一种电缆用水性防火涂料及制备方法与流程

本技术涉及涂料，更具体地说，它涉及一种电缆用水性防火涂料及制备方法。

背景技术：

1、电线电缆在生活中广泛分布在每个角落，所以防火问题尤为重视，一旦发生火灾，火势容易顺着电缆而迅速蔓延，火势逐渐扩大，导致更大的经济损失和人员伤亡，所以需要对电缆进行防火处理。

2、电缆表面的防火处理一般是在电缆表面涂刷防火涂料，着火后，防火涂料不仅可以阻止火势蔓延，而且还能够利用阻燃物进行阻燃，延长火灾扑救时间。

3、涂料一般分为溶剂型涂料和水溶型涂料，溶剂型涂料虽然阻燃效果好、附着力强，但是环保型差，经过长时间的灼烧后，容易污染环境；而水溶型涂料具有环保型性好、使用温度范围宽、涂层表面光滑，经过长时间灼烧后，不易产生有毒有害挥发物，但是阻燃效果差于溶剂型涂料，并且容易产生起泡或者剥落问题。

4、因此，如何制备与一种新的电缆用水性防火涂料，同时具有阻燃性好、附着力强、环保、不易起泡或剥落，韧性好的优点，是一个有待解决的问题。

技术实现思路

1、为了制备与一种新的电缆用水性防火涂料，同时具有阻燃性好、附着力强、环保、不易起泡或剥落，韧性好的优点，本技术提供一种电缆用水性防火涂料及制备方法。

2、第一方面，本技术提供一种电缆用水性防火涂料，采用如下的技术方案：

3、一种电缆用水性防火涂料，包含以下重量份的原料：水性丙烯酸树脂70-100份、水120-180份、水性聚氨酯5-10份、阻燃颗粒5-18份、增韧填料5-12份、消泡剂1-3份、分散剂1-2份、增稠剂1-2份。

4、通过采用上述技术方案，水性丙烯酸树脂和水性聚氨酯溶于水，作为涂料的基础粘结物质，不仅具有较好的附着力和粘附稳定性，而且利用聚氨酯和增韧填料的增韧效果，能够提高涂料形成的涂层的韧性，从而使电缆卷曲、拉直后涂料形成的涂层不易产生断裂、脱层的问题；配合阻燃颗粒较好的阻燃效果，使防水涂料形成的涂层具有较好的阻燃性，配合消泡剂和增稠剂，能够降低涂层中的气孔、裂缝数量，而且还具有较高的粘结效果，能够在电缆表面稳定粘附。

5、优选的，所述阻燃颗粒由质量比为1:0.5-1的硅胶改性硼酸锌和改性氢氧化镁组成。

6、通过采用上述技术方案，硅胶改性硼酸锌、改性氢氧化镁相配合，利用硼酸锌在燃烧过程中形成的阻燃层，覆盖在电缆表面，不仅能阻止电缆内部线路燃烧，还能阻隔可燃物与氧气的接触，从而抑制燃烧的产生，配合硅胶的吸附效果，不仅能吸附可燃气体，还能降低燃点，并且利用其孔隙结构吸附燃烧后产生的热熔滴落物，尽量避免火势蔓延。

7、利用氢氧化镁表面羧基与水性丙烯酸中羧基以及水性聚氨酯中氨基相互吸引连接，提高改性氢氧化镁在涂料中的分散均匀度和粘结稳定性；氢氧化镁在燃烧过程中能释放大量水蒸气并吸收热量，通过降低温度以控制火势蔓延，但是水蒸气的存在容易导电，而硅胶具有吸湿性，能够尽量吸附多余的水蒸气以保证电缆表面尽量无水分导电，保证降低温度的同时氧化镁也能够附着在电缆表面形成封锁层，不仅放置电缆内部线路被烧毁，而且还能够阻隔外界氧气助燃，从而利用阻隔效果实现阻燃的效果，以控制电缆火势蔓延的同时阻止电缆燃烧导电，从而尽量避免火势和电路对人们产生更严重的威胁。

8、优选的，所述硅胶改性硼酸锌由质量比为1:0.1-0.2:0.05-0.1的硼酸锌、硅胶微粒和壳聚糖季铵盐溶液制成。

9、通过采用上述技术方案，硼酸锌、硅胶颗粒、壳聚糖季铵盐溶液相配合，利用壳聚糖季铵盐溶液的粘结效果，便于将硅胶颗粒粘附在硼酸锌表面，限定硅胶颗粒和硼酸锌的重量比，保证硼酸锌不易被硅胶颗粒完全封锁，仅仅是表面负载硅胶颗粒。

