一种高分子防潮封堵剂及其制备方法与流程

1.本发明涉及封堵剂技术领域，具体而言，涉及一种高分子防潮封堵剂及其制备方法。


背景技术：

2.户外箱式设备容易受环境温度变化影响，来自凝露的威胁较为严重。环网柜、电缆箱、端子箱、线控规、高低压开关柜等户外电网箱体设备，在沿海或南方地区，气候非常湿润，如果在防潮、密封、除湿、封堵工作上存在疏漏，很容易让电缆沟潮气通过没有封堵完全、有结构缝隙的底板进入柜体，在箱体顶板形成大量凝露，滴落电缆终端，引发或导致电缆终端事故，造成巨大的经济损失。
3.目前，常使用封堵剂来有效防止小动物等从地下进入封闭柜内，从而降低安全隐患，实现柜内密封防潮，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。
4.但是，现有的封堵剂大多是双组分材料，以聚氨酯为主材料，而聚氨酯材料在固化过程中容易产生气泡，致使封堵剂防潮密封性能及粘结性能均有所下降，从而降低了对生产运行设备的防护效果。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种高分子防潮封堵剂，该封堵剂流平性好，还具有优异的防潮性、密封性和粘结力，同时固化速度快，具有阻燃性。
6.本发明的另一目的在于提供一种高分子防潮封堵剂的制备方法，制备方法简单快捷，便于大规模生产。
7.本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。
8.本发明提出一种高分子防潮封堵剂，按重量份数计，包括以下原料：10-30份硅橡胶，15-40份聚苯硫醚，5-15份乙酸乙烯酯，3-12份碳纤维，10-20份改性环氧丙烯酸酯树脂和20-40份二甲基硅油。
9.本发明提出一种高分子防潮封堵剂的制备方法，包括以下步骤：
10.将聚苯硫醚和碳纤维混合，加入乙酸乙烯酯，在惰性气体气氛中加入氧化剂，调节ph至4-5，在500-550r/min搅拌40-50min，得到改性聚苯硫醚；向改性聚苯硫醚中加入硅橡胶、改性环氧丙烯酸酯树脂和二甲基硅油，在400-450℃反应2-4h，然后减压浓缩得到高分子防潮封堵剂。
11.本发明实施例的高分子防潮封堵剂、高分子防潮封堵剂的制备方法至少具有以下有益效果：
12.本发明中，选择碳纤维和乙酸乙烯酯对聚苯硫醚进行改性，通过碳纤维稳定的纤维分子结构增强聚苯硫醚未经拉伸的纤维无定型区，使得聚苯硫醚的纤维无定型区实现定型；通过乙酸乙烯酯的促聚合作用，让碳纤维的网状大分子结构与聚苯硫醚更快更好的进
行聚合，从而增大聚苯硫醚的结构强度，让聚苯硫醚的韧性增强、脆度增大，中粘度稳定；此外，改性还可以让聚苯硫醚具备弹性和耐光性，且由于碳纤维的防水性可以进一步增强聚苯硫醚的防潮性能，让改性聚苯硫醚的性能进一步提高。将硅橡胶、改性聚苯硫醚、改性环氧丙烯酸酯树脂和二甲基硅油搭配使用，利用二甲基硅油的生理惰性，增强改性环氧丙烯酸酯树脂的阻燃性能，而改性聚苯硫醚具有难燃性，可以进一步降低改性环氧丙烯酸酯树脂的燃性；而硅橡胶和改性聚苯硫醚配合，其防潮密封作用相互促进，同时让硅橡胶的柔韧性和弹性与改性聚苯硫醚的机械性能中和，让产品的硬度增强；且改性环氧丙烯酸酯树脂具有良好的光固化作用，这样可以加快产品的固化速度。几者搭配下，使得高分子防潮封堵剂的防潮密封性能好，粘结力强，固化成型速度快。
