淺談電線電纜材料阻燃性能研究現狀

摘要：高分子材料因其具有的優異的性能，低廉的價格而廣泛的應用于電線電纜的生產制造領域，但是大多數電纜用材料屬于易燃、可燃材料，燃燒時對人們的生命安全和環境造成了巨大的危害。為提高電氣線路的整體安全水平，電纜材料的阻燃性能研究已成為電纜行業的一個發展方向。本文針對阻燃電纜的分類、阻燃材料的性能及阻燃原理等進行了比較分析，對電線電纜的阻燃性能進行重點研究。

關鍵詞：電線；電纜；阻燃性能

1.前言

電線電纜的阻燃性能的好壞在一定程度上決定了電氣線路的整體安全水平。近年來，隨著經濟速度的不斷加快，各種大型工業設施，高層商業建筑、地下建筑和居民住宅數量的逐漸增多，線纜的使用總量越來越大，且敷設的密集度也越來越高。根據消防部門的統計，我國發生的火災中，因電氣引起的火災占一半左右。而電氣火災中，由于電線電纜的老化和過載使用引起的火災占較大比例，同時因火災時引燃電線電纜中可燃絕緣和護套材料，致使火災事故進一步擴大，電線電纜的安全時刻影響著我們的日常生活和社會生產。所以關注其阻燃性能的研究，提高電線電纜的阻燃性能至關重要。

2. 電線電纜火災概述

電線電纜是用于傳輸電能、傳遞信號及實現電磁能轉換的電工產品。電能在傳輸過程中由于導體工作發熱使得電線電纜自身發熱溫度升高。一般情況下，電纜在工作溫度下長期運行不會發生事故。當電纜長期過載或某一用戶發生短路等故障，就會使通過電線電纜的電流瞬間飆升，產生極大的熱量引起電纜絕緣獲護套材料的燃燒。過去人們在布線時都采取成束敷設的方式，只要其中一條線路發生燃燒那么就會造成所有線路共同失火的可能。

線纜長期運行會導致絕緣及護套性能老化因而在電場作用下而被電流擊穿，發生短路事故引起火災。電纜的絕緣和護套材料的易燃性是火災發生和蔓延的主要原因，而電纜材料在燃燒過程中釋放的大量的有毒有害氣體則嚴重危害了人們的生命安全并給人們帶來了財產損失。

3.阻燃電線電纜概念

阻燃電線電纜難以著火并具有阻止或延緩火焰蔓延的能力。雖被燃燒，但在撤去火源后，火焰的蔓延僅在限定范圍內，殘焰及灼燒在限定時間內能自行熄滅，其在火災情況下有可能被燒壞而不能運行，可以防止火災的擴大。通常阻燃電纜指的是能通過GB/T 18380.3（IEC60332.3）試驗合格的電線電纜。

4.阻燃電線電纜種類及性能

4.1 .普通阻燃電線電纜

普通阻燃電線電纜絕緣及護套材料一般采用的是含鹵素（或加入含鹵素阻燃劑改性）的高分子材料，最常用的是聚氯乙烯（PVC）材料。普通的PVC樹脂具有極高的電絕緣性，耐化學性，耐磨性、耐老化性能優良，且價格低廉的特點而成為我國目前使用量最大的電纜材料原料，但PVC燃燒時會釋放出氯化氫、一氧化碳、二氧化碳、各種芳香烴類、含氯化合物等有毒有害氣體。

4.2. 低煙型阻燃電線電纜

低煙型阻燃電線電纜可在絕緣及護套材料中加入氫氧化鋁、氫氧化鎂等無機氫氧化物阻燃劑。其阻燃原理為凝聚相阻燃原理：氫氧化鋁、氫氧化鎂受熱分解釋放水分，同時吸收熱量降低絕緣及護套材料的實際溫度，抑制材料的分解和釋放可燃性氣體。生成的金屬氧化物又是耐火材料，覆蓋于材料表面能提高絕緣及護套抵抗火焰的能力，起到隔絕空氣阻止燃燒的目的。氫氧化鋁、氫氧化鎂作為阻燃劑優點如下：無毒、不揮發、價廉、阻燃、消煙。但與基體樹脂相容性差，作為阻燃劑時必須大量添加才能達到一定的阻燃級別，大量添加易導致材料成型加工性、力學性能降低。

低煙型阻燃線纜也可在材料中加入銻系化合物。銻系化合物本身不是阻燃劑，而是一種阻燃協同劑，常與鹵化物配合使用，在高溫下三氧化二銻與鹵化物反應生成三鹵化銻或鹵氧化銻，其阻燃原理為氣相阻燃原理：三鹵化銻蒸汽能較長時間停留在燃燒區，可稀釋可燃性氣體，三鹵化銻蒸汽密度大，覆蓋在聚合物表面，可起到隔熱隔氧的作用，這對抑制材料的燃燒是非常有效的；鹵氧化銻的分解為吸熱反應，可有效降低被阻燃材料的溫度和分解速率；液態及固態三鹵化銻微粒的表面效應可降低火焰能量；三鹵化銻能促進凝聚相的成炭反應，相對延緩生成可燃氣體的材料的熱分解和氧化分解，且生成的炭層可阻止可燃氣逸入火焰區，并保護下層材料免遭破壞。

4.3. 低煙無鹵型阻燃電線電纜

低煙無鹵型阻燃電線電纜的絕緣及護套材料多為熱塑性彈性體材料，材料中不含有氟氯溴碘等鹵族元素，在制作過程中排除了汞、鉻、鎘、鉛等對環境有較大污染的重金屬元素，經常采用的材料有聚酰胺。這種線纜的阻燃機理為中斷交換阻燃機理。中斷交換阻燃是指將阻燃材料燃燒時產生的部分熱量帶走，致使材料不能維持熱分解溫度，因而不能持續產生可燃氣體，于是燃燒自熄。例如，當阻燃材料受強熱或燃燒時可熔化，而熔融材料滴落時，可將大部分熱量帶走，致使燃燒延緩，最后可能終止燃燒。這類線纜由于燃燒后對設備和建筑物腐蝕性極小，因而能最大限度的降低經濟損失，具有很高的安全性能。但滴落的灼熱液滴可引燃其他物質，增加了火災的危險性，因此選用阻燃劑時要考慮防熔滴。

4.4. 氟塑料型阻燃電線電纜

氟塑料型阻燃電線電纜由于其材料的特殊的化學結構而使自身帶有阻燃性。這種材料無需改性或作阻燃處理，具有耐高溫、抗氧化、不易燃、氧指數高、能自熄等特點，是光纖通信電纜的理想用線。但該類阻燃電線電纜成本超過以上三種線纜，在大眾市場上沒有價格競爭優勢，因此目前只應用于國家安全性工程中。

5. 總結：

我國快速發展的經濟建設對電線電纜的需求量越來越大，普通電線電纜無法避免潛在的火災危險性，已經逐漸不適宜經濟建設的需求了。阻燃電線電纜因其優秀的控制火災危險的能力越來越受重視，加強對阻燃性電線電纜的研究，開發出性能優良價格低廉的阻燃材料，滿足當前幾年和未來的社會需求，是我們必須肩負的責任。

參考文獻：

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作者簡介：戚歡（1984.1），女，漢族，廣西南寧人，助理工程師，碩士，單位：特變電工（德陽）電纜股份有限公司，研究方向：電線電纜材料。