交联改性方法的基本原理

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交联改性方法的基本原理范文第1篇

关键词：透明材料；表面改性；防雾；亲水；疏水

Abstract: this paper introduces the transparent material surface prevent mist of some of the basic principle and fog in case for the purpose of surface modification of specific measures and research progress.

Keywords: transparent material; The surface modification; Prevent mist; Close water; Scanty water

中图分类号：V244.1+5文献标识码：A 文章编号：

玻璃或透明塑料等透明材料是人们生活和工作中不可缺少的材料，使用这些材料时若在其表面两侧存在温差，温度低的表面水分的饱和蒸汽压低于周围环境的蒸汽压，从而引起水汽向物体表面聚集，并以微小的水珠形式析出形成雾，附着水珠，甚至还会结霜，而每个小水珠都会使光线发生折射和反射，显著降低透明材料的透光率，雾化给生产和生活带来诸多不便，甚至引起重大的损失。所以防雾防霜是一个与生产和生活密切相关的课题。

1 透明材料的表面改性与防雾方法

透明材料的表面改性与防雾一般有三类方法[1-2]：

1.1 表面活性剂直接涂覆法

将防雾剂直接涂覆在透明材料上，该法简便容易。例如，将甘油或肥皂类物质直接涂在玻璃上即可防雾。缺点是涂膜不耐擦伤和磨损，不耐溶剂，防雾时间较短。

表面活性剂的亲水性或疏水性强弱对表面活性影响很大。若分子的亲水性太强，将完全进入水相；疏水性太强，将完全进入油相。亲水基团和疏水基团必须适当平衡，才能使表面活性剂发挥最佳的表面活性。即表面活性剂的亲水-疏水平衡值HLB（Hydrophile-Lyophile Blanve）应适中，HLB值过大，亲水性太强；HLB值过小，疏水性太强。实际应用发现，HLB值大于10，综合防雾效果不够理想[3]。所选用表面活性剂必须能降低防雾剂的表面张力，能均匀地涂布在玻璃和透明材料上，形成均匀透明的薄膜，不影响玻璃和透明材料的透明度，以达到防雾效果。

1.2 表面活性剂掺入法

制造透明树脂时常将一些表面活性剂掺入其中，或在塑料混炼成型时加入甘油、缩水山梨糖醇类多元醇的脂肪酸酯。但此法对聚丙烯、聚苯乙烯等结晶度高的树脂，因其向表面迁移速度不够而不能达到满意的结果；其次，对于加工成型温度较高的尼龙或聚酯等则因表面活性剂热稳定性不好而不能混炼，此法很少被使用。

1.3 高分子材料涂覆法

在透明材料的表面涂覆一层高分子薄膜是行之有效且被广泛使用的方法。该法较上述两种方法防雾效果好、效力长、机械性能好、较为耐擦、耐磨、耐溶剂，其中最常用的是亲水性丙烯酸酯类或甲基丙烯酸酯类或其均聚物和共聚物。

1.3.1丙烯酸酯类防雾涂料 [2-6]

这种涂料的防雾原理是利用树脂涂层的吸(亲)水性，将表面凝聚的水分吸收，因而不影响材料的透光率和反射性，起到防雾作用。为增强涂膜的机械强度，还可在均聚物或共聚物中加入少量多官能团的交联剂使之交联成网络结构的防雾薄膜。也可将羟甲基三聚氰胺与聚乙二醇的增强液涂覆于已涂有防雾涂料的玻璃表面上，然后加热，使其进一步缩合脱水固化形成聚乙二醇和三聚氰胺网络结构的缩聚物，从而提高涂膜表面的防雾性、耐磨损、耐擦伤和耐溶剂性。

1.3.2其它酯 (盐 )类防雾剂

将聚 (羟基次乙基、羟基丙烯基 )乙二醇的硫酸酯三乙醇胺盐 4% , 乙烷 4% , 蒸馏水2 % , 三氯-1 -氟甲烷30 % , 二氯-2 -氟甲烷30 % , 混合制成喷射的防雾剂。该防雾剂喷涂在玻璃表面上，用呼气法观察其防雾效果可达240h以上。

1.3.3聚氧乙烯多元醇类防雾剂

聚氧乙烯乙二醇等二元型水溶性的高分子薄膜贴在玻璃表面上就可以起到防雾的作用，将聚乙烯醇和低分子的二元(多元)醇-硼酸盐在水中混合可制得三元型分子化合物，这种三元型化合物的水溶液很稳定, 能够在玻璃上展开, 水分蒸发后在玻璃上能形成均匀透明的薄膜，且附着力强，防雾时间长。

