新型陶瓷化耐火硅橡胶的探索研究
时间:2015-12-28 16:11来源:陶铠高分子材料（上海）科技中心 作者:赵源 点击:次
新型陶瓷化耐火硅橡胶的探索研究
赵 源
摘要：本文概述了一种新型的陶瓷化高分子复合硅橡胶防火材料的研究及其在电线、电缆中探索性的研究，即在硅橡胶中加入助剂材料，做成不同的电线、电缆，常态下仍具备硅橡胶的特性，在500℃高温和700℃以上的火焰烧蚀下，硅橡胶形成坚硬的陶瓷化保护层，从而起到隔绝火焰，防火的作用，从而保证了在火灾情况下，电力、通讯的畅通。
关键词：陶瓷化耐火硅橡胶，火灾，高分子复合防火材料，消防防火电线电缆，阻燃，耐火，氧化镁矿物防火电缆
近些年来，特别是美国9.11事件以后，以及国内几家大型公共娱乐场所、化工、煤矿、商厦火灾造成的惨重的人民生命和财产的重大损失，人们对消防、防火安全有了更加深刻的认识；随着城市人口的急剧增长，高层建筑、宾馆酒店、大型超市、医院、车站、机场不断的增加，地铁、隧道交通的建设，以及大型公共娱乐场所、公共交通设施的增加，煤矿、化工、石油、医药、军事、核电站、钢铁、冶金、矿山、造船等等，消防、防火安全的重要性凸现出来，如何在火灾的情况下，在一定时间内保障电力和通讯的畅通，最大限度的赢得宝贵的时间，减少人员的伤亡和生命财产的损失，这是人们一直在不断探索的课题。
目前，国内外在电线电缆方面采用的大多是氧化镁矿物防火绝缘电缆和云母带缠绕的耐火电缆；氧化镁矿物防火绝缘电缆的结构如下：
由于这种结构的电缆需要专门的生产加工设备，加之生产氧化镁矿物防火绝缘电缆的设备，不仅要进口，而且非常的昂贵，资金投入太大，另外，氧化镁矿物防火绝缘电缆的外护层是全铜的，所以在造价上也使得这种产品价格较高，在实际应用方面，受到一定程度的限制，再加上铜护套氧化镁矿物防火绝缘电缆的在生产加工、运输、线路的敷设安装和使用等过程中的特殊要求，如氧化镁矿物防火绝缘电缆的生产加工不能像高分子复合材料那样加工便捷，敷设安装简单方便，原材料成本造价高，很难大规模的普及使用，特别是民用建筑等；云母带缠绕的耐火电缆，在生产过程中，需要多层缠绕，由于工艺条件的限制，往往造成接缝出现缺陷，烧蚀后云母带发脆，容易脱落，造成耐火效果不好，从而难以保障通讯、电力在火灾的情况下的安全畅通。
1． 陶瓷化高分子复合耐火硅橡胶的研究
1．1陶瓷化高分子复合耐火硅橡胶的试验性研究
陶瓷化高分子复合耐火硅橡胶，是在硅橡胶中，加入白炭黑、硅油、结构控制剂，以及其它助剂，经过真空捏合机捏合、混炼，在开炼机上加入硫化剂，然后经过模压、挤出，制成制品，然后经过高温炉或火焰的烧蚀，性能测试结果如下：
表1：陶瓷化耐火硅橡胶的物理机械性能：
| 测试项目 | 性能指标 |
| 硬度，邵氏A | 68 |
| 拉伸强度，MPa | 5.5 |
| 扯断伸长率，% | 305 |
| 撕裂强度，KN/M | 16.3 |
硫化剂：双-2。5，
试片硫化条件：175℃×5min,
试片厚度：2mm
表2: 试片在高温炉中的烧蚀结果：
表2: 试片在高温炉中的烧蚀结果：
| 试片厚度 | 450℃×90min | 500℃×90min | 600℃×90min | 750℃×90min | 900℃×90min |
| 2mm试片 | 陶瓷声 瓷化 | 陶瓷声 瓷化 | 陶瓷声 瓷化 | 陶瓷声 瓷化 | 陶瓷声 瓷化 |
| 5mm试片 | 陶瓷声 瓷化 | 陶瓷声 瓷化 | 陶瓷声 瓷化 | 陶瓷声 瓷化 | 陶瓷声 瓷化 |
表3：试片在丙烷火焰中的烧蚀结果：（2min断烟）
| 试片厚度 | 700-800℃×90min |
| 2mm试片 | 陶瓷声 瓷化 |
| 5mm试片 | 陶瓷声 瓷化 |
1．2陶瓷化高分子复合耐火硅橡胶的特性
普通的高分子材料，在经过火焰烧蚀后绝大部分都变成了灰烬，很少有能够变成陶瓷状物体，所以起不到防火的作用；陶瓷化高分子复合耐火硅橡胶，可以在500℃以上的高温和火焰烧蚀下，烧结成坚硬的陶瓷状物体，而且烧蚀时间越长、温度越高，陶瓷化效果越明显，部分型号的陶瓷化高分子复合耐火硅橡胶可以达到1200-1500℃；陶瓷化高分子复合耐火硅橡胶可以使用常规的橡胶加工设备进行生产，生产的制品具备了硅橡胶的物理机械性能和其他各项性能，具有良好的加工性。
