一种膨胀型电缆用阻燃涂料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种膨胀型电缆用阻燃涂料及其制备方法。一种膨胀型电缆用阻燃涂料，包括如下原料：A组分：基料：20.0‑25.0重量份硅丙乳液；B组分：酸源：25.0‑27.5重量份聚磷酸铵；碳化剂：15.0‑16.5重量份季戊四醇；发泡剂：15.0‑16.5重量份三聚氰胺；助剂：3.0‑5.0重量份可膨胀石墨、6.0‑8.0重量份酞菁、12.0‑16.0重量份硅烷偶联剂改性Fe

【技术实现步骤摘要】
一种膨胀型电缆用阻燃涂料及其制备方法
本专利技术属于电缆阻燃涂料
，具体涉及一种膨胀型电缆用阻燃涂料及其制备方法。
技术介绍
电缆沟是用以敷设和更换电力或电讯电缆设施的地下管道，电缆沟火灾往往会造成巨大的经济损失，甚至造成人员伤亡。电缆沟火灾事故原因有两个，一个是电缆自身因素引发着火，电缆自身因素引发着火的原因则主要是：电缆老化导致自燃点下降进而着火或是电缆短路引发着火，另一个是外界因素引发电缆沟火灾，外界因素则包括施工火花、通风不畅等。一般来说，在电缆沟内的电缆敷设完成后，对于外界因素，我们是以预防为主，而电缆自身因素引发的着火我们是难以通过控制外界因素来避免的，因此，需要加强电缆自身的防火能力。电缆防火涂料是一种行之有效的加强电缆自身防火能力的手段，且较为经济。电缆防火涂料分为膨胀型防火涂料、非膨胀型防火涂料。非膨胀型防火涂料又被称作是隔热涂料，遇火时涂层形成一层釉状保护膜，从而隔绝氧气，避免或延缓发生燃烧反应，而其体积基本不发生变化。但实际使用过程中，发现生成的釉状保护膜的导热率较大，不能起到很好的隔热效果，为了达到需要的防火效果，涂覆厚度一般较大。膨胀型防火涂料遇火时迅速形成泡沫层，泡沫层因其多孔的结构、疏松的质地，有很好的隔热性能，延缓甚至终止热量的传递，使被涂覆的基材得到保护，因发泡过程是通过物理变化和脱水、碳化等各种反应完成的，需要消耗大量的热，利于体系降温，因此其防火隔热效果显著。可见，膨胀型防火涂料与非膨胀型防火涂料相比，有原理上的明显优势，而实际使用过程中同样效果更好。膨胀型防火涂料的主要组分为：成膜物（基料）、酸源、碳源、发泡剂以及填料和助剂等组成。成膜物一般为树脂，成膜物既保证了防火涂料的正常使用，又能在受热时软化熔融，使得发泡剂、酸源、碳源能够正常形成膨胀碳层，其需要满足室温自干、成膜、化学性质稳定等条件。填料一般为着色剂，而着色剂一般选用遮盖力强和化学稳定性高的钛白粉、氧化铁系列的无机颜料、锑白、氧化铝等，但是碱性颜料由于在高温下会中和酸源产生的磷酸而严重影响体系的脱水成碳性能以及膨胀效果，因此基本不采用。其中，膨胀防火体系的主要功能成分是酸源、碳源、发泡剂。酸源一般为自由酸或者在受热时能放出无机酸的盐类物质，将碳源脱水。碳源是整个防火体系膨胀后的基本骨架，一般是含碳量丰富的多羟基化合物，在防火体系受热后，被酸源酯化、脱水，形成碳层，对整个膨胀体系起支撑作用，通常成碳剂都是含碳量高的多羟基化合物或者三嗪类衍生物。目前主流成碳剂存在着耐水性较差的问题，而耐水性较好的三嗪类衍生物又存在不环保的问题，在成碳剂即耐水又环保的问题上还需要继续探索。发泡剂一般为含氮的化合物，如脲、三聚氰胺、双氰胺等，在一定温度下分解产生氮气、氨气、一氧化氮等气体。使用时，涂层受火软化熔融，发泡剂分解放出气体，气体的逸出使涂层鼓泡膨胀，与此同时，酸源物质受热放出的无机酸与碳源发生反应，将碳源脱水，从而整个鼓泡膨胀的涂层变为发泡膨胀的碳层隔热层。根据《填料对膨胀型钢结构防火涂料防火性能的影响》（中国涂料,ChinaCoatings,2012年11期，滕丽影、秦汝祥、史磊、王新颖），可知，其通过硅烷偶联剂KH570对Fe2O3进行改性，包覆在Fe2O3表面，完成了亲水向亲油的转变，然后进行防火涂料的制备：B组分：环氧乳液20-25%、水性固化剂4-6%、分散剂+消泡剂+流平剂2%、；A组分聚磷酸铵（APP，酸源）+季戊四醇（PER，碳化剂）+三聚氰胺（MEL，发泡剂）55-60%，可膨胀石墨（EG）3-5%、余量为改性Fe2O3。将A、B两组分分别搅拌均匀，将B加入到A中，并加入适量去离子水，高速搅拌20min，并将混合溶液加入到球磨机内球磨30min，即得所需涂料。根据实验结果，加入表面改性的Fe2O3的涂料较加入未改性Fe2O3的涂料的防火性能有显著提高，在相同条件下进行40min耐火性能测试，钢板背面温度相差65℃，另外，Fe2O3能增强涂层和碳质层高度，添加量过少，涂层强度低，易出现中空脱落等现象，添加量过多，虽然涂层强度大幅度提升，但也抑制了发泡高度，使得涂层遇高温时隔热阻燃作用降低，并给出了Fe2O3用量对发泡倍数的影响，在加入的Fe2O3分别为0%、2%、4%、6%、8%时，涂料的发泡倍数分别为35、32、29、25、22，同时，还给出了Fe2O3用量与耐火极限的关系，在加入的Fe2O3分别为0%、2%、4%、6%、8%时，耐火极限分别约为54min、55min、57min、59min、58min，结合来看，认为Fe2O3的最佳用量为6%。我们可以看到，随着Fe2O3用量的增加，涂料的发泡倍数在逐渐下降，这是因为其会与酸源发生反应，从而使得酸源难以与碳化剂反应脱水，从而使得涂料发泡倍数下降，而随着其用量的增加使得耐火极限先上升后下降，则是因为其在降低涂料发泡倍数的同时，还能提高发泡层强度，保证发泡层稳定存在，保证耐火效果，当保证发泡层稳定存在的正收益高于使发泡倍数下降带来的负收益时，耐火极限增长趋势，当保证发泡层稳定存在的正收益低于使发泡倍数下降带来的负收益时，耐火极限呈现下降趋势，从而，其最优解为加入量6%，但是这属于目前技术方案限制下的最优解。事实上，一般来说，现有的膨胀型防火涂料还是会避免选择Fe2O3系列颜填料，因为与不加Fe2O3系列颜填料的膨胀型防火涂料相比，加入Fe2O3系列颜填料确实会在一定程度上降低其耐火性能。如何能够既进一步保证发泡层的发泡倍数，又保证发泡层的结构强度，是目前的技术需要探索的。
技术实现思路
为了解决
技术介绍
中提出的问题，本专利技术首先给出了一种膨胀型电缆用阻燃涂料，其次给出一种膨胀型电缆用阻燃涂料的制备方法。一种膨胀型电缆用阻燃涂料，包括如下原料：A组分：基料：20.0-25.0重量份硅丙乳液；B组分：酸源：25.0-27.5重量份聚磷酸铵；碳化剂：15.0-16.5重量份季戊四醇；发泡剂：15.0-16.5重量份三聚氰胺；助剂：3.0-5.0重量份可膨胀石墨、6.0-8.0重量份酞菁、12.0-16.0重量份硅烷偶联剂改性Fe2O3；C组分：4.0-6.0重量份固化剂。进一步地，所述的硅烷偶联剂改性Fe2O3由Fe2O3、硅烷偶联剂、无水乙醇、去离子水制备而成，制备时Fe2O3、硅烷偶联剂、无水乙醇、去离子水的质量比为(80-100):(3-5):(6-10):(3-5)。进一步地，所述的聚磷酸铵的聚合度>1000。进一步地，所述的三聚氰胺的纯度≥99%。进一步地，所述的硅烷偶联剂为KH570或KH550。进一步地，可膨胀石墨粒度为80目。一种膨胀型电缆用阻燃涂料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：a.制备硅烷偶联剂改性Fe2O3：将硅烷偶联剂、无水乙醇、去离子水混合，调整pH至3-4，在加热恒温、搅拌的条件下进行水解，之后加入Fe2O3，恒温搅拌，之后将得到的固体，即硅烷偶联剂改性Fe本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种膨胀型电缆用阻燃涂料，其特征在于：包括如下原料：/nA组分：基料：20.0-25.0重量份硅丙乳液；/nB组分：酸源：25.0-27.5重量份聚磷酸铵；碳化剂：15.0-16.5重量份季戊四醇；发泡剂：15.0-16.5重量份三聚氰胺；助剂：3.0-5.0重量份可膨胀石墨、6.0-8.0重量份酞菁、12.0-16.0重量份硅烷偶联剂改性Fe