10、壳聚糖季铵盐中氨基、羧基能够与水性丙烯酸树脂中羧基以及水性聚氨酯中的氨基相互吸引连接，提高硅胶改性硼酸锌与涂料中水性聚氨酯树脂等原料的粘结效果，从而实现均匀阻燃的同时提高结构致密度，从而提高涂层的强度和韧性，延长涂层使用寿命的同时提高涂层的阻燃效果。

11、硼酸锌、硅胶微粒、壳聚糖季铵盐溶液相配合，利用硅胶微粒的绝缘不导电效果，阻止硼酸锌在燃烧过程中导电；配合硅胶微粒的吸湿性，尽量吸附燃烧过程中电缆表面的水分，从而进一步阻止电缆导电；在燃烧过程中，硼酸锌、硅胶微粒和壳聚糖季铵盐均具有阻燃效果，不仅能够降低电缆表面温度，而且还能够阻止可燃物与氧气接触，实现阻燃效果，抑制电缆表面火势进一步蔓延。

12、优选的，所述改性氢氧化镁由质量比为1:0.05-0.1:0.1-0.3的氢氧化镁、海藻酸钠溶液和硅胶微粒制成。

13、通过采用上述技术方案，氢氧化镁、海藻酸钠溶液、硅胶微粒相配合，利用海藻酸钠溶液的粘性，便于将硅胶微粒粘附在氢氧化镁表面，随着燃烧过程中氢氧化镁中水蒸气的释放，硅胶微粒能够吸附水分而阻止燃烧过程中电缆导电，保从而护救援人员的健康；而海藻酸钠也具有阻燃效果，能进一步提高涂层的阻燃性；同时海藻酸钠、氢氧化镁、硅胶微粒均不导电，能够尽量避免电缆燃烧后内部线路向外导电，保护救援人员的安全，使电缆即使掉落也不易对救援人员产生威胁。

14、优选的，所述硅胶微粒是由多开孔硅胶颗粒经聚醚醚酮包膜处理制得。

15、通过采用上述技术方案，硅胶微粒经聚醚醚酮包膜处理后，利用聚醚醚酮较好的阻水效果，阻止硅胶微粒吸收外界环境中水分，当发生燃烧时，由于燃烧温度逐渐升高，达到聚醚醚酮熔点时，氢氧化镁释放水蒸气的温度为300℃左右，而聚醚醚酮熔点也为300℃左右，当水蒸气产生后，硅胶微粒表面的聚醚醚酮热熔而离开硅胶微粒表面，利用硅胶微粒的吸湿性，便于吸附水蒸气，从而尽量避免电缆表面的水分导电而对救援人员产生威胁，同时硅胶微粒不燃且可以降温阻燃，因此，使涂层能阻止电缆表面火势进一步蔓延，为救援提供时间。

16、多开孔硅胶颗粒、聚醚醚酮相配合，利用多开孔硅胶颗粒的韧性配合聚醚醚酮的韧性，进一步提高涂层的抗冲击性能，延长电缆表面防火涂料形成的涂层的使用寿命。

17、优选的，所述增韧填料由质量比为1:0.2-0.5:0.1-0.5的碳化硅微粒、聚酰亚胺和氧化铝纤维组成。

18、通过采用上述技术方案，碳化硅微粒、聚酰亚胺、氧化铝纤维相配合，利用碳化硅微粒和聚酰亚胺的韧性配合氧化铝纤维的柔性，提高成品涂层的抗冲击性能；碳化硅、聚酰亚胺、氧化铝纤维具有阻燃效果，并且聚酰亚胺中的氨基能够与水性丙烯酸树脂中羧基相互交联连接，提高增韧填料与水性丙烯酸树脂、水性聚氨酯和阻燃颗粒之间的粘结效果，保证阻燃效果的同时提高涂层的抗冲击强度。

