膨脹型防火材料應(yīng)用領(lǐng)域及市場戰(zhàn)略分析預(yù)測
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隨著建筑的高層化,集群化,工業(yè)大型化的發(fā)展和有機(jī)合成材料的擴(kuò)大利用,涂料以其優(yōu)良的保護(hù)性和裝飾性給人以舒適的享受,但大多數(shù)涂料的可燃性和易燃性也帶來了火災(zāi)隱患。因此研制防火徐料以適應(yīng)消防安全日益重要。近年來,隨著新型阻燃劑以及難燃樹脂的發(fā)展,防火除料的除層性能有了很大的進(jìn)步,涂料的防火性能也越來越高。
膨脹型防火材料的概念最早由Tramm?于1937年提出,他采用二氰二銨為膨脹發(fā)泡劑、磷酸二銨為催化劑制備了可膨脹型防火材料,?聚合物基膨脹型防火材料除了少量催化劑及添加型發(fā)泡劑為無機(jī)材料,其主要成分為有機(jī)物。
膨脹型防火材料在火焰或高溫作用下,一方面會膨脹發(fā)泡,生成泡沫隔熱層,封閉被保護(hù)的基材,阻止基材著火燃燒。另一方面,涂層發(fā)生的軟化、熔融、蒸發(fā)、膨脹等物理變化及聚合物、填料等組分發(fā)生的分解、降解、化合等化學(xué)變化也能吸收大量的熱能,抵消一部分外界作用于物體的熱,從而保護(hù)基材。而且,涂層在高溫下分解出不燃性氣體能稀釋有機(jī)物熱分解產(chǎn)生的可燃性氣體或氧氣的濃度,從而抑制燃燒的進(jìn)行。
(1)上游原料市場發(fā)展現(xiàn)狀:目前,發(fā)泡劑經(jīng)歷了四個階段:CFC、HCFCs、HFCs和HFO。目前第一代發(fā)泡劑CFC-11已經(jīng)被淘汰,HCFCs發(fā)泡劑已經(jīng)進(jìn)入淘汰進(jìn)程,HFCs和HFO類發(fā)泡劑則處于發(fā)展、推廣階段。在發(fā)達(dá)國家HCFCs發(fā)泡劑已經(jīng)停止使用,發(fā)達(dá)國家HFCs發(fā)泡劑已經(jīng)非常普及,正在進(jìn)入第四代發(fā)泡劑HFO的推廣階段。
我國自2010年完全淘汰第一代發(fā)泡劑(氟碳烴)CFC-11之后,2011-2015年期間第二代發(fā)泡劑HCFC-141b與環(huán)戊烷成為CFC-11的替代品廣泛應(yīng)用于冰箱、冷柜及熱水器等領(lǐng)域。伴隨國家環(huán)保要求和能效標(biāo)準(zhǔn)提升,HFC-245fa、HFC-365mfc作為過渡型替代品,成為替代環(huán)戊烷與HCFC-141b的第三代發(fā)泡劑。
目前我國發(fā)泡劑市場發(fā)展呈現(xiàn)以下特征:
1、HCFCs、HFCs、HFO類發(fā)泡劑將長期共存。2016年HCFC-141b生產(chǎn)量達(dá)到66313噸,依然是聚氨酯發(fā)泡劑市場的主力。據(jù)中金企信國際咨詢公布的《2020-2026年中國膨脹型防火材料行業(yè)市場發(fā)展深度調(diào)查及投資戰(zhàn)略可行性報告》統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示:HCFC-141b自2015年開始削減至2030年退出市場,仍有近15年的時間。我國是世界冰箱、冰柜的最大生產(chǎn)國,30%的冰箱出口至美國、歐洲等地區(qū)。在出口市場的帶動下,冰箱、冰柜等大型企業(yè)率先使用HFCs、HFO類發(fā)泡劑,而規(guī)模較小的中小企業(yè)依然選擇HCFCs發(fā)泡劑。在未來很長的一段時間內(nèi),HCFCs、HFCs、HFO類發(fā)泡劑將長期存在于我國市場。