【技术特征摘要】
1.一种膨胀型电缆用阻燃涂料，其特征在于：包括如下原料：
A组分：基料：20.0-25.0重量份硅丙乳液；
B组分：酸源：25.0-27.5重量份聚磷酸铵；碳化剂：15.0-16.5重量份季戊四醇；发泡剂：15.0-16.5重量份三聚氰胺；助剂：3.0-5.0重量份可膨胀石墨、6.0-8.0重量份酞菁、12.0-16.0重量份硅烷偶联剂改性Fe2O3；
C组分：4.0-6.0重量份固化剂。


2.如权利要求1所述的一种膨胀型电缆用阻燃涂料，其特征在于：所述的硅烷偶联剂改性Fe2O3由Fe2O3、硅烷偶联剂、无水乙醇、去离子水制备而成，制备时Fe2O3、硅烷偶联剂、无水乙醇、去离子水的质量比为(80-100):(3-5):(6-10):(3-5)。


3.如权利要求1所述的一种膨胀型电缆用阻燃涂料，其特征在于：所述的聚磷酸铵的聚合度>1000。


4.如权利要求1所述的一种膨胀型电缆用阻燃涂料，其特征在于：所述的三聚氰胺的纯度≥99%。


5.如权利要求2所述的一种膨胀型电缆用阻燃涂料，其特征在于：所述的硅烷偶联剂为KH570或KH550。


6.如权利要求1所述的一种膨胀型电缆用阻燃涂料，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：王磊，曹翀，李孟超，郑罡，南钰，
申请(专利权)人：国家电网有限公司，国网河南省电力公司开封供电公司，
类型：发明
国别省市：北京;11