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陶瓷化高分子材料在阻燃、耐火领域的应用

陶瓷化高分子材料在阻燃、耐火领域的应用 CERADIR先进陶瓷在线
2026-03-02
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导语

随着电力传输、建筑等领域的发展,各类城市公共建筑、地下空间对防火耐火材料的需求越来越多,例如电缆从最初的只要求阻燃性能到要求阻燃并耐火750℃火焰燃烧条件下保持通电90min, 再到950℃火焰燃烧条件下保持通电180min,并且能够承受一定的震动和水喷淋。陶瓷化高分子材料的出现,为阻燃、耐火材料的发展找到了新的方向。




陶瓷化高分子材料的成瓷机理



陶瓷化高分子材料是一类新型热防护复合材料,在常温下具有普通高分子材料的优良性能,在火焰或高温环境中能迅速形成紧致坚硬的陶瓷体,有一定的弯曲强度和压缩强度,具有防火、阻燃、耐烧蚀的作用。


传统高分子材料在火焰或高温环境中会焚化脱落,残余物是不凝聚的颗粒或粉末,不具备自支撑作用。高分子基体中加入支撑填料、助熔剂、阻燃剂等助剂,高温或者火焰烧蚀之下,高分子基体及其裂解产物协同作用,在材料内部发生转化。


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当遇到烧蚀或者高温时,助熔剂逐渐熔融,在支撑填料的边界处形成“低共熔混合物”,与高分子基体裂解产生的无定形残留物形成桥接作用。随着时间的推移,温度进一步升高,低共熔混合物在支撑填料与无定形残留物之间渗透更加充分,填料边界逐渐消失,新的无机相生成,形成完整的陶瓷体。

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陶瓷化耐火电线电缆


陶瓷化高分子材料最重要的应用是耐火电线电缆的绝缘保护层在火灾情况下,陶瓷化绝缘层被烧蚀形成坚硬的外壳,不滴落、不掉落、形态完整、具有一定的强度和电气性能,可以保护线路不短路、断路,从而保证电力和通讯的通畅,最大限度地赢得宝贵的抢救时间,减少人员伤亡和生命财产损失。


陶瓷化材料能连续挤出生产,简化工艺,密度低,价格低,符合耐火标准,成品接近无卤,材料成本低,生产效率高。在低压电缆中的应用主要分为两类:


单芯结构:在导体上直接挤出作为护套。


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多芯结构:将陶瓷化绝缘料作为内护层,用挤塑机直接挤到导体上,然后填充、成缆,外层挤出低烟无卤阻燃护套料。

瓷化硅橡胶的应用



另外,陶瓷化材料以涂覆方式制作就会形成溶剂型陶瓷泥承载型陶瓷泥,以绕包方式制作就会变成陶瓷化复合带




陶瓷化高分子材料的应用前景


除了在电线电缆方面的应用,陶瓷化高分子材料还适用于众多有防火耐热需求的领域,如:建材家装领域的耐高温隔热复合泡沫,航空航天领域的固体火箭发动机燃烧室壳体耐烧蚀橡胶绝热层,国防军工领域的改性双基推进剂耐烧蚀限燃包覆层高速弹丸用耐烧蚀涂料,以及冶金、化工和电力等行业高温环境下的热防护等。





陶瓷化高分子材料在防火、耐火、阻燃领域的巨大潜力亟待挖掘:


①开发更多种类的高分子材料作为陶瓷化高分子材料的基体,拓展陶瓷化高分子材料在电力传输、密封、航空航天、建筑、电子电气等领域的应用;


②采用合适的表面处理剂和填料组合,提高无机添加剂与高分子基体之间的相容性,提高复合材料的力学性能和陶瓷体性能,实现低成本的工业化生产;


③探索成瓷机理,充分利用高温下填料和基体分解产物之间的反应,提高烧结后陶瓷体的性能。
本文来源于公众号“众一高材
版权归原作者所有



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