13.本发明中，通过先对聚苯硫醚进行改性，让改性聚苯硫醚的性质进一步提高。再将改性聚苯硫醚、硅橡胶、改性环氧丙烯酸酯树脂和二甲基硅油混合，在400-450℃反应2-4h，这样可以让各原料反应更加彻底，各原料之间的特性结合程度更好，而后减压浓缩，得到性质稳定的高分子防潮封堵剂，让其流平性好，防潮密封性能进一步增强，粘结力增强。且该制备方法简单快捷，便于大规模生产，使用时也比较方便，无需配置。
具体实施方式
14.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。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。
15.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考具体实施例来详细说明本发明。
16.一种高分子防潮封堵剂，按重量份数计，包括以下原料：10-30份硅橡胶，15-40份聚苯硫醚，5-15份乙酸乙烯酯，3-12份碳纤维，10-20份改性环氧丙烯酸酯树脂和20-40份二甲基硅油。
17.硅橡胶具有高温性能，即使在200℃以上的高温环境下，仍能保持一定的柔韧性、回弹力和表面硬度，且力学性能无明显变化。其低温性能优异，即有良好的防冻功能。硅橡胶中的si-o-si键对氧、臭氧及紫外线等十分稳定，在不加任何添加剂的情况下，就具有优良的耐候性。还具有优异的绝缘性能，耐电晕性和耐电弧性也非常好。
18.聚苯硫醚(pps)，是一种新型高性能热塑性树脂，具有机械强度高、耐高温、耐化学药品性、难燃、热稳定性好、电性能优良等优点。但是其韧性差、性脆，中粘度不稳定。碳纤维具有柔软、膨松、易染、色泽鲜艳、耐光、抗菌、不怕虫蛀等优点，还具有优良的弹性。用碳纤维改性聚苯硫醚，利用碳纤维稳定的纤维分子结构增强聚苯硫醚未经拉伸的纤维无定型区，进而使聚苯硫醚的韧性增强、脆度增大，同时使其中粘度更稳定。
19.乙酸乙烯酯为无色液体，具有甜的醚味；微溶于水，溶于醇、丙酮、苯、氯仿。乙酸乙烯酯性质活泼，易燃，其蒸气与空气可形成爆炸性混合物。遇明火、高热能引起燃烧爆炸。与氧化剂能发生强烈反应。乙酸乙烯酯极易受热、光或微量的过氧化物作用而聚合，含有抑制剂的商品与过氧化物接触也能猛烈聚合。其蒸气比空气重，能在较低处扩散到相当远的地方，遇明火会引着回燃。
20.环氧丙烯酸酯树脂(epoxy acrylate,ea)又称乙烯基酯树脂，是环氧树脂和丙烯酸或甲基丙烯酸经过酯化反应而制得。环氧丙烯酸酯树脂是目前应用最广泛、用量最大的光固化低聚物，其光固化速度在各类低聚物中是最快的，而且其固化后的涂膜具有硬度高、光泽度好、耐腐蚀性能、耐热性及电化学性优异等特点，并且环氧丙烯酸酯原料来源广，价格低廉，合成工艺简单，因此是光固化涂料中用量最多的光感性树脂之一。环氧丙烯酸酯树脂固化后涂膜具有良好的附着力、耐化学性和强度，但是也存在缺点，如固化膜柔韧性不足，脆性大。本实施例中，优选用改性环氧丙烯酸酯树脂，其不仅可以保持有机高分子的成膜性、透明性的同时又具有耐溶性、高硬度及耐磨性的优点。
21.二甲基硅油无毒无味，具有生理惰性、良好的化学稳定性，电绝缘性和耐候性、疏水性，并具有很高的抗剪切能力，可在-50℃～200℃下长期使用，还具有优良的物理特性，可直接用于防潮绝缘，阻尼，减震，消泡，润滑，抛光等方面，广泛用作绝缘润滑、防震、防油尘、介电液和热载体，以及用作消泡、脱模剂、油漆及日化品添加剂。