2、HFC-245fa過渡性身份尷尬。HFC-245fa作為第三代發(fā)泡劑,雖然滿足了高能效的要求,但是環(huán)保方面碳排放“非0”,預(yù)計HFCs未來也會采取HCFCs淘汰方式,逐漸受到政策法規(guī)的限制,被下一代高效、環(huán)保產(chǎn)品所替代。不過從當(dāng)前全球形勢看,HFCs還在廣泛應(yīng)用,今后幾年或?qū)⒊蔀镠FC-245fa產(chǎn)品周期的增長期。2014-2017年,海爾、海信等國內(nèi)冰箱生產(chǎn)巨頭開始采用第四代發(fā)泡劑HFO-1233zd(LBA)。同時2017年,霍尼韋爾宣布在中國建設(shè)1.2萬噸/年的第四代發(fā)泡劑LBA,HFC-245fa未來發(fā)展充滿挑戰(zhàn)。
3、中國HFC-245fa多元混合發(fā)泡技術(shù)。純HFC-245fa和HFC-365mfc組合聚醚均由于成本昂貴,使用工藝復(fù)雜,一直無法在國內(nèi)大規(guī)模推廣。不同于美國、歐盟和日本,我國以多元混合發(fā)泡技術(shù)為主,其中,以“HFC-245fa+環(huán)戊烷+聚醚三元”混合發(fā)泡技術(shù)為主流。HFC-245fa在多元發(fā)泡劑中為4-5份或7-8份,遠(yuǎn)低于歐美市場使用量。HFC-245fa多元混合發(fā)泡技術(shù)對HFC-245fa的推廣、發(fā)展產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響,這導(dǎo)致HFC-245fa在中國的實際發(fā)展遠(yuǎn)低于外界預(yù)期。
?4、HFOs發(fā)泡劑加速進(jìn)入中國市場。2014-2017年,國內(nèi)冰箱生產(chǎn)巨頭開始采用第四代發(fā)泡劑HCFO-1233zd(LBA),LBA正式進(jìn)入中國市場。2016年,HCFO-1233zd在中國市場的使用量為1100噸,所占市場份額較小。目前,國外廠商正在中國積極布局HFOs發(fā)泡劑的生產(chǎn)。常熟三愛富中昊化工新材料有限公司5000噸/年六氟丁烯項目正在實施中。2017年1月份,中化藍(lán)天霍尼韋爾新材料有限公司公布了年產(chǎn)1.2萬噸HCFO-1233zd投資計劃。
目前科慕、霍尼韋爾公司在HFOs相關(guān)產(chǎn)品的制備和應(yīng)用方面,進(jìn)行了全面的專利布局:專利申請數(shù)量占全球總量超過70%。國內(nèi)發(fā)泡劑企業(yè)在現(xiàn)階段想要發(fā)展HFOs發(fā)泡劑,困難重重。國內(nèi)發(fā)泡劑未來的應(yīng)用將往二氧化碳、環(huán)戊烷、正戊烷和異戊烷等方向轉(zhuǎn)變,自然工質(zhì)將是國內(nèi)企業(yè)突圍重要方向。雖然第四代發(fā)泡劑的一些性能指標(biāo)都很好,但是價格比較高,多元混合發(fā)泡技術(shù)仍將是未來發(fā)泡技術(shù)的主流。持續(xù)加大科研投入和增強(qiáng)專利申請意識,開發(fā)具備自主知識產(chǎn)權(quán)的HFOs制備和應(yīng)用技術(shù),將成為國內(nèi)發(fā)泡劑企業(yè)在未來發(fā)展道路上的重中之重。
