本发明涉及船舶防水防火技术领域，特别是涉及一种轻质多效膨胀型防火密封材料。
背景技术：
船舶的甲板或舱壁上需要设置贯穿孔，并在贯穿孔中加设管道用来在不同的区域之间传输水、电、气和信号等。发生火灾时，火和烟会通过管路贯穿装置在不同区域之间迅速扩散，对于昂贵的操纵设备、电缆数据处理设备和舰船航行来说是一大威胁，不但破坏船舶的操纵性能，而且电缆焚烧过程中产生大量的有毒烟雾和有毒气体，易造成重大的人员安全伤害。
在船舶贯穿装置中，密封胶要兼具防水和防火的双重功效，以保持船舶具有水密和防火的双重完整性。这对于保证船舶不沉性和防火安全性有重大意义。但现有船舶用防火密封胶在火灾发生时存在如下问题：尽管密封胶本身不燃烧，且离火自熄，但仍会发生灰化，从而使得胶体破碎、粉化，失去封堵作用，导致烟气蔓延和船沉水等安全事故。
技术实现要素：
本发明主要解决的技术问题是提供一种轻质多效膨胀型防火密封材料，能够解决现有船舶用防火密封胶存在的上述缺陷。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种轻质多效膨胀型防火密封材料，包括如下重量份组分：环氧树脂100份、膨胀石墨20～30份、ifr阻燃剂15～20份、氧化石墨8～10份、防火胶黏剂20～30份、增强纤维30～50份、空心玻璃微珠10～20份、功能助剂8～15份、硬脂酸锌2～3份、石蜡油10～15份、发泡促进体系10～20份和固化剂5～10份。
在本发明一个较佳实施例中，所述ifr阻燃剂包括磷酸酯、聚磷酸胺和季戊四醇。
在本发明一个较佳实施例中，所述磷酸酯、聚磷酸胺和季戊四醇的重量比为3～5：2～3:1～2。
在本发明一个较佳实施例中，所述防火胶黏剂为α,β-端羟基聚二甲基硅氧烷、成瓷剂、陶瓷粉和氢氧化镁的混合物。
在本发明一个较佳实施例中，所述防火胶黏剂为α,β-端羟基聚二甲基硅氧烷、成瓷剂、陶瓷粉和氢氧化镁的混合重量比为5～10：0.5～1：2～3:1～2的混合物。
在本发明一个较佳实施例中，所述功能助剂包括吸烟剂和憎水剂。
在本发明一个较佳实施例中，所述增强纤维为玻璃纤维。
在本发明一个较佳实施例中，所述发泡促进体系包括环氧树脂发泡剂和发泡促进剂。
为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种轻质多效膨胀型防火密封材料的制备方法，包括如下步骤：
（1）制备物理膨胀阻燃体系：根据配方量，将膨胀石墨与一半重量份的氧化石墨混合均匀，备用；
（2）制备ifr阻燃体系：根据配方量，将ifr阻燃剂与剩余一半重量份的氧化石墨混合均匀，备用；
（3）制备防火胶黏剂：先将配方量的成瓷剂、陶瓷粉和氢氧化镁混合均匀，得到陶瓷粉，然后与配方量的α,β-端羟基聚二甲基硅氧烷混合均匀，得到防火胶黏剂；
（4）物料混合：按配方量，将环氧树脂、增强纤维、空心玻璃微珠、功能助剂、硬脂酸锌、石蜡油、发泡促进体系和步骤（2）中制备的ifr阻燃体系混合，并用搅拌机搅拌均匀；
（5）成品：将步骤（1）中制备的物理膨胀阻燃体系、步骤（3）中制备的防火胶黏剂、固化剂加入到步骤（4）的混合物料中，混合均匀，并固化，得到所述轻质多效膨胀型防火密封材料。
本发明的有益效果是：本发明一种轻质多效膨胀型防火密封材料，具有如下优点：通过物理膨胀阻燃体系、ifr阻燃体系、防火胶黏剂、玻璃纤维和中空玻璃微珠的配方设计，一方面赋予材料三重防火的功效和优异的膨胀性能，能有效提高防火性能；另一方面碳化率高，机械强度好，能够有效防止整个密封材料在火灾过程中出现破碎、粉化等情况，提高对烟气和水的阻防性能。
具体实施方式
下面对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
本发明实施例包括：
实施例1