22.通过碳纤维稳定的纤维分子结构增强聚苯硫醚未经拉伸的纤维无定型区，使得聚苯硫醚的纤维无定型区实现定型；通过乙酸乙烯酯的促聚合作用，让碳纤维的网状大分子结构与聚苯硫醚更快更好的进行聚合，从而增大聚苯硫醚的结构强度，让聚苯硫醚的韧性增强、脆度增大，中粘度稳定；此外，改性还可以让聚苯硫醚具备弹性和耐光性，且由于碳纤维的防水性可以进一步增强聚苯硫醚的防潮性能，让改性聚苯硫醚的性能进一步提高。
23.将硅橡胶、改性聚苯硫醚、改性环氧丙烯酸酯树脂和二甲基硅油搭配使用，利用二甲基硅油的生理惰性，增强改性环氧丙烯酸酯树脂的阻燃性能，而改性聚苯硫醚具有难燃性，可以进一步降低改性环氧丙烯酸酯树脂的燃性；而硅橡胶和改性聚苯硫醚配合，其防潮密封作用相互促进，同时让硅橡胶的柔韧性和弹性与改性聚苯硫醚的机械性能中和，让产品的硬度增强；且改性环氧丙烯酸酯树脂具有良好的光固化作用，这样可以加快产品的固化速度。几者搭配下，使得高分子防潮封堵剂的防潮密封性能好，粘结力强，固化成型速度快。
24.本实施例中，按重量份数计，高分子防潮封堵剂还包括15-25份聚砜和5-15份氟硅橡胶。
25.聚砜是分子主链中含有砜基(-so2-)和亚芳基的热塑性树脂，英文名polysulfone(简称psf或psu)，有普通双酚a型psf(即通常所说的聚砜)、聚芳砜和聚醚砜三种。聚砜为琥珀透明固体材料，硬度和冲击强度高，无毒、耐热耐寒性耐老化性好，并具有自熄性，可在-100～-175度下长期使用。可以通过玻璃纤维增强改性，使材料的耐磨性能大幅度提高。氟硅橡胶具有良好的耐热性及优良的耐油、耐溶剂性能，还具有较好的低温性能。聚砜、氟硅橡胶和原料的搭配使用，可以增强产品的耐老化性能，让产品的自熄性更好，同时增强产品的耐低温性能和防潮密封性能。
26.本实施例中，按重量份数计，高分子防潮封堵剂还包括6-18份山梨醇和5-17份乙二胺。
27.山梨醇和乙二胺均能与线型聚合物链上的官能团反应而使分子链扩展、分子量增大，进而提高聚合物的力学性能和工艺性能。山梨醇、乙二胺和原料搭配使用，可以使硅橡胶、改性聚苯硫醚或改性环氧丙烯酸酯树脂的分子链进一步扩展，让其力学性能和工艺性能进一步提高，进而让产品的硬度增大，机械强度更好，粘结力增强。
28.本实施例中，按重量份数计，高分子防潮封堵剂还包括3-10份磷酸三苯酯和4-16份三嗪。
29.磷酸三苯酯是种含磷元素的化合物，可用作无卤环保型阻燃剂，不溶于水，遇潮气易水解生成游离酚、能溶于醇、醚、苯及丙酮等有机溶剂中，对紫外线有吸收作用，还可以用作合成橡胶的柔软剂。三嗪用作阻燃剂，主要通过分解吸热及生成不燃气体以稀释可燃物而发挥作用。其无色、无卤、低毒、低烟，不产生腐蚀气体，价格低廉，抗紫外线照射。磷酸三苯酯、三嗪与原料搭配使用，让产品的阻燃机理更多，进而防止多原因造成的燃烧情况，增强产品的阻燃性。
30.一种高分子防潮封堵剂的制备方法，包括以下步骤：
31.将聚苯硫醚和碳纤维混合，加入乙酸乙烯酯，在惰性气体气氛中加入氧化剂，调节ph至4-5，在500-550r/min搅拌40-50min，然后用清水冲洗3-5次，在80-90℃烘干，得到改性聚苯硫醚；向改性聚苯硫醚中加入硅橡胶、改性环氧丙烯酸酯树脂和二甲基硅油，在400-450℃反应2-4h，在反应过程中，采用磁力搅拌，搅拌速度为1000-1100r/min，每隔10-15min搅拌一次，每次搅拌5-10min，然后在0.01-0.05mpa减压浓缩30-40min，得到高分子防潮封堵剂。
