淺析可瓷化高分子復(fù)合防火材料

趙春宇

摘 要：近年來(lái)城市快速發(fā)展過(guò)程中人口數(shù)量激增，這也導(dǎo)致居住壓力不斷增加，消防安全問(wèn)題越來(lái)越被人們所關(guān)注。針對(duì)城市消防火災(zāi)事故統(tǒng)計(jì)表明，多數(shù)消防火災(zāi)都是由于電線電纜絕緣受到破壞而導(dǎo)致火災(zāi)發(fā)生。這也使業(yè)內(nèi)人士加大了電線電纜防火性能的研究，以此來(lái)有效的提高材料的防火性能。

關(guān)鍵詞：可瓷化高分子復(fù)合防火材料；硅橡膠；硅酸鹽礦物

中圖分類號(hào)：TB33 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2017）04-0180-01

當(dāng)前我們所使用的電線電纜多以氧化鎂礦物絕緣防火電纜及云母帶繞包的耐火電纜為主，但這二種電纜都存在著成本較高的問(wèn)題，而且遇水導(dǎo)電，無(wú)法起到有效的防火作用，在火災(zāi)發(fā)生過(guò)程中也無(wú)法有效的保證通電安全。這就使許多人專家學(xué)者開(kāi)始深入的研究更為適宜的絕緣耐火材料?？纱苫叻肿訌?fù)合防火材料是一種較為優(yōu)異的電線電纜材料，在高溫著火后，經(jīng)過(guò)瓷化的表面會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)閳?jiān)硬的陶瓷防護(hù)層，能夠有效的抵御明火的燒蝕，而且具有較好的機(jī)械強(qiáng)度，即使水澆在上面也會(huì)不發(fā)生破裂，而且這種新型防火材料已在電線電纜中進(jìn)行應(yīng)用，并取得了較好的應(yīng)用效果。

1 可瓷化高分子復(fù)合防火材料的特性及防火機(jī)理

可瓷化高分子復(fù)合防火材料主要是在含硅高分子基體中將粘土類礦物粉末填料加入其中，同時(shí)還會(huì)加入結(jié)構(gòu)控制劑和其他助劑。這其中含硅高分子主要以含有元素硅的有機(jī)聚合物為主，如硅橡膠。在有機(jī)硅高分子結(jié)構(gòu)中，不僅含有有機(jī)基團(tuán)，同時(shí)還含有無(wú)機(jī)結(jié)構(gòu)，其將有機(jī)物與無(wú)機(jī)物集于一身，因此有機(jī)硅具有非常好的熱穩(wěn)定性，能夠在高溫領(lǐng)域中進(jìn)行廣泛應(yīng)用。同時(shí)含硅高分子在常溫下具有無(wú)毒無(wú)味的特點(diǎn)，能夠耐高溫、耐嚴(yán)寒、耐臭氧、難燃、憎水，即使在燃燒狀態(tài)下含硅高分子材料也不會(huì)產(chǎn)生有毒氣體，將其用于電線電纜絕緣材料及繞包材料十分適宜，具有安全、可靠的特性。

當(dāng)前普通的電線電纜絕緣層材料多以易燃的高分子材料為主，一旦發(fā)生火災(zāi)，電線電纜絕緣層在火焰燒蝕后會(huì)產(chǎn)生熔融滴落，從而使銅導(dǎo)線裸露在外，發(fā)生短路。但可瓷化高分子復(fù)合防火材料中是以有機(jī)硅作為基體，以粘土類礦物為填料，在高溫和火焰燒蝕下呈現(xiàn)出較強(qiáng)的抗高溫氧化性能，而且粘土礦物與有機(jī)硅分子結(jié)合后會(huì)在燒蝕過(guò)程中會(huì)形成較硬的陶瓷狀塊體，具有較強(qiáng)的耐高溫性能，而且在火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)高溫水澆過(guò)程中也不會(huì)發(fā)生破裂，能夠?qū)︺~導(dǎo)線進(jìn)行有效的保護(hù)。

在高溫?zé)g下，可瓷化高分子復(fù)合防火材料能夠與粘土粉末填料分解產(chǎn)物發(fā)生反應(yīng)，形成部分液相和新的同相。而且在燒蝕溫度不斷升高及燒蝕時(shí)間延長(zhǎng)的情況下，液相會(huì)向陶瓷網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中進(jìn)行滲入，待冷卻同化后，能夠進(jìn)一步強(qiáng)化陶瓷結(jié)構(gòu)。而且在燒蝕后殘留的陶瓷保護(hù)層還能夠?qū)ξ镔|(zhì)對(duì)流起到阻礙作用，并防止熱量的有效傳輸，對(duì)材料內(nèi)部物質(zhì)的揮發(fā)損耗具有較好的抑制作用，能夠?qū)ν饨鐭崃肯虿牧蟽?nèi)部擴(kuò)散產(chǎn)生有效的阻隔，從而具備非常好的防火性能。

