水性电缆防火涂料的研究
随着我国社会主义事业的飞跃发展，电力电讯业已成为国民经济重要的支柱，电线电缆是电力电讯事业的重要材料。但是，国内外大量电缆火灾的发生，以及由此而造成的大面积停电或则因此而导致连锁灾难，导致了重大的人员伤亡和巨大的财产损失，使人们意识到电缆火灾危害*，防止电缆着火，阻止电缆延.，非常必要。电线电缆的阻.防火技术已成为科技工作者一项重要研究课题。其中，电缆防火涂料是在饰面型防火涂料基础上发展起来集装饰和防火于一体的新型防火涂料品种。当它涂覆于普通电缆表面时，平时可起一定的装饰和保护作用，一旦火灾发生则具有阻止火焰蔓延，防止火灾发展的作用，从而达到保护电缆的目的。国外很多对用于电缆的防火涂料有明确而具体的规定，例如日本规定在电缆隧道里，每隔一段距离就必须涂刷一定长度的防火涂料，穿越防火隔墙两侧的电缆也必须涂一定长度的防火涂料；而俄罗斯对重要部位的电缆，要求使用耐火电缆，并在其表面涂刷防火涂料，以期达到双重防火要求。在我国，随着电缆防火涂料的应运而生，为推动其应用，建设部制定的gb50217-94《电力工程设计规范》已将电缆防火涂料作为电缆防火保护的措施列入其中。
2、我国电缆防火涂料的现状
我国电缆防火涂料产品的研制开发始于上世纪八十年代初，是在饰面型防火涂料基础上发展起来的，早期出现的是以泡花碱为成膜剂的无机防火涂料，其自身不.烧，遇火能形成少量的空心泡层，对电缆有一定的防火保护作用，但其防火隔热性、耐候性、柔软性都很差，容.龟裂、脱落。由于无机防火涂料的确定，使得人们转而重点研究有机膨胀型防火涂料。目前，有机膨胀型防火涂料多是以改性氨基或过氯乙烯树脂和氯化橡胶作基料，添加多种防火阻.剂、增塑剂、溶剂等组成，这类溶剂型涂料存在溶剂的毒性、价格、运输安全、施工安全及环境污染等诸多问题；另外耐油等应用效果不够理想。zui近，水性电缆防火涂料也在市场上出现，也多是以水性乳液加入较多量的增塑剂，配以多种防火阻.剂而组成的，其初期柔软性较好，在使用一段时间后，会出现泛黄和柔软性丧失等现象。
3、新型水性电缆防火涂料的研制
3.1成膜剂的选择
成膜剂对膨胀型电缆防火涂料的性能有重大影响，有时对于涂料体系膨胀与否起决定性作用。它与其它组分相配合，既保证了涂层在正常工作条件下具有优异的柔软性和正常的理化性能，又能在火焰或高温下使涂层具有难.性和优异的膨胀效果。电缆防火涂料可以采用的成膜剂主要有：氨基树脂、丙烯酸树脂、有机硅树脂、.酸树脂、聚氨酯、氯化聚乙烯、高氯化聚乙烯、过氯乙烯、氯化橡胶、酚醛树脂、氯化橡胶改性环氧树脂、苯丙乳液、纯丙乳液、硅丙乳液、弹性乳液等。但是这些树脂各有其不同的特点，为了选择更合适的防火涂料成膜剂，我们选择相同的阻.体系、组分配比、工艺流程、测试方法，对.烧前后的涂料进行综合评定，以便挑选出所需要的结果，进行进一步的实验（见表1）。
表1各种成膜剂的性能比较
成膜剂
发泡能力
质量损失
柔软性
致密性
附着力
价格
氨基树脂
5
3
2
4
3
4
丙烯酸树脂
4
4
3
5
4
4
有机硅树脂
4
5
1
5
5
2
.酸树脂
2
3
2
2
3
4
聚氨酯
3
3
3
3
4
3
氯化聚乙烯+过氯乙烯
4
4
4
4
3
4
高氯化聚乙烯
5
3
3
4
3
4
氯化橡胶
5
3
4
4
3
4
酚醛树脂
3
4
1
3
4
3
氯化橡胶改性环氧树脂
4
5
2
4
5
3
苯丙乳液
3
4
3
3
3
5
纯丙乳液
3
4
4
3
3
4
硅丙乳液
3
4
2
4
3
3
弹性乳液
4
4
5
4
4
4
注：表中数值1-5分别代表衡量防火涂料的发泡能力、质量损失、柔软性、致密性、附着力、价格的因子，5代表发泡能力、质量损失zui少、柔软性zui大、致密性、附着力zui大、，1则反之；依次类推。