1.3.4硅树脂类防雾剂[7]

硅树脂类物质是玻璃和镜面的一种经济有效的防雾涂料。如E-甲基硅油的酒精溶液 (1～ 95% )涂在玻璃或镜面上可取得很好的防雾效果，而由含有磺酸盐基的甲基聚硅氧烷与至少一种以上的从甘油、一乙醇胺、二乙醇胺及三乙醇胺中选出的物质主剂混合物，不仅具有很好的防雾、防露效果，而且还具备除去车辆玻璃油染物的优异功能，是非常值得发展的一种防雾、防霜剂。

新型防雾涂层——TiO2薄膜

超细TiO2催化性能好、化学性质稳定、无毒、来源丰富且价格低廉而日益受到世人瞩目。高活性TiO2薄膜在紫外线照射下，表面有机化合物被降解，不仅具有光催化氧化作用，而且具有很强的光诱导亲水性。将该薄膜涂覆在各种玻璃、陶瓷、聚合物和金属表面具有很好的除污防雾的效果，是一种新型环保节能材料[8-10]。

将TiO2 烧结在玻璃板上，形成厚度为 1μm的膜，经微弱光照射后，TiO2表面成为具有高亲水性和高亲油性的两亲表面。他们用水滴、油滴来测得在此表面上的接触角，如未经光照时，水的接触角为 (72±1 )度，经过光照后接触角均为 (0±1 )度。如果遮断光源，这种两亲特性在黑暗中仍能保持一段时间。疏水材料如氟树脂表面与水的接触角约为110度，加入TiO2 后其表面与水的接触角可达160度，显示出超疏水特性。与超亲水性材料不同，超疏水性性材料强调表面凸凹结构，即在TiO2表面形成微细的凸凹结构，类似于荷叶表面的微气孔结构，水滴在TiO2 表面形成气固液三相界面，从而表现为超斥水特性。利用TiO2表面超疏水性可使其表面具有防雪、防水滴、防污等特性。

目前，多数的防雾剂都只能防雾而难以防霜，成本较高，且在低温下就失去效力，作为商品出售的很少，难以推广应用。因此，扩大研究领域，开发新型高效的防雾防霜涂层是当前迫切需要解决的问题。

参考文献

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张春雪，丙烯酸酯防雾涂料的合成及其性能研究，热固性树脂，1999，4：28～30

唐黎明，董汉鹏，刘德山，周其庠, 羧基丙烯酸酯涂料合成及其防雾性能研究，功能高分子学报,1997，10（2）：224-448）〔1 0 - 2 5〕

李学锋，魏鹏，余卫星，褚衡，陈绪煌，聚丙烯酸类防雾涂料的研制，湖北化工，1999，3 ：23-24

蒋莉，聚甲基丙烯酸酯-已烯基吡咯烷酮亲水涂层的研究，惠州大学学报，2000，20（4）：26-30

王慧敏，刘喜军，马会朋等，防雾抗静电PVC功能膜配方设计，齐齐哈尔大学学报，1999，15（4）：10-14

李坚，刘佳一，张阳德. 一种新型纳米增透防雾膜对光学镜片的表面改性，中国组织工程研究与临床康复,2011,15(3)

徐炽焕，日本对TiO2在微弱光下催化反应的应用，现代化工，1998，5：17-19

交联改性方法的基本原理范文第2篇

『关键词：电缆：防火：阻燃

中图分类号： TM247 文献标识码： A 文章编号：

电缆火灾事故及其原因

自六十年代以来，据不完全统计，全国电力系统发生了较大的电缆火灾事故62起，特别是近年以来，电缆事故频繁发生，损失很大。据非常保守的估计，这些事故的直接损失达1700万元以上，烧毁操作，动力电缆32万多米，各种电器设备262台，电器、热力控制仪表、继电装置等上千块。由于事故少发电、少送电的间接损失（按平均售电统计）为7亿多元：损失严重，教训深刻，应引以为戒。

随着大电网的发展，大机组、大电厂相继投入运行，由于这些大机组的保护，控制以及自动化水平比较高，使用的操作、控制、信号、动力电缆大幅度增加，而大量电缆燃烧实验的数据表明，电缆延热与电缆的数量有关，电缆的密度越大，着火后的蔓延也越快，火势也越大，造成的损失也越大。例如：河南姚孟电厂84年10月13日厂用电6KV电缆头爆炸，除烧毁电缆13000多米外，还烧毁6KV开关柜7台，电抗器一组，4万千伏高压厂变一台，并使两台30万KW机组全停，经28天日夜抢修才将一台机组恢复运行，另一台机被迫转入大修。直接经济损失约25万元，修复的费用更大，少发电一亿八千万度，按河南省的工业产值计算损失4.5亿元，仅此一例就可看出电缆防火工作的重要性和紧迫性。

