界前列，特别是高铁的发展为我国人员流通、物资运输和经济的发展作出了重大贡献。列车运行中，运行信号及电力的输送保障至关重要。在列车上使用的通信及电力电缆的外层护套绝缘材料主要为乙烯-醋酸乙烯酯(eva)，该材料在酸性、潮湿等条件下易发生黄变、开裂、鼓包，从而影响线缆的使用寿命，使得电线短路发生火灾造成重大事故及人员伤亡。对老化的线缆进行表面修复处理，延长其使用寿命，可以节约机车车辆维修的工时和成本，延长其维修间隔期，不耽误机车的运行，实现提质降本增效的目的。
3.硅丙乳液具有耐水、耐酸、耐碱、抗沾污、胶膜致密、坚韧、涂膜不泛黄、耐紫外线、抗老化、光泽度高等优点，可用于老化线缆的修复。但硅丙乳液材料干燥后易燃，用于线缆修复时需要对乳液自身进行阻燃改性，同时要求硅丙乳液具有良好的流动性和可喷涂、成膜性能，因此需要在添加少量阻燃剂时材料实现优异的阻燃性能。机车的运行环境复杂，要求乳液中的阻燃剂在潮湿等环境下不能发生水解以及从材料中析出，同时不能影响材料的电绝缘性能。因此，制备具有高效阻燃、乳液状态下可喷涂、干燥后具有高绝缘性能的阻燃硅丙乳液，在老化线缆的修复领域必将具有很好的应用前景。


技术实现要素：

4.本发明的目的是制备一种用于老化线缆喷涂修复的阻燃乳液，乳液在老化线缆表面喷涂后形成一层与线缆表面具有良好粘接强度、胶膜均匀致密、具有良好的柔韧性的胶膜，形成的胶膜在干燥后具有优异的阻燃、耐水、电绝缘性能，阻燃剂在胶膜中不水解、不析出、不影响胶膜的阻燃持久性和电绝缘性能，实现阻燃硅丙乳液在老化线缆修复领域的广泛应用。
5.上述目的通过以下方案实现：
6.一种高效阻燃、可喷涂的硅丙乳液，通过以下质量百分含量的原料制得：硅丙乳液20～40wt％；乳化剂1～5wt％；消泡剂1～3wt％；分散剂1～6wt％；蒸馏水40～60wt％；流平剂1～5wt％；阻燃剂10～35wt％。
7.其中：使用的硅丙乳液的固含量为40～50wt％，玻璃化温度为30～40℃，最低成膜温度为20～25℃，粘度为300～600m pa
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s，ph值为7～9。乳化剂为吐温60、吐温80、十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠、op-10中的一种或两种以上的混合物。消泡剂为乳化硅油、无水乙醇、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、聚氧丙烯甘油醚、聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚、聚二甲基硅氧烷中的一种或两种以上的混合物。分散剂为焦磷酸钠、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、三乙基己基磷酸、甲基戊醇、聚丙烯酰胺、古尔胶、脂肪酸聚乙二醇酯
中的一种或两种以上的混合物。流平剂为异佛尔酮、二丙酮醇、solvesso150、一缩二丙二醇、聚二甲基硅氧烷、聚甲基烷基硅氧烷、有机改性聚硅氧烷中的一种或两种以上的混合物。阻燃剂为焦磷酸二三聚氰胺、改性氢氧化铝、改性氢氧化镁、二乙基次膦酸铝、三嗪成炭剂、聚苯醚、三聚氰胺氰尿酸盐中的一种或两种以上的混合物；所述的阻燃剂耐水析出、不水解，在硅丙薄膜材料中发挥多相协同阻燃作用，实现修复材料的高效、持久阻燃和优异的电绝缘性能。
8.阻燃硅丙乳液干燥后，当薄膜的厚度为0.4mm时，样品在垂直燃烧(ul-94)测试中通过ul-94v-0级，薄膜能离火自熄，且无滴落产生，薄膜的体积电阻率≥1.0