(1)氨基树脂、氯化聚乙烯、过氯乙烯、高氯化聚乙烯、氯化橡胶涂膜附着力较好，发泡很快，发泡不均匀，发泡持续时间较短，泡层松软较致密，炭化物较多，厚度zui高，炭化层硬度差，在强火焰和气流下容.被烧穿或吹落，炭化较*，但这几种成膜剂制成的防火涂料为溶剂型涂料，所以为采用。
(2)酸树脂、聚氨酯、酚醛树脂涂膜附着力较好，发泡较慢，发泡不均匀，发泡持续时间短，泡层不致密，炭化物较少，厚度zui低，炭化层硬度好，炭化不*，这几种成膜剂制成的防火涂料由于发泡倍数不够，防火隔热效果较差，也不适合做电缆防火涂料的成膜剂。
(3)苯丙乳液、纯丙乳液、硅丙乳液附着力较差，发泡较慢，发泡不均匀，发泡持续时间短，泡层不致密，炭化物较少，厚度较低，炭化层硬度好，炭化不*，这几种成膜剂制成的防火涂料由于发泡倍数不够，防火隔热效果不够理性；另外由于这几种成膜剂必须加入较多量的增塑剂，才能达到所要求的柔软性，并且在使用中，随着时间的推移，增塑剂向涂料表层迁移，从而造成涂料.污染变黄并失去柔软性
(4)弹性乳液附着力较好，发泡较慢，发泡均匀，发泡持续时间长且能够持续发泡，泡层较致密，炭化物较多，厚度较高，炭化层硬度好，炭化不*，有较多底层物。另外弹性乳液有较低的玻璃化转变温度（tg≤-20℃），因而漆膜具有良好的延伸性和回弹性；具有较好的耐沾污性，较大的干膜厚度（约450微米，而传统涂料为75微米左右），弹性乳液是研制水性电缆防火涂料的理性的成膜剂；所以弹性乳液作为成膜剂，约占总体系的20~30%。
3.2催化剂
催化剂的主要作用是促进和改变涂层的热分解进程，如促进涂层内含羟基的有机物脱水炭化形成不..的三维空间结构的炭质层，减少热分解产生的焦油、醛、酮的量，阻止放热量大的炭氧化反应发生等，如：聚磷酸铵、多聚磷酸铵、磷酸氢铵等。本实验考虑涂层的耐水性和发泡的致密性，固采用了聚合度达到80的高聚合聚磷酸铵，约占总体系的25~30%。
3.3成炭剂
成炭剂是形成三维空间结构不..的泡沫炭化层的物质基础，对泡沫炭化层起着骨架的作用，它们是一些含高碳的多羟基化合物，如淀.、....、双....、含羟基的树脂等。这些多羟基的化合物和脱水催化剂反应生成多孔结构的炭化层。本实验采用了质量份10~15%的....。
3.4发泡剂
膨胀型防火涂料的特点是涂层遇热时，能放出不.性的.，如氨、二氧化碳、水蒸汽、卤化氢等，使涂层膨胀起来，并在涂层内形成蜂窝状泡沫结构。这些是靠发泡剂来实现的。发泡剂的分解温度是决定它是否适用的关键，分解温度过低，.在成炭前逸出起不到作用；分解温度过高，产生的.会把炭层顶起或吹掉，不能形成良好的炭质泡沫层。因此不同的多元.和脱水成碳催化剂，采用的发泡剂也应该有所区别。常用的发泡剂有三聚氰胺、双氰胺、聚磷酸铵、氯化石蜡、磷酸铵盐、氨基树脂等。本实验采用了10~15%的三聚氰胺。
3.5无机颜填料
对膨胀型防火涂料来说，含无机填料的比例较少，因其含量过高，会影响涂层的发泡高度，从而达不到隔热的目的，但少量颜填料确不可少，因其可使泡沫层更致密，强度更好，从而提高其防火性能。防火涂层一般施工厚度大，较低的颜料组分已能满足遮盖力的要求，故不需采用较多的无机颜填料，常用的着色颜料有钛..、氧化锌、铁黄、铁红等。本实验采用了质量份2~7%的钛..。
3.6其它成分
10~25%的水、少量的有机膨润土、消泡剂和流平剂等。
4、水性电缆防火涂料的性能及作用原理
4.1水性电缆防火涂料的性能
根据*部于1998年颁布了行业标准ga181-1998《电缆防火涂料通用技术条件》对该产品进行性能测试，具体指标见表2。
n.