上游原料生產(chǎn)情況:目前,我國AC?發(fā)泡劑市場供需基本平衡,但隨著AC?發(fā)泡劑出口量的逐年增大和傳統(tǒng)下游行業(yè)及新興應(yīng)用領(lǐng)域需求的逐年增加,AC?發(fā)泡劑未來市場前景廣闊。在我國,AC?發(fā)泡劑的傳統(tǒng)下游行業(yè)包括制鞋業(yè)、制革業(yè),近年來AC?發(fā)泡劑產(chǎn)品應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大,包括建材、家電、汽車內(nèi)飾、橡塑保溫材料等新興應(yīng)用領(lǐng)域不斷涌現(xiàn),特別是建材、橡塑保溫材料等AC?發(fā)泡劑新興應(yīng)用領(lǐng)域市場需求增長迅猛,并且隨著制鞋業(yè)、人造革業(yè)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整升級,這些行業(yè)中的高端產(chǎn)品將對所使用的AC?發(fā)泡劑提出更高的要求,未來AC?發(fā)泡劑市場必然向著應(yīng)用領(lǐng)域多元化、產(chǎn)品種類高端化的方向發(fā)展。
2009?年以來,我國AC?發(fā)泡劑出口量增長幅度加大,一方面是由于AC?發(fā)泡劑生產(chǎn)的行業(yè)重心向我國轉(zhuǎn)移,導(dǎo)致境外下游行業(yè)廠商轉(zhuǎn)向境內(nèi)企業(yè)采購;另一方面,我國AC?發(fā)泡劑生產(chǎn)技術(shù)的日益成熟,產(chǎn)品種類的高端化,滿足了境外下游行業(yè)廠商從傳統(tǒng)制鞋、制革到高級制鞋、制革、車內(nèi)裝飾等產(chǎn)業(yè)的要求,未來我國AC?發(fā)泡劑產(chǎn)品在國際市場上的競爭力將日益增強(qiáng),境外市場需求也將持續(xù)大幅增長。
AC?發(fā)泡劑行業(yè)產(chǎn)量不斷增長,尤其是自2008?年以來,國內(nèi)外市場對于AC?發(fā)泡劑的需求量迅速擴(kuò)大,帶動了行業(yè)產(chǎn)量的增加,由2008?年的11.55?萬噸增長至2013?年的23.54?萬噸,年均復(fù)合增長率為15.30%。隨著傳統(tǒng)下游市場的進(jìn)一步擴(kuò)大和新興應(yīng)用領(lǐng)域需求的逐年增加,預(yù)計未來AC?發(fā)泡劑行業(yè)產(chǎn)量仍將保持增長。
上游原料市場價格:AC?發(fā)泡劑的生產(chǎn)所需原材料主要包括燒堿、尿素、氯氣等。2009?年燒堿(隔膜堿)價格下跌,自2010?年下半年起開始震蕩上行,于2012?年年中達(dá)到頂峰,隨后開始回落,2013?年呈下降趨勢;2009?年,尿素價格延續(xù)2008?年末走勢低位震蕩運行,2010?年,隨著金融危機(jī)影響持續(xù)削弱,尿素價格震蕩回升,上行趨勢一直延續(xù)至2011?年9?月,隨后價格回落,2012?年底尿素價格已降至2,000?元/噸左右,2013?年總體呈下降趨勢。
?2009?年起,隨著橡塑保溫材料等新興市場的興起,AC?發(fā)泡劑市場需求旺盛,銷售價格持續(xù)上漲。2010?年1-9?月,AC?發(fā)泡劑價格穩(wěn)定在16,700?元/噸左右,2010?年10?月開始,價格逐漸攀升,直至2011?年9?月的20,500?元/噸。2011?年年底起,AC?發(fā)泡劑價格逐步下降至2012?年3?月的16,000?元/噸,此后始終在此價位波動。2013?年初,AC?發(fā)泡劑價格出現(xiàn)小幅度上漲后逐漸回落。2014?-2017年,由于原材料價格下降、行業(yè)競爭等原因,AC?發(fā)泡劑價格進(jìn)一步下降。
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(2)防火膨脹型涂料下游應(yīng)用需求市場:
