低煙無鹵阻燃電纜及其制備方法

《低煙無鹵阻燃電纜及其制備方法》涉及電纜領(lǐng)域，尤其涉及一種低煙無鹵阻燃電纜及其制備方法。

截至2012年7月，隨著人們環(huán)保意識的提高和中國社會經(jīng)濟建設(shè)步伐的加快，低煙無鹵阻燃電纜被廣泛地應(yīng)用在高層建筑、地鐵、發(fā)電廠、核電站和軌道交通等重要部門及公共場所。當發(fā)生火災(zāi)時，電纜燃燒時不釋放腐蝕性氣體，并且透光性良好，對救援工作有很大的幫助，在很大程度上可以減少人員傷亡和財產(chǎn)損失。

電纜絕緣層是指電纜結(jié)構(gòu)中纜芯外一層起到絕緣作用的包覆層，電纜的絕緣層主要由聚合物構(gòu)成。低煙無鹵阻燃電纜絕緣層一般采用聚烯烴作為基料，因聚烯烴系純碳氫化合物，燃燒時分解成水和二氧化碳，不產(chǎn)生明顯的煙霧和有害氣體。為了達到同時滿足無鹵、低煙、阻燃的目標，最主要的方法是向基料中加入大量金屬氫氧化物，如氫氧化鎂、氫氧化鋁。其反應(yīng)機理為這些金屬氫氧化物在高溫下可以分解為水和相應(yīng)的金屬氧化物，同時吸收大量的熱以阻止材料的繼續(xù)燃燒。

為了達到優(yōu)異的阻燃性能，一般電纜絕緣層中大量添加氫氧化鋁或氫氧化鎂等無機阻燃劑，其填充量往往需要大于樹脂基料的量，這就大大降低了材料的機械物理性能，使其抗拉強度、斷裂伸長率等性能指標大幅下降，繼而承受機械外力的能力下降。大量無機物的填充，還會致使電纜料的耐撕裂性變差，一旦電纜局部產(chǎn)生小缺口，受力后小缺口會逐步擴大，并且受力越大，缺口擴大的速度就越快，最終導(dǎo)致電纜絕緣套整體破裂。

為了解決這一問題，人們提出了采用復(fù)合有機磷氮系阻燃劑的方法，其主要方法是將聚磷酸胺、季戊四醇及三聚氰胺以一定比率混合作為復(fù)合阻燃劑加入到電纜基料中，在燃燒過程中，聚磷酸胺作為酸源（脫水劑）與碳源（成炭劑）季戊四醇和氣源（發(fā)泡劑）三聚氰胺發(fā)生反應(yīng)，使材料表面形成一層炭質(zhì)泡沫層，達到隔熱、隔氧、抑煙并放置熔滴產(chǎn)生的作用。盡管磷氮系阻燃劑的添加量較無機阻燃劑有明顯降低，添加30重量百分比左右即可得到較好的阻燃效果，但由于相容性等問題依然存在，其對材料綜合力學(xué)性能的負面影響依然是不可忽視的，另一方面，磷氮系阻燃劑更適合于尼龍、PET等工程塑料體系的阻燃，而對于聚烯烴電纜料的阻燃會帶來煙密度增大等問題。

另外，為了使電纜絕緣層可以經(jīng)受斷短路狀態(tài)下的短時高溫，工業(yè)界所廣泛采用的是通過溫水交聯(lián)的硅烷接枝聚乙烯材料作為電纜的絕緣層，該方法的一個主要缺點是水煮過程耗時耗能，同時在水煮過程中往往在材料內(nèi)部引入水份，同時在水煮過程中往往容易出現(xiàn)水份滲透至絕緣層及導(dǎo)體表面，從而使得絕緣層絕緣性能下降及導(dǎo)體表面易氧化等問題，以致電纜在使用過程中會存在一定的安全隱患。從而為電纜在使用過程中的失效埋下隱患。

圖1是《低煙無鹵阻燃電纜及其制備方法》的低煙無鹵阻燃電纜的結(jié)構(gòu)示意圖。

2021年6月24日，《低煙無鹵阻燃電纜及其制備方法》獲得第二十二屆中國專利優(yōu)秀獎。

低煙無鹵阻燃電纜及其制備方法操作內(nèi)容

《低煙無鹵阻燃電纜及其制備方法》提供了一種低煙無鹵阻燃電纜，包括導(dǎo)電線芯，其外設(shè)置絕緣層，絕緣層為三層結(jié)構(gòu)，外層材料為低煙無鹵阻燃聚烯烴，中間層及內(nèi)層材料為交聯(lián)聚烯烴。

進一步的，中間層材料的交聯(lián)度小于內(nèi)層材料的交聯(lián)度；中間層交聯(lián)度較內(nèi)層交聯(lián)度低，主要為了保證材料的斷裂伸長率，同時該層在加工過程中可以產(chǎn)生少量均勻分布的水份，從而為內(nèi)層自交聯(lián)過程提供一定的水源，不需要外界提供水分，達到自產(chǎn)自用的目的；內(nèi)層材料交聯(lián)度較高，其在功能上主要起到提高絕緣層整體的物理性能，并提升其耐溫等級的作用，且此處交聯(lián)主要是通過吸收中間層產(chǎn)生的水份而進行快速交聯(lián)，從而避免絕緣層采用水煮方式帶來的安全隱患。