检验项目
技术指标
检验结果
1
在容器中状态
无结块，搅拌后均匀
无结块
2
细度(μm)
≤90
90
3
粘度(s)
≥70
100
4
干燥时间(h)
表干，≤5
实干，≤24
2
6
5
耐湿热性(d)
经过7d，涂层无起泡、无脱落，允许轻微失光
符合要求
6
耐油性(d)
浸泡7d，涂层无起泡、无剥落，起泡在标准环境条件下，24 h能基本恢复，允许轻微失光
符合要求
7
耐盐性(d)
浸泡3d,涂层无起泡、无剥落，起泡在标准环境条件下，24 h能基本恢复，允许轻微失光
符合要求
8
耐冷热循环性
经15次循环，涂层无起泡、无脱落，允许出现2条以下的裂纹
符合要求
9
抗弯性
涂层不起层、不脱落，允许出现8条以下的裂纹
符合要求
10
阻.性（m）
碳化高度≤2.5
0.4
表2水性电缆防火涂料的性能指标
4.2水性电缆防火涂料的作用原理及过程
防火涂料之所以可以防火（阻.），大致可以归纳为以下几点：
（1）防火涂料本身具有难.或不.性，使之被保护的可.性基材不直接与空气接触而延缓基材着火.烧。
（2）防火涂料遇火受热分解放出不.性的惰性.，冲淡被保护基材受热分解放出的...和空气中的氧气，抑制.烧。
（3）.烧被认为是游离基引起的连锁反应。而含氮、磷的防火涂料受热分解放出一些活性自由基团，与有机自由基结合，中断连锁反应，降低.烧速度。
（4）膨胀防火涂料遇火膨胀发泡，生成一层泡沫隔热层，封闭被保护基材，阻止基材.烧。
防火涂料发挥作用的过程，主要是涂料中防火阻.体系中的发泡剂三聚氰胺首先热分解，释放出非.性.nh3(公式1)，同时成膜物质中部分成分分解产生nh3、hcl和水蒸气等促使*阶段已熔融软化的成膜物质持续地膨胀发泡，形成泡沫层，此时脱水催化剂聚磷酸铵分解放出能酯化多元.和可作为脱水剂的无机酸聚偏磷酸，与多元.成炭剂....、成膜物质等含羟基有机化合物发生进行酯化反应(公式2，公式3)，生成物是强的吸水性物质，在空气中的吸水率达到原物质量55%左右。而体系中的胺则作为酯化反应的催化剂，使酯化反应加速进行。与此同时多元酸和酯脱水炭化，形成无机物及炭化残余物，且体系进一步发生膨胀发泡。反应接近完成时，体系胶化和固化，脱水成炭(公式4，公式5)，生成的不饱和主链，再进环化架桥反应，zui后生成致密坚硬的黑色蜂窝状炭化层(公式6)。蜂窝状炭化层的厚度要比原有涂层厚度大几十倍，其导热系数接近于空气的导热系数，因此可以有效的隔绝外部热源，保护电缆基材。这其中要求成膜物质、发泡剂、脱水催化剂、成炭剂必须有良好的匹配性，否则就不能够形成理想的炭化层。
二元测量仪器与三次元有什么区别
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3、新型水性电缆防火涂料的研制
3.1成膜剂的选择
成膜剂对膨胀型电缆防火涂料的性能有重大影响，有时对于涂料体系膨胀与否起决定性作用。它与其它组分相配合，既保证了涂层在正常工作条件下具有优异的柔软性和正常的理化性能，又能在火焰或高温下使涂层具有难.性和优异的膨胀效果。电缆防火涂料可以采用的成膜剂主要有：氨基树脂、丙烯酸树脂、有机硅树脂、.酸树脂、聚氨酯、氯化聚乙烯、高氯化聚乙烯、过氯乙烯、氯化橡胶、酚醛树脂、氯化橡胶改性环氧树脂、苯丙乳液、纯丙乳液、硅丙乳液、弹性乳液等。但是这些树脂各有其不同的特点，为了选择更合适的防火涂料成膜剂，我们选择相同的阻.体系、组分配比、工艺流程、测试方法，对.烧前后的涂料进行综合评定，以便挑选出所需要的结果，进行进一步的实验（见表1）。
表1各种成膜剂的性能比较
成膜剂
发泡能力
质量损失
柔软性
致密性
附着力
价格
氨基树脂
5
3
2
4
3
4
丙烯酸树脂
4
4
3
5
4
4
有机硅树脂
4
5
1
5
5
2
.酸树脂
2
3
2
2
3
4
聚氨酯
3
3
3
3
4
3
氯化聚乙烯+过氯乙烯
4
4
4
4
3
4
高氯化聚乙烯
5
3
3
4
3
4
氯化橡胶
5
3
4
4
3
4
酚醛树脂
3
4
1
3
4