本发明揭示了一种轻质多效膨胀型防火密封材料，包括如下重量份组分：环氧树脂100份、膨胀石墨20份、ifr阻燃剂15份、氧化石墨8份、防火胶黏剂20份、增强纤维30份、空心玻璃微珠10份、功能助剂8份、硬脂酸锌2份、石蜡油10份、发泡促进体系100份和固化剂5份。
其中，所述ifr阻燃剂包括重量比为3：2:1的磷酸酯、聚磷酸胺和季戊四醇。
所述防火胶黏剂为重量比为5：0.5：2:1的α,β-端羟基聚二甲基硅氧烷、成瓷剂、陶瓷粉和氢氧化镁的混合物。
所述功能助剂包括重量比为1:2的吸烟剂和憎水剂。
所述增强纤维为玻璃纤维。
所述发泡促进体系包括环氧树脂发泡剂和发泡促进剂。此处的环氧树脂发泡剂和发泡促进剂为本领域常用的，此处不再赘述。
上述轻质多效膨胀型防火密封材料的制备方法，包括如下步骤：
（1）制备物理膨胀阻燃体系：根据配方量，将膨胀石墨与一半重量份的氧化石墨混合均匀，备用；其中氧化石墨为成碳剂，能够有效防止发生灰化；
（2）制备ifr阻燃体系：根据配方量，将ifr阻燃剂与剩余一半重量份的氧化石墨混合均匀，备用；其中氧化石墨为成碳剂，能够有效防止发生灰化；
（3）制备防火胶黏剂：先将配方量的成瓷剂、陶瓷粉和氢氧化镁混合均匀，得到陶瓷粉，然后与配方量的α,β-端羟基聚二甲基硅氧烷混合均匀，得到防火胶黏剂；
（4）物料混合：按配方量，将环氧树脂、增强纤维、空心玻璃微珠、功能助剂、硬脂酸锌、石蜡油、发泡促进体系和步骤（2）中制备的ifr阻燃体系混合，并用搅拌机搅拌均匀；
（5）成品：将步骤（1）中制备的物理膨胀阻燃体系、步骤（3）中制备的防火胶黏剂、固化剂加入到步骤（4）的混合物料中，混合均匀，并固化，得到所述轻质多效膨胀型防火密封材料。
实施例2
与实施例1的区别在于，轻质多效膨胀型防火密封材料，包括如下重量份组分：环氧树脂100份、膨胀石墨30份、ifr阻燃剂20份、氧化石墨10份、防火胶黏剂30份、增强纤维50份、空心玻璃微珠20份、功能助剂15份、硬脂酸锌3份、石蜡油15份、发泡促进体系20份和固化剂10份。
其中，所述ifr阻燃剂包括重量比为5：3：2的磷酸酯、聚磷酸胺和季戊四醇。
所述防火胶黏剂为重量比为10：1：3：2的α,β-端羟基聚二甲基硅氧烷、成瓷剂、陶瓷粉和氢氧化镁的混合物。
所述功能助剂包括重量比为1：3的吸烟剂和憎水剂。
本发明的轻质多效膨胀型防火密封材料的阻燃机理为：在发生火灾时，物理阻燃体系先受热膨胀，形成第一膨胀阻燃碳层；随着温度的升高，ifr阻燃体系中的酸源释放出无机酸，随后发生酯化反应，并在碳源和氮源的参与下迅速膨胀形成第二膨胀阻燃碳层；在上述阻燃过程中，随着环境温度的升高，发泡促进体系受热发泡使环氧树脂体系发泡膨胀，一方面可以有效降低防火密封材料所在的环境温度，有助于抑制燃烧，另一方面，在第一膨胀阻燃碳层、第二膨胀阻燃碳层和环氧树脂体系发泡膨胀的三重作用下，使得防火密封材料迅速膨胀密封管路贯穿装置中管道的管孔，实现阻止烟气蔓延和阻水的功效。
本发明的轻质多效膨胀型防火密封材料，具有如下优点：
1、通过物理膨胀阻燃体系、ifr阻燃体系和防火胶黏剂的设计，赋予材料三重防火的功效，有效提高防火性能；
2、通过第一膨胀阻燃碳层、第二膨胀阻燃碳层和环氧树脂体系发泡膨胀的三重作用下，使得防火密封材料迅速膨胀密封管路贯穿装置中管道的管孔，实现阻止烟气蔓延和阻水的功效，且能够降低环境温度；
3、通过氧化石墨、玻璃纤维和中空玻璃微珠的使用，一方面促进成碳，防止灰化，另一方面提高了防火密封材料整体的机械强度，能够有效防止整个密封材料在火灾过程中出现破碎、粉化等情况，提高对烟气和水的阻防性能。
本发明的轻质多效膨胀型防火密封材料，具有优异的耐火、阻火和阻水的功能，其经过1小时火烧试验后，仍能耐0.1mpa的水压（相对于10米深水压），可有效保证失火舱室的管路贯穿部门不影响到隔壁的舱室。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。