1989年南方某电厂因高压燃油溅落在350度高温阀门上而起火，烧着了平台下面的电缆并蔓延到电缆竖井，导致总长约20km的270根电缆全部被烧坏。

1991年10月—11月，华北电网3座主力电厂接连发生低压电缆着火，造成5台200MW机组停电。等等。

关于电缆火灾发生的原因，可归纳为以下2个方面：

属于电缆本身的情况。如过负荷及短路电流长时间作用下，电缆绝缘老化着火、电缆接头接触不良局部发热导致着火：电缆中间接头制作质量不良、压接头不紧、接触电阻过大，长期运行造成的电缆头过热烧穿绝缘。

属于外部因素的情况。如含油设备的漏油着火波及电缆，外力破坏失火，电缆沟散热防火措施不当等。

据有关统计资料表明，由于电缆本身原因产生的火灾，在电缆火灾事故总数中，并不占主要比例，而电缆外部原因是多种多样的，防不胜防。1998年调查的国内外多起电缆火灾事故中由于电缆本身故障起火延燃的占总数的24.2%：而由于外界火源引起电缆延燃的占75.8%：所以应设法使电缆火灾蔓延受到抑制减弱或阻熄。

电缆燃烧的特性及危害

众所周知，物体的燃烧和延燃必须具备三要素：可燃、热量及空气。

聚乙烯、交联聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、天然橡胶等材料的电缆在大量使用，这些材料的氧指数都在19或以下，一般在300度—400度即能引燃。并且燃烧时发热量比同等重量的煤炭还要大，所以，采用这些材料制作的电缆一旦着火就将不能自熄而延燃，这是导致电缆火灾的蔓延扩大的主要原因。

电缆着火燃烧时产生大量烟气中的有毒气体达到一定浓度时，就会损害人体健康以致丧命。

高层建筑中，由于线、电缆敷设成束地架设在线架上。因为电线、电缆使用的绝缘层都是些具有可燃性的橡胶、聚氯乙烯等碳氯高分子有机化合物质，这类物质在燃烧时所产生的热量达19000KJ/KG—46000KJ/KG；电线、电缆的铜芯熔点约在1038度，对高层建筑的威胁尤为严重，事故中烟雾大，难于观察到着火源，事故处理十分困难。

三、国内外电缆防火阻燃惜施

美国等国家对电缆防火阻燃采取使电缆火灾延燃受到抑制并达到自熄或全部采用阻燃或耐燃电缆。许多国家普遍推广不延燃电缆。

中国在使电缆难燃化方面虽然起步较晚，但发展迅速，许多电缆厂成功地研制了阻燃电缆，并已在治金、电力、化工等行业得到了应用。

四、评估电缆防火阻燃的方法

关于电缆防火阻燃的评估，至今还无法单纯以理论计算来描述其定量关系，一般采取基本相似于实际使用条件的试验方式来判别电缆的难燃性和耐火性。

几个国家先后制定了一些标准试验方法，可归纳为以下4种。

材料的氧指数法

将一定数量尺寸的试料放入特制的容器中，由充满氮气开始，逐步输入氧气，在不同的氧气含量下，用规定方式点火，刚刚能使容器内试料发生平稳燃烧时的氧气含量就称为材料的氧指数。

用此方法测定的氧指数越高，意味着材料难燃性越好。难燃性等级为一级氧指数大于30二级为27-30，三级为24-27，四级为21-24，五级为21及以下。

单根电缆不延燃性标准试验法

此法是将一段被试单根电缆悬置于专用燃烧器内，使作用于电缆处的火焰温度达到一定值（超过引燃温度），持续数分钟后撤除火源，再观察被试电缆是否自熄。

此法是国际电工委员会（iEC）于1979年修订的标准实验方法IEC332－1，中国参照该方法也制定了国标GB－2651，16－82不延燃试验方法。

成束电缆的耐燃性标准实验法

该方法与单根电缆不延燃标准试验法基本原理相同，而且基本上能反应工程实际特征。

浙江省电力局在1995年组织了模拟电缆隧道、电缆竖井与电缆夹层的试验，并得到比较可靠的实验数据。

电缆贯穿孔洞阻燃性考核标准试验法

美、前苏联、日各国对电缆穿孔洞所用封堵材料的阻燃性，都制定了标准实验方法，中国浙江省电力局也曾作过此类似试验，其特点为，在特制的加热炉中，按标准温度曲线规定的“时间－温度”变化速度，加温作用于被试电缆一端的炉壁贯穿电缆的封堵处理方式，经1－3h的加温后，观察炉外电缆段是否不燃或完好，以判别封堵材料的耐燃特性。

