淺析可瓷化高分子復合防火材料

趙春宇

摘 要：近年來城市快速發展過程中人口數量激增，這也導致居住壓力不斷增加，消防安全問題越來越被人們所關注。針對城市消防火災事故統計表明，多數消防火災都是由于電線電纜絕緣受到破壞而導致火災發生。這也使業內人士加大了電線電纜防火性能的研究，以此來有效的提高材料的防火性能。

關鍵詞：可瓷化高分子復合防火材料；硅橡膠；硅酸鹽礦物

中圖分類號：TB33 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）04-0180-01

當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題，而且遇水導電，無法起到有效的防火作用，在火災發生過程中也無法有效的保證通電安全。這就使許多人專家學者開始深入的研究更為適宜的絕緣耐火材料。可瓷化高分子復合防火材料是一種較為優異的電線電纜材料，在高溫著火后，經過瓷化的表面會轉變為堅硬的陶瓷防護層，能夠有效的抵御明火的燒蝕，而且具有較好的機械強度，即使水澆在上面也會不發生破裂，而且這種新型防火材料已在電線電纜中進行應用，并取得了較好的應用效果。

1 可瓷化高分子復合防火材料的特性及防火機理

可瓷化高分子復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，同時還會加入結構控制劑和其他助劑。這其中含硅高分子主要以含有元素硅的有機聚合物為主，如硅橡膠。在有機硅高分子結構中，不僅含有有機基團，同時還含有無機結構，其將有機物與無機物集于一身，因此有機硅具有非常好的熱穩定性，能夠在高溫領域中進行廣泛應用。同時含硅高分子在常溫下具有無毒無味的特點，能夠耐高溫、耐嚴寒、耐臭氧、難燃、憎水，即使在燃燒狀態下含硅高分子材料也不會產生有毒氣體，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，一旦發生火災，電線電纜絕緣層在火焰燒蝕后會產生熔融滴落，從而使銅導線裸露在外，發生短路。但可瓷化高分子復合防火材料中是以有機硅作為基體，以粘土類礦物為填料，在高溫和火焰燒蝕下呈現出較強的抗高溫氧化性能，而且粘土礦物與有機硅分子結合后會在燒蝕過程中會形成較硬的陶瓷狀塊體，具有較強的耐高溫性能，而且在火災現場高溫水澆過程中也不會發生破裂，能夠對銅導線進行有效的保護。

在高溫燒蝕下，可瓷化高分子復合防火材料能夠與粘土粉末填料分解產物發生反應，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間延長的情況下，液相會向陶瓷網絡結構中進行滲入，待冷卻同化后，能夠進一步強化陶瓷結構。而且在燒蝕后殘留的陶瓷保護層還能夠對物質對流起到阻礙作用，并防止熱量的有效傳輸，對材料內部物質的揮發損耗具有較好的抑制作用，能夠對外界熱量向材料內部擴散產生有效的阻隔，從而具備非常好的防火性能。

2 可瓷化高分子復合防火材料的研究進展

2.1 有機硅基體

可瓷化高分子復合防火材料的基體采用的是含硅的高分子材料，即有機硅。將有機硅轉換為陶瓷的技術已較成熟，為可瓷化高分子復合防火材料的制備提供了實驗依據。有機硅分為硅油、硅樹脂和硅橡膠3大類。硅油在室溫下為液體，沒有足夠的強度，起到聯結無機填料的作用，適合作基體材料。硅樹脂是具有高度交聯網狀結構的聚有機硅氧烷，雖然它具有優異的熱氧化穩定性，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合防火電纜材料的基體，應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特性能，具有優良的耐高溫與耐寒性，良好的耐老化性、電氣絕緣性和化學穩定性，突出的表面活性和生理惰性等。同時硅橡膠還具有燃燒時少煙無毒、燃燒熱值低、火焰傳播速度慢等特點。

以硅橡膠為基體的各種材料具有優良的阻燃防火性能。因此以硅橡膠作為可瓷化高分子復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與阻燃劑復合雖然也可制備出阻燃性能相當優良的阻燃材料，但是這類材料在明火的燒蝕下容易分解揮發，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用十分廣泛。在可瓷論高分子復合防火材料中，以粘土礦物粉末作為填料，充當硅橡膠補強劑的作用，而且在阻燃方面也優于其他無機填料。當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合防火材料的填料，使其與低溶點的氧化物有效的進行配合使用，從而保持復合材料的高溫性能，并獲得較好好的中溫性能，即使在低溫下也能夠形成堅硬的陶瓷保護層，使材料使用過程中溫度范圍得以擴大。

3 結語

可瓷化高分子復合材料是當前一種較為新型的防火材料，不僅制備工藝簡單，而且原料豐富，而且在不斷研究過程中，可瓷化高分子復合防火材料的性能進一步提升。隨著研究的不斷深入，可瓷化高分子復合防火材料必將實現低成本工業化生產，從而使其應用更為普及，這對消防防火安全具有非常積極的意義。

參考文獻

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