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m。阻燃硅丙乳液喷涂到线缆表面时，形成均匀、致密、良好粘接的胶膜，且具有良好的光泽度，可用于老化线缆的表面修复。
9.制备方法包括以下步骤：将一定量的阻燃剂、乳化剂、消泡剂、分散剂、流平剂和蒸馏水加入到硅丙乳液中，通过乳化机对混合物进行高速乳化形成均一、稳定的乳液。该方法制备工艺简单，适宜批量生产。
10.本发明选取耐水解、多阻燃元素、在乳液中能均匀稳定分散、具有凝聚相、气相协同阻燃作用的高效阻燃体系，赋予硅丙乳液优异的阻燃效率，阻燃硅丙乳液在常温下具有良好的流动性、绝缘性、耐水性和成膜性。本发明提供的阻燃硅丙乳液在聚合物材料表面具有良好的成膜性、粘接强度、耐水性且干燥后具有优异的电绝缘性能，可用于机车、电子器件等领域的老化线缆的修复，可延长线缆的使用寿命和安全性能，实现提质降本增效的目的。
11.当进行老化线缆修复时，将阻燃硅丙乳液加入到喷涂装置中，通过表面喷涂方式，将其均匀附着在老化线缆的表面，实现线缆的老化修复，延长老化线缆的有效使用寿命，从而延长机车等设备的维修周期，实现提质降本增效的目的。同时可根据实际需求，采用多次喷涂或调控硅丙乳液的浓度，实现线缆表面胶膜厚度的可控。
附图说明
12.图1是实施例1的0.4mm阻燃硅丙乳液样条在垂直燃烧(ul-94)测试过程截图。
13.图2是实施例1阻燃硅丙乳液在黑色线缆表面喷涂前后的表面状态图。
14.图3线缆修复前后在酒精灯上燃烧的状态图。
具体实施方式
15.下面对本发明的实施方式做解释说明。
16.实施例1：将25wt％的硅丙乳液、1％的乳化剂吐温80、2wt％的消泡剂(1wt％乳化硅油，1wt％无水乙醇)、2wt％的分散剂聚丙烯酰胺、50wt％的蒸馏水、3wt％的流平剂聚二甲基硅氧烷、17wt％的阻燃剂(5wt％二乙基次膦酸铝，8wt％焦磷酸二三聚氰胺、2wt％聚苯醚、2wt％表面改性氢氧化铝)加入到容器中，在常温下通过乳化机对上述混合物进行高速乳化，形成均一、稳定的阻燃硅丙乳液。
17.将制备的阻燃硅丙乳液加入到模具中，干燥后制备成标准样品，对其进行阻燃、电绝缘性能的测试。测试结果表明，实施例1中制备的阻燃硅丙乳液在干燥后，厚度为0.4mm的样品在垂直燃烧测试中通过ul-94v-0级，样品能离火自熄且无滴落产生(如图1所示)，表现
了优异的阻燃性能。
18.对阻燃硅丙乳液干燥后的标准样片进行了5次体积电阻率的测试并取其平均值，测得样品的平均体积电阻率为4.27
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m，远高于电气绝缘材料对体积电阻率的标准。因此，制备的阻燃硅丙乳液在干燥后，可以作为线缆表面的修复材料使用。
19.将阻燃硅丙乳液喷涂在黑色线缆表面时(图2)，乳液在线缆表面形成均匀的一层胶膜，乳液具有良好的成膜性且不会因为自身的重力作用往下流，在线缆的表面具有良好的粘附力。当喷涂次数增加时，线缆修复层的颜色加深，逐渐变白。修复层干燥后，线缆可以任意折叠，表面修复层不脱落，无开裂，适用于机车等设备中老化线缆的修复。
20.图3为线缆用实施例1制备的阻燃硅丙乳液修复前后在酒精灯上的燃烧状态。从图3中可以看出，未经修复的线缆在酒精灯上烧10s时，金属表面的防护层完全烧尽，同时产生熔滴，金属线完全暴露。当线缆经过一次阻燃硅丙乳液喷涂并干燥后，线缆在酒精灯上的燃烧时间同样为10s时，线缆材料表面形成了一层黑色的保护炭层，且形成的炭层具有良好的强度，有效保护了原先的线缆防护层。当线缆的燃烧时间达到23s时，其表面的炭层依然存在，其状态基本保持不变，说明阻燃硅丙乳液燃烧后形成的炭层具有优异的强度和热稳定性，修复后能有效保护线缆。
