阻燃电缆性能分析及检测

阻燃电缆性能分析及检测

作者：江孝平

来源：《山东工业技术》2015年第16期

摘要：电线电缆的阻燃、耐火、低烟低毒性能一直是重要研发和测试项目，对于这些项目的目的和意义做出一定分析，同时对于标准的做法做出解释。

关键词：低烟无卤电缆，阻燃电缆，阻燃电缆分析

0 引言

电线电缆是重要的社会必须工业品，用于电力的输送、电器的连接等，电线的质量很重要，而且近年来随着环保的要求越来越高，更多阻燃、耐火、低烟、低毒的线缆相继面世，对于这类产品的特性分析和检测，有助于监控质量、保障安全。

1 阻燃、耐火、低烟无卤电缆分析

1.1 阻燃性能

阻燃性能的设计初衷，是避免电线在并排敷设的时候，一点火苗引燃所有电线电缆并扩散。最为常见的聚合物阻燃化学机理主要包括以下三种：（1）气相阻燃机理，主要是通过含卤的阻燃剂实现。（2）凝聚相阻燃机理，主要是添加磷系化合物实现。（3）中断热交换机理，主要通过铝系阻燃剂实现。同时物理机理主要是通过结构的设计、隔氧层的添加和铠装的包裹来实现的。

1.2 耐火性能

耐火性能（在火源作用下保持线路完整性的能力）的设计初衷，那些较为重要的公共场合，通常对火灾发生的初期，保持重要设备供电以及提供信号，疏散群众有较高的要求。耐火电缆一般有三种，一种是在普通电缆的绝缘与导体间增加一层云母带作为耐火层，云母带一般有白云母、金云母、复合云母带。当电缆外表材料都烧毁时，电缆导体外侧的云母带短时起到绝缘作用。一种是绝缘或护套采用高温陶瓷化硅橡胶绝缘材料，这种材料在火焰条件下会烧结成陶瓷状耐火层，隔绝火焰。最后一种是矿物绝缘铜护套电缆，由于矿物绝缘耐火性能非常好，铜护套耐高温性能也很好，因此在固定敷设场合，这种电缆有着非常明显的优势。

1.3 无卤性能、毒性

含卤阻燃材料虽然阻燃的效果较好，但是在燃烧时，会释放出较多的有害气体，随着社会对环保的要求越来越严格，电线电缆行业不断研发出低卤、无卤产品的新材料，新材料不仅拥有良好的机械性能和电性能，而且拥有良好的阻燃性能，更符合环保的要求。一般常见的无卤

电缆使用的材料为聚烯烃或交联聚烯烃，通过添加无卤的阻燃剂来降低毒性和卤含量。众所周知火灾死亡的人员中，大部分是被毒气熏死的，而不是大火烧死的，因此无卤材料的毒性也是非常低，能在燃烧时极少地释放毒性气体。

1.4 低烟性能

过往火灾时的烟浓度非常严重，其中电缆着火时散发的烟就特别厉害，因为一般电缆成分为PVC聚氯乙烯，在燃烧时会释放大量的黑烟及有毒气体。

为了保证电缆着火时散发的烟浓度不能过大，则需要从电缆材料着手解决，一般为了保证聚合物材料的低烟性能符合要求，是通过添加助剂的方法予以解决的，例如氢氧化镁、氢氧化铝或者磷系化合物等，这些助剂不但具有阻燃效果，同时还能抑制烟发散。目前效果最佳的抑烟剂当属钼类化合物，如三氧化钼。

2 阻燃、耐火、无卤、低烟性能的测试

2.1 阻燃性能的检测

阻燃性能主要通过3种方法进行测试，对于电线生产的绝缘或者护套材料通常都采用氧指数法，一般认定氧指数≥31%，则具有阻燃性能。对于成品的测试主要通过单根垂直燃烧法以及电缆的成束燃烧试验进行。单根垂直燃烧法主要考核在一个丙烷喷枪短时供火条件下，单根电缆的火焰向上蔓延性能如何，这个试验对外径较小的电缆测试较准确，但是对于外径偏大（直径大于25mm），以及扁形电缆等不易于一点燃烧的电缆，则较为不准确，因为火焰覆盖面很小，只能燃烧一部分面积。

最后一种是最为严格的成品电缆成束燃烧试验，按照A、B、C、D四种性能要求进行，严格程度从高到低排列，A类试验最严格，需要最多的电缆数量和最长的燃烧时间（标准见GB/T18380-2008）。测试时样品紧密排列在铁梯上，悬挂于密封箱体内，垂直于地面，使用排状喷灯从电缆下部供火，测试40分钟/20分钟是否电缆燃烧碳化，若碳化长度多于2.5米则不合格。该试验基本模拟实际电缆沟或大楼布线方式，能有效测试电缆紧密排列时阻燃性能，较为科学和合理。

2.2 耐火性能的测试

标准GB/T19216-2008为测试方法，GA306-2007测试要求主要有2种温度，分别为950～1000摄氏度，以及750～800摄氏度。测试方法是将电缆穿过5个圆环，并将电缆的所有线芯及圆环通上信号电流，测试电缆在排状喷灯90分钟内是否有绝缘击穿或短路。

云母带的选择以及绕包形式决定了耐火的通过与否，通常选择双层云母带交叉缠绕导体，基本都合格，如果单层缠绕则尽量使云母带搭盖率大于50%。

2.3 无卤性能的测试

无卤性能的测试主要是GB/T17650-1998标准，其中GB/T17650.1部分为卤酸气体含量测试，GB/T17650.2-1998是pH值、电导率测试。两个测试均是通过燃烧一定量的材料，并收集释放的气体，然后通过溶液吸收后，测试溶液中的含量，一个是测试卤族元素的含量，一个是测试pH值、电导率。其中卤素含量测试可通过其他方法方式进行测量，例如离子色谱法、分光光度计法、原子炉分析等，更加的准确和高效。

2.4 低烟性能的测试

主要测试标准为GB/T17651-2008，按照标准选取一定量的成品，放置在燃烧皿上，燃烧皿装有酒精及甲醇混合液体，通过一定量的这些液体对样品的燃烧，在固定容积的房间内，测量透光率，若透光率小于60%，则该试验不合格。

2.5 毒性试验的测试

对电线电缆的低毒性能进行评价，通常采用以下两种方法。（1）动物实验法。将小白鼠置于规定的条件下保持动态吸入试验产生烟气的状态，分析其中毒特征。（2）化学分析法。这种方法最常用、最知名的当属“毒性指数测定法”，其原理是“基于某种气体的实际浓度同此气体30min致死浓度的比值作为该气体的毒性因子”。或者通过仪器直接测量样品中指定有毒成分的含量，例如RoHs检测。

3 结束语

随着社会的不断创新与发展，电线电缆这个发展了上百年的老产品不断地老树发新芽，更新换代产品层出不穷。为了配合社会的各种经济、环保、特殊性能的要求，必然会有更多的新产品诞生。我们更应该加强对新产品的研究和检测，为百姓生活保驾护航。