鋼結(jié)構(gòu)市場:1、自2013?年以來,鋼結(jié)構(gòu)利潤增速不斷縮窄,2013-2015?年利潤總額分別為135?億、146?億、154.8?億,增幅分別為20%、8.2%、6%,行業(yè)利潤空間持續(xù)下滑,2015?年行業(yè)利潤率僅為3.15%,行業(yè)虧損率達(dá)11.3%。中小企業(yè)由于機(jī)器設(shè)備落后、產(chǎn)品簡單結(jié)構(gòu)單一,價格低廉,利潤率低,加上行業(yè)利潤率持續(xù)走低,叁級資質(zhì)企業(yè)2015?年人均凈利潤僅為1.1?萬元,原有價格優(yōu)勢不再明顯,業(yè)務(wù)量大幅縮水,2015?年中小企業(yè)承接業(yè)務(wù)量下降達(dá)15%—35%,生產(chǎn)舉步維艱,企業(yè)開工率不足,只能被市場淘汰。于此相比,實力較強(qiáng)的龍頭企業(yè)憑借技術(shù)、設(shè)計、資金等優(yōu)勢,產(chǎn)品附加值高,且資源配臵健全,具有規(guī)模效益,企業(yè)利潤較高,2015?年特級企業(yè)人均凈利潤達(dá)4.1?萬,且歷經(jīng)行業(yè)內(nèi)激烈廝殺,營運能力和專業(yè)技術(shù)都得到提高,實力不斷增強(qiáng),競爭優(yōu)勢更加明顯。經(jīng)過激烈的市場角逐,部分中小企業(yè)的被淘汰,龍頭企業(yè)市場占有率得到提升。
裝配式建筑優(yōu)勢明顯,行業(yè)成長性較高。裝配式建筑以建筑部件預(yù)制化為核心,指用工業(yè)化的生產(chǎn)方式來建造住宅,是將住宅的部分或全部構(gòu)件在工廠預(yù)制完成,然后運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場,將構(gòu)件通過可靠的連接方式組裝而建成的建筑。從環(huán)保來看,裝配式建筑能夠顯著節(jié)水、節(jié)能、減少垃圾排放,能耗從19.11?千克標(biāo)準(zhǔn)煤/平方米降低至15?千克標(biāo)準(zhǔn)煤/平方米,水耗從1.43?立方米/平方米降低至0.53?立方米/平方米,垃圾排放從0.022?立方米/平方米降低至0.002?立方米/平方米,降幅達(dá)到91%。因此環(huán)境保護(hù)大視角下,裝配式建筑成為現(xiàn)代綠建筑發(fā)展的首選產(chǎn)品,隨著新型城市的建設(shè),裝配式建筑將得到全面推廣。
鋼結(jié)構(gòu)裝配式建筑占總裝配式建筑市場份額約15%左右,總增量空間近3000?億元。裝配式建筑包括混凝土裝配式建筑和鋼結(jié)構(gòu)裝配式建筑,鋼結(jié)構(gòu)裝配式建筑市場份額將達(dá)到10%-20%區(qū)間,根據(jù)測算,全國裝配式建筑2016-2020?年的市場空間增量分別1836億元、2681?億元、3592?億元、4989?億元、6493?億元。按照鋼結(jié)構(gòu)市場份額占比10%計算,2016-2020?全國鋼結(jié)構(gòu)裝配式市場空間分別為183.62?億元、268.08?億元、359.24?億元、498.94?億元、649.27?億元,5?年空間總增量1959.15?億元;按照鋼結(jié)構(gòu)市場份額占比20%計算,2016-2020?全國鋼結(jié)構(gòu)裝配式市場空間分別為367.24?億元、536.16?億元、718.47?億元、997.88?億元、1298.55?億元,5?年空間總增量3918.3?億元;取中間數(shù)15%測算,2016-2020全國鋼結(jié)構(gòu)裝配式市場空間分別為275.43?億元、402.12?億元、538.85?億元、748.41?億元、973.91?億元,5?年空間總增量2938.72?億元。