32.通过碳纤维和乙酸乙烯酯对聚苯硫醚进行改性，可以让聚苯硫醚的韧性、脆度和中粘度得到改变。因为乙酸乙烯酯性质比较活泼，且易燃，选择在惰性气体气氛中进行改性，可以增加改性时的安全性。加入氧化剂，这样加快乙酸乙烯酯的聚合作用，让碳纤维与聚苯硫醚的聚合反应更快，同时乙酸乙烯酯还可以促进两者的聚合反应。调节ph至4-5，在酸性条件下聚苯硫醚的改性效果更好。在500-550r/min搅拌40-50min，这样可以让聚苯硫醚改性更完全，进而让改性聚苯硫醚的性能更好。用清水冲洗可以除去酸性物质，避免酸性物质对其他原料造成腐蚀，而清洗3-5次，可以确保酸性物质除去比较彻底，且不会过多的浪费水资源。在80-90℃烘干，降低改性聚苯硫醚的含水率，减少水分对其性质的影响，具体是避免改性聚苯硫醚在后续反应时产生气泡，进而影响高分子防潮封堵剂的密封性能。
33.将改性聚苯硫醚、硅橡胶、改性环氧丙烯酸酯树脂和二甲基硅油混合，在400-450℃反应2-4h，这样可以让各原料反应更加彻底，各原料之间的特性结合程度更好。在反应过程中，采用磁力搅拌，这样可以让原料间的碰撞更多，使得各原料结合程度更好；搅拌速度为1000-1100r/min，每隔10-15min搅拌一次，每次搅拌5-10min，这样可以避免一直搅拌，原料间的反应达到平衡，无法进一步反应，通过间隔搅拌，可以多次打破原料间反应平衡情况，让各原料结合程度更好，在上述条件下，各原料反应效果最好。而后在0.01-0.05mpa减压浓缩30-40min，可以增大溶质的浓度，让其黏稠程度更好，在使用时流平性好，粘结力强。通过该制备方法，可以得到性质稳定的高分子防潮封堵剂，且能够让其流平性好，防潮密封性能进一步增强，粘结力增强。且该制备方法简单快捷，便于大规模生产，使用时也比较方便，无需配置。
34.本实施例中，还包括将改性聚苯硫醚、硅橡胶和改性环氧丙烯酸酯树脂粉碎，粉碎后粒径为25-35μm。将原料粉碎，可以增大原料溶解的分散程度，提高液体的均一性，在该粒径下，各原料的分散程度最好，更便于更原料之间相互反应。
35.以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
36.实施例1
37.一种高分子防潮封堵剂，包括以下原料：10g硅橡胶，15g聚苯硫醚，5g乙酸乙烯酯，3g碳纤维，10g改性环氧丙烯酸酯树脂和20g二甲基硅油。
38.一种高分子防潮封堵剂的制备方法，包括以下步骤：
39.将聚苯硫醚和碳纤维混合，加入乙酸乙烯酯，在惰性气体气氛中加入氧化剂，调节ph至4，在500r/min搅拌40min，得到改性聚苯硫醚；向改性聚苯硫醚中加入硅橡胶、改性环氧丙烯酸酯树脂和二甲基硅油，在400℃反应2h，然后减压浓缩得到高分子防潮封堵剂。
40.实施例2
41.一种高分子防潮封堵剂，包括以下原料：30g硅橡胶，40g聚苯硫醚，15g乙酸乙烯酯，12g碳纤维，20g改性环氧丙烯酸酯树脂和40g二甲基硅油。
42.一种高分子防潮封堵剂的制备方法，包括以下步骤：
