陶瓷化硅橡胶的市场环境

陶瓷化硅橡胶材料是一种新型的高分子耐火材料，广泛应用于中低压耐火电线电缆。随着城市人口急剧增长，高层建筑不断增加，地铁，隧道交通也得到大力建设。消防安全的重要性凸显，如何在火灾的情况下，保障电力和通信的畅通，减少人员的伤亡。而陶瓷化硅橡胶耐火电缆的研发，为消防提供了一种新型、安全、经济的耐火电缆，和传统耐火电缆相比极大程度降低成本。因此电缆行业对新型耐火绝缘材料——陶瓷化硅橡胶，充满了迫切和开发应用的热情。

陶瓷化硅橡胶混炼胶生产设备与普通硅橡胶的无差异，因胶料有优异的挤出性能和模压性能，可以直接使用硅橡胶电线电缆设备挤出、硫化成电线电缆，无需增加设备，还可以大幅度降低生产成本。陶瓷化硅橡胶在常温下具有橡胶弹性，火烧后不会像云母带那样发脆脱落，可以通过喷淋、震动试验。近年来我国许多重大民用建筑的重大火灾与电线电缆有关，因此民用建筑耐火电缆的需求很大，就长远目光来看陶瓷化硅橡胶在中低压耐火电缆的应用上有很大发展前景。

陶瓷化硅橡胶研发常见的问题

目前就陶瓷化硅橡胶而言，陶瓷化硅橡胶相关应用还未得到充分的开发，相关产业链未达到成熟化的标准要求，因此陶瓷化硅橡胶在研发过程中容易出现成瓷不完整，出现裂纹，有孔洞、成瓷后强度不够、可瓷化硅橡胶成瓷前成瓷填料分散及产品物性等问题。
陶瓷化硅橡胶出现成瓷不完整，出现裂纹，有孔洞，主要原因是成瓷填料搭配选择不合理：未在硅橡胶材料受明火高温灼烧时，形成片层连续相实现遮盖；所用材料的热膨胀系数较高，差异过大；选用云母为成瓷填料种类之一时，云母成分中K元素含量较高，导致受明火高温灼烧时，区域内发生爆皮导致裂纹。而成瓷辅料中结构助剂选择配比不合理，常用的结构助剂有氧化镁，氧化锆，硅灰石。成瓷主体填料主要产品包括云母粉，高岭土，适用于硅橡胶高分子材料受明火灼烧时，迅速转变相态，以大片层的形式，包裹覆盖有机基材，形成成瓷主体骨架；成瓷补强辅料产品包括氢氧化铝，氢氧化镁，硅灰石，滑石粉，碳酸钙，硅藻土，膨润土，硅微粉，相较于市面上的同类产品，用以成瓷前，作硅橡胶高分子材料的性能弥补剂，提升材料加工性、力学性等要求，且对成瓷后，瓷体强度不会产生较大影响的粉体材料。
成瓷填料搭配千千万，为什么以上的填料能满足成瓷的要求而保证成瓷不会出现问题？云母粉，高岭土作为典型的黏土矿物，在被广泛应用工业产品之前，就是烧制陶瓷的主要原料之一，并经过几千年的发展延续至今，当硅橡胶选择以云母粉，高岭土此类填料作为成瓷主体框架后，辅以熔点温度低，成瓷强度高的填料作为修饰剂，用来进一步填充成瓷骨架空洞，从而形成完整陶瓷相材料。（此处需以小粒径产品作为修饰，大粒径产品作为骨架）

出现成瓷后强度不够的问题，多数是因为未添加相关的结构助剂，如氧化镁，氧化锆，硅灰石等，包括成瓷填料配比设计，粒径配比设计不合理，以及结构助剂选择配比不合理等。可以参考氧化镁和硅灰石作为结构助剂，配比按照0：25，5：20，10：15，15：10，20：5，25：0做梯度实验测试得出实际效果最优配比。可瓷化硅橡胶成瓷前成瓷填料分散及产品物性问题；以实现有机体的可瓷化为目的，为确保形成的陶瓷相稳定且连续，成瓷填料在配方中的占比较高，50%-65%左右的占比，且成瓷填料主体以云母粉、高岭土等这种疏油亲水特性的居多，分散性难以得到保证。

解决陶瓷化橡胶研发问题的措施

针对陶瓷化硅橡胶在市面上常出现的以上问题，有以下几个方面可以进行调整：（按照M有机：M粉料=1：1.2，即M有机=100g，M粉料=120g）
第一，尝试优化可瓷化硅橡胶的填料配比，包括成瓷主料和成瓷辅料的配比。对于成瓷主料的配比，可以选择用云母粉搭配高岭土去做，云母粉为19-23g，高岭土为16-20g。云母粉种类的选择，应以低K含量，高径厚比为标准去筛选合适种类；而高岭土应选择对材料成瓷前强度友好的种类去做，一般为偏高岭土。至于成瓷辅料的配比情况，根据实际要求可以酌情增减各成分所占的比例，大致配比情况如下：氢氧化铝/氢氧化镁的质量为15-18g，此类主要是满足可瓷化硅橡胶的阻燃要求，对电性能要求较高者，可适当降低此类含量；低熔点熔融硅微粉的质量为4-7g，此类主要是实现陶瓷化表面相的连续，作为表面修补剂使用，当产品对重金属要求较高者，此成分可忽略不加；
第二，尝试添加合适的结构助剂，并找到结构助剂之间的最优配比。常见的结构助剂有氧化镁，氧化锆，硅灰石等。考虑到产品的经济实用性，一般选择用氧化镁搭配硅灰石去做，氧化锆作为替代氧化镁实现更高标准的结构助剂去使用。氧化镁的质量为16-22g，硅灰石的质量为10-15g，二者之间的比例，可按照0:25,5:20,10:15,15:10,20:5,25:0的梯度设置去做，选择成瓷强度高，表面规整的比例为最优比；
第三，当成瓷主料份数较多，产品工艺分散性差，无法满足成瓷前相关力学性，加工性要求时，可考虑对成瓷主料做有机处理。一般有两种情况，当产品成瓷前力学性较差时，可以选择乙烯基三甲氧基硅烷，乙烯基三乙氧基硅烷，氨丙基硅烷等对主料进行表面修饰；当产品的加工性能较差时，可以选择硬脂酸，硬脂酸盐，铝酸酯，钛酸酯等对主料表面进行修饰（此方式同样适用于成瓷辅料）。目前可瓷化硅橡胶的行业标准，可按照英国BS6387耐火电缆标准的相关要求去参考。
总体而言，陶瓷化硅橡胶是个未来可期的新型高分子耐火材料，在研发过程中，为保证研发成果，对采用的填料要求也是极为苛刻。

来源：海扬粉体

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