優(yōu)選的，所述交聯(lián)聚烯烴為聚烯烴、硅烷基交聯(lián)體系的混合物。《低煙無鹵阻燃電纜及其制備方法》中，“硅烷基交聯(lián)體系”是指含至少一種有機硅烷的化合物或化合物的混合物，用其與聚烯烴在一定的工藝條件下共混制得交聯(lián)聚烯烴。

優(yōu)選的，所述聚烯烴的熔體指數(shù)為0.2-5；若超出該范圍將造成電纜成型困難，電纜表面不光滑等問題。

所述硅烷基交聯(lián)體系包括不飽和烷氧基硅烷、過氧化物、交聯(lián)催化劑及產(chǎn)水劑。

所述不飽和烷氧基硅烷選自乙烯基三甲氧基硅烷或乙烯基三乙氧基硅烷中的至少一種。所述過氧化物選自過氧化二異丙苯、過氧化苯甲酰、1，1-二叔丁基過氧化環(huán)己烷中的至少一種。所述交聯(lián)催化劑選自二月桂酸二丁基錫、二甲基錫、二辛基錫、四苯基錫、氧化鋅、氧化錫、辛酸亞錫、烷基苯磺酸、有機鈦螯合物、苯醌、苯乙烯中的至少一種。所述產(chǎn)水劑選自氫氧化鎂、氫氧化鋁、硬脂酸、苯磺酸、烷基磺酸、氧化鋅、氧化錫中的至少一種。

優(yōu)選的，所述低煙無鹵阻燃電纜，其絕緣層的三層結(jié)構(gòu)為：外層材料的原料中含有：聚烯烴40-90重量份，阻燃劑10-60重量份，其中，阻燃劑為低煙無鹵阻燃劑；中間層材料的原料中含有：聚烯烴91-98重量份，硅烷0.5-2重量份，過氧化物0.01-1重量份，交聯(lián)催化劑0.01-2重量份，產(chǎn)水劑1-4重量份；內(nèi)層材料的原料為聚烯烴90-96重量份，硅烷0.5-3重量份，過氧化物0.01-1重量份，交聯(lián)催化劑0.01-3重量份，產(chǎn)水劑0.5-3重量份。

上述由聚烯烴和阻燃劑構(gòu)成的外層為阻燃成碳層，因為該層具有較多的低煙無鹵阻燃劑，在燃燒過程中其在電纜最外層形成一層致密碳層，主要起到隔熱、隔氧、阻燃的作用。

上述由聚烯烴、硅烷、過氧化物、交聯(lián)催化劑、產(chǎn)水劑等構(gòu)成的中間層為中度交聯(lián)產(chǎn)水阻燃層，其交聯(lián)度相對最內(nèi)層較低，由于產(chǎn)水劑的加入，此層可在沒有外界水份深入的情況下自然交聯(lián)，同時為相鄰的內(nèi)層提供交聯(lián)所需的水分；由于此層無阻燃劑添加，交聯(lián)度也較低，因此此層可以增加絕緣層整體的韌性并承受較大的形變。

上述由聚烯烴、硅烷、過氧化物、交聯(lián)催化劑及產(chǎn)水劑構(gòu)成的內(nèi)層為高交聯(lián)耐高溫層，可以通過配方的調(diào)整使其交聯(lián)度較高，這樣可以提高絕緣層整體的拉伸強度并在電纜短路過程中能夠耐受短時的高溫。

由于在燃燒過程中主要是材料的外層與空氣接觸，因此材料的外層具有較高阻燃性可以更好地提高材料整體的阻燃效果。另一方面，中間的低交聯(lián)、低填充層可以為制品提供更優(yōu)良的韌性和耐形變特性。而最內(nèi)層的高交聯(lián)層可以耐受導(dǎo)體產(chǎn)生的高溫并提供必要的拉伸強度。因此《低煙無鹵阻燃電纜及其制備方法》將不同材料的不同特點有機結(jié)合，所制備的電纜可以更好地兼顧材料的阻燃性與機械性能。

《低煙無鹵阻燃電纜及其制備方法》中，所述低煙無鹵阻燃電纜的絕緣層中，三層的厚度為：中間層厚度<內(nèi)層厚度≤外層厚度；其主要原因是這種絕緣層結(jié)構(gòu)下，絕緣層中的電場分布更合理，絕緣層的綜合性能也更優(yōu)異。