3
氯化橡胶改性环氧树脂
4
5
2
4
5
3
苯丙乳液
3
4
3
3
3
5
纯丙乳液
3
4
4
3
3
4
硅丙乳液
3
4
2
4
3
3
弹性乳液
4
4
5
4
4
4
注：表中数值1-5分别代表衡量防火涂料的发泡能力、质量损失、柔软性、致密性、附着力、价格的因子，5代表发泡能力、质量损失zui少、柔软性zui大、致密性、附着力zui大、，1则反之；依次类推。
(1)氨基树脂、氯化聚乙烯、过氯乙烯、高氯化聚乙烯、氯化橡胶涂膜附着力较好，发泡很快，发泡不均匀，发泡持续时间较短，泡层松软较致密，炭化物较多，厚度zui高，炭化层硬度差，在强火焰和气流下容.被烧穿或吹落，炭化较*，但这几种成膜剂制成的防火涂料为溶剂型涂料，所以为采用。
(2)酸树脂、聚氨酯、酚醛树脂涂膜附着力较好，发泡较慢，发泡不均匀，发泡持续时间短，泡层不致密，炭化物较少，厚度zui低，炭化层硬度好，炭化不*，这几种成膜剂制成的防火涂料由于发泡倍数不够，防火隔热效果较差，也不适合做电缆防火涂料的成膜剂。
(3)苯丙乳液、纯丙乳液、硅丙乳液附着力较差，发泡较慢，发泡不均匀，发泡持续时间短，泡层不致密，炭化物较少，厚度较低，炭化层硬度好，炭化不*，这几种成膜剂制成的防火涂料由于发泡倍数不够，防火隔热效果不够理性；另外由于这几种成膜剂必须加入较多量的增塑剂，才能达到所要求的柔软性，并且在使用中，随着时间的推移，增塑剂向涂料表层迁移，从而造成涂料.污染变黄并失去柔软性
(4)弹性乳液附着力较好，发泡较慢，发泡均匀，发泡持续时间长且能够持续发泡，泡层较致密，炭化物较多，厚度较高，炭化层硬度好，炭化不*，有较多底层物。另外弹性乳液有较低的玻璃化转变温度（tg≤-20℃），因而漆膜具有良好的延伸性和回弹性；具有较好的耐沾污性，较大的干膜厚度（约450微米，而传统涂料为75微米左右），弹性乳液是研制水性电缆防火涂料的理性的成膜剂；所以弹性乳液作为成膜剂，约占总体系的20~30%。
3.2催化剂
催化剂的主要作用是促进和改变涂层的热分解进程，如促进涂层内含羟基的有机物脱水炭化形成不..的三维空间结构的炭质层，减少热分解产生的焦油、醛、酮的量，阻止放热量大的炭氧化反应发生等，如：聚磷酸铵、多聚磷酸铵、磷酸氢铵等。本实验考虑涂层的耐水性和发泡的致密性，固采用了聚合度达到80的高聚合聚磷酸铵，约占总体系的25~30%。
3.3成炭剂
成炭剂是形成三维空间结构不..的泡沫炭化层的物质基础，对泡沫炭化层起着骨架的作用，它们是一些含高碳的多羟基化合物，如淀.、....、双....、含羟基的树脂等。这些多羟基的化合物和脱水催化剂反应生成多孔结构的炭化层。本实验采用了质量份10~15%的....。
3.4发泡剂
膨胀型防火涂料的特点是涂层遇热时，能放出不.性的.，如氨、二氧化碳、水蒸汽、卤化氢等，使涂层膨胀起来，并在涂层内形成蜂窝状泡沫结构。这些是靠发泡剂来实现的。发泡剂的分解温度是决定它是否适用的关键，分解温度过低，.在成炭前逸出起不到作用；分解温度过高，产生的.会把炭层顶起或吹掉，不能形成良好的炭质泡沫层。因此不同的多元.和脱水成碳催化剂，采用的发泡剂也应该有所区别。常用的发泡剂有三聚氰胺、双氰胺、聚磷酸铵、氯化石蜡、磷酸铵盐、氨基树脂等。本实验采用了10~15%的三聚氰胺。
3.5无机颜填料
对膨胀型防火涂料来说，含无机填料的比例较少，因其含量过高，会影响涂层的发泡高度，从而达不到隔热的目的，但少量颜填料确不可少，因其可使泡沫层更致密，强度更好，从而提高其防火性能。防火涂层一般施工厚度大，较低的颜料组分已能满足遮盖力的要求，故不需采用较多的无机颜填料，常用的着色颜料有钛..、氧化锌、铁黄、铁红等。本实验采用了质量份2~7%的钛..。
3.6其它成分
10~25%的水、少量的有机膨润土、消泡剂和流平剂等。
4、水性电缆防火涂料的性能及作用原理
4.1水性电缆防火涂料的性能
根据*部于1998年颁布了行业标准ga181-1998《电缆防火涂料通用技术条件》对该产品进行性能测试，具体指标见表2。
n.
