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电缆桥架防火涂料的作用机理及应用上的改进与优化

文章出处:镇江华腾 人气: 发表时间:2012-09-11

电缆桥架防火涂料的作用机理及应用上的改进与优化

电缆防火涂料的组分 

    防火涂料一般分为膨胀型和非膨胀型两大类。非膨胀型防火涂料,不能很好地满足电缆弯曲的需要。而膨胀型防火涂料涂层薄,除含有不燃树脂以外,还配有催化剂、碳化剂和发泡剂等等。当在火焰和高温的作用下,能吸收大量外界热能,形成比原涂层厚几十倍的碳化隔热层,能有效地阻止外部热源对基材的作用,因此电缆防火涂料应选用膨胀型防火涂料。电缆防火涂料与钢结构防火涂料、饰面型防火涂料最大的区别是要解决电缆弯曲时涂料能随之延展伸缩不能出现裂缝的问题。

电缆防火涂料的作用机理 

    电缆桥架防火涂料目前一般在施工过程中采用三种涂覆方法,全涂、局部涂覆、局部长距离大面积涂覆。根据不同场所、不同环境、电缆数量及其重要性,厚度一般以1.0mm左右为宜,最少0.7mm,多则1.2mm。涂覆比为12kg/m2。 

    电缆防火涂料的作用机理主要是

    (1)发泡剂热分解,发泡剂受热分解出不燃气体,如三聚氰胺分解出NH3。 

    (2)附着在电缆上的成膜剂软化熔融并伴有热分解,释放不燃气体。 

    (3)熔融的成膜剂因发泡剂和自身释放的气体膨胀而形成泡沫层。 

    (4)催化剂热分解生成强力吸水物质,与成膜泡沫层成碳剂发生酯化反应,脱水炭化反应,形成无机物及炭化残余物。 

    (5)在催化剂和高温热源的烘烤下炭化体系胶化、固化,脱水成炭,生成不饱和主链,再进行环化架桥反应,最后生成致密坚硬的黑色蜂窝状炭化层。炭化层的厚度关系到热量的传递,碳化层越厚,传递的热量呈反比降低。 

    从作用机理可以看出,影响电缆防火涂料作用效果主要有以下方面:一是成膜剂的附着力,如果附着力大,则涂层不易破裂,能形成致密的保护面。二是催化剂与成膜剂、成碳剂的匹配,这关系到炭化层的构建。如果匹配得好,则发泡速度快、发泡均匀,发泡持续时间长,碳化层厚度大、硬度好,其阻燃效果好。三是增塑剂的选型,关系到电缆防火涂料的柔韧度等物理性能。四是各组分的混合比例。 

    目前,从市场应用的情况看,还存在一些瓶颈问题,主要原因是两个方面:一方面现行规范对电缆防火涂料的应用还没有作出详尽的规定;另一方面目前使用的电缆防火涂料的性能还有待于进一步提高,提升的空间还很大,表现在成膜剂附着力差,不能形成致密的覆盖层;炭化层硬度差,在强火焰和气流下容易被烧穿或吹落;延伸性、回弹性、柔韧性不良,电缆弯曲易出现裂缝;耐候性不佳,易变性变色[3]。据有关资料[4]显示,国内此类产品,比较好的选用弹性材料作成膜剂,通过加入超细TECHNOCEL工程纤维素,制得的电缆防火涂料,能在通电情况下连续供火,测得耐火时间为36min。此为实验数据,在实际中,还应考虑涂料的耐候性,涂覆使用一段时间后,涂料的耐火时间将小于36min。耐火时间与阻止火势蔓延以及实际灭火工作需要仍有一定的差距。 

电缆防火涂料应用的改进和优化 

    加强电缆防火涂料的应用 

    现有GB500162006《建筑设计防火规范》和GB5004595(2005年版)《高层民用建筑设计防火规范》中仅对消防用电设备的配电线路作出了规定,规范中应增加:一是对其它重要的、大功率动力电缆,管道井中铺设的电缆采取电缆桥架防火保护措施;二是穿越楼板、隔墙的电缆两侧采取防火保护措施;三是对邻近易着火部位,如锅炉本体、煤粉防爆门、汽轮机机头及热、油路管道等处,架空敷设在难燃槽盒内的电缆(主要是热控电缆)采取防火保护措施,推荐使用电缆防火涂料,增强电力线路的安全性,预防电气线路火灾事故发生。 

    引入纳米材料技术改良性能 

纳米技术是指在纳米尺度范围内研究物质的特性和相互作用的一门多学科交叉的科学技术。纳米技术关键在于纳米材料介于宏观物质与微观原子或分子间的过渡亚稳定状态。处于这个数量级的物质呈现出非常态的理化性质。在电缆防火涂料中引入纳米技术主要增强电缆防火涂料的附着力,增强延伸性、回弹性和柔韧性,如,通过纳米技术制得无机有机杂化树脂纳米级成膜剂,无机材料与有机分子复合形成具有共价键结合的纳米级复合树脂,具有耐高温,黏接强度高等特点。成膜剂的选择是关系到电缆防火涂料性能的关键,采用纳米技术制作电缆防火涂料的成膜剂,这是摆脱以往思维局限的新的思考路径。另外,引入纳米技术,可增加涂料中无机防火填料的阻燃性能。已有实验表明,纳米级三氧化二锑、氢氧化镁材料,由于具有更好的分布结构,阻燃性能大大提高。

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