?未來鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展增速較高,主要增量來自房屋建筑。據(jù)中國金屬鋼結(jié)構(gòu)分會統(tǒng)計,2015?年我國鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)量僅5000?萬噸,鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)年均增速需達(dá)到12%以上才能完成8000?噸的目標(biāo),年均增速達(dá)到20%以上才能達(dá)到1?億噸的目標(biāo),總體呈高速發(fā)展態(tài)勢。我國鋼結(jié)構(gòu)主要應(yīng)用于房屋鋼結(jié)構(gòu)、橋梁鋼結(jié)構(gòu)、非標(biāo)鋼結(jié)構(gòu)和塔桅,據(jù)鋼結(jié)構(gòu)分會統(tǒng)計,2015?年我國房屋建筑鋼結(jié)構(gòu)占總體鋼結(jié)構(gòu)比例最高,約為60%,其次是橋梁鋼結(jié)構(gòu),占比12%,非標(biāo)鋼結(jié)構(gòu)占比16%,占比最低的是塔桅鋼結(jié)構(gòu),占比9%,因此我們認(rèn)為鋼結(jié)構(gòu)的主要增量來自房屋鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用。鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)歷經(jīng)了前期的市場低迷、行內(nèi)角逐后,2017-2018?年迎來行業(yè)高速發(fā)展期。
2、早在70年代,國外對鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的研究和應(yīng)用就展開了積極的工作并取得了較好的成就,至今還是方興未艾。80年代初國外鋼結(jié)構(gòu)防火涂料就進(jìn)入中國市場,在工程上應(yīng)用。從80年代初,我國也開始研制鋼結(jié)構(gòu)防火涂料,到現(xiàn)在已有較多優(yōu)良品種廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)。
電纜市場:電纜是公共建筑中重要的供電設(shè)施之一,一旦發(fā)生火災(zāi)會成為建筑火勢蔓延的途徑。另一方面,電纜受火的作用后,易發(fā)生短路,擴(kuò)大災(zāi)情,并給消防人員火災(zāi)撲救帶來危險。因此,加強(qiáng)電纜的阻火性能研究和應(yīng)用非常重要。刷涂防火涂料,是增強(qiáng)電纜耐火性能的常用方法。
1、電纜防火涂料的應(yīng)用
電纜是工程中的重要組成部分,使用電纜防火涂料是一種經(jīng)濟(jì)安全實用的防火措施。
(1)電纜防火涂料用于保護(hù)重點線路
