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环保阻燃可瓷化硅橡胶热防护材料及其应用

一、项目概况

可瓷化高分子是一种新型的绝缘、耐火、耐烧蚀材料。在常温时表现出普通高分子材料的易加工性,高温或火焰下不像普通高分子那样被烧成没有强度的灰烬,而是能够迅速陶瓷化形成一种具有一定强度的多孔陶瓷结构,从高分子到多孔陶瓷的整个转变过程中始终具有一定力学强度并保持宏观形貌完整性,从而实现高分子材料在高于400℃以上温度范围的绝缘、隔热、密封、遮挡等功能。

可瓷化硅橡胶(Ceramifiable Silicone Rubber)材料是一种近期快速发展起来的耐火线缆和耐火密封材料。与传统硅橡胶材料在高温环境中降解生成几乎毫无强度的粉末不同,这种新型材料在常温使用时保持硅橡胶的柔软、易成型等特性,而在火焰或高温条件下不但不会像其他硅橡胶材料一般脱落,而且能快速陶瓷化,陶瓷化后的烧结体比较坚硬,敲击有陶瓷声,有一定的屈挠强度和压缩强度,是一种多孔陶瓷材料,可以起到阻燃、耐火的作用,是一种新型热防护复合材料。

本项目关键技术:

  1. 多种无机矿物纳米、超微细化及多尺度复合技术;
  2. 无机粉体有机化修饰改性技术;
  3. 阻燃、低温快速烧结成瓷及复配调控技术。

二、市场前景

耐火动力及信号电缆对应火灾发生中人员和财产的救援十分关键。现阶段耐火电缆国内外采用的大多是氧化镁矿物电缆和云母绕包电缆。氧化镁矿物电缆需要专门的生产加工设备,价格非常昂贵,而且单根长度受限、弯曲半径大、安装非常不方便,难以在民用建筑上推广使用。云母绕包电缆在生产过程中需要多层缠绕,由于工艺条件的限制,往往易造成搭接缝处出现缺陷,火烧后云母带发脆,容易脱落,也造成耐火效果差,难以保障通讯、电力在火灾情况下的安全畅通。环保阻燃陶瓷化硅橡胶及其电缆制品是线缆向高端化发展的方向,这种耐火电缆不仅加工效率高、成本低,而且耐火性能好,安装使用方便,极具市场潜力。

(一)市场需求与容量

电线电缆行业是中国仅次于汽车行业的第二大行业,至今电缆行业产值超过 1.3万亿元,其中耐火线缆材料市场可达300 亿,历史年增速6~30%不等,2015年增速在 10% 左右。
随着城市规模的扩大和城市用电量的快速增长,中压甚至高压城市输配电将是必然趋势 ,而现在常用的云母带耐火电缆结构只能用于低压防火电缆,在这方面可瓷化硅胶目前是低成本城市防火电缆的唯一选择!可瓷化技术是一项新技术,在防火耐烧蚀、防火密封、柔性热防护等众多领域有巨大的潜在应用,我们目前已经在向军用直升机发动机舱门密封条推广。

(二)国外市场

耐克森-Olex 推出当年毛利润就是1660万美元,并且利润逐年上升!而国内至今仍然停留在部分企业用可瓷化复合带代替云母带阶段,可瓷化硅胶并未推广开来!

(三)产品竞争能力与竞争优势

(1)市场份额分析
国外德国瓦克公司,产品价格高,市场无法接受。国内深圳沃尔核材有限公司,目前市场上逐步接受的是可瓷化复合带,可瓷化硅胶性能不稳定,光滑度、良率、阻燃等方面问题没解决,没能推广开来。
(2)竞争优势分析
瓦克虽然在硅胶基体方面有优势,但是在填料粉体上是短板,而该产品填料占比很大,从而我们在粉体制备及处理方面的技术和知识产权是绝对优势。沃尔核材地处华南,而华中地区的线缆企业份额占了全国总额的近50%,我们地域优势明显,而且综合性能方面比沃尔更优。
(3)价格优势分析(如表1所示)

表1 价格优势分析

三、合作方式

  1. 适宜推广的地区:线缆产业密集的华东、华南地区;
  2. 对合作单位的基本要求:有资金、场地、人员和销售渠道;
  3. 合作内容:目前,对于中小企业,我们倾向于技术转让;对应大型或上市企业,我们倾向技术入股,目前我们初步意向交易金额是500万,具体需要企业承担的经费额度需要根据合作方式来进一步确定。
技术优势
  1. 利用纳米及超微细化无机填料对硅橡胶的阻燃和增强机制,赋予陶瓷化硅胶优异的阻燃性能、力学强度和耐火性能,阻燃等级达到UL94V-0的最高等级,力学强度达到8MPa以上,挤出线缆耐火等级达到A级;
  2. 自主研发多种纳米及超微细化无机矿物制备和表面修饰改性技术,不仅有效降低材料成本,也形成了核心技术及知识产权保护壁垒,从而更具竞争优势。

技术创新点如下(如图1所示):

  1. 填料纳米化;
  2. 纳米粉体分散;
  3. 成瓷烧结剂;
  4. 催化阻燃体系。

图1 技术创新性的展示


效果指标

国内外综合性能对比如表2所示和图2所示。

表2 国内外综合性能对比

图2 国内外产品在不同温度后的对比

从以上图表可得出以下结论:

  1. 进口瓦克产品的强度和伸长率较高,但烧结硬度较差,售价高;
  2. 国产沃尔核材产品在烧结鼓泡、制品光滑度和良率、阻燃方面存在问题;
  3. 我们产品在目前成本已小于15元/kg,对国外瓦克产品价格优势明显;对国内沃尔核材产品综合性能优势明显。
适用对象

本技术适用于制造耐火线缆和耐火密封材料。

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