电缆防火涂料的应用和发展方向

四、电缆型防火涂料原料的选用

电缆防火涂料是在饰面型防火涂料基础上结合自身要求发展起来的，因而原料的研究及选用可参考饰面型防火涂料。电缆防火涂料作为特种涂料，除了应具有普通涂料的装饰作用和对电缆基材提供物理保护外，还需要具有阻燃耐火的特殊功能，这就要求它们在一定温度下能发泡形成防火隔热层。因此对其基料有一个特殊要求，要求基料能与整个涂料体系协和，使涂料既有良好的机械理化性能，又能在受火时形成较好的泡沫隔热层，为了达到一定的阻燃耐火时间，要求发泡层在高温下也不脱落。另外电缆橡胶类材料是高弹性体，并且电缆需要经常检修移动，这就要求涂层应具有足够的耐伸缩变化的性能，还要求防火涂料对橡胶电缆类材料无腐蚀性能、附着力好、室温固化性好、涂膜装饰性好。

上述这些要求决定了选择的关键之一是解决涂料与基材有良好的黏结性等问题。另外，对所选用的树脂基料进行改性，使其配入各种阻燃添加剂后，既有理想的防火隔热性，又能适应电线电缆地下沟应用的环境条件。在电缆防火涂料的研究中，所选用的树脂不仅使防火涂料有很好的防火效果，还需要从应用的角度出发，要求防火涂料具有抗水性、抗酸性、碱性、防霉性和电缆防腐蚀性及对电缆基材有较强的黏结性。电缆防火涂料的基料一般选用氯化橡胶、过氯乙烯、氨基树脂、酚醛树脂、丙烯酸树脂、醇酸树脂等溶剂型树脂和丙烯酸乳液、氯乙烯一偏二氯乙烯乳液、乳白胶、苯丙乳液等水溶型树脂。能用于制备电缆防火涂料的树脂有很多，在实际中经常采用两种以上的树脂混合使用，相互之间取长补短，以获得理想的涂膜性能。
    阻燃剂是电缆防火涂料的另一关键组分，它对电缆防火涂料的防火隔热性能影响是极大的。选择的阻燃剂必须与电缆防火涂料中的其他组分相互配合，使电缆防火涂料具有上述优良的理化性能，而且在受火时膨胀发泡形成坚固致密的隔热层。选用阻燃剂时，需参考国内外有关资料，结合国内资源情况，对预选适用的阻燃材料进行单项性能实验研究。通过热重和差热分析，确定原料的热分解性和阻燃性，在此基础上将其分类，再通过配伍实验观察协同效果，这样经过分析和实验来确定所选用的阻燃材料。

由于膨胀型防火涂料的防火隔热效能是依靠涂层膨胀后形成的发泡层所具有的低导热性而实现的，因此发泡层质量的好坏，直接影响涂料防火隔热性能的优劣。涂层在膨胀发泡形成阻燃隔热保护层的过程中，存在着发泡率与发泡层密实度这一对矛盾，若涂料膨胀发泡率太低，火源与电缆基材之间的有效隔热距离近，出现防火隔热效果差的问题；若涂料膨胀发泡率太大，则发泡层强度差，容易被火焰冲破，使其开裂而火焰直接进攻电缆基材，失去防火保护的目的。这就要求掌握发泡剂的量，找到涂料膨胀发泡层的一个最佳高度，当在这一值附近时，发泡层既有一定的强度，又使火源与电缆基材有一定的隔热距离，从而获得高质量的发泡层，取得良好的隔热效果。由于目前人们在选用阻燃剂时，首先会选用无公害、无污染、无放射性、在使用过程中无毒的绿色环保型阻燃剂，无机阻燃剂不仅有良好的阻燃效果，且无毒，燃烧时不产生浓烟和毒气，原料来源丰富，成本亦低。因而在研究中采用加入一定量无机添加剂以提高涂料膨胀发泡层的质量，从而达到最佳防火效果。

由于非膨胀防火涂料涂层较厚，难以满足电缆的弯曲要求，因此电缆防火涂料的成膜物质主要以高氯聚乙烯、氯化橡胶、丙烯酸树脂、醇酸树脂、苯丙乳液、氯偏乳液等为主。脱水成炭催化剂可选择磷酸铵盐和偏磷酸铵盐，为提高涂层的抗水性，通常可选用在水中溶解度较小的聚磷酸铵。炭化剂有季戊四醇、二季戊四醇、多季戊四醇、淀粉、糊精等，炭化剂的选择不仅要考虑其分解温度，还要考虑和脱水炭化温度的匹配，通常选用季戊四醇。常用的主发泡剂是三聚氰胺，辅助发泡剂有聚磷酸铵、氯化石蜡等。为进一步提高炭化层的强度，在涂料配方中应加入炭化层补强剂，炭化层补强剂的作用与膨胀剂相反，用量应适当，如一定量的石棉粉和酚醛纤维。着色剂可选择遮盖力强、着色力高及化学性能稳定的钛白粉和有机颜料。碱性的颜料能中和高温下脱水成炭催化剂分解出来的磷酸，影响涂层的膨胀发泡效果，不宜采用。对溶剂型电缆防火涂料，选择的溶剂不能破坏电缆绝缘护套料的性能，根据电厂和变电站的施工防火要求，可选用醋酸丁酯。在GA181-1998中，抗弯性与阻燃性同为A类缺陷指标，与阻燃性同等重要。

在其他材料基本确定的情况下，可通过填加增塑剂的方法来解决。一般小分子的增塑剂对炭化层有破坏作用，较大分子的增塑剂在提高涂膜韧性的同时基本不对其他性能造成负面影响。如磷酸酯类阻燃增塑剂，当以一定的配比加入涂料中搅拌均匀后，所制得的涂料柔韧性大大提高，能满足电线电缆弯曲的要求。同时由于这种增塑剂兼具阻燃的性能，不会影响涂料的防火性能。
    五、发展方向

无机防火涂料隔热性、耐候性均差，进入20世纪80年代后基本已被淘汰，现在所使用的电缆防火涂料均是膨胀型防火涂料。一般来说，溶剂型电缆防火涂料的理化性能及耐侯性能均优于水性电缆防火涂料，所以目前我国电缆防火涂料主要以溶剂型电缆防火涂料品种居多。但是溶剂易燃，施工时的火灾隐患也相当大，加之溶剂对人体有不同程度的伤害，因此特别是在电缆竖井、电缆沟、电缆隧道等空间狭窄或不易通风的场所使用时应加强安全防护措施。从环保的角度考虑，努力开发研制对电缆外皮有良好附着力、柔韧性好、耐弯曲、无毒、阻燃性能好的水溶性防火涂料来代替溶剂型防火涂料是必然的趋势。

此外，人们对研究开发电缆的防火保护技术也给予了高度重视，近20年来陆续出现了阻燃电缆、耐火电缆、阻燃包带、电缆槽盒、电缆桥架及耐火隔板等多种电缆防火保护产品，正确地选择这些防火产品，并与防火涂料有机地结合起来必将有效地抑制电缆火灾的发生。