浅析可瓷化高分子复合防火材料

赵春宇

摘 要：近年来城市快速发展过程中人口数量激增，这也导致居住压力不断增加，消防安全问题越来越被人们所关注。针对城市消防火灾事故统计表明，多数消防火灾都是由于电线电缆绝缘受到破坏而导致火灾发生。这也使业内人士加大了电线电缆防火性能的研究，以此来有效的提高材料的防火性能。

关键词：可瓷化高分子复合防火材料；硅橡胶；硅酸盐矿物

中图分类号：TB33 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）04-0180-01

当前我们所使用的电线电缆多以氧化镁矿物绝缘防火电缆及云母带绕包的耐火电缆为主，但这二种电缆都存在着成本较高的问题，而且遇水导电，无法起到有效的防火作用，在火灾发生过程中也无法有效的保证通电安全。这就使许多人专家学者开始深入的研究更为适宜的绝缘耐火材料。可瓷化高分子复合防火材料是一种较为优异的电线电缆材料，在高温着火后，经过瓷化的表面会转变为坚硬的陶瓷防护层，能够有效的抵御明火的烧蚀，而且具有较好的机械强度，即使水浇在上面也会不发生破裂，而且这种新型防火材料已在电线电缆中进行应用，并取得了较好的应用效果。

1 可瓷化高分子复合防火材料的特性及防火机理

可瓷化高分子复合防火材料主要是在含硅高分子基体中将粘土类矿物粉末填料加入其中，同时还会加入结构控制剂和其他助剂。这其中含硅高分子主要以含有元素硅的有机聚合物为主，如硅橡胶。在有机硅高分子结构中，不仅含有有机基团，同时还含有无机结构，其将有机物与无机物集于一身，因此有机硅具有非常好的热稳定性，能够在高温领域中进行广泛应用。同时含硅高分子在常温下具有无毒无味的特点，能够耐高温、耐严寒、耐臭氧、难燃、憎水，即使在燃烧状态下含硅高分子材料也不会产生有毒气体，将其用于电线电缆绝缘材料及绕包材料十分适宜，具有安全、可靠的特性。

当前普通的电线电缆绝缘层材料多以易燃的高分子材料为主，一旦发生火灾，电线电缆绝缘层在火焰烧蚀后会产生熔融滴落，从而使铜导线裸露在外，发生短路。但可瓷化高分子复合防火材料中是以有机硅作为基体，以粘土类矿物为填料，在高温和火焰烧蚀下呈现出较强的抗高温氧化性能，而且粘土矿物与有机硅分子结合后会在烧蚀过程中会形成较硬的陶瓷状块体，具有较强的耐高温性能，而且在火灾现场高温水浇过程中也不会发生破裂，能够对铜导线进行有效的保护。

在高温烧蚀下，可瓷化高分子复合防火材料能够与粘土粉末填料分解产物发生反应，形成部分液相和新的同相。而且在烧蚀温度不断升高及烧蚀时间延长的情况下，液相会向陶瓷网络结构中进行渗入，待冷却同化后，能够进一步强化陶瓷结构。而且在烧蚀后残留的陶瓷保护层还能够对物质对流起到阻碍作用，并防止热量的有效传输，对材料内部物质的挥发损耗具有较好的抑制作用，能够对外界热量向材料内部扩散产生有效的阻隔，从而具备非常好的防火性能。

2 可瓷化高分子复合防火材料的研究进展

2.1 有机硅基体

可瓷化高分子复合防火材料的基体采用的是含硅的高分子材料，即有机硅。将有机硅转换为陶瓷的技术已较成熟，为可瓷化高分子复合防火材料的制备提供了实验依据。有机硅分为硅油、硅树脂和硅橡胶3大类。硅油在室温下为液体，没有足够的强度，起到联结无机填料的作用，适合作基体材料。硅树脂是具有高度交联网状结构的聚有机硅氧烷，虽然它具有优异的热氧化稳定性，但却是一种热固性的塑料，成型后不具有柔韧性，不可随意弯折，不是制造电缆的理想材料。因此作为可瓷化高分子复合防火电缆材料的基体，应用得最为广泛的是硅橡胶。硅橡胶是唯一一类主链上不含碳原子的大分子弹性体，具有其他橡胶所不具备的独特性能，具有优良的耐高温与耐寒性，良好的耐老化性、电气绝缘性和化学稳定性，突出的表面活性和生理惰性等。同时硅橡胶还具有燃烧时少烟无毒、燃烧热值低、火焰传播速度慢等特点。

以硅橡胶为基体的各种材料具有优良的阻燃防火性能。因此以硅橡胶作为可瓷化高分子复合防火材料的基体是行之有效的。其他类型的高分子材料通过与阻燃剂复合虽然也可制备出阻燃性能相当优良的阻燃材料，但是这类材料在明火的烧蚀下容易分解挥发，不能保持原有形状，难以起到真正的防火作用。

2.2 粘上矿物粉末填料

由于粘土矿物中主要以含水硅酸盐矿物为主，其具有较高的耐火度，在耐火材料制备中应用十分广泛。在可瓷论高分子复合防火材料中，以粘土矿物粉末作为填料，充当硅橡胶补强剂的作用，而且在阻燃方面也优于其他无机填料。当前层状硅酸盐矿物种类较多，将其粉末作为可瓷化高分子复合防火材料的填料，使其與低溶点的氧化物有效的进行配合使用，从而保持复合材料的高温性能，并获得较好好的中温性能，即使在低温下也能够形成坚硬的陶瓷保护层，使材料使用过程中温度范围得以扩大。

3 结语

可瓷化高分子复合材料是当前一种较为新型的防火材料，不仅制备工艺简单，而且原料丰富，而且在不断研究过程中，可瓷化高分子复合防火材料的性能进一步提升。随着研究的不断深入，可瓷化高分子复合防火材料必将实现低成本工业化生产，从而使其应用更为普及，这对消防防火安全具有非常积极的意义。

参考文献

[1]王锦贵，王希光，郭祥旭.浅谈几种常用的防火材料[J].技术与市场，2010-05-15.

[2]季辰焘，王金合，宋佳男，杨明瑾，施利毅.可瓷化阻燃耐火硅橡胶研究进展[J].功能材料，2015-01-07.

[3]谢忠麟.陶瓷化硅橡胶[J].橡胶工业，2013-05-25.