关于阻燃电线电缆现状及未来发展前景探讨

关于阻燃电线电缆现状及未来发展前景探讨作者：李欣

来源：《商品与质量·学术观察》2013年第04期

摘要：随着国民经济的快速发展，我国加入世界贸易组织（WTO），加强与世界各国的合作交流，更大程度地与世界接轨。电力能源工业作为经济发展的基础产业得到高速发展，电力电缆、控制电缆、通讯电缆等产品需求量和使用量大幅上升。本文对目前用到的阻燃电缆中存在问题以及未来的发展进行了叙述，以供参考。

关键词：阻燃电线电缆低烟无卤现状发展前景

0、前言

众所周知，以前传统的电线电缆无论是护套材料，还是绝缘材料，大多使用聚氯乙烯材料，这类含卤的材料组成的电缆在燃烧过程中会产生大量的腐蚀气体和有毒烟雾，这些有毒有害气体会使人窒息死亡，严重妨碍救火工作的进行和人员疏散。随着阻燃技术的不断发展，人们对阻燃的认识也不断深化，在 20 世纪 70 年代至 80 年代着重于研究防止火焰扩散、延缓火焰蔓延的方法选择和采用自身不延燃的材料做阻燃电线电缆的绝缘材料。

1、阻燃电缆现状

电线电缆绝缘及护套用橡塑材料俗称电缆料，包括橡胶、塑料、尼龙等多种品种。在阻燃电缆中，目前应用较多的是塑料绝缘阻燃电缆，它以阻燃塑料作为绝缘层和护套层，并在绝缘层和护套层之间添加填充材料而制成。塑料绝缘阻燃电缆按塑料材料的类别不同可分为聚氯乙烯（PVC）绝缘聚氯乙烯护套阻燃电缆、聚氯乙烯绝缘聚乙烯（PE）护套阻燃电缆、聚乙烯绝缘聚乙烯护套阻燃电缆、交联聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套阻燃电缆及交联聚乙烯绝缘聚乙烯护套阻燃电缆等。

PVC可分为硬质和软质两大类，PVC含氯量高达56%，OI指数可大于45%，本身无须阻燃，但软PVC中加有最大量可达60phr的增塑剂，使含氯量降至36%，OI指数降至约22%，需要阻燃。用于阻燃软质PVC的阻燃剂很多，如磷酸酯、氢氧化铝（ATH）、三氧化二锑、硼酸锌、硼酸钡、氯化石蜡、红磷等。阻燃电线电缆配方一般为氯化石蜡和三氧化锑并用，并以阻燃增塑剂磷酸三（甲苯）酯代替部分易燃的邻苯二甲酸酯。1930年人们发现氧化锑-氯化石蜡协效体系，并且很快在高分子材料中应用成功。目前我国阻燃剂的总生产能力达l×105t以上，其中氯化石蜡为7.5×104t，我国生产的氯化石蜡主要有氯化石蜡-42、氯化石蜡-52、氯化石蜡-70，氯化石蜡比较经济，但是用氯化石蜡阻燃高结晶性的PE时，阻燃制品性能明显恶化（熔化后的阻燃剂使 PE 的结晶度下降）。辽宁盖州天机化工厂生产的新产品硼酸锌-2335

（2nO·B2O3·5H2O）在电缆用塑料和橡胶的阻燃产品中得到有效应用，在一些要求高阻燃，

低污染性的塑料或橡胶电缆护套料中，ZB-2335是比较经济适用的阻燃剂。氢氧化铝（ATH）在阻燃电缆绝缘包覆层有一定程度的使用，低碱含量的ATH新产品很可能在电缆阻燃领域开辟市场。由广东省消防总队、原化工部合成材料研究院、佛山华星陶瓷精细原料公司共同研制的微米级消烟阻燃剂可用于电线电缆中阻燃，无毒、稳定性好、不挥发、价格便宜。氢氧化镁属于添加型无机阻燃剂，与同类无机阻燃剂相比，具有更好的抑烟效果。氢氧化镁在生产、使用和废弃过程中均无有害物质排放，而且还能中和燃烧过程中产生的酸性与腐蚀性气体，是一种环保型绿色阻燃剂。氢氧化镁热分解温度高，比无机阻燃剂氢氧化铝高出140℃，可以使添加氢氧化镁的合成材料能承受高的加工温度，利于加快挤塑速度，缩短模塑时间，同时亦有助于提高阻燃效率。氢氧化镁粒径细，对设备磨损小，利于延长加工设备使用寿命，同时原料易得，生产成本低，可广泛用于聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、高抗冲聚苯乙烯和ABS等领域。我国目前氢氧化镁阻燃剂年生产能力约为1.3万吨。

