一种水性电缆防火涂料及其制备方法

技术领域

本发明属于涂料技术领域，具体涉及一种水性电缆防火涂料及其制备方法。

背景技术

电气火灾是各类火灾之首。电线电缆密集广阔的分布在生活中的每个角落，从生活场所，工作场所，再到娱乐场所等等，特别是在中高层、高层的密闭建筑中，这些建筑人员密集，一旦发生电起火，火势将顺着电缆迅速蔓延，火势容易扩大，会导致更多的人员伤亡和经济损失。如果在发电厂，高压站发生火灾，会造成局部或大面积停电而引起更多的灾难。因此需要对电缆表面进行防火处理。

在可燃物上涂覆型防火涂料是目前最好的防火手段，在着火时候，涂覆防火涂料可以达到延长可燃物耐燃时间，减缓火势蔓延的目的，以便有足够的时间进行扑救，尽可能减少火灾造成的损失。对于电缆的防火，不仅仅在于遇火初期的阻燃，还需要减缓热量的传递，保护内部电缆，遇火炭化时仍能保持涂料和电缆表面的粘性，提高阻燃时间。

从所用的分散体系进行分类，防火涂料可分为水溶型和溶剂型；从应用范围上，可以分为室外型和室内型；从厚度来分类，分为厚涂型、薄涂型和超薄型；从防火形式进行分类，可分为膨胀型和非膨胀型。目前市场上现有产品，大多数是室内型建筑薄涂型的防火涂料，针对于电缆防火涂料产品种类较少，电缆附着力较好的多为溶剂型涂料，环保性差，经过长时间大火灼烧后，隔热差，内部电缆基材易熔融，炭化层会开裂，有滴落的风险，有可能造成火势的二次蔓延。

受限于上述的问题，为了提高与基材的附着力，现有的电缆防火涂料，仍然采用溶剂型涂料，通过大肆增加阻燃剂粉料和卤素物质的量，来达到短期提高阻燃性的目的。这种处理方式一方面灼烧形成的炭化层硬脆，另一方面环保的问题仍然存在。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的上述技术问题之一。为此，本发明提供了一种水性电缆防火涂料，该水性电缆防火涂料具有高膨胀、高附着力的特点，将其用于电缆防火，可以利用涂料形成的高膨胀和高附着力的炭化层来增强隔热性，解决了目前电缆防火涂料存在的问题。

本发明还提供了水性电缆防火涂料的制备方法。

本发明的第一方面提供了一种水性电缆防火涂料，由乳液、阻燃体系、填料、助剂和水制备得到，所述阻燃体系选自季戊四醇、三聚氰胺聚磷酸盐、多聚磷酸铵、聚磷酸铵和三聚氰胺中的至少三种。

本发明的水性电缆防火涂料，至少具有如下技术效果：

本发明的水性电缆防火涂料，为水性环保涂料，对环境无污染。

电缆属于易燃物，而本发明的水性电缆防火涂料，属于高膨胀防火涂料，膨胀倍数为8～10倍，能够有效的阻隔热量向电缆内部的传递。

本发明的水性电缆防火涂料可以常温自然固化，方便施工。固化后，与电缆粘附力强，且灼烧后的炭化层不会脱落，能够紧紧粘附于电缆表皮上，有效延长了防火时间。

本发明的水性电缆防火涂料，其配方中：

乳液为成膜物。

阻燃体系发挥协同阻燃的作用。其中：

季戊四醇为成炭剂，作用是在足够的热量作用下，碳链失去羟基形成活性炭，从而形成绝热炭化层，防止热量传递。

三聚氰胺聚磷酸盐、多聚磷酸铵、聚磷酸铵为成炭催化剂，作用是高温作用下，分解成酸，与成炭剂进行酯化，加速成炭过程，同时本身遇热有膨胀作用，增加体系膨胀。

三聚氰胺为发泡剂，作用是高温作用下，分解产生不燃气体，产生的可燃性气体一是提高体系阻燃性，二是使体系发泡，增加膨胀。

填料起到调节粘度和密度的作用。

助剂综合改善了涂料的性能。

遇火时，阻燃体系协同作用，在助剂的作用下，能够形成高膨胀封闭的炭化层，增强隔热性。涂覆于室外电缆表面的涂料，对耐油性、耐盐水性、耐湿热性、耐冻融循环性有极大要求，本发明的水性电缆防火涂料，在乳液、阻燃体系、填料、助剂的协同作用下满足了上述性能要求。

