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防火涂料在电力行业的应用

2010-03-01

   北京兴坤防火材料北京pk10开奖记录: 防火涂料已经在各行各业中得到了很好的应用,包括在电力行业中。

    从20世纪70年代中期我国才开始研究电缆防火涂料,它是在饰面型防火涂料基础上结合自身要求发展起来的,其理化性能及耐候性较好,涂层较薄,遇火能生成均匀致密的海绵状泡沫隔热层,有显著的隔热防火效果。电缆防火涂料作为电缆防火保护的一种重要产品,通过20年来的应用,对阻止火焰蔓延、防止火灾的发生和发展、减少电缆火灾损失、保护人民生命财产安全发挥了积极作用,其应用也从不规范到规范。1989年以来,有关部门出台了一系列规范作为防火措施制定的依据,如《电力工程电缆设计规
范》(GB 50217-1993)、《发电厂、变电所电缆选择与敷设设计规范》  (SDJ 26-1989)、  《火力发电厂与变电所设计防火规范》(GB 50229-1996)。1998年10月中华人民共和国公安部发布了GA181-1998电缆防火涂料通用技术条件,规定了电缆防火涂料的定义、技术要求、试验方法、检验规则、标志、使用说明、防火涂料包装、贮存及运输等通用技术条件,将我国电缆防火涂料的研究、开发及推广应用纳入一个规范化的轨道。国内一些科研院所和生产企业相继研制开发了电缆防火涂料,如四川消防科研所开发的G60-3防火涂料、FRE-90型防火漆;上海消防科研所开发的G60-GD防火涂料;山东化工厂生产的SQH-97电缆防火涂料;北京华安一蓝剑消防技术开发公司生产的GDF防火涂料;天津市防火涂料厂生产的B60-171防火涂料等,已在电力、邮电、建筑等领域得到应用,为保护电线电缆、防止火灾事故的发生和蔓延扩大起到积极作用。表3-132列出了电缆防火涂料技术性能要求。
    由于非膨胀防火涂料涂层较厚,难以满足电缆的弯曲要求,因此电缆防火涂料主要以膨胀型防火涂料为主。电缆防火涂料的成膜物质主要有高氯聚乙烯、氯化橡胶、丙烯酸树脂、醇酸树脂、苯丙乳液、氯偏乳液等。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国内市场的供应情况和价格因素,还要考虑其分解温度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GA 181-1998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(包括含阻燃元素的增塑剂)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。防火涂料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。表3-133为王贤明等研究的溶剂型电缆防火涂料的基本组成,经国家防火建筑材料质量监督检验中心按GA 181-1998检测,各项指标均达到了A类电缆防火涂料的标准。
    修蔼田研究了以过氯乙烯和氯化橡胶拼用为基料的电力电缆防火涂料。经过几十次实验发现,要达到涂料干后涂层的防火要求,起膨胀作用的3种组分的总量要占干膜质量的70%~80%,黏结剂(过氯乙烯和氯化橡胶拼用)的比例是20%~30%。实验中发现,起膨胀作用的3种组分之间的比例应在一定范围内,其中,脱水成炭催化剂(聚磷酸铵)占so%左右,发泡剂(双氰胺、三聚氰胺和氯化石蜡按适当比例配合使用)占35%左右,成炭剂(季戊四醇)占15%左右。溶剂(醋酸丁酯)的用量为树脂量的5倍左右。涂料的性能见表3-135、表3-136。该涂料已用于济南、德州及聊城等地电厂的防火工程施工中,效果良好。