《低煙無鹵阻燃電纜及其制備方法》中，不飽和烷氧基硅烷指具有至少一個雙鍵的（C₁-C₄）烷氧基硅烷。

《低煙無鹵阻燃電纜及其制備方法》中絕緣層三層結(jié)構(gòu)中的聚烯烴基料最好相同；因為各層采用相同的電纜基料，可保證層間的相容性良好、不會分層。

《低煙無鹵阻燃電纜及其制備方法》采用非對稱三層結(jié)構(gòu)的設(shè)計所得的電纜絕緣層可以有效解決電纜護料阻燃性與力學(xué)性能難以兼顧的問題，同時中間層及內(nèi)層交聯(lián)所需水分在加工過程中即已形成，因此可以保證交聯(lián)聚乙烯交聯(lián)時間與交聯(lián)程度易于控制。

此外，由于《低煙無鹵阻燃電纜及其制備方法》中中間層及內(nèi)層主要使用聚烯烴材料而阻燃劑等填料添加量較少，所得電纜絕緣強度較高填充電纜的強度更高，在電場強度方面可以耐受更高的電壓降，因此與以往具有高阻燃劑添加的電纜絕緣層的電纜相比，該發(fā)明所得電纜的耐壓等級較高。

《低煙無鹵阻燃電纜及其制備方法》還提供了上述低煙無鹵阻燃電纜的制備方法，具體為：將外中內(nèi)三層材料的原料按一定比例混合均勻，采用多層共擠裝置擠出該發(fā)明的具有三層結(jié)構(gòu)的電纜絕緣層，并經(jīng)共擠口模包覆到電纜纜芯上。即將各層原料按上述比例配置混合均勻，采用多層共擠裝置，分別用三臺擠出機分別混煉擠出電纜絕緣層的三層結(jié)構(gòu)并經(jīng)共擠口模包覆到電纜纜芯上。

低煙無鹵阻燃電纜及其制備方法實施案例

• 實施例1：電纜絕緣層的制備及其性能

原料：外層的組分及重量配比為：線性低密度聚乙烯:氫氧化鎂:蒙脫土=45:50:5；中間層的組分及重量配比為：線性低密度聚乙烯:乙烯基三甲氧基硅烷:過氧化二異丙苯:二月桂酸二丁基錫:硬脂酸＋氧化鋅=95.4:1:0.1:0.5:3；內(nèi)層的組分及重量配比為：線性低密度聚乙烯:乙烯基三甲氧基硅烷:過氧化二異丙苯:二月桂酸二丁基錫:烷基磺酸＋氧化錫=95.3:2:0.2:1:1.5；其中，線性低密度聚乙烯牌號為218W。

制備方法：按上述比例稱取各種原料。對于中間層及最內(nèi)層，均以A\B料的形式進行加工，即將聚烯烴樹脂基料（該實施例中指線性低密度聚乙烯）與硅烷、過氧化物混合后造粒制成A料，再將聚烯烴樹脂基料與交聯(lián)催化劑、產(chǎn)水劑混合造粒制成B料，然后將A料與B料以一定比例（如19:1）混合擠出；對于最外層直接按配比混合。分別用三臺擠出機，采用多層共擠裝置擠出電纜絕緣層并經(jīng)共擠口模包覆到電纜纜芯上；其中，通過控制多層共擠裝置的各層分配比例，使所得電纜絕緣層各層厚度為：外層厚度0.5毫米，中間層厚度0.2毫米，內(nèi)層厚度0.3毫米。

電纜絕緣層性能：制成的電纜絕緣層燃燒產(chǎn)物pH加權(quán)值為6.2，燃燒時產(chǎn)生的煙塵透光率81.5％，單根燃燒、成束燃燒均滿足GB/T18380要求；電纜絕緣層抗拉強度為18.5兆帕，斷裂伸長率為520％；該電纜絕緣層可耐受10千伏高壓。

• 實施例2：電纜絕緣層的制備及其性能

原料：外層的組分及重量配比為：低密度聚乙烯:聚磷酸胺:季戊四醇:蒙脫土=67:20:10:3；中間層的組分及重量配比為：低密度聚乙烯:乙烯基三乙氧基硅烷:過氧化苯甲酰:辛酸亞錫:氫氧化鎂=93.5:1:0.5:1:4；內(nèi)層的組分及重量配比為：低密度聚乙烯:乙烯基三乙氧基硅烷:過氧化苯甲酰:有機鈦螯合物:烷基磺酸＋氧化錫=94.5:2:0.5:2:1；其中，低密度聚乙烯牌號為DJ210。

制備方法：同實施例1，通過控制多層共擠裝置的各層分配比例，使所得電纜絕緣層各層厚度為：外層厚度0.3毫米，中間層厚度0.1毫米，內(nèi)層厚度0.2毫米。

電纜絕緣層性能：制成的電纜絕緣層燃燒產(chǎn)物PH加權(quán)值為5.7，燃燒時產(chǎn)生的煙塵透光率85.1％，單根燃燒、成束燃燒均滿足GB/T18380要求；電纜絕緣層抗拉強度為17.4兆帕，斷裂伸長率為530％；該電纜絕緣層可耐受3千伏高壓。