PVC阻燃剂中，如以对氧指数的贡献而言，三氧化二锑（Sb2O3）是最有效的，它是PVC 中所含氯的高效协效剂。现阶段，国内外主要致力于高功能复合阻燃消烟体系研究。在提高阻燃性同时，减少发烟量。如汕头大学化学系采用Sb2O3，CaCO3和金属氧化物构成阻燃消烟体系，研制了高阻燃性的PVC塑料。

2、阻燃电缆的发展前景

卤系阻燃剂的阻燃作用已被大家公认并广泛应用，然而含氯、溴的阻燃材料在燃烧时易放出有刺激性和腐蚀性的卤化氢气体。随着阻燃技术的发展，人们对阻燃剂的性能要求越来越严格，也越来越全面，不仅关心阻燃剂的一级防火性能，更关心它的二级防火性能。多年来国内外都致力于低烟无卤阻燃电缆的研究和发展。在过去几年里，世界范围的立法和市场要求已促使阻燃剂朝着低烟、无卤、无毒这一趋势发展。

低烟无卤阻燃电缆通常考核电缆的阻燃性能、腐蚀性（pH值和导电率）及烟密度。其燃烧性能应通过成束燃烧试验，分A、B、C三类。燃烧气体腐烛程度是通过间接测定燃烧气体水溶液pH值和导电率来确定，按GB/T 17650.2-1998规定的试验方法和指标进行试验。低烟无卤阻燃电缆的发烟量的评价参照ASTM E 622试验和GB/T17651-1998规定的方法和指标。

从阻燃电缆的长远发展来看，虽然环保和有关标准都要求使用无卤阻燃电缆，但由于无卤阻燃电缆成本高，在我国依然是有卤阻燃电缆居多。近年来有些单位将隔氧层电缆应用于油田中，将电缆中电缆隔离层改为阻燃剂含量很高的隔火层，可通过A、B类防火试验，但外隔离层要求有足够的机械性能，又要阻燃，技术难度较大。上海电缆厂用隔氧层专利技术，制造的无卤阻燃电缆的敷设容量可以达到 IEC 60332-3标准规定的A类容量的1.68倍。该种电缆按照GB/T 17651进行烟密度试验，透光率达到95%左右，指标远大于标准中低烟无卤阻燃标准（T>60%）。在隧道和夹层中敷设这种隔氧层无卤阻燃电缆后，即便不采取其他防火阻火辅助设施，也能起到卓越的防火性能。

乙华平橡胶是专用于低烟无卤阻燃电缆护套的橡胶材料，其性能满足低烟无卤阻燃电缆的要求。乙华平橡胶是乙烯和醋酸乙烯的共聚物，化学名称为乙烯醋酸乙烯橡胶，简称EVM，属于特种橡胶，在耐高温耐油，耐天候老化以及阻燃方面都是非常优秀的。近年来在电缆、家用电器及汽车橡胶配件等产品上应用非常广泛，已经成为某些特殊橡胶制品所不可替代的新型材料。

交联电缆料在我国的使用逐渐增多。德阳电缆公司试制成功的l5kV交联聚乙烯绝缘电缆不仅具有无卤低烟性能，同时达到 A 级阻燃水平。于2002年5月经国家建筑防火材料质量监督检验中心检验，电缆的三个关键指标，A级、阻燃、烟气毒性和烟密度，均通过了试验，烟密度-最小透光率 72% （要求 60%），同时实现了高阻燃和低烟无卤。此外随着硅烷交联技术的应用日益广泛，硅烷交联PE电缆的阻燃也成了众多电缆厂家急需解决的问题。高性能防火电缆国内生产企业不多。某机场航站区扩建结构化布线系统工程。SYSTTMAX-SCS结构化布线系统中的GigaSPEEDE2071六大类全系列阻燃型水平电缆为UL实验室和国家电气规程（NEC）中最高阻燃级别CMP级阻燃电缆，电缆燃点在800℃以上，可以有效地防止由于电缆短路等原因而造成的电缆自燃的可能性，并阻止火势蔓延。

3、结束语

从世界范围内阻燃电缆的发展现状来分析，产品科技含量进一步加大，新产品不断问世。我国与发达国家相比，还有一定的差距。但随着中国加入世界贸易组织，更大程度地与世界接轨，又有城乡电网改造、西部大开发及通信设施大面积升级改造对电线电缆产品的巨大需求，我国阻燃电缆会得到更好的发展。

4、致谢

本文的研究得到了江苏省质量技术监督局科研计划的资助（编号：KJ122703）