一种水性电缆防火涂料及其制备方法
文献发布时间:2023-06-19 09:24:30
技术领域
本发明属于涂料技术领域,具体涉及一种水性电缆防火涂料及其制备方法。
背景技术
电气火灾是各类火灾之首。电线电缆密集广阔的分布在生活中的每个角落,从生活场所,工作场所,再到娱乐场所等等,特别是在中高层、高层的密闭建筑中,这些建筑人员密集,一旦发生电起火,火势将顺着电缆迅速蔓延,火势容易扩大,会导致更多的人员伤亡和经济损失。如果在发电厂,高压站发生火灾,会造成局部或大面积停电而引起更多的灾难。因此需要对电缆表面进行防火处理。
在可燃物上涂覆型防火涂料是目前最好的防火手段,在着火时候,涂覆防火涂料可以达到延长可燃物耐燃时间,减缓火势蔓延的目的,以便有足够的时间进行扑救,尽可能减少火灾造成的损失。对于电缆的防火,不仅仅在于遇火初期的阻燃,还需要减缓热量的传递,保护内部电缆,遇火炭化时仍能保持涂料和电缆表面的粘性,提高阻燃时间。
从所用的分散体系进行分类,防火涂料可分为水溶型和溶剂型;从应用范围上,可以分为室外型和室内型;从厚度来分类,分为厚涂型、薄涂型和超薄型;从防火形式进行分类,可分为膨胀型和非膨胀型。目前市场上现有产品,大多数是室内型建筑薄涂型的防火涂料,针对于电缆防火涂料产品种类较少,电缆附着力较好的多为溶剂型涂料,环保性差,经过长时间大火灼烧后,隔热差,内部电缆基材易熔融,炭化层会开裂,有滴落的风险,有可能造成火势的二次蔓延。
受限于上述的问题,为了提高与基材的附着力,现有的电缆防火涂料,仍然采用溶剂型涂料,通过大肆增加阻燃剂粉料和卤素物质的量,来达到短期提高阻燃性的目的。这种处理方式一方面灼烧形成的炭化层硬脆,另一方面环保的问题仍然存在。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的上述技术问题之一。为此,本发明提供了一种水性电缆防火涂料,该水性电缆防火涂料具有高膨胀、高附着力的特点,将其用于电缆防火,可以利用涂料形成的高膨胀和高附着力的炭化层来增强隔热性,解决了目前电缆防火涂料存在的问题。
本发明还提供了水性电缆防火涂料的制备方法。
本发明的第一方面提供了一种水性电缆防火涂料,由乳液、阻燃体系、填料、助剂和水制备得到,所述阻燃体系选自季戊四醇、三聚氰胺聚磷酸盐、多聚磷酸铵、聚磷酸铵和三聚氰胺中的至少三种。
本发明的水性电缆防火涂料,至少具有如下技术效果:
本发明的水性电缆防火涂料,为水性环保涂料,对环境无污染。
电缆属于易燃物,而本发明的水性电缆防火涂料,属于高膨胀防火涂料,膨胀倍数为8~10倍,能够有效的阻隔热量向电缆内部的传递。
本发明的水性电缆防火涂料可以常温自然固化,方便施工。固化后,与电缆粘附力强,且灼烧后的炭化层不会脱落,能够紧紧粘附于电缆表皮上,有效延长了防火时间。
本发明的水性电缆防火涂料,其配方中:
乳液为成膜物。
阻燃体系发挥协同阻燃的作用。其中:
季戊四醇为成炭剂,作用是在足够的热量作用下,碳链失去羟基形成活性炭,从而形成绝热炭化层,防止热量传递。
三聚氰胺聚磷酸盐、多聚磷酸铵、聚磷酸铵为成炭催化剂,作用是高温作用下,分解成酸,与成炭剂进行酯化,加速成炭过程,同时本身遇热有膨胀作用,增加体系膨胀。
三聚氰胺为发泡剂,作用是高温作用下,分解产生不燃气体,产生的可燃性气体一是提高体系阻燃性,二是使体系发泡,增加膨胀。
填料起到调节粘度和密度的作用。
助剂综合改善了涂料的性能。
遇火时,阻燃体系协同作用,在助剂的作用下,能够形成高膨胀封闭的炭化层,增强隔热性。涂覆于室外电缆表面的涂料,对耐油性、耐盐水性、耐湿热性、耐冻融循环性有极大要求,本发明的水性电缆防火涂料,在乳液、阻燃体系、填料、助剂的协同作用下满足了上述性能要求。
根据本发明的一种实施方式,由以下重量份计的组分制备得到:
乳液:45~60份,
阻燃体系:20~40份,
填料:10~20份,
助剂:1~5份,
水:5~15份。
根据本发明的一种实施方式,所述乳液选自固含量为50~60%的聚醋酸乙烯酯乳液、苯丙乳液和叔醋丙乳液中的至少一种。
根据本发明的一种实施方式,所述填料选自钛白粉、重钙、滑石粉、硅微粉中的至少两种。
根据本发明的一种实施方式,所述助剂包括消泡剂、成膜助剂、增粘防水剂和补强剂。