43.将聚苯硫醚和碳纤维混合，加入乙酸乙烯酯，在惰性气体气氛中加入氧化剂，调节ph至5，在550r/min搅拌50min，得到改性聚苯硫醚；向改性聚苯硫醚中加入硅橡胶、改性环氧丙烯酸酯树脂和二甲基硅油，在450℃反应4h，然后减压浓缩得到高分子防潮封堵剂。
44.实施例3
45.一种高分子防潮封堵剂，包括以下原料：20g硅橡胶，30g聚苯硫醚，10g乙酸乙烯酯，8g碳纤维，15g改性环氧丙烯酸酯树脂和25g二甲基硅油。
46.一种高分子防潮封堵剂的制备方法，包括以下步骤：
47.将聚苯硫醚和碳纤维混合，加入乙酸乙烯酯，在惰性气体气氛中加入氧化剂，调节ph至4.5，在520r/min搅拌45min，得到改性聚苯硫醚；向改性聚苯硫醚中加入硅橡胶、改性环氧丙烯酸酯树脂和二甲基硅油，在420℃反应3h，然后减压浓缩得到高分子防潮封堵剂。
48.实施例4
49.一种高分子防潮封堵剂，包括以下原料：25g硅橡胶，35g聚苯硫醚，12g乙酸乙烯酯，10g碳纤维，18g改性环氧丙烯酸酯树脂，30g二甲基硅油，20g聚砜和10g氟硅橡胶。
50.一种高分子防潮封堵剂的制备方法，包括以下步骤：
51.将聚苯硫醚和碳纤维混合，加入乙酸乙烯酯，在惰性气体气氛中加入氧化剂，调节ph至4.8，在530r/min搅拌48min，得到改性聚苯硫醚；向改性聚苯硫醚中加入硅橡胶、改性环氧丙烯酸酯树脂、聚砜、氟硅橡胶和二甲基硅油，在430℃反应3.5h，然后减压浓缩得到高分子防潮封堵剂。
52.实施例5
53.一种高分子防潮封堵剂，包括以下原料：25g硅橡胶，35g聚苯硫醚，12g乙酸乙烯酯，10g碳纤维，18g改性环氧丙烯酸酯树脂，30g二甲基硅油，20g聚砜，10g氟硅橡胶，10g山梨醇和12g乙二胺。
54.一种高分子防潮封堵剂的制备方法，包括以下步骤：
55.将聚苯硫醚和碳纤维混合，加入乙酸乙烯酯，在惰性气体气氛中加入氧化剂，调节ph至4.8，在530r/min搅拌48min，得到改性聚苯硫醚；向改性聚苯硫醚中加入硅橡胶、改性环氧丙烯酸酯树脂、聚砜、氟硅橡胶、山梨醇、乙二胺和二甲基硅油，在430℃反应3.5h，然后减压浓缩得到高分子防潮封堵剂。
56.实施例6
57.一种高分子防潮封堵剂，包括以下原料：25g硅橡胶，35g聚苯硫醚，12g乙酸乙烯
酯，10g碳纤维，18g改性环氧丙烯酸酯树脂，30g二甲基硅油，20g聚砜，10g氟硅橡胶，10g山梨醇，12g乙二胺，6g磷酸三苯酯和12g三嗪。
58.一种高分子防潮封堵剂的制备方法，包括以下步骤：
59.将聚苯硫醚和碳纤维混合，加入乙酸乙烯酯，在惰性气体气氛中加入氧化剂，调节ph至4.8，在530r/min搅拌48min，得到改性聚苯硫醚；向改性聚苯硫醚中加入硅橡胶、改性环氧丙烯酸酯树脂、聚砜、氟硅橡胶、山梨醇、乙二胺、磷酸三苯酯、三嗪和二甲基硅油，在430℃反应3.5h，然后减压浓缩得到高分子防潮封堵剂。
60.实施例7
61.一种高分子防潮封堵剂，包括以下原料：25g硅橡胶，35g聚苯硫醚，12g乙酸乙烯酯，10g碳纤维，18g改性环氧丙烯酸酯树脂，30g二甲基硅油，20g聚砜，10g氟硅橡胶，10g山梨醇，12g乙二胺，6g磷酸三苯酯和12g三嗪。
62.一种高分子防潮封堵剂的制备方法，包括以下步骤：