• 實施例3：電纜絕緣層的制備及其性能

原料：外層的組分及重量配比為：低密度聚乙烯:氫氧化鋁:蒙脫土=47:50:3；中間層的組分及重量配比為：低密度聚乙烯:乙烯基三甲氧基硅烷:1，1-二叔丁基過氧化環(huán)己烷:四苯基錫:氫氧化鎂=94:1:0.5:1:3.5；內(nèi)層的組分及重量配比為：低密度聚乙烯:乙烯基三乙氧基硅烷:過氧化苯甲酰:烷基苯磺酸:苯磺酸＋氧化鋅=94.5:2:0.2:2:1；其中，低密度聚乙烯牌號為QLT17。

制備方法：同實施例1，通過控制多層共擠裝置的各層分配比例，使所得電纜絕緣層各層厚度為：外層厚度1.0毫米，中間層厚度0.5毫米，內(nèi)層厚度1.0毫米。

電纜絕緣層性能：制成的電纜絕緣層燃燒產(chǎn)物PH加權(quán)值為6.1，燃燒時產(chǎn)生的煙塵透光率75％，單根燃燒、成束燃燒均滿足GB/T18380要求；電纜絕緣層抗拉強度為18.9兆帕，斷裂伸長率為490％；該電纜絕緣層可耐受35千伏高壓。

• 對比例1：電纜絕緣層的制備及其性能

電纜絕緣層一般為單層結(jié)構(gòu)，其制備及性能如下：原料：單層的組分及重量配比為：低密度聚乙烯:乙烯基三甲氧基硅烷:1，1-二叔丁基過氧化環(huán)己烷:四苯基錫:氫氧化鋁=48:1:0.2:0.5:50；其中，低密度聚乙烯牌號為DJ210。

制備方法：按上述比例稱取各種原料。以A\B料的形式進行加工，即將低密度聚乙烯與硅烷、過氧化物混合后造粒制成A料，再將低密度聚乙烯與四苯基錫、氫氧化鋁混合造粒制成B料，然后將A料與B料以一定比例（如19:1）混合擠出。分別用一臺擠出機將樹脂絕緣層包覆到電纜纜芯上；電纜絕緣層厚度1毫米。

電纜絕緣層性能：制成的電纜絕緣層燃燒產(chǎn)物PH加權(quán)值為4.5，燃燒時產(chǎn)生的煙塵透光率65％，單根燃燒滿足GB/T18380要求、成束燃燒均不滿足GB/T18380要求；電纜絕緣層抗拉強度為14.2兆帕，斷裂伸長率為400％；該電纜絕緣層可耐受3千伏高壓。

低煙無鹵阻燃電纜及其制備方法專利目的

《低煙無鹵阻燃電纜及其制備方法》針對專利背景中的缺陷，從電纜絕緣層結(jié)構(gòu)的改進入手，提出一種低煙無鹵阻燃電纜，其絕緣層具有低煙無鹵阻燃性的同時具備優(yōu)異的抗拉強度、斷裂伸長率等綜合力學(xué)性能，且電纜絕緣層耐壓等級較高。

低煙無鹵阻燃電纜及其制備方法技術(shù)方案

《低煙無鹵阻燃電纜及其制備方法》提供了一種低煙無鹵阻燃電纜，包括導(dǎo)電線芯，其外設(shè)置絕緣層，絕緣層為三層結(jié)構(gòu)，外層材料為低煙無鹵阻燃聚烯烴，中間層及內(nèi)層材料為交聯(lián)聚烯烴。

進一步的，中間層材料的交聯(lián)度小于內(nèi)層材料的交聯(lián)度。

優(yōu)選的，所述交聯(lián)聚烯烴為聚烯烴、硅烷基交聯(lián)體系的混合物。

所述聚烯烴選自線性低密度聚乙烯、低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、聚丙烯中的至少一種。

更優(yōu)選的，所述聚烯烴的熔體指數(shù)為0.2-5。

所述硅烷基交聯(lián)體系包括不飽和烷氧基硅烷、過氧化物、交聯(lián)催化劑及產(chǎn)水劑。

所述不飽和烷氧基硅烷選自乙烯基三甲氧基硅烷或乙烯基三乙氧基硅烷中的至少一種。

所述過氧化物選自過氧化二異丙苯、過氧化苯甲酰、1，1-二叔丁基過氧化環(huán)己烷中的至少一種。

所述交聯(lián)催化劑選自二月桂酸二丁基錫、二甲基錫、二辛基錫、四苯基錫、氧化鋅、氧化錫、辛酸亞錫、烷基苯磺酸、有機鈦螯合物、苯醌、苯乙烯中的至少一種。

所述產(chǎn)水劑選自氫氧化鎂、氫氧化鋁、硬脂酸、苯磺酸、烷基磺酸、氧化鋅、氧化錫中的至少一種。

優(yōu)選的，所述低煙無鹵阻燃電纜，其絕緣層的三層結(jié)構(gòu)為：

外層材料的原料中含有：聚烯烴40-90重量份，阻燃劑10-60重量份，其中，阻燃劑為低煙無鹵阻燃劑；

中間層材料的原料中含有：聚烯烴91-98重量份，硅烷0.5-2重量份，過氧化物0.01-1重量份，交聯(lián)催化劑0.01-2重量份，產(chǎn)水劑1-4重量份；