在電纜上使用防火涂料主要是確保電纜在火焰中難燃或不燃,并能在一定時間內(nèi)仍保持正常運行。電纜防火涂料受火的作用后,能形成炭化層,阻止火勢向內(nèi)延燒,能起到保護(hù)線路的作用。如消防用電設(shè)施的配電線路。在GB50016-2006《建筑設(shè)計防火規(guī)范》中就規(guī)定,消防用電設(shè)備的配電線路應(yīng)滿足火災(zāi)時連續(xù)供電的需要,明敷時(包括敷設(shè)在吊頂內(nèi)),應(yīng)穿金屬管或封閉式金屬線槽,并應(yīng)采取防火保護(hù)措施。在Q/CHECC011-2004《水力發(fā)電廠電纜防火阻燃措施設(shè)計規(guī)范》中規(guī)定,電纜防火涂料,應(yīng)涂覆于貫穿孔洞封堵層的一側(cè)或兩側(cè)電纜,阻火墻兩側(cè)電纜或其他場所需防火保護(hù)的電纜;涂覆于進(jìn)出槽盒端頭電纜及從槽盒內(nèi)引出的電纜;適用于室內(nèi)較干燥與清潔環(huán)境。
(2)電纜防火涂料對電纜載流量影響小
刷涂電纜防火涂料與采取其它保護(hù)措施相比,更為節(jié)能,施工也更為便捷。防火涂料因為厚度小,散熱性好,根據(jù)試驗,對電纜載流量的影響很小,可以忽略不計。而電力電纜全線敷設(shè)在防火槽盒內(nèi),或防火橋架內(nèi)時,電力電纜載流量將下降11%~13%。因此,在工程中,刷涂防火涂料比敷設(shè)在槽盒、防火橋架內(nèi)的耗能低,而且降低工程成本,更為經(jīng)濟(jì)。
(3)電纜防火涂料能阻止火勢豎向蔓延
電纜一般來說鋪設(shè)在管道井中,管道井易在火災(zāi)時產(chǎn)生煙囪效應(yīng),特別是高層建筑更為明顯,如果電纜不采取防火措施,易使火災(zāi)蔓延擴(kuò)大,形成大面積立體燃燒,因此,電纜的阻燃性能關(guān)系到火災(zāi)的蔓延。當(dāng)前,市場上所使用的阻燃電纜并不能避免電纜著火,只是根據(jù)現(xiàn)行的難燃性能標(biāo)準(zhǔn),阻燃電纜在規(guī)定值以內(nèi),在外界無繼續(xù)供火的條件下,才使電纜自熄而阻止延燃。因此,阻燃電纜仍需采取一定的防火措施,而刷涂電纜防火涂料就是一種很好的方法。
2、電纜防火涂料的組分
防火涂料一般分為膨脹型和非膨脹型兩大類。非膨脹型防火涂料,不能很好地滿足電纜彎曲的需要。而膨脹型防火涂料涂層薄,除含有不燃樹脂以外,還配有催化劑、碳化劑和發(fā)泡劑等等。當(dāng)在火焰和高溫的作用下,能吸收大量外界熱能,形成比原涂層厚幾十倍的碳化隔熱層,能有效地阻止外部熱源對基材的作用,因此電纜防火涂料應(yīng)選用膨脹型防火涂料。電纜防火涂料與鋼結(jié)構(gòu)防火涂料、飾面型防火涂料最大的區(qū)別是要解決電纜彎曲時涂料能隨之延展伸縮不能出現(xiàn)裂縫的問題。
制備的電纜防火涂料應(yīng)符合GA181-1998《電纜防火涂料通用技術(shù)條件》中的十項指標(biāo),分別是在容器中的狀態(tài)、細(xì)度、黏度、干燥時間、耐油性、耐鹽腐蝕性、耐濕熱性、耐凍融循環(huán)性、抗彎性和耐火性。
3、電纜防火涂料的作用機(jī)理
電纜防火涂料目前一般在施工過程中采用三種涂覆方法,全涂、局部涂覆、局部長距離大面積涂覆。根據(jù)不同場所、不同環(huán)境、電纜數(shù)量及其重要性,厚度一般以1.0mm左右為宜,最少0.7mm,多則1.2mm。涂覆比為1~2kg/m2。
電纜防火涂料的作用機(jī)理主要是:
?(1)發(fā)泡劑熱分解,發(fā)泡劑受熱分解出不燃?xì)怏w,如三聚氰胺分解出NH3。
?(2)附著在電纜上的成膜劑軟化熔融并伴有熱分解,釋放不燃?xì)怏w。
?(3)熔融的成膜劑因發(fā)泡劑和自身釋放的氣體膨脹而形成泡沫層。
?(4)催化劑熱分解生成強(qiáng)力吸水物質(zhì),與成膜泡沫層成碳劑發(fā)生酯化反應(yīng),脫水炭化反應(yīng),形成無機(jī)物及炭化殘余物。