63.将聚苯硫醚和碳纤维混合，加入乙酸乙烯酯，在惰性气体气氛中加入氧化剂，调节ph至4.8，在530r/min搅拌48min，然后用清水冲洗4次，在85℃烘干，得到改性聚苯硫醚；向改性聚苯硫醚中加入硅橡胶、改性环氧丙烯酸酯树脂、聚砜、氟硅橡胶、山梨醇、乙二胺、磷酸三苯酯、三嗪和二甲基硅油，在430℃反应3.5h，在反应过程中，采用磁力搅拌，搅拌速度为1000r/min，每隔10min搅拌一次，每次搅拌5min，然后在0.03mpa减压浓缩35min，得到高分子防潮封堵剂。
64.本实施例中，将改性聚苯硫醚、硅橡胶和改性环氧丙烯酸酯树脂粉碎，粉碎后粒径为30μm。
65.实验结果
66.1.取本发明实施例的成品进行检测，按照gb/t 36800国家标准进行检测，检测结果如下：
67.表1产品特性
68.[0069][0070]
本发明实施例的成品均满足上述产品特性，且满足国家。
[0071]
2.温度冲击测试
[0072]
测试方法：按照gb/t 2423.22-2012国家标准进行测试。
[0073]
测试条件：先高温150℃，再低温-40℃(湿度转换时间≤3min)。
[0074]
结果显示，本发明实施例的高分子防潮防堵剂固化成型后，温度冲击下，其固化成型表面没有出现变形、鼓包、开裂、膨胀、收缩等现象，故本发明的产品具有良好的耐温性、阻燃性。
[0075]
3.电气强度测试
[0076]
测试方法：按照gb/t 1695-2005国家标准进行测试。
[0077]
预处理条件：23
±
2℃，50
±
5％rh，24h。
[0078]
施加电压频率：50hz；升压速率：2000v/s；试样厚度：5.68mm；击穿电压：46.00kv。
[0079]
结果显示，本发明实施例的高分子防潮封堵剂具有在凝固前能充分流动且自动找平、容易渗透等功能。且高分子防潮封堵剂能耐受高低温和各种恶劣环境，具有不变形、不开裂、不变质、效果持久等优点，故本发明的产品具有优异的电学性能。
[0080]
4.效果试验
[0081]
本发明实施例1-7的高分子防潮防堵剂分别固化成型，得到厚度为1cm直径为1cm的圆片。选择现有的珠海领航电气生产的牌号为zhlhgf-7000的高分子防潮封堵剂进行对照试验，zhlhgf-7000的高分子防潮封堵剂固化成型得到厚度为1cm直径为1cm的圆片。然后进行检测，以评分制1-10分进行判定，其中1分最差，10分最好，具体结果如下：
[0082]
表2结果统计
[0083][0084][0085]
根据表2可知，与对照组相比，本发明的高分子防潮封堵剂固化时间快，防潮性、密封性、流平性和粘结力好。而实施例7与实施例1-6相比，实施例7的高分子防潮封堵剂的效果最好。因此可知，在实施例7原料和操作条件下，本发明得到的高分子防潮封堵剂的性能最好，具有优异的防潮密封性和流平性，且粘结力也比较好，固化时间快。
[0086]
综上所述，本发明实施例的高分子防潮封堵剂，流平性好，还具有优异的防潮性、密封性和粘结力，同时固化速度快，还具有良好的阻燃性。
[0087]
本发明实施例的高分子防潮封堵剂的制备方法，简单快捷，便于大规模生产，使用时也比较方便，无需配置。
[0088]
以上所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。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。