    目前,电缆防火涂料主要为溶剂型防火涂料,溶剂型防火涂料的特点是装饰性强,与基材附着力高,理化性能较好,但生产成本高,本身具有一定毒性,对生产人员、施工人员及周围生态环境污染危害较大。从环保角度考虑,将来可能逐步被水性涂料替代。
    水性膨胀型电缆防火涂料具有以下特点:①克服了油性防火涂料价格高,毒性大,运输、贮存和使用不安全的缺点,有利于环境保护及生产、有利于施工人员的健康和安全;②水性涂料生产工艺简单,材料来源广泛,成本低于有机型防火涂料;③水性涂料不含卤素及其他有毒成分,排除了火灾中由涂料中的卤素引起的毒性,使消防人员在进入火场时免受毒性侵害;④水性涂料的装饰性好,可配制成各种颇色,具有装饰涂料的特性,实用性优于溶剂型防火涂料。水溶性防火涂料和溶剂型防火涂料的耐火性能相差不大,都能达到耐火性能要求的指标,需要解决的是提高其理化性能,尤其是抗弯性能。苑金生研究了水性电缆防火涂料的组成与性能,选择了丙烯酸乳液为基料;选用磷酸二氢铵、有机磷酸酯和聚磷酸铵为脱水催化剂;选用淀粉、季戊四醇及含高碳的多羟基化合物为成炭剂;选择多聚磷酸铵、硼酸铵和三聚氰胺等为发泡剂;为增加涂膜
难燃性,选择加入了某些阻燃剂,如氯化石蜡、防火涂料十溴联苯醚、磷酸三氯乙醛酯等;填料选择能增加涂层耐燃性和阻燃性的无机填料,常选用云母粉、滑石粉、石棉粉、氧化锌、氢氧化铝、硼酸锌、三氧化二锑等;选择加入适量的阻燃增塑剂。基料乳液本身所具有的刚性使得所制得的涂料涂覆到电缆线上弯曲时有网纹,一旦遇火,火焰就可穿过裂纹直接引燃电缆线。在对几种增塑剂进行筛选后,确定加入一种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,不但不会影响涂料的防火性能,而且还能略为降低失重。表3-137为水性电缆防火涂料的原料配比,理化性能和防火性能见表3-138、表3-139。按GB 2951. 23-1982电线电缆弯曲试验方法,弯曲涂有防火涂料的电缆线,无裂纹、网纹和脱落现象。表3-140列出了电缆防火涂料的贮存稳定性。由数据可见,上述研制的水性电缆防火涂料属1级防火涂料且柔韧性好,附着力强,水性乳液安全无毒,贮存稳定。
    从20世纪80年代到90年代末期,电缆防火涂料的研制开发和推广应用取得长足进步,但从电缆防火涂料多年的应用情况看,还存在着一些方面的缺陷,如耐弯曲性不好、涂料固化后挠曲性也较差,只适用于固定架设的电缆;涂料易开裂、剥落;溶剂型涂存在溶剂的毒性、价格、运输安全及环境污染等方面的问题;耐水、耐寒、耐油等应用效果不够理想;现行的水溶型防火涂料还有些性能需要改进提高,才能满足电缆使用环境要求;按照新的国家标准,某些产品尚有一些缺陷。由于电线电缆弯曲性大,实际使用过程中还需要维护、移动,新国标对涂料抗弯性提出了较高要求,与耐火性能同时定为A级技术指标。根据国家检测中心的统计,大部分国产防火涂料抽检不符合抗弯性耐火性能,只有少数勉强通过,但也存在B类或C类缺陷。
    目前使用情况较好的是溶剂型防火涂料,但由于这类涂料的溶剂易燃,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,今后应努力开发研制对电缆外皮有良好附着力、防火涂料柔韧性好、耐弯曲、无毒、阻燃性能好的水溶性防火涂料。研究工作主要方向如下。①成膜材料的研制,开发出相应的水性树脂,通过树脂的拼合改性来完善防火涂料的防火性能和各种理化性能。②阻燃剂的研究,开发多效、高效、低水溶性的脱水成炭剂和发泡剂;研究多种阻燃剂协同作用合理搭配,提高阻燃效果;研究将膨胀型和非膨胀型防火涂料相结合,配方中既含有膨胀型组分,又含有较多耐火填料组分,使涂层在高温火焰作用下形成低膨胀率的高强度炭化层;研究将有机阻燃剂和无机阻燃剂在一定工艺条件下复合成为有机一无机复合阻燃剂,充分发挥有机、无机材料的优点,消除各自的不足之处。

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