隨著我國社會主義事業的飛躍發展，電力電訊業已成為國民經濟重要的支柱，電線電纜是電力電訊事業的重要材料。但是，國內外大量電纜火災的發生，以及由此而造成的大面積停電或者因此而引起連鎖災難，導致重大的人員傷亡和巨大的財產損失，使人們意識到電纜火災危害極大，防止電纜著火，阻止電纜延燃，非常必要。電線電纜的阻燃防火技術已成為科技工作者的一項重要研究課題。其中，電纜防火涂料是在飾面型防火涂料基礎上發展起來集裝飾和防火于一體的新型防火涂料品種。當它涂覆于普通電纜表面時，平時可起一定的裝飾和保護作用，一旦火災發生則具有阻止火焰蔓延，防止火災發展的作用，從而達到保護電纜的目的。國外很多國家對用于電纜的防火涂料有明確而具體的規定，例如日本規定在電纜隧道里，每隔一段距離就必須涂刷一定長度的防火涂料，穿越防火隔墻兩側的電纜也必須涂一定長度的防火涂料；而俄羅斯對重要部位的電纜，要求使用耐火電纜，并在其表面涂刷防火涂料，以期達到雙重防火要求。在我國，隨著電纜防火涂料的應運而生，為推動其應用，國家建設部制定的GB50217—94《電力工程設計規范》已將電纜防火涂料作為電纜防火保護的措施列入其中。
一、我國電纜防火涂料的現狀
我國電纜防火涂料產品的研制開發始于20世紀80年代初，是在飾面型防火涂料基礎上發展起來的，早期出現的是以泡花堿為成膜劑的無機防火涂料，其自身不燃燒，遇火能形成少量的空心泡層，對電纜有一定的防火保護作用，但其防火隔熱性、耐候性、柔韌性都很差，容易龜裂、脫落。由于無機防火涂料的缺陷，使得人們轉而重點研究有機膨脹型防火涂料。目前，有機膨脹型防火涂料多是以改性氨基或過氯乙烯樹脂和氯化橡膠作基料，添加多種防火阻燃劑、增塑劑、溶劑等組成，這類溶劑型涂料存在溶劑的毒性、價格、運輸安全、施工安全及環境污染等諸多問題；另外耐油等應用效果不夠理想。最近，水性電纜防火涂料也在市場上出現，多是以水性乳液加入較多量的增塑劑，配以多種防火阻燃劑而制成的，其初期柔韌性較好，在使用一段時間后，會出現泛黃和柔韌性喪失等現象。
二、新型膨脹電纜防火涂料的研制
1.成膜劑的選擇
成膜劑對膨脹型電纜防火涂料的性能有重大影響，有時對于涂料體系膨脹與否起決定性作用。它與其它組分相配合，既保證了涂層在正常工作條件下具有優異的柔韌性和正常的理化性能，又能在火焰或高溫下使涂層具有難燃性和優異的膨脹效果。電纜防火涂料可以采用的成膜劑主要有：氨基樹脂、丙烯酸樹脂、有機硅樹脂、醇酸樹脂、聚氨酯、氯化聚乙烯、高氯化聚乙烯、過氯乙烯、氯化橡膠、酚醛樹脂、氯化橡膠改性環氧樹脂、苯丙乳液、純丙乳液、硅丙乳液、彈性乳液等。這些樹脂各有其特點，為了選擇更合適的防火涂料成膜劑，我們選擇相同的阻燃體系、組分配比、工藝流程、測試方法，對燃燒前后的涂料性能進行綜合評定，以便選出最佳的成膜劑，進行進一步的實驗。
（1）氨基樹脂、氯化聚乙烯、過氯乙烯、高氯化聚乙烯、氯化橡膠涂膜附著力較好，發泡很快，發泡不均勻，發泡持續時間較短，泡層松軟較致密，炭化物較多，厚度最高，炭化層硬度差，在強火焰和氣流下容易被燒穿或吹落，炭化較徹底，但這幾種成膜劑制成的防火涂料為溶劑型涂料，所以未采用。
（2）醇酸樹脂、聚氨酯、酚醛樹脂涂膜附著力較好，發泡較慢，發泡不均勻，發泡持續時間短，泡層不致密，炭化物較少，厚度最低，炭化層硬度好，炭化不徹底，這幾種成膜劑制成的防火涂料由于發泡倍數不夠，防火隔熱效果較差，也不適合做電纜防火涂料的成膜劑。
