耐火云母带用胶水/电工材料专用胶水

有机硅粘合剂在耐火云母带上的应用

1  耐火云母带简介
    在经济高速发展的今天，由于消防设施和能力的限制，在建筑、船舶、海洋石油平台、航空航天、通信和信号设施中都要求使用绝缘性能良好的耐火电缆，以保证突发事故中设备系统的正常工作，并使人们能够以最快的速度逃离事故现场。
    所谓耐火电缆，就是在规定的火焰燃烧条件下能够保持一定时间正常运行的电缆。或者说在燃烧条件下能够保持线路完整性的电缆。根据我国标准(GB12666．6－90)规定，火焰的温度分为两个等级，A类为950 ℃－1000 ℃，B类为750 ℃－800 ℃，供火时间为90 min，同时在试样上施加额定电压，以不击穿(即3A熔丝不熔断)为合格。国际标准(IEC331－1970)就耐火电缆的试验条件提出了更为严格的要求，即供火时间为3 h，且停止供火后12 h还要进行耐电压试验3 h。世界各国的标准中在供火时间和温度上略有差别，除此之外，有些国家对某些耐火电缆提出了机械冲击和喷水的附加试验条件。而要达到这一要求，耐火电缆的原材料的选择是关键。
    耐火电缆不同于普通电缆，最主要是它增加了一个耐火层，此耐火层通常设置在导体和绝缘体之间。电缆一旦被燃烧，构成电缆的所有有机材料将被化为灰烬，而欲保持“线路完整性”，靠的就是这个“耐火层”。因此，耐火层几乎都是用“耐火云母带”来制作。
    耐火云母带作为耐火电缆中主要的绝缘耐火层起着最为重要的作用。构成耐火云母带的材料是云母纸、粘合剂和补强材料玻璃丝布。其中，云母纸是真正起着电绝缘及耐火作用的材料；无碱玻璃丝布则属于补强材料，使耐火带具有足够的强度；而粘合剂将云母纸和玻璃丝布结合成为一体，粘合剂的选用必须满足云母纸与玻璃布间的粘接强度高，云母带具有一定的柔软性和边缘弯曲度和胶粘剂的无机物含量要大，燃烧后残碳量要低即燃烧不炭化的原则，三者缺一不可。燃烧不炭化至关重要，它直接影响到云母带燃烧后的绝缘电阻。由于粘合剂在粘合云母纸和玻璃丝布时会渗入到两者的孔隙和微孔中，如果燃烧炭化，就会成为导电的通道，而有机硅粘合剂燃烧之后生成粉状的白色的SiO₂，则具备了良好的电绝缘性能，故常用作云母带粘合剂的环氧树脂就不能胜任而必须选用专用的耐热有机硅粘合剂。

