一种电力消防设备用纳米改性聚氨酯防火涂料、制备方法、应用技术

本发明专利技术公开一种电力消防设备用纳米改性聚氨酯防火涂料，涉及防火涂料领域，本发明专利技术主要由以下重量份数的原料制成：100份聚氨酯树脂、20

【技术实现步骤摘要】
一种电力消防设备用纳米改性聚氨酯防火涂料、制备方法、应用


[0001]本专利技术涉及防火涂料领域，具体涉及一种电力消防设备用纳米改性聚氨酯防火涂料、制备方法、应用。

技术介绍

[0002]电力设备工作温度一般较高且往往是不间断连续工作，这从客观上提高了其火灾发生的概率。大型变电站中，大型含油设备的变压油通常有几十上百吨之多，导致发生火灾时火势剧烈，这对于周边架设的消防设施构成了巨大的威胁，可能会使得其在尚未发挥灭火功能前就部分或彻底失效。
[0003]论文《特高压换流变压器消防管道抗干烧性能试验研究》(张佳庆,过羿,黎昌海,周亦夫,黄勇.特高压换流变压器消防管道抗干烧性能试验研究[J/OL].高压电器:1
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7[2021
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20].http://kns.cnki.net/kcms/detail/61.1127.TM.0210712.1605.002.html.)对全尺寸变压器灭火实验表明，变压器高温热油火发展迅猛，点火后数十秒内即可达到最旺盛燃烧状态，燃烧过程中最高温度接近1400℃，典型温度也在1200℃左右。如图1所示。
[0004]GB 14907《钢结构防火涂料》对构建耐火极限的规定是：试件失去承载能力或达到规定的平均温度来确定，整个耐火试验时间内的试件平均温度规定为不超过538℃。而换流变全尺寸真型实体火场景下测到温度远超过该标准要求的温度，如图2所示，故此相对应的设防标准还需开展进一步研究。
[0005]目前市场上出售用于电力设备的防火涂料，在发生火灾时受热后会导致电力设备消防管道形变。在前期试验中发现，在防火涂料厚度不小于1.5mm时，涂料膨胀发泡效果随火源温度及初始厚度的增加而增加，产生较难燃烧的炭状质层，当涂覆厚度不小于2.0mm时，对消防管道及连接处具有良好的保护效果。
[0006]但是市面上的防火涂料一般涂刷十次才能达到涂层厚度2mm，如表1所示，最少也需要涂刷4道防火涂料及1道面漆，施工道数多、每道硬干时间久，造成施工周期较长，变电站/换流站的检修时间往往不能满足施工周期要求，施工质量无法保证；而且停电可能造成巨大的经济损失和不良社会影响，停电一小时造成的经济损失达几百万至千万元。
[0007]表1单台换流变水喷雾消防管网涂刷防火涂料工期
[0008][0009]综上，现有的市面上购买的的耐水性、附着力、耐候性等性能都比较差，使用时间超过三个月后就会发生粉化、鼓包、开裂、脱落等情况。同时电力设备的检修工期很短，一般都在几十个小时内完成，市售的普通防火涂料需要涂刷很多遍才能覆盖住消防管道，其施工周期远远超过检修工期，因此市售的普通防火涂料无法满足电力设备消防系统的防火要求。
[0010]聚合物/无机纳米复合材料因综合了有机聚合物和无机纳米粒子两方面的许多优异性能，成为当前材料研究的热点之一。将无机纳米粒子与高分子乳液复合不失为一种改善高分子涂料的方法。无机填料作为膨胀防火涂料重要的组分，虽然占比相对较少(通常不超过10wt％)，但对涂料膨胀炭层的强度、致密性以及涂料的阻燃性能影响很大。一般来说，无机填料的添加量较少时，膨胀炭层的膨胀倍率较大，膨胀炭层较为疏松，不牢固，易被火焰冲破，耐火性能较差；而填料的添加量较多时，膨胀炭层的膨胀倍率较小，膨胀炭层过于致密，耐火性能也会降低。因此，对于无机填料的用量就显得尤为重要。无机填料不仅能提升材料阻燃性能，也能抑制发烟，如硼酸锌、次磷酸铝、水滑石等都具有阻燃和抑烟效果。
[0011]如公开号为CN109467992A的专利申请公开一种抑烟耐水的水性超薄型钢结构防火涂料，通过石墨烯提高防火涂料的抑烟、耐火性能，但是石墨烯并不适用于本专利技术中的电力消防设备用聚氨酯防火涂料。