21.实施例2：将20wt％的硅丙乳液、1％的乳化剂十二烷基磺酸钠、2wt％的消泡剂聚氧丙烯甘油醚、2wt％的分散剂焦磷酸钠、52wt％的蒸馏水、3wt％的流平剂异佛尔酮、20wt％的阻燃剂(8wt％二乙基次膦酸铝，10wt％焦磷酸二三聚氰胺、2wt％聚苯醚)加入到容器中，在常温下通过乳化机对上述混合物进行高速乳化，形成均一、稳定的阻燃硅丙乳液。
22.将实施例2制备的阻燃硅丙乳液通加入到模具中，干燥后制备成标准样品，对其进行阻燃、电绝缘性能的测试。测试结果表明，实施例2中的阻燃硅丙乳液在干燥后，厚度为0.4mm的样品在垂直燃烧测试中通过ul-94v-0级，样品能离火自熄且无滴落产生，表现了优异的阻燃性能，体积电阻率达到了2.21
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m。实施例2制备的阻燃硅丙乳液在线缆表面具有良好的成膜、粘附、耐水及阻燃性能，可用于老化线缆表面的修复。
23.实施例3：将22wt％的硅丙乳液、1％的乳化剂十二烷基磺酸钠、2wt％的消泡剂聚氧丙烯甘油醚、2wt％的分散剂焦磷酸钠、52wt％的蒸馏水、3wt％的流平剂异佛尔酮、18wt％的阻燃剂(10wt％焦磷酸二三聚氰胺、5wt％三聚氰胺氰尿酸盐、3wt％三嗪成炭发泡剂)加入到容器中，在常温下通过乳化机对上述混合物进行高速乳化，形成均一、稳定的阻燃硅丙乳液。
24.将实施例3制备的阻燃硅丙乳液加入到模具中，干燥后制备成标准样品，对其进行阻燃、电绝缘性能的测试。测试结果表明，实施例3中的阻燃硅丙乳液在干燥后，厚度为0.4mm的样品在垂直燃烧测试中通过ul-94v-0级，样品能离火自熄且无滴落产生，表现了优异的阻燃性能，体积电阻率达到了5.01
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m。实施例3制备的阻燃硅丙乳液在线缆表面具有良好的成膜、粘附、耐水及阻燃性能，可用于老化线缆的表面修复。
25.实施例4：将30wt％的硅丙乳液、2％的乳化剂十二烷基磺酸钠、1wt％的消泡剂聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、3wt％的分散剂六偏磷酸钠、40wt％的蒸馏水、2wt％的流平剂一缩二丙二醇、22wt％的阻燃剂(5wt％二乙基次膦酸铝，6wt％焦磷酸二三聚氰胺、5wt％改性氢氧化铝，4wt％改性氢氧化镁，2wt％三聚氰胺氰尿酸盐)加入到容器中，在常温下通过
乳化机对上述混合物进行高速乳化，形成均一、稳定的阻燃硅丙乳液。
26.将实施例4制备的阻燃硅丙乳液加入到模具中，干燥后制备成标准样品，对其进行阻燃、电绝缘性能的测试。测试结果表明，实施例4中的阻燃硅丙乳液在干燥后，厚度为0.4mm的样品在垂直燃烧测试中通过ul-94v-0级，样品能离火自熄且无滴落产生，表现了优异的阻燃性能，体积电阻率达到了2.28
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m。实施例4制备的阻燃硅丙乳液在线缆表面具有良好的成膜、粘附、耐水及阻燃性能，可用于老化线缆的表面修复。除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。