?(5)在催化劑和高溫?zé)嵩吹暮婵鞠绿炕w系膠化、固化,脫水成炭,生成不飽和主鏈,再進(jìn)行環(huán)化架橋反應(yīng),最后生成致密堅硬的黑色蜂窩狀炭化層。炭化層的厚度關(guān)系到熱量的傳遞,碳化層越厚,傳遞的熱量呈反比降低。
從作用機(jī)理可以看出,影響電纜防火涂料作用效果主要有以下方面:一是成膜劑的附著力,如果附著力大,則涂層不易破裂,能形成致密的保護(hù)面。二是催化劑與成膜劑、成碳劑的匹配,這關(guān)系到炭化層的構(gòu)建。如果匹配得好,則發(fā)泡速度快、發(fā)泡均勻,發(fā)泡持續(xù)時間長,碳化層厚度大、硬度好,其阻燃效果好。三是增塑劑的選型,關(guān)系到電纜防火涂料的柔韌度等物理性能。四是各組分的混合比例。
目前,從市場應(yīng)用的情況看,還存在一些瓶頸問題,主要原因是兩個方面:一方面現(xiàn)行規(guī)范對電纜防火涂料的應(yīng)用還沒有作出詳盡的規(guī)定;另一方面目前使用的電纜防火涂料的性能還有待于進(jìn)一步提高,提升的空間還很大,表現(xiàn)在成膜劑附著力差,不能形成致密的覆蓋層;炭化層硬度差,在強(qiáng)火焰和氣流下容易被燒穿或吹落;延伸性、回彈性、柔韌性不良,電纜彎曲易出現(xiàn)裂縫;耐候性不佳,易變性變色。
國內(nèi)此類產(chǎn)品,比較好的選用彈性材料作成膜劑,通過加入超細(xì)TECHNOCEL工程纖維素,制得的電纜防火涂料,能在通電情況下連續(xù)供火,測得耐火時間為36min。此為實驗數(shù)據(jù),在實際中,還應(yīng)考慮涂料的耐候性,涂覆使用一段時間后,涂料的耐火時間將小于36min。耐火時間與阻止火勢蔓延以及實際滅火工作需要仍有一定的差距。
4、電纜防火涂料應(yīng)用的改進(jìn)和優(yōu)化
(1)加強(qiáng)電纜防火涂料的應(yīng)用
現(xiàn)有GB50016-2006《建筑設(shè)計防火規(guī)范》和GB50045-95(2005年版)《高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范》中僅對消防用電設(shè)備的配電線路作出了規(guī)定,規(guī)范中應(yīng)增加:一是對其它重要的、大功率動力電纜,管道井中鋪設(shè)的電纜采取防火保護(hù)措施;
二是穿越樓板、隔墻的電纜兩側(cè)采取防火保護(hù)措施;三是對鄰近易著火部位,如鍋爐本體、煤粉防爆門、汽輪機(jī)機(jī)頭及熱、油路管道等處,架空敷設(shè)在難燃槽盒內(nèi)的電纜(主要是熱控電纜)采取防火保護(hù)措施,推薦使用電纜防火涂料,增強(qiáng)電力線路的安全性,預(yù)防電氣線路火災(zāi)事故發(fā)生。
(2)引入納米材料技術(shù)改良性能
納米技術(shù)是指在納米尺度范圍內(nèi)研究物質(zhì)的特性和相互作用的一門多學(xué)科交叉的科學(xué)技術(shù)。納米技術(shù)關(guān)鍵在于納米材料介于宏觀物質(zhì)與微觀原子或分子間的過渡亞穩(wěn)定狀態(tài)。處于這個數(shù)量級的物質(zhì)呈現(xiàn)出非常態(tài)的理化性質(zhì)。
在電纜防火涂料中引入納米技術(shù)主要增強(qiáng)電纜防火涂料的附著力,增強(qiáng)延伸性、回彈性和柔韌性,如,通過納米技術(shù)制得無機(jī)有機(jī)雜化樹脂納米級成膜劑,無機(jī)材料與有機(jī)分子復(fù)合形成具有共價鍵結(jié)合的納米級復(fù)合樹脂,具有耐高溫,黏接強(qiáng)度高等特點。成膜劑的選擇是關(guān)系到電纜防火涂料性能的關(guān)鍵,采用納米技術(shù)制作電纜防火涂料的成膜劑,這是擺脫以往思維局限的新的思考路徑。