內(nèi)層材料的原料為聚烯烴90-96重量份，硅烷0.5-3重量份，過氧化物0.01-1重量份，交聯(lián)催化劑0.01-3重量份，產(chǎn)水劑0.5-3重量份。

優(yōu)選的，所述低煙無鹵阻燃劑為氫氧化鎂、氫氧化鋁、聚磷酸胺、三聚氰胺、季戊四醇、蒙脫土中的至少一種。

優(yōu)選的，所述低煙無鹵阻燃電纜的絕緣層中，三層的厚度為：中間層厚度<內(nèi)層厚度≤外層厚度。

《低煙無鹵阻燃電纜及其制備方法》還提供了上述低煙無鹵阻燃電纜的制備方法，具體為：采用多層共擠裝置，將外中內(nèi)三層材料分別加入三層共擠裝置的料斗，擠出該發(fā)明的具有三層結(jié)構(gòu)的電纜絕緣層，并經(jīng)共擠口模包覆到電纜纜芯上，即得該發(fā)明的低煙無鹵阻燃電纜。

低煙無鹵阻燃電纜及其制備方法有益效果

《低煙無鹵阻燃電纜及其制備方法》將電纜絕緣層設(shè)計為三層結(jié)構(gòu)，且從外層到內(nèi)層，各層具有相應(yīng)的功能，從整體來看整個絕緣層呈現(xiàn)一種不對稱結(jié)構(gòu)；從而有效兼顧了交聯(lián)聚烯烴電纜絕緣層的阻燃性與綜合力學(xué)強度，最終使電纜達到低煙無鹵阻燃性的相關(guān)國家標準，并能有效提高電纜的耐壓等級。

1.低煙無鹵阻燃電纜，包括導(dǎo)電線芯，其外設(shè)置絕緣層，其特征在于：絕緣層為三層結(jié)構(gòu)，外層材料為低煙無鹵阻燃聚烯烴，中間層及內(nèi)層材料為交聯(lián)聚烯烴；中間層材料的交聯(lián)度小于內(nèi)層材料的交聯(lián)度；并且，所述絕緣層的三層結(jié)構(gòu)為：外層材料的原料中含有：聚烯烴40-90重量份，阻燃劑10-60重量份，其中，阻燃劑為低煙無鹵阻燃劑；中間層材料的原料中含有：聚烯烴91-98重量份，硅烷0.5-2重量份，過氧化物0.01-1重量份，交聯(lián)催化劑0.01-2重量份，產(chǎn)水劑1-4重量份；內(nèi)層材料的原料為聚烯烴90-96重量份，硅烷0.5-3重量份，過氧化物0.01-1重量份，交聯(lián)催化劑0.01-3重量份，產(chǎn)水劑0.5-3重量份。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低煙無鹵阻燃電纜，其特征在于，所述聚烯烴選自線性低密度聚乙烯、低密度聚乙烯、高密度聚乙烯或聚丙烯中的至少一種。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的低煙無鹵阻燃電纜，其特征在于，所述硅烷選自乙烯基三甲氧基硅烷或乙烯基三乙氧基硅烷中的至少一種；所述過氧化物選自過氧化二異丙苯、過氧化苯甲?；?，1-二叔丁基過氧化環(huán)己烷中的至少一種；所述交聯(lián)催化劑選自二月桂酸二丁基錫、二甲基錫、二辛基錫、四苯基錫、氧化鋅、氧化錫、辛酸亞錫、烷基苯磺酸、有機鈦螯合物、苯醌或苯乙烯中的至少一種；所述產(chǎn)水劑選自氫氧化鎂、氫氧化鋁、硬脂酸、苯磺酸、烷基磺酸、氧化鋅或氧化錫中的至少一種。

4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的低煙無鹵阻燃電纜，其特征在于，所述絕緣層中，三層的厚度為：中間層厚度<內(nèi)層厚度≤外層厚度。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的低煙無鹵阻燃電纜，其特征在于，所述絕緣層中，三層的厚度為：中間層厚度<內(nèi)層厚度≤外層厚度。

6.權(quán)利要求1-5任一項所述的低煙無鹵阻燃電纜的制備方法，其特征在于：將外中內(nèi)三層材料的原料混合均勻，采用多層共擠裝置擠出具有三層結(jié)構(gòu)的電纜絕緣層，并經(jīng)共擠口模包覆到電纜纜芯上，即得低煙無鹵阻燃電纜。

鋁渣球及其制備方法專利目的

《鋁渣球及其制備方法》提供了一種有害雜質(zhì)含量低級的鋁渣球及其制備方法，適用于鋁鎮(zhèn)靜鋼冶煉純凈或超純凈鋼且在初煉出鋼投加后能很快生成覆蓋鋼水表面作保溫劑。