根据本发明的一种实施方式,所述消泡剂选自聚醚类消泡剂、有机硅类消泡剂和植物矿物油消泡剂中的至少一种。
根据本发明的一种实施方式,所述聚醚类消泡剂为Rhodoline DF4226。
根据本发明的一种实施方式,所述有机硅类消泡剂为BYK-1615。
根据本发明的一种实施方式,所述植物矿物油消泡剂为NXZ消泡剂。
根据本发明的一种实施方式,所述成膜助剂选自乙二醇丁醚、苯甲醇和醇酯十二中的至少一种。成膜助剂能够降低成膜温度,在冬天也能快速固化成膜。
根据本发明的一种实施方式,所述增粘防水剂为聚乙烯醇。
根据本发明的一种实施方式,所述补强剂为玻璃纤维。玻璃纤维起到补强涂料,防炭化层开裂的作用。
本发明的第二方面提供了制备上述水性电缆防火涂料的方法,包括以下步骤:
S1:将所述乳液、助剂和水倒入反应釜中,升温后以第一搅拌速度进行第一次搅拌;
S2:将所述阻燃体系和填料加入反应釜中,以第二搅拌速度进行第二次搅拌;
S3:将步骤S2的产物进行研磨处理,即得所述的水性电缆防火涂料。
根据本发明的一种实施方式,所述升温的温度为60~80℃。
根据本发明的一种实施方式,所述第一搅拌速度为100~200rpm。
根据本发明的一种实施方式,所述第一次搅拌的时间为60~80min。
根据本发明的一种实施方式,所述第二搅拌速度为400~500rpm。
根据本发明的一种实施方式,所述第二次搅拌的时间为40~60min。
根据本发明的一种实施方式,所述研磨处理可以由三辊机进行研磨。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例,并结合实施例对本发明的技术方案作进一步的描述,但本发明并不限于这些实施例。
实施例1
本例提供了制备水性电缆防火涂料的方法,包括以下步骤:
S1:将所述乳液、助剂和水倒入反应釜中,升温后以第一搅拌速度进行第一次搅拌;
S2:将所述阻燃体系和填料加入反应釜中,以第二搅拌速度进行第二次搅拌;
S3:将步骤S2的产物进行研磨处理,即得所述的水性电缆防火涂料。
其中,升温的温度为60~80℃。第一搅拌速度为100~200rpm。第一次搅拌的时间为60~80min。第二搅拌速度为400~500rpm。第二次搅拌的时间为40~60min。研磨处理可以由三辊机进行研磨。
实施例2
本例采用实施例1的制备方法,制备了一种水性电缆防火涂料和对比涂料,配方如表1所示。
表1
对配方一的水性电缆防火涂料和对比配方的涂料进行了测试,结果如表2所示。
表2
从表2可以看出乳液对成膜连续性的影响,乳液含量低于本发明限定的配比时,成膜不连续,抗弯性能差。
实施例2
本例采用实施例1的制备方法,制备了一种水性电缆防火涂料和对比涂料,配方如表3所示。
表3
对配方二的水性电缆防火涂料和对比配方的涂料进行了测试,结果如表4所示。
表4
从表4可以看出,三聚氰胺聚磷酸盐相比聚磷酸铵(n=50),对涂料的膨胀倍数具有更大的影响。
实施例3
本例采用实施例1的制备方法,制备了一种水性电缆防火涂料和对比涂料,配方如表5所示。
表5
对配方三的水性电缆防火涂料和对比配方的涂料进行了测试,结果如表6所示。
表6
从表6可以看出,阻燃体系三种成分比例的调整对炭化层的影响。多聚磷酸铵(n>1000)和三聚氰胺的量影响膨胀倍数,成炭剂季戊四醇最终形成炭化层。当季戊四醇过少,多聚磷酸铵和三聚氰胺过多,活性炭组成的炭化层过少,且发泡膨胀严重,造成炭化层不太连续,部分呈现棉絮状飘落。阻燃体系中,当成炭催化剂含量在38%-42%,成炭剂含量在30%-34%,发泡剂含量在24%-32%成炭效果最佳。
上述测试依据的标准为:
GB 28374《电缆防火涂料》。
GB/T 6753.1《色漆、清漆和印刷油墨研磨细度的测定》。
GB/1723《涂料粘度测定法》。
GB/T 1728《漆膜腻子膜干燥时间测定法》。
上述测试的性能指标如表7所示。
表7
上面结合实施例对本发明作了详细说明,但是本发明不限于上述实施例,在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内,还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
- 一种水性电缆防火涂料及其制备方法
- 一种可逆的水性示温电缆防火涂料及其制备方法