检验项目
技术指标
检验结果
1
在容器中状态
无结块，搅拌后均匀
无结块
2
细度(μm)
≤90
90
3
粘度(s)
≥70
100
4
干燥时间(h)
表干，≤5
实干，≤24
2
6
5
耐湿热性(d)
经过7d，涂层无起泡、无脱落，允许轻微失光
符合要求
6
耐油性(d)
浸泡7d，涂层无起泡、无剥落，起泡在标准环境条件下，24 h能基本恢复，允许轻微失光
符合要求
7
耐盐性(d)
浸泡3d,涂层无起泡、无剥落，起泡在标准环境条件下，24 h能基本恢复，允许轻微失光
符合要求
8
耐冷热循环性
经15次循环，涂层无起泡、无脱落，允许出现2条以下的裂纹
符合要求
9
抗弯性
涂层不起层、不脱落，允许出现8条以下的裂纹
符合要求
10
阻.性（m）
碳化高度≤2.5
0.4
表2水性电缆防火涂料的性能指标
4.2水性电缆防火涂料的作用原理及过程
防火涂料之所以可以防火（阻.），大致可以归纳为以下几点：
（1）防火涂料本身具有难.或不.性，使之被保护的可.性基材不直接与空气接触而延缓基材着火.烧。
（2）防火涂料遇火受热分解放出不.性的惰性.，冲淡被保护基材受热分解放出的...和空气中的氧气，抑制.烧。
（3）.烧被认为是游离基引起的连锁反应。而含氮、磷的防火涂料受热分解放出一些活性自由基团，与有机自由基结合，中断连锁反应，降低.烧速度。
（4）膨胀防火涂料遇火膨胀发泡，生成一层泡沫隔热层，封闭被保护基材，阻止基材.烧。
防火涂料发挥作用的过程，主要是涂料中防火阻.体系中的发泡剂三聚氰胺首先热分解，释放出非.性.nh3(公式1)，同时成膜物质中部分成分分解产生nh3、hcl和水蒸气等促使*阶段已熔融软化的成膜物质持续地膨胀发泡，形成泡沫层，此时脱水催化剂聚磷酸铵分解放出能酯化多元.和可作为脱水剂的无机酸聚偏磷酸，与多元.成炭剂....、成膜物质等含羟基有机化合物发生进行酯化反应(公式2，公式3)，生成物是强的吸水性物质，在空气中的吸水率达到原物质量55%左右。而体系中的胺则作为酯化反应的催化剂，使酯化反应加速进行。与此同时多元酸和酯脱水炭化，形成无机物及炭化残余物，且体系进一步发生膨胀发泡。反应接近完成时，体系胶化和固化，脱水成炭(公式4，公式5)，生成的不饱和主链，再进环化架桥反应，zui后生成致密坚硬的黑色蜂窝状炭化层(公式6)。蜂窝状炭化层的厚度要比原有涂层厚度大几十倍，其导热系数接近于空气的导热系数，因此可以有效的隔绝外部热源，保护电缆基材。这其中要求成膜物质、发泡剂、脱水催化剂、成炭剂必须有良好的匹配性，否则就不能够形成理想的炭化层。
二元测量仪器与三次元有什么区别
蒸汽电磁阀三大分类
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IP68防水潜水型电动蝶阀的特点分析和执行器配置分析
senis传感器的特点
大吨位液压千斤顶的使用优点和清洗知识
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