2  耐火云母带用粘合剂
2．1  耐火云母带用粘合剂的发展
    由粉云母纸、粘合剂和补强材料组成的云母带60年代起就开始用于电机绝缘领域，其中对云母带的耐热绝缘性影响最大的就是粘合剂的类型。
    早期的云母带用粘合剂通常为虫胶、沥青等天然树脂，用其制得的绝缘云母带只能达到绝缘耐热B级要求。后来发展了聚酯树脂如醇酸树脂和不饱和聚酯等热固性胶粘剂。但由于聚酯树脂粘接性能差，收缩性大以及易受环境中的碱、氯化物有机溶剂和水分的影响产生裂解和降解，我国于60年代研制出环氧粉云母带，首次将环氧树脂应用于高压电机主绝缘，由于环氧树脂胶粘剂具有较好的综合性能，环氧云母带能满足F级绝缘的使用要求，因此得到了广泛的应用。
    1980年，随着云母带绕包耐火电缆首次应用于英国北海海上石油平台，耐火云母带开始得到广泛的应用。由于环氧树脂类胶粘剂不能满足耐火云母带的特殊要求，有机硅树脂胶粘剂开始用于耐火云母带的粘接。
         国外从七十年代到九十年代所发表的有关耐火云母带的胶粘剂的资料基本都是专利，其主要组成也是硅树脂加硅橡胶的缩合物，采用过氧化物固化或加成型固化。
 2．2  有机硅压敏胶
    目前耐火云母带用有机硅粘合剂都是以有机硅压敏胶为基础发展起来的，因此，我们对有机硅压敏胶作一简单介绍。
    有机硅压敏胶是硅树脂和羟基封端硅橡胶的合成产物，作为一种新型的具有广阔发展前景的胶粘剂。它不仅具有压敏胶所必须的良好的粘结强度和初粘性，还有许多独特的性能，尤其在低温和高温方面显示出其他压敏胶粘剂所不及的特性，如于－50 ℃下不失其柔韧性，并保持良好的粘接强度；而在200 ℃～260 ℃的高温下，仍然具有耐热老化和热氧化性能。其耐溶剂性、耐候性、耐湿性及电性能等都是其他胶粘剂不可比拟的，同时它还具有对低表面能材料良好的粘附性。
    由于有机硅压敏胶具有的化学特性，使其能够满足大多数工业领域应用的要求。近几年来，有机硅压敏胶粘剂主要是制成各种基材的有机硅压敏胶带，可用作H级电绝缘胶带，可制成耐高、低温压敏胶带。在汽车、飞机及宇航输送电机等方面可维持这些系统在严峻条件下使用的可靠性，采用有机硅绝缘胶带的比例正日益增加，有机硅压敏胶带也在宇宙飞船防放射线保护膜的装贴等方面都得到应用。
2．3  耐火云母带用粘合剂和有机硅压敏胶的不同要求
    (1)云母带粘合剂固化后对于初粘性的要求不象有机硅压敏胶那么严格，但要求具有较高的内聚强度和剥离强度。
    (2)由于耐火云母带是将两层玻璃丝布和一层云母纸粘合在一起，为便于施工，耐火云母带用粘合剂要求具有较低的初粘性，较高的粘度和固含量。
    (3)由于燃烧不炭化即低含碳量的要求，云母带粘合剂主要由含甲基的硅树脂和硅橡胶组成。而有机硅压敏胶可以加入苯基、乙烯基或其他官能团进行改性，以适应不同的要求。

如引入乙烯基，可提高其固化性能，也可调节对基材的粘附力；引入苯基，可提高硅树脂的耐热性和柔韧性。
2．4有机硅粘合剂的固化
    主要有两类，最常用的固化剂是有机过氧化物，过氧化苯甲酰(BPO)和2，4—二氯过氧化苯甲酰(DCBPO)，其固化温度分别是119％和80 ℃，固化机理属于自由基固化，如图2示。
    由于发生了两个甲基之间形成亚甲基桥的反应，极大的提高了聚合物的内聚强度，赋予胶粘剂较大的内聚力，同时提高了耐热性和抗溶剂能力。若不用过氧化物催化，则聚合物分子之间只发生羟基间的缩合反应，不但固化温度高，而且内聚力低。另一类固化剂是氨基硅烷，可在室温下发生固化反应。由于不能长期储存，限制了它的应用。
3  展  望
    有机硅耐火云母带粘合剂可以看作是有机硅压敏胶的一个特殊应用，用它制作的耐火云母带具有优异的物理机械性能和电性能，完全可以满足国家和国际标准的要求。据资料介绍，由于我国首先合成出了具有更高性能的合成云母，使我国耐火云母带的质量处于国际领先地位，产量和出口量越来越大。但其中所用的粘合剂主要来自于进口，国内的产品质量还存在一定问题。另外，现在所用的有机硅粘合剂产品的固含量为50～60％，溶剂一般是甲苯、二甲苯，使用时还要用溶剂稀释，因此污染较为严重。在越来越重视环境问题的今天，这已成为制约该产品应用和发展的关键。进一步研究开发高固含量或无溶剂型有机硅粘合剂，或将有机硅粘合剂水性化将具有良好的应用前景。  

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