鋁渣球及其制備方法技術(shù)方案

《鋁渣球及其制備方法》解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種鋁渣球，含有金屬鋁（Al）、螢石（CaF₂）、碳酸鈣（CaCO₃）、三氧化二鋁（Al₂O₃）、二氧化硅（SiO₂）以及少量的水份（H₂O）、磷（P）、硫（S）、銅（Cu）和不可避免的其它雜質(zhì)，它的組份含量是（重量％）：鋁10～45；三氧化二鋁5～35；螢石10～60；碳酸鈣5～15；二氧化硅≤5；水份≤0.5；磷≤0.02；硫≤0.15；銅≤0.3；其它物質(zhì)余量。

為適應(yīng)不同鋼種的需要，進一步地，它的組份含量是（重量％）：鋁20～30；三氧化二鋁10～15；螢石40～50；碳酸鈣10～12；二氧化硅≤5；水份≤0.5；磷≤0.02；硫≤0.15；銅≤0.3；其它物質(zhì)余量。

進一步地，它的組份含量是（重量％）：鋁10～20；三氧化二鋁20～30；螢石40～50；碳酸鈣10～15；二氧化硅≤5；水份≤0.5；磷≤0.02；硫≤0.15；銅≤0.3；其它物質(zhì)余量。

進一步地，它的組份含量是（重量％）：鋁23.5～26.5；三氧化二鋁10～15；螢石43.5～46.5；碳酸鈣10～12；二氧化硅≤5；水份≤0.5；磷≤0.02；硫≤0.15；銅≤0.3；其它物質(zhì)余量。

進一步地，它的組份含量是（重量％）：鋁20～25；三氧化二鋁30～35；螢石20～35；碳酸鈣10～15；二氧化硅≤5；水份≤0.5；磷≤0.02；硫≤0.15；銅≤0.3；其它物質(zhì)余量。

一種鋁渣球的制備方法，具有如下工藝流程：將取樣分析合格后的金屬鋁粒、鋁渣粉、螢石精礦、優(yōu)質(zhì)石灰石粉、玻璃水采購到位并分倉儲存，將化驗合格的原材料稱重配比，然后投入混料機混合均勻，再加入玻璃水混合均勻，然后將物料投入對輥式壓球機內(nèi)滾壓成球，經(jīng)干燥設(shè)備干燥即得到成品。

進一步地，所述各原材料的化學(xué)成份的組份含量（重量％）分別為：鋁粒：Al≥95％，Cu≤0.5％，Si≤3％；鋁渣粉：Al≥40％，Al₂O₃≤55％，SiO₂≤5％；螢石粉：CaF₂≥98％，SiO₂≤1％，S≤0.05％，P≤0.03％；石灰石粉：CaCO₃≥95％，SiO₂≤2％，S≤0.05％，P≤0.01％。

當這種鋁渣球在出鋼后加入鋼包中，由于球狀物料具有很好的流動性，因而能迅速在鋼水表面形成覆蓋層；由于鋼水的加熱作用，物料中的碳酸鈣在1000℃左右分解產(chǎn)生CO₂氣體使球體崩裂離散，形成松散粉狀物對鋼水表面起保溫作用。逸出的CO₂氣體排出鋼水表面空氣，以防止鋼水的氧化，由于粉狀物料的保溫作用，CaCO₃升溫分解并不激烈而延續(xù)一段時間，以滿足出鋼至精煉的時間要求。在精煉期中，粉狀物在攪拌條件下熔融并參與鋼水的脫氧反應(yīng)，

2Al 3FeO→Al₂O₃ 3Fe

脫氧產(chǎn)物氧化鋁與螢石粉中的氟化鈣產(chǎn)生反應(yīng)，

Al₂O₃ 3CaF₂→3CaO 2AlF₃↑

生成的三氟化鋁成氣體逸出，生成的氧化鈣繼續(xù)與脫氧產(chǎn)物三氧化二鋁化合，

CaO Al₂O₃→2Al₂O₄

以上反應(yīng)與化合過程同時進行，脫氧產(chǎn)物化合成渣的動力學(xué)條件非常有利，最終生成以CaAl₂O₄（偏鋁酸鈣）為主的渣相，該渣的理論熔點為1575℃，當有10％以上的氟化鈣及少量二氧化硅存在時，其熔點可降至1400℃左右，與鋼水具有較大的相間張力，能很好地上浮成渣而不會在鋼中形成夾雜，從而更有利于鋼水的純凈。

當采用部分鋁渣粉代替金屬鋁粉，部分碳酸鈣粉代替螢石粉時，該鋁渣球的主要成分為金屬鋁、氟化鈣、碳酸鈣、三氧化二鋁、二氧化硅，其脫氧及精煉反應(yīng)可用下式表達：

22Al 33O 4Al₂O₃ 12CaF₂ 3CaCO₃ 2SiO₂→

12CaAl₂O₄·2SiO₂ 3CaF₂ 6AlF₃↑ 3CO₂↑

上式左邊的反應(yīng)物中的氧來自鋼水，其余物質(zhì)為保溫兼精煉劑成分，每公斤以上成分物料能結(jié)合0.25公斤左右的氧，CO₂氣體在保溫期間生成逸出，AlF₃氣體在脫氧精煉期間生成除去。