2 可瓷化高分子復(fù)合防火材料的研究進(jìn)展

2.1 有機(jī)硅基體

可瓷化高分子復(fù)合防火材料的基體采用的是含硅的高分子材料，即有機(jī)硅。將有機(jī)硅轉(zhuǎn)換為陶瓷的技術(shù)已較成熟，為可瓷化高分子復(fù)合防火材料的制備提供了實(shí)驗(yàn)依據(jù)。有機(jī)硅分為硅油、硅樹(shù)脂和硅橡膠3大類。硅油在室溫下為液體，沒(méi)有足夠的強(qiáng)度，起到聯(lián)結(jié)無(wú)機(jī)填料的作用，適合作基體材料。硅樹(shù)脂是具有高度交聯(lián)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的聚有機(jī)硅氧烷，雖然它具有優(yōu)異的熱氧化穩(wěn)定性，但卻是一種熱固性的塑料，成型后不具有柔韌性，不可隨意彎折，不是制造電纜的理想材料。因此作為可瓷化高分子復(fù)合防火電纜材料的基體，應(yīng)用得最為廣泛的是硅橡膠。硅橡膠是唯一一類主鏈上不含碳原子的大分子彈性體，具有其他橡膠所不具備的獨(dú)特性能，具有優(yōu)良的耐高溫與耐寒性，良好的耐老化性、電氣絕緣性和化學(xué)穩(wěn)定性，突出的表面活性和生理惰性等。同時(shí)硅橡膠還具有燃燒時(shí)少煙無(wú)毒、燃燒熱值低、火焰?zhèn)鞑ニ俣嚷忍攸c(diǎn)。

以硅橡膠為基體的各種材料具有優(yōu)良的阻燃防火性能。因此以硅橡膠作為可瓷化高分子復(fù)合防火材料的基體是行之有效的。其他類型的高分子材料通過(guò)與阻燃劑復(fù)合雖然也可制備出阻燃性能相當(dāng)優(yōu)良的阻燃材料，但是這類材料在明火的燒蝕下容易分解揮發(fā)，不能保持原有形狀，難以起到真正的防火作用。

2.2 粘上礦物粉末填料

由于粘土礦物中主要以含水硅酸鹽礦物為主，其具有較高的耐火度，在耐火材料制備中應(yīng)用十分廣泛。在可瓷論高分子復(fù)合防火材料中，以粘土礦物粉末作為填料，充當(dāng)硅橡膠補(bǔ)強(qiáng)劑的作用，而且在阻燃方面也優(yōu)于其他無(wú)機(jī)填料。當(dāng)前層狀硅酸鹽礦物種類較多，將其粉末作為可瓷化高分子復(fù)合防火材料的填料，使其與低溶點(diǎn)的氧化物有效的進(jìn)行配合使用，從而保持復(fù)合材料的高溫性能，并獲得較好好的中溫性能，即使在低溫下也能夠形成堅(jiān)硬的陶瓷保護(hù)層，使材料使用過(guò)程中溫度范圍得以擴(kuò)大。

3 結(jié)語(yǔ)

可瓷化高分子復(fù)合材料是當(dāng)前一種較為新型的防火材料，不僅制備工藝簡(jiǎn)單，而且原料豐富，而且在不斷研究過(guò)程中，可瓷化高分子復(fù)合防火材料的性能進(jìn)一步提升。隨著研究的不斷深入，可瓷化高分子復(fù)合防火材料必將實(shí)現(xiàn)低成本工業(yè)化生產(chǎn)，從而使其應(yīng)用更為普及，這對(duì)消防防火安全具有非常積極的意義。

參考文獻(xiàn)

[1]王錦貴，王希光，郭祥旭.淺談幾種常用的防火材料[J].技術(shù)與市場(chǎng)，2010-05-15.

[2]季辰燾，王金合，宋佳男，楊明瑾，施利毅.可瓷化阻燃耐火硅橡膠研究進(jìn)展[J].功能材料，2015-01-07.

[3]謝忠麟.陶瓷化硅橡膠[J].橡膠工業(yè)，2013-05-25.