陶瓷化高分子复合耐火硅橡胶，从严格的意义上讲，既不是阻燃胶，也不是难燃胶，阻燃胶和难燃胶的作用机理，是在高分子材料中加入有机和无机阻燃材料，在燃烧的过程中，生成的物质可以使的火焰逐渐熄灭，从而达到阻燃的效果；但是，在火灾中，火焰是在一直不断的燃烧着，阻燃胶和难燃胶被烧以后都被烧成灰烬，所以起不到消防、防火的作用，这种用阻燃和难燃橡胶做成的阻燃电线电缆不能够保障在火灾中的通讯、电力的通畅。
陶瓷化高分子复合耐火硅橡胶，在被火焰烧蚀的情况下，有机成分会在很短的时间内，被烧蚀后很快加入陶瓷化的反应过程中，转化成坚硬的陶瓷状物质，形成一层良好的隔绝层，阻挡火焰的继续燃烧，起到很好的防火效果。
陶瓷化高分子复合耐火硅橡胶，在常温下无毒、无味，具有很好的柔软性和弹性，具备了硅橡胶的特质，是一种完全具备了消防、防火要求的新型高分子复合防火材料，由于用它生产的防火电线电缆加工工艺简单、价格低、不需要增加投入，是一种应用前景很广的新型高分子复合防火材料。
1．3陶瓷化高分子复合耐火硅橡胶的防火机理
陶瓷化高分子复合耐火硅橡胶，是一种新型的高分子复合防火材料，主体材料是高温硅橡胶（HTV），在常温下它具备了硅橡胶的基本特性，无毒、无味、耐高低温、耐臭氧老化、耐候老化、优良的电绝缘性能，也具备了普通高温硅橡胶的良好的加工性能。
陶瓷化高分子复合耐火硅橡胶在火焰的烧蚀下，燃烧2-4min后即开始烧结成坚硬的陶瓷状壳体的隔绝层，这种坚硬的陶瓷状壳体的隔绝层可以非常有效的阻挡火焰的继续燃烧，而且在被烧2-4min后完全断烟，在接下来的烧蚀过程中，本身也不再有烟雾产生，在前期的2-4min内产生的烟雾，也是无卤、无毒的；烟雾主要是有机硅燃烧后产生的，有机硅本身不含有毒、有卤的物质。
2． 陶瓷化高分子复合耐火硅橡胶应用于防火电线电缆的探索性研究
2．1陶瓷化高分子复合耐火硅橡胶应用于防火电线电缆的性能测试
表4：1.5平方陶瓷化高分子复合耐火硅橡胶防火电线物理机械性能：
表5：陶瓷化高分子复合耐火硅橡胶防火电线电缆在丙烷火焰中的烧蚀结果：
表4：1.5平方陶瓷化高分子复合耐火硅橡胶防火电线物理机械性能：
| 测试项目 | 性能指标 |
| 拉伸强度，MPa | 5.1 |
| 扯断伸长率，% | 370 |
表5：陶瓷化高分子复合耐火硅橡胶防火电线电缆在丙烷火焰中的烧蚀结果：
| 标称截面,mm2 | 700-800℃×90min，0.6KV |
| 1.5 | 通过 |
| 4.0 | 通过 |
| 50 | 通过 |
2．2陶瓷化高分子复合耐火硅橡胶应用于防火电线电缆的加工性、经济性和应用性
陶瓷化高分子复合耐火硅橡胶，和普通的高温硅橡胶的混炼胶的加工方法基本相同，它可以直接使用硅橡胶电线电缆设备挤出、硫化成电线电缆，无需增加设备，更不需要巨额的投入，可以大幅度降低成本；用陶瓷化高分子复合耐火硅橡胶生产的电线电缆，可以和普通的电线电缆一样便捷的进行敷设安装，为防火电线电缆的广泛的普及应用，提供了前提条件和基础。
2．3陶瓷化高分子复合耐火硅橡胶防火电线电缆的应用
陶瓷化高分子复合耐火硅橡胶防火电线电缆所具备的良好的消防、防火特性，使得它可以广泛的应用于公共消防、防火安全要求非常高的场所，如普通民灾、高层建筑、电梯、大小型超市商场、地铁、机场、车站、医院、银行、写字楼、宾馆酒店、邮政电信大楼、展览馆、图书馆、博物馆、古代建筑、学校、电力大楼、公共娱乐场所、隧道、地下建筑、仓库等，还可以用于冶金、钢铁、焦炭、煤矿、电厂、输变电站、造船、石油、化工、医药、核电站、航空航天、军事、造纸等行业，以及家电、汽车、公共交通设施等等；陶瓷化高分子复合耐火硅橡胶防火电线电缆有着广阔的应用前景。
3． 结语
陶瓷化高分子复合耐火硅橡胶，为消防、防火又提供了一个新型的、安全的防火、消防材料，特别是为防火电线电缆的制造，又开辟出一条新思路和新方法；它的诞生使得防火电线电缆的生产加工、敷设安装和应用得到了更深一步的简化，和以往的防火电缆相比较，成本大幅度得到降低，为广泛的普及、推广，特别是应用于普通的民用，提供了可能性，从而相当大的程度上保障了百姓群众的生命、生活和财产的安全。
陶瓷化高分子复合耐火硅橡胶的研制成功，为高分子复合材料，又提供了一个新的思路和发展方向。