技术实现思路

[0012]本专利技术所要解决的技术问题在于在于现有技术中电力设备用阻燃漆单次涂覆厚
度达不到要求，造成施工周期长，经济损失大，且耐火能力有待于进一步提高，无法满足电力设备的防火要求，石墨烯并不适用于本专利技术中的电力消防设备用聚氨酯防火涂料，提供一种电力消防设备用纳米改性聚氨酯防火涂料、制备方法、应用。
[0013]本专利技术通过以下技术手段实现解决上述技术问题：
[0014]一种电力消防设备用纳米改性聚氨酯防火涂料，主要由以下重量份数的原料制成：100份聚氨酯树脂、20
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100份阻燃剂、10
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60份成炭剂、20
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80份发泡剂、0.05
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5份润湿剂、0.5
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5份消泡剂、0.5
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10份分散剂、0.5
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10份防沉降剂、1
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70份颜填料、0.01
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3份流平剂、1
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100份稀释剂、10
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100份固化剂、1
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20份纳米填料，所述纳米填料为层状双金属氢氧化物(LDH，水滑石)。
[0015]有益效果：纳米材料的比表面积比传统材料高出数个数量级，作为添加型增强材料与被增强相的界面接触面积非常大，这也意味着只需要添加非常少的量即可对整个复合体系产生宏观质变的影响。
[0016]水滑石(LDH，层状双金属氢氧化物)是由带正电的金属氧化物层和带负电的阴离子组成的纳米层状材料。水滑石的加入使本专利技术中的防火涂料的烟气释放量减少，提高了涂料的环保型；同时由于纳米材料具有比较大的比表面积，添加辅料后，不仅涂料的表干时间得以缩短，而且，纳米材料与膨胀碳层发挥了协效作用。纳米材料在防火涂料在遇火膨胀时，可以发挥出“加固”膨胀碳层的作用，使得防火涂料的耐火温度和时间都进一步得到提高。另一方面，由于纳米材料自己具有较高的活化能，其添加到涂料中导致体系的稳定性有小幅下降，涂料涂刷干燥后，其纳米材料具有向表面迁移的倾向，使得涂料的预期使用寿命有小幅下降。
[0017]本专利技术选用水滑石相较于其他纳米材料(如石墨烯、氮化硼、二硫化钼等)在用于防火增强方面，具有成本低、相容性好、抑烟减毒和防火隔热效果好，便于大规模开发应用。
[0018]水滑石在受热时，其结构水合层板羟基及层间离子会以水蒸气的形式逸出，逸出的水蒸气可以降低周围可燃气体浓度；在一定温度下，水滑石的羟基和层间离子等结构水与层压体中离，同时释放阻燃物质，同时清洁环保。
[0019]本专利技术中的电力设备消防管道用丙烯酸阻燃漆涂刷在电力设备表面，涂刷一次就能达到涂层厚度2mm，一次成型，具有良好的附着力和密封性，可大幅提升施工效率，缩短工期，减少停电时间，提高能量可利用率。减少经济、资源和能源消耗，社会效益显著。
[0020]本专利技术中的电力设备消防管道用丙烯酸阻燃漆能够在电力设备表面一次性形成一种阻燃隔热层，该涂层在发生火灾时，可以通过发生化学反应来吸收一部分热量，同时自身形成致密的碳层来阻隔热量和氧气的传递，具有优异的防火能力，从而延缓电力设备消防管道的形变，有利于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电力消防设备用纳米改性聚氨酯防火涂料，其特征在于：主要由以下重量份数的原料制成：100份聚氨酯树脂、20
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100份阻燃剂、10
‑
60份成炭剂、20
‑
80份发泡剂、0.05
‑
5份润湿剂、0.5
‑
5份消泡剂、0.5
‑
10份分散剂、0.5
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10份防沉降剂、1
‑
70份颜填料、0.01
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3份流平剂、1
‑
100份稀释剂、10
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100份固化剂、1
‑
20份纳米填料，所述纳米填料为层状双金属氢氧化物。2.根据权利要求1所述的电力消防设备用纳米改性聚氨酯防火涂料，其特征在于：所述电力消防设备用纳米改性聚氨酯防火涂料主要由以下重量份数的原料制成：100份丙烯酸树脂、55
‑
70份阻燃剂、20
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40份成炭剂、20
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40份发泡剂、0.5
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2份润湿剂、1
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3份消泡剂、1
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3份分散剂、1
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3份防沉降剂、1
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30份颜填料、0.5
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1份流平剂、35
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80份稀释剂、20
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80份固化剂、1
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20份纳米填料。3.根据权利要求1所述的电力消防设备用纳米改性聚氨酯防火涂料，其特征在于：所述聚氨酯树脂为乙烯基聚氨酯树脂、丙烯酸改性聚氨酯树脂、封闭性聚氨酯树脂的一种或多种。4.根据权利要求1所述的电力消防设备用纳米改性聚氨酯防火涂料，其特征在于：所述阻燃剂为磷酸胍、磷酸铵、磷酸氢铵、多聚磷酸铵中的一种或多种。5.根据权利要求1所述的电力消防设备用纳米改性聚氨酯防火涂料，其特征在于：所述成炭剂为淀粉、环糊精、蔗糖、葡萄糖、季戊四醇和双季戊四醇中的一种或多种；所述发泡剂为双氰胺、三聚氰胺、三聚氰胺氰尿酸盐、尿素、碳酸胍、氨基脲中的一种或多种；所述防沉降剂为氢化蓖麻油及衍生物、聚乙烯蜡、聚酰胺蜡中的一种或多种；所述分散剂为SN
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1320、SN
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1728、SN
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1791、SN
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1792中的一种或多种；所述流平剂S...

【专利技术属性】
技术研发人员：张佳庆，何灵欣，付贤玲，过羿，杨鹏程，朱太云，柯艳国，罗沙，黄伟民，尚峰举，黄玉彪，苏文，孙韬，
申请(专利权)人：国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：