（3）苯丙乳液、純丙乳液、硅丙乳液附著力較差，發泡較慢，發泡不均勻，發泡持續時間短，泡層不致密，炭化物較少，厚度較低，炭化層硬度好，炭化不徹底，這幾種成膜劑制成的防火涂料由于發泡倍數不夠，防火隔熱效果不夠理想；另外由于這幾種成膜劑必須加入較多量的增塑劑，才能達到所要求的柔韌性，并且在使用中，隨著時間的推移，增塑劑向涂料表層遷移，從而造成涂層易沾污黃變并失去柔韌性。
（4）彈性乳液附著力較好，發泡較慢，發泡均勻，發泡持續時間長且能夠持續發泡，泡層較致密，炭化物較多，厚度較高，炭化層硬度好，炭化不徹底，有較多底層物。另外彈性乳液有較低的玻璃化轉變溫度（Tg≤-20℃），因而漆膜具有良好的延伸性和回彈性；具有較好的耐沾污性，較大的干膜厚度（約450μm，而傳統涂料為75μm左右），所以我們以彈性乳液作為成膜劑，約占總體系的20%~30%。
2.其它成分的選擇
（1）催化劑
本實驗考慮涂層的耐水性和發泡的致密性，故采用聚合度達到80的高聚合聚磷酸銨，約占總體系的25%~30%。
（2）成炭劑
本實驗采用了質量分10%~15%的季戊四醇。
（3）發泡劑
本實驗采用了10%~15%的三聚氰胺。
（4）無機顏填料
本實驗采用了質量分2%~7%的鈦白粉。
（5）其它成分
10%~25%的水、少量的有機膨潤土、消泡劑和流平劑等。
三、膨脹電纜防火涂料的性能及作用原理
1.膨脹電纜防火涂料的性能
根據公安部于1998年頒布的行業標準GA181—1998《電纜防火涂料通用技術條件》對該產品進行性能測試，各項指標均達到該標準的要求，具體指標見表1。
2.膨脹電纜防火涂料的作用原理及過程
(1)防火涂料之所以可以防火（阻燃），作用原理大致可以歸納為以下幾點：防火涂料本身具有難燃或不燃性，使之被保護的可燃性基材不直接與空氣接觸而延緩基材著火燃燒;'防火涂料遇火受熱分解放出不燃性的惰性氣體，沖淡被保護基材受熱分解放出的易燃氣體和空氣中的氧氣，抑制燃燒;燃燒被認為是游離基引起的連鎖反應。而含氮、磷的防火涂料受熱分解放出一些活性自由基團，與有機自由基結合，中斷連鎖反應，降低燃燒速度;膨脹防火涂料遇火膨脹發泡，生成一層泡沫隔熱層，封閉被保護基材，阻止基材的受熱分解和燃燒。
(2)作用過程
膨脹防火涂料發揮作用的過程（見圖1），主要是涂料中防火阻燃體系中的發泡劑三聚氰胺在200~230℃的溫度下首先熱分解，釋放出非燃性氣體氨氣，同時成膜物質中部分成分分解產生氨氣、氯化氫和水蒸氣等促使第一階段已熔融軟化的成膜物質持續膨脹發泡，形成泡沫層，此時脫水催化劑聚磷酸銨分解放出能酯化多元醇和可作為脫水劑的無機酸聚偏磷酸，與多元醇成炭劑季戊四醇、成膜物質等含羥基有機化合物發生酯化反應，生成物是強的吸水性物質，在空氣中的吸水率達到原物質量55%左右。因此，在此過程中如果受到水的沖刷，極易破壞體系的完整性。而體系中的胺則作為酯化反應的催化劑，使酯化反應加速進行。與此同時多元酸和酯發生脫水炭化反應，形成無機物及炭化殘余物，且體系進一步發生膨脹發泡。反應接近完成時，在酸催化和高溫熱源的烘烤下，體系膠化和固化，脫水成炭，生成的不飽和主鏈，再進行環化架橋反應，最后生成致密堅硬的黑色蜂窩狀炭化層（見圖2）。蜂窩狀炭化層的厚度要比原有涂層厚度大幾十倍，其導熱系數接近于空氣的導熱系數，因此可以有效的隔絕外部熱源，保護電纜基材。這其中要求成膜物質、發泡劑、脫水催化劑、成炭劑必須有良好的匹配性，否則就不能夠形成理想的炭化層。
結語:目前由于成熟的涂料成膜劑的品種和質量在不斷的增加，為水性膨脹電纜防火涂料的研制開發提供了更為廣闊的原材料基礎，與此同時，也為不斷提高防火涂料的理化性能、防火性能、裝飾性能，降低成本等方面提供了可能。