如上所述的鋁渣球，可在其中添加合金化劑，最典型的成分是Al、Ti，Al可以鋁粒的形式加入，其它成分可以鐵合金的粉劑的形式加入，加入量可在相當大的范圍內(nèi)變化，最高可達20（重量％），以適應(yīng)鋼種合金化的需要。由于在基料中有大量的金屬鋁作保護，因此所加入的合金化元素氧化損失很少且收得率穩(wěn)定。

如上所述的鋁渣球，可在其中添加Ba、Mg、K、Na、Li的碳酸鹽，以部分或全部取代碳酸鈣，碳酸鹽總量在15％以下時不會對使用造成不良影響。這些堿金屬或堿土金屬的氧化物對以CaAl₂O₄（偏鋁酸鈣）為主的渣相能起到改性、變質(zhì)和改變表面張力的作用，從而更有利于鋼水的純凈。

如上所述的鋁渣球，可用Ti部分或全部取代Al，以滿足用Ti脫氧與合金化的鋼種（如不銹鋼等）。

如上所述的鋁渣球，可在其中添加釩、鈮的氧化物，利用鋁的還原作用完成對鋼中添加合金成分的過程，以降低合金化的成本。

鋁渣球及其制備方法有益效果

一、碳、硅、硫、磷等雜質(zhì)含量很低，特別適用于低碳，低硅純凈鋼和其他超純凈鋼；代替了粉煤灰、碳化稻殼等有缺陷的保溫劑；水分含量的控制，避免了物料進入鋼水中的爆騰現(xiàn)象。

二、可在相當大的范圍內(nèi)改變脫氧和合金化元素的成分含量，適應(yīng)多鋼種變化的需要。

三、在一定含量的范圍內(nèi)可任意選擇堿金屬或堿土金屬氧化物（以碳酸鈣化合物的形式加入）完成對精煉合成渣的改性、變質(zhì)等特殊要求。

四、原料普通、易得，成球工藝簡單、可靠，不存在成分偏析波動，投加工藝簡單，鋼水表面鋪展保溫性能優(yōu)良。

五、脫氧與精煉同步進行，鋼水中氧化物夾雜減少。

2007年，《鋁渣球及其制備方法》獲得第五屆江蘇省專利項目獎優(yōu)秀獎。

珠光粉末涂料及其制備方法專利目的

《珠光粉末涂料及其制備方法》的目的之一在于提供一種邦定珠光粉末涂料，其珠光顏料能被樹脂均勻地包裹，得到高光澤度的珠光粉末涂料，即當涂料被噴涂后珠光顏料仍能在涂料中均勻分散，增加了回收率。

珠光粉末涂料及其制備方法技術(shù)方案

《珠光粉末涂料及其制備方法》包括底粉與珠光顏料以及消泡劑邦定而成，以重量份數(shù)計，所述底粉包括聚酯樹脂35-45份、環(huán)氧樹脂35-45份、固化劑3.6-4份、增光劑0.35-0.45份、脫氣劑0.25-0.35份、流平劑0.2-0.3份、填料10-15份以及普通顏料1-2份，所述消泡劑為0.2-0.3份，所述珠光顏料為2-4份。通過采用上述方案，環(huán)氧樹脂的力學(xué)性能高，附著力強、固化收縮率小、工藝性能好并且穩(wěn)定性好，但是其耐候性差，不宜用作戶外面漆；而聚酯樹脂附著力好，耐候性優(yōu)良；因此以聚酯樹脂以及環(huán)氧樹脂作為涂料的成膜物質(zhì)能夠增強涂料的附著力、耐候性以及穩(wěn)定性；在兩種樹脂中加入的流平劑能夠提高樹脂的流平性，減少涂膜縮孔；脫氣劑能夠消除熔融粉末中的氣泡；消泡劑能夠抑制泡沫產(chǎn)生或者消除已產(chǎn)生的泡沫；增光劑能夠降低漆膜表面粗糙度而增加光澤，使得涂料的光澤度提高；填料能夠增強涂料的強度以及其他性能；珠光顏料能夠賦予涂料變成的金屬光澤，提高美觀性能。較佳的，以重量份數(shù)計，其原料包括聚酯樹脂40份、環(huán)氧樹脂40份、固化劑3.8份、增光劑0.4份、脫氣劑0.3份、消泡劑0.25份、流平劑0.25份、填料13.5份、普通顏料1.5份以及珠光顏料3份。較佳的，以重量份數(shù)計，所述填料包括沉淀硫酸鋇、超細消光硫酸鋇以及納米硫酸鋇，其三者的重量比分別為3:1:1。