五、电缆防火的主要措施

实现电缆防火的基本途径主要有以下几个方面：

采取措施防止电缆着火、着火后不延燃：

沿电缆路径或易燃区段采取有效的防堵消防措施：

使电缆本身难燃化。

增加燃烧过程中的冷制作用。

根据以上几种基本途径，目前，电缆防火所采用的措施如下：

耐火电缆和阻燃电缆

耐火电缆就是在火燃烧条件下仍能在规定时间（约4h）内保持通电的电缆。以满足万一发生火灾时通道的照明、应急广播、防火报警装置、自动消防设施及其它应急设备的正常使用，使人员及时疏散。在火灾发生期间，它还具备发烟量小，烟气毒性低等特点。

阻燃电缆主要特点就是不着火（或着火后延燃仅局限在一定范围内）所以这类电缆适用于有高阻燃要求、防燃、防爆的场合。阻燃氯磺化聚乙烯橡皮护套电缆（电压等级为6kv）、阻燃交联聚乙烯＆船用阻燃电缆，以及卤低烟型系列电缆，这些电缆已被许多工程采用。电缆火灾事故明显减少，保证了电厂及电网安全运行，具有明显得经济效益和社会效益。

防火涂料

近年来，中国研制出了多种防火涂料，经国家鉴定合格的产品在实践中使用及证明效果良好。其中丙烯酸涂料适用于不良环境：改性氨基涂料适用于潮湿环境。

防火包带

这种材料用于局部防火要求高的地方效果特别好。能达到以较低费用到较好的防火效果。在实际工作中经常使用在电力电缆接头两侧及相邻电缆2－3m长的区段施加防火涂料或防火包带，可达到良好的防火的要求。

防火堵料

SFD－II、III型速固防火堵料是一种理想的电缆穿孔洞和防火墙的封堵材料，它能有效地阻止电缆火灾窜延。孔洞向邻室蔓延，该堵料其耐火性能甚好，基本不导热，一般封堵厚度7－10cm即可达到耐火阻燃要求。

阻火隔墙

用阻火隔墙将电缆隧道、沟道分成若干个隔火段，达到尽可能地缩小事故范围、减少损失。阻火隔墙一般采用软性材料构筑，如采取轻型块类岩棉块、泡沫石棉块、硅酸盐纤维毡或絮状类如矿渣棉、硅酸纤维等，即便于在已敷好的电缆通道上堆砌封墙，又可在运行中轻易地更换电缆。

耐火隔板

Eg85－A、B、C型耐火隔板，应用于封堵电缆贯穿孔洞，作多层电缆层间分隔和各层防火罩，具有优良的特性。

阻燃桥架

电缆阻燃桥架，具有优良的耐火、阻燃自熄、耐腐蚀等特点，并能与各类金属直型桥架配套。

埋砂敷设

埋砂敷设显然具有最佳的防火效果，但不适用于数量众多中低压电缆敷设，这种方式主要应用在高压充油电缆线路上，由于此种防火方式比空气中明敷时电缆载流量要减少，且不便于运行维护，故一般较少采用。

水喷雾灭火

在电缆廊道电缆密集的地区采用一般的防火材料比较困难，宜采用水喷雾灭火方式。为使水喷雾灭火及时有效地发挥作用，需配置高灵敏度的监测及控制系统，另外还有一套水系统。由于成本较高，故在大型建筑物内及电缆隧道中采用此法效果显著。

合理布局

发现有些现场合电缆着火后，很快便自己熄灭。经分析发现，这种情况与电缆布局合理有密切关系。在条件允许情况下，电缆不应布置过密，且一次、二次电缆应分别敷设在不同的电缆沟内，沟内通风、散热情况要良好，并远离高温物体。

六、结论

经过多年的实践证明，只要严格按照设计要求，按工艺标准施工，采用经有关部门鉴定合格的防火材料和阻燃电缆，合理布局，减少人为违章施工就能大大地减少电缆火灾事故，减少人民生命财产损失，以及保证安全发、供电，保证电网安全稳定运行。

参考文献：1、张隆兴、周裕厚 电力电缆实用技术