另外,引入納米技術(shù),可增加涂料中無機(jī)防火填料的阻燃性能。已有實驗表明,納米級三氧化二銻、氫氧化鎂材料,由于具有更好的分布結(jié)構(gòu),阻燃性能大大提高。
(3)選擇良好的增塑劑
增塑是采用物理或化學(xué)方法以增加高分子的可塑性能的過程,可以提高高分子化合物的流動性,柔軟性,硬度、拉伸強(qiáng)度,弱性模數(shù),抗彎曲性,抗沖擊性,伸長率和柔韌性,同時,降低脆性。作用機(jī)理是增塑劑分子插入到聚合物分子鏈之間,消弱聚合物分子鏈之間的應(yīng)力,結(jié)果增加了聚合物分子鏈的移動性,降低聚合物分子鏈的結(jié)晶度,從而使聚合物的塑性增加。一般來說分為外塑劑和內(nèi)塑劑。
以硝酸纖維素,乙烯類樹脂,橡膠衍生物等制造涂料時須使用增塑劑。一般來說在生產(chǎn)領(lǐng)域有5種通用型增塑劑:鄰苯二甲酸二異庚酯(DIHP),鄰苯二甲酸壬酯(DINP),鄰苯二甲酸二異癸酯(DIDP),鄰苯二甲酸二-2-乙基乙酯(DEHP),鄰苯二甲酸二辛酯(DOP),但這些增塑劑的使用將增加可燃性。
因此,在電纜防火涂料的制備中,選用磷酸酯(磷酸異丙苯基二苯酯)替代通用型增塑劑,據(jù)實驗表明,如果用磷酸酯替代DIDP,材料氧指數(shù)(LOI)可以達(dá)到32.9。制備電纜防火涂料應(yīng)使用磷酸酯類化合物作為增塑劑,使涂料具有良好的性能。
此外,具有阻燃性能的SCEP一種混合型三芳基磷酸酯具有阻燃和增塑的功能,與磷酸三氯乙酯(TCEP)相比更有優(yōu)勢,也可以進(jìn)行實驗。一般來說芳基上的烷基取代基也對磷酸酯的阻燃性和柔韌性有影響,有機(jī)多磷酸酯用鹵素官能團(tuán)取代時其氧指數(shù)將會提高。
(4)選擇良好的催化劑
催化劑是一種能在一定條件下分解出磷酸的物質(zhì),分解出的酸使多元醇脫水,從而使之形成不燃的三維空間結(jié)構(gòu)的炭化層。磷酸三聚氰胺,具有催化和發(fā)泡雙重功效,采用磷酸三聚氰胺為催化劑較好。
(5)選擇正確的成碳劑
成碳劑是在高溫下形成不燃三維空間結(jié)構(gòu)的泡沫碳化層的物質(zhì)基礎(chǔ),對泡沫炭化層起骨架作用,成碳劑在分解溫度上要與催化劑相匹配,當(dāng)采用聚磷酸胺作催化劑時,就應(yīng)用熱穩(wěn)定性高的含碳多羥基化合物作成碳劑,使用淀粉作成碳劑,涂層的耐水性問題難以解決,因此,不用淀粉作成碳劑,而二季戊四醇由于其價格原因,在國內(nèi)很少使用,采用季戊四醇作為防火涂料的成碳劑較好。
總之,電纜防火涂料是一個應(yīng)用前景良好的消防產(chǎn)品,但仍需通過大量實驗,進(jìn)一步研究,制備出符合消防工作實際需要的,更多更好品種的電纜防火涂料。
4、我國對艦船防火涂料的認(rèn)識、研究、檢測及應(yīng)用都與國外存在較大差距。無論技術(shù)方面還是阻燃理論方面,遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于國外先進(jìn)水平。因此,我國必須加大此領(lǐng)域的科研開發(fā)力度,擁有自主知識產(chǎn)權(quán),提高自主創(chuàng)新能力,提高核心競爭力,為我國海軍裝備的現(xiàn)代化做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。