通過采用上述方案，沉淀硫酸鋇作為涂料的填料，能夠增強涂料的強度、抗老化性以及耐候性；超細消光硫酸鋇對涂料能夠起到消光或者亞光的作用，降低涂料原有的光澤，從而能夠更加突出表現(xiàn)珠光顏料的金屬光澤，并且消光鋇有良好的化學(xué)惰性，相容性好且分散性優(yōu)異，消光鋇能夠提高涂料的硬度和耐候性；超微細顆粒的強表面能使漆膜與底材結(jié)合更牢固，也使得漆膜更平整光滑且光澤度提高；納米硫酸鋇的粒徑分布窄，具有較小比表面積和基料用量，可獲得高光澤，并且易分散、耐磨性好、遮蓋力強。較佳的，所述超細消光硫酸鋇的粒徑為5-20微米。較佳的，所述納米硫酸鋇的粒徑為20-60納米。較佳的，以重量份數(shù)計，所述普通顏料包括鈦白粉以及著色顏料，其二者的重量比分別為3:1。通過采用上述方案，鈦白粉具有無毒、最佳的不透明性、白度以及光亮度，能夠?qū)⒋龂娡课矬w的原色進行覆蓋，有利于著色顏料對待噴涂物體的進行覆色。較佳的，所述著色顏料包括炭黑、鐵紅、鐵黃、氧化鐵棕、鐵藍中的一種或幾種。通過采用上述方案，著色顏料采用的炭黑、鐵紅、鐵黃、氧化鐵棕、鐵藍，耐候性，耐光性，耐熱性和著色性好并且無毒，適應(yīng)于性廣泛。較佳的，所述固化劑為TGIC。通過采用上述方案，TGIC是三縮水甘油基異氰尿酸酯，是一種雜環(huán)多環(huán)氧化合物，具有很好的耐熱性、耐侯性、粘接性以及優(yōu)異的高溫性能；適用于對環(huán)氧樹脂以及聚酯樹脂的固化作用。較佳的，所述脫氣劑為安息香脫氣劑。

通過采用上述方案，安息香的化學(xué)名為二苯乙醇酮，用于消除固化過程中產(chǎn)生的針孔、縮孔、氣泡等問題，能夠降低熔融體的黏度和表面張力，安息香在成膜過程中發(fā)生氧化反應(yīng)，消耗氣泡中的氧氣使氣泡直徑減小，從而導(dǎo)致氣泡內(nèi)部拉普拉斯張力增加，使得氮氣在體系中的溶解速率加快而起到脫氣的作用；安息香促進氣體在樹脂中的溶解和擴散。該發(fā)明的目的之二在于提供一種邦定珠光粉末涂料的制備方法。該發(fā)明的上述技術(shù)目的是通過以下技術(shù)方案得以實現(xiàn)的：邦定珠光粉末涂料的制備方法，包括如下步驟：（1）預(yù)混合：按上述重量份比例的聚酯樹脂、環(huán)氧樹脂、固化劑、脫氣劑、增光劑、流平劑、填料以及普通顏料混合5-10分鐘；（2）擠出：將混合后的物料置于雙螺桿擠出機擠出，所述擠出機的擠出溫度為70-80℃，擠出轉(zhuǎn)速為80-90轉(zhuǎn)；（3）破碎：將擠出后的物料壓片、冷卻后，經(jīng)過破碎機將其破碎；（4）研磨：將破碎后的物料研磨成粉末，經(jīng)過篩選得到粒徑為40-50微米的物料即為底粉；（5）預(yù)熱：將底粉置于邦定機中進行預(yù)熱，預(yù)熱溫度為35-45℃，預(yù)熱時間為4-8分鐘，升溫至85-95℃，并且持續(xù)攪拌直至其軟化；（6）邦定：向軟化后的物料中加入上述重量份比例的珠光顏料以及消泡劑進行邦定，攪拌轉(zhuǎn)速為300-450轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌時間為3-5分鐘，攪拌溫度為45-65℃；（7）冷卻：對攪拌后的物料迅速降溫，使其在1-2分鐘內(nèi)冷卻至20℃以下，即得所述邦定珠光粉末涂料。通過采用上述方案，將底粉混合均勻后通過邦定機與珠光顏料進行混合，底粉軟化后能將珠光顏料很好地包裹起來，并且使珠光顏料能夠在底粉中均勻地分散，減少底粉與珠光顏料的分離；在攪拌時加入的消泡劑，能夠降低加工過程中的表面張力，抑制泡沫的產(chǎn)生或者消除已產(chǎn)生的泡沫，提高了最終產(chǎn)品的光滑程度。

珠光粉末涂料及其制備方法改善效果

1.填料中采用的沉淀硫酸鋇、超細消光硫酸鋇以及納米硫酸鋇能夠增強涂料的光澤度、耐候性、耐熱性以及耐磨性并且分散性優(yōu)良，其白度高，能夠替代部分鈦白粉，節(jié)約生產(chǎn)成本；

2.將底粉進行混合擠出磨碎后再通過邦定機與珠光顏料進行邦定，能使底粉將珠光顏料包裹，經(jīng)過充分的攪拌，使得珠光顏料在底粉中均勻分散，不易脫落，使得光澤度有了較大的改善。