根据本发明的一种实施方式，由以下重量份计的组分制备得到：

乳液：45～60份，

阻燃体系：20～40份，

填料：10～20份，

助剂：1～5份，

水：5～15份。

根据本发明的一种实施方式，所述乳液选自固含量为50～60％的聚醋酸乙烯酯乳液、苯丙乳液和叔醋丙乳液中的至少一种。

根据本发明的一种实施方式，所述填料选自钛白粉、重钙、滑石粉、硅微粉中的至少两种。

根据本发明的一种实施方式，所述助剂包括消泡剂、成膜助剂、增粘防水剂和补强剂。

根据本发明的一种实施方式，所述消泡剂选自聚醚类消泡剂、有机硅类消泡剂和植物矿物油消泡剂中的至少一种。

根据本发明的一种实施方式，所述聚醚类消泡剂为Rhodoline DF4226。

根据本发明的一种实施方式，所述有机硅类消泡剂为BYK-1615。

根据本发明的一种实施方式，所述植物矿物油消泡剂为NXZ消泡剂。

根据本发明的一种实施方式，所述成膜助剂选自乙二醇丁醚、苯甲醇和醇酯十二中的至少一种。成膜助剂能够降低成膜温度，在冬天也能快速固化成膜。

根据本发明的一种实施方式，所述增粘防水剂为聚乙烯醇。

根据本发明的一种实施方式，所述补强剂为玻璃纤维。玻璃纤维起到补强涂料，防炭化层开裂的作用。

本发明的第二方面提供了制备上述水性电缆防火涂料的方法，包括以下步骤：

S1：将所述乳液、助剂和水倒入反应釜中，升温后以第一搅拌速度进行第一次搅拌；

S2：将所述阻燃体系和填料加入反应釜中，以第二搅拌速度进行第二次搅拌；

S3：将步骤S2的产物进行研磨处理，即得所述的水性电缆防火涂料。

根据本发明的一种实施方式，所述升温的温度为60～80℃。

根据本发明的一种实施方式，所述第一搅拌速度为100～200rpm。

根据本发明的一种实施方式，所述第一次搅拌的时间为60～80min。

根据本发明的一种实施方式，所述第二搅拌速度为400～500rpm。

根据本发明的一种实施方式，所述第二次搅拌的时间为40～60min。

根据本发明的一种实施方式，所述研磨处理可以由三辊机进行研磨。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例，并结合实施例对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

实施例1

本例提供了制备水性电缆防火涂料的方法，包括以下步骤：

S1：将所述乳液、助剂和水倒入反应釜中，升温后以第一搅拌速度进行第一次搅拌；

S2：将所述阻燃体系和填料加入反应釜中，以第二搅拌速度进行第二次搅拌；

S3：将步骤S2的产物进行研磨处理，即得所述的水性电缆防火涂料。

其中，升温的温度为60～80℃。第一搅拌速度为100～200rpm。第一次搅拌的时间为60～80min。第二搅拌速度为400～500rpm。第二次搅拌的时间为40～60min。研磨处理可以由三辊机进行研磨。

实施例2

本例采用实施例1的制备方法，制备了一种水性电缆防火涂料和对比涂料，配方如表1所示。

表1

对配方一的水性电缆防火涂料和对比配方的涂料进行了测试，结果如表2所示。

表2

从表2可以看出乳液对成膜连续性的影响，乳液含量低于本发明限定的配比时，成膜不连续，抗弯性能差。

实施例2

本例采用实施例1的制备方法，制备了一种水性电缆防火涂料和对比涂料，配方如表3所示。

表3

对配方二的水性电缆防火涂料和对比配方的涂料进行了测试，结果如表4所示。

表4

从表4可以看出，三聚氰胺聚磷酸盐相比聚磷酸铵(n＝50)，对涂料的膨胀倍数具有更大的影响。

实施例3

本例采用实施例1的制备方法，制备了一种水性电缆防火涂料和对比涂料，配方如表5所示。

表5

对配方三的水性电缆防火涂料和对比配方的涂料进行了测试，结果如表6所示。

表6

从表6可以看出，阻燃体系三种成分比例的调整对炭化层的影响。多聚磷酸铵(n>1000)和三聚氰胺的量影响膨胀倍数，成炭剂季戊四醇最终形成炭化层。当季戊四醇过少，多聚磷酸铵和三聚氰胺过多，活性炭组成的炭化层过少，且发泡膨胀严重，造成炭化层不太连续，部分呈现棉絮状飘落。阻燃体系中，当成炭催化剂含量在38％-42％，成炭剂含量在30％-34％，发泡剂含量在24％-32％成炭效果最佳。

上述测试依据的标准为：

GB 28374《电缆防火涂料》。

GB/T 6753.1《色漆、清漆和印刷油墨研磨细度的测定》。

GB/1723《涂料粘度测定法》。

GB/T 1728《漆膜腻子膜干燥时间测定法》。

上述测试的性能指标如表7所示。

表7

上面结合实施例对本发明作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。