浅谈耐火电缆耐火绝缘层材料的研究

浅谈耐火电缆耐火绝缘层材料的研究
摘要：耐火电缆是指具有规定的耐火性能（如线路完整性、烟密度、烟气毒性、耐腐蚀性）的电缆，能够保证线路在火焰条件下继续稳定运行一定时间，使电力
系统和信号控制系统在火焰条件下正常工作，将火灾造成的损失降到最低限度耐
火绝缘层是耐火电缆最重要的组成部分。

关键词：云母带；耐火电缆；绝缘层
0引言
大部分聚合物及其复合材料是可燃或易燃材料，其广泛应用大大增加了火灾
发生的几率及灾情的严重程度。

耐火电缆是指具有规定的耐火性能（如线路完整性、烟密度、烟气毒性、耐腐蚀性）的电缆，能够保证线路在火焰条件下继续稳
定运行一定时间，使电力系统和信号控制系统在火焰条件下正常工作，将火灾造
成的损失降到最低限度耐火绝缘层是耐火电缆最重要的组成部分。

本文介绍了类
耐火电缆的耐火绝缘层材料的组成、材料选择、性能特点及研究进展，展望了耐
火电缆耐火绝缘层材料的发展趋势[1]。

1 云母带
云母带是云母带耐火电缆的耐火绝缘层材料，决定了云母带耐火电缆的耐火
性能。

云母带由介电材料、补强材料和黏合剂组成。

云母具有高的介电强度、小
的损耗、高的耐热性能、优良的耐电晕性，在电气绝缘领域具有广泛的应用。

当
火灾发生时，云母保证电线电缆具有较高耐火性和绝缘性。

制作云母带的云母有天然云母和合成云母两类。

天然云母有多种，作为电气
绝缘材料的主要有白云母和金云母两种。

目前具有实用价值的合成云母只有氟金
云母。

白云母在常温下的电性能优于金云母和氟金云母但在高温下其绝缘性能急
剧下降。

因此，在我国常选用耐火性能更好的金云母或氟金云母来制作耐火电缆
用云母带。

增强材料用于提高云母带的强度，并减少云母纸受损，玻璃纤维布和聚合物
薄膜是目前常用的两类增强材料。

玻璃纤维布由无碱玻璃抽丝编织而成，玻璃布
补强云母带又分单面补强和双面补强。

因生产工艺比较落后，用于耐火电缆的国
产云母带以双面玻璃布补强为主，以减少云母脱落，但双面补强会造成线缆直径
增大，成本增加。

国外则以单面补强为主，降低成本，提高云母烧结层的强度和
电性能，减小电缆直径。

目前采用的聚合物薄膜有聚酯膜、聚乙烯膜等。

采用聚
合物薄膜作为补强材料可以降低成本，提高表面的耐磨性、光洁性等。

但应保证
其燃烧时的产物不破坏云母带的绝缘性，且要有足够高的强度，延伸率不能太大。

黏合剂的作用是将云母纸和补强材料连为一体，对云母带的耐热性能高温绝
缘性等有着决定性影响。

黏合剂需满足云母纸与玻璃布间的高粘接强度，云母带
具有一定的柔性和边缘弯曲度，黏合剂的无机物含量要高三者缺一不可。

高群等
论述了国内外耐火云母带用黏合剂的大致发展过程。

用天然黏合剂制备的云母带
的绝缘性较低，因而发展了聚酯黏合剂。

但聚酯黏合剂黏结性差，收缩性大且易
受碱、氯化物有机溶剂和水的影响而裂解、降解，因此发展了环氧树脂黏合剂。

环氧树脂黏合剂因具有较高的绝缘性和较好的综合性能而得到了广泛应用，但在
高温和绝缘性方面仍有不足。

有机硅树脂具有良好耐高温和绝缘性特别是有机硅
黏合剂燃烧之后生成的具有良好的电绝缘性能，因此常用于环氧树脂不能胜任的
场合[2]。

2 矿物绝缘材料
矿物绝缘耐火电缆是指在金属护套内，由经压缩的矿物粉绝缘的一根或数根
导体组成的电缆。

它的耐火绝缘材料由绝缘填充材料和金属护套共同组成，二者