19、优选的，所述聚酰亚胺由质量比为1:0.2-0.5的聚酰亚胺微粒和乙基纤维素溶液制成。

20、通过采用上述技术方案，聚酰亚胺微粒和乙基纤维素溶液相配合，利用乙基纤维素溶液的阻水效果，阻止聚酰亚胺微粒吸附外界环境中的水分，配合消泡剂，阻止涂料产生气泡和裂缝问题，配合聚酰亚胺微粒的韧性，提高涂层的抗冲击性能；乙基纤维素能碳化阻燃，配合聚酰亚胺的阻燃效果，进一步提高涂层的阻燃性。

21、优选的，所述氧化铝纤维是由氧化铝纤维丝经氨基硅油处理制得。

22、通过采用上述技术方案，氧化铝纤维表面氨基便于与水性丙烯酸树脂中的羧基相配合，提高氧化铝纤维与水性丙烯酸树脂和水性聚氨酯的粘结效果，配合氧化铝的可折叠柔性，进一步提高涂层的阻燃性、冲击强度；而且还能在燃烧过程中促进氧化铝纤维与硅胶微粒相互连接，在电缆表面形成阻隔层，阻止电缆表面热熔物滴落的同时阻止火势进一步蔓延，从而提高电缆表面涂层的阻燃效果。

23、优选的，所述增稠剂由质量比为1:0.5-2的羧甲基纤维素溶液和羧甲基壳聚糖溶液组成。

24、通过采用上述技术方案，羧甲基纤维素溶液和羧甲基壳聚糖溶液自身具有较高的粘度，不仅便于附着在电缆表面，而且与水性丙烯酸树脂、水性聚氨酯具有较好的相容连接效果，从而进一步提高涂料的附着力和形成的涂层的结构致密度，使涂层具有较高机械强度的同时具有较高的抗冲击强度。

25、第二方面，本技术提供一种电缆用水性防火涂料的制备方法，采用如下的技术方案：

26、一种电缆用水性防火涂料的制备方法，包括以下步骤：

27、s1、称取水性丙烯酸树脂、水混合，搅拌至水性丙烯酸树脂完全溶解，然后添加水性聚氨酯，搅拌至全部溶解，制得初混液；

28、s2、称取阻燃颗粒、增韧填料添加到初混料中混合均匀，最后添加消泡剂、分散剂、增稠剂混合搅拌均匀，制得成品涂料。

29、通过采用上述技术方案，水性丙烯酸树脂先与水混合，全部溶解后，添加水性聚氨酯混合后，提高涂料的内部原料交联效果，然后添加阻燃颗粒、增韧填料，保证二者均匀分散，最后添加消泡剂、分散剂和增稠剂，提高涂料附着力的同时，降低涂料在电缆表面气泡和裂缝的产生，同时提高涂料的阻燃效果。

30、综上所述，本技术具有以下有益效果：

31、1、水性丙烯酸树脂和水性聚氨酯溶于水，作为涂料的基础粘结物质，不仅具有较好的附着力和粘附稳定性，而且利用聚氨酯和增韧填料的增韧效果，能够提高涂料形成的涂层的韧性，从而使电缆卷曲、拉直后涂料形成的涂层不易产生断裂、脱层的问题；配合阻燃颗粒较好的阻燃效果，使防水涂料形成的涂层具有较好的阻燃性，配合消泡剂和增稠剂，能够降低涂层中的气孔、裂缝数量，而且还具有较高的粘结效果，能够在电缆表面稳定粘附。

32、2、硅胶改性硼酸锌、改性氢氧化镁相配合，利用硼酸锌在燃烧过程中形成的阻燃层，覆盖在电缆表面，不仅能阻止电缆内部线路燃烧，还能阻隔可燃物与氧气的接触，从而抑制燃烧的产生，配合硅胶的吸附效果，不仅能吸附可燃气体，还能降低燃点，并且利用其孔隙结构吸附燃烧后产生的热熔滴落物，尽量避免火势蔓延。

33、3、硼酸锌、硅胶微粒、壳聚糖季铵盐溶液相配合，利用硅胶微粒的绝缘不导电效果，阻止硼酸锌在燃烧过程中导电；配合硅胶微粒的吸湿性，尽量吸附燃烧过程中电缆表面的水分，从而进一步阻止电缆导电；在燃烧过程中，硼酸锌、硅胶微粒和壳聚糖季铵盐均具有阻燃效果，不仅能够降低电缆表面温度，而且还能够阻止可燃物与氧气接触，实现阻燃效果，抑制电缆表面火势进一步蔓延。