全为无机物，使得矿物绝缘耐火电缆在耐火方面有其他电缆无可比拟的优势。

矿
物绝缘耐火电缆的绝缘填充材料一般是氧化镁。

作为矿物绝缘耐火电缆的绝缘填
充材料，要满足两个条件：耐高温及高温时具有较高的电绝缘性。

低导电率要求
物质晶格能大且阳离子的化合价稳定并有充足的空隙，以减小离子传导，因此并
非所有难熔氧化物都是很好的耐高温绝缘材料。

矿物绝缘耐火电缆的金属护套材
料有铜、铜合金和不锈钢等。

矿物绝缘耐火电缆的材料组成决定了它具有明显的
优点和缺点，其优点表现为：耐火性能可靠；耐火绝缘材料全部由无机物质组成，不会燃烧，不会传播火焰，无有毒物质放出；具有抗机械损伤、载流量大、防动
物啃咬、寿命长等特点。

矿物绝缘耐火电缆的缺点表现为：1.生产工艺复杂。

矿物绝缘耐火电缆的生
产工艺有预制氧化镁瓷柱法、氧化镁粉自动灌装法和氩弧焊连续焊接法，每一种
工艺都很复杂。

2.安装施工工艺复杂。

由于矿物绝缘耐火电缆的材料组成、结构
特别，使得其在安装施工技术方面比其他电缆复杂许多，主要表现为不易弯曲，
需要大量的电缆头，而电缆头的制作也比较复杂。

3.氧化镁易受潮，因此对矿物
绝缘耐火电缆的适用场所、电缆连接处理都有严格的要求，以免氧化镁受潮造成
短路4.价格较高。

由于其材料组成制造工艺连接处理等方面的特殊性，使得其价
格较其他电缆高[3]。

3 快速陶瓷化耐火绝缘层
快速陶瓷化耐火电缆的耐火绝缘材料是一层聚合物基复合材料，它可低温快
速成瓷，因此被称之为低温快速陶瓷化耐火电缆料。

在通常的环境下这种聚合物
基复合材料具有良好的加工性、绝缘性、柔性，起到类似于普通电缆绝缘层的绝
缘作用；在高温火焰下，聚合物被烧掉，无机填料则在一定温度下快速瓷化，在
导体表面形成一层耐火绝缘壳体，保证了线路的完整。

它可集耐火及绝缘于一身，也可只作为耐火层使用。

而且陶瓷化耐火电缆可使用现有普通电缆的生产设备和
工艺，无需添加新设备和调整工艺。

陶瓷化耐火电缆的典型结构与普通电缆结构
相似。

4 结论
耐火绝缘层材料赋予了耐火电缆优异的耐火性能，使得耐火电缆在众多防火
要求较高的高层建筑、电厂、国防航空领域得到广泛应用。

经过数十年的研究，
国内耐火电缆用耐火绝缘层材料的制造技术取得了长足的进步，但与国外相比还
存在不小的差距。

提高云母粉的筛选技术与品质以提高云母带的高温绝缘性能，
减少补强材料的使用以减小电缆直径、减少材料使用、降低成本，开发高黏结、
低收缩、耐高温、绝缘性好的黏合剂将是我国未来耐火云母带发展中需要重点解
决的问题。

经过几十年的发展，矿物绝缘耐火电缆的绝缘材料基本统一为氧化镁，并且在今后其变化也不会太大。

通过研究发现，在陶瓷化耐火电缆料的研究中，
将基体材料从硅橡胶扩展至通用橡塑材料以扩大原材料来源、增加电缆品种，加
强高效阻燃剂的研究以减少阻燃剂用量、减少填充材料的总用量从而提高耐火绝
缘层材料的力学性能、加工性能，加强成瓷填料间的匹配性研究以扩大材料来源
将是今后快速陶瓷化耐火绝缘层材料发展中的热点与难点。

参考文献
[1]王玮，谢万春.耐火电缆中云母带的应用和选择[J].电线电缆，1999（3）：6
[2]徐应麟.耐火云母带在电线电缆中的应用[J].电线电缆，2001（5）：3
[3]李万新.浅析原材料对云母带质量的影响[J]. 中国非金属矿工业导刊，2001（6）：12。