江孝平（廣東產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)研究院,廣州 510330）

阻燃電纜性能分析及檢測(cè)

江孝平
（廣東產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)研究院,廣州 510330）

電線電纜的阻燃、耐火、低煙低毒性能一直是重要研發(fā)和測(cè)試項(xiàng)目，對(duì)于這些項(xiàng)目的目的和意義做出一定分析，同時(shí)對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)的做法做出解釋。

低煙無鹵電纜,阻燃電纜,阻燃電纜分析

0 引言

電線電纜是重要的社會(huì)必須工業(yè)品，用于電力的輸送、電器的連接等，電線的質(zhì)量很重要，而且近年來隨著環(huán)保的要求越來越高，更多阻燃、耐火、低煙、低毒的線纜相繼面世，對(duì)于這類產(chǎn)品的特性分析和檢測(cè)，有助于監(jiān)控質(zhì)量、保障安全。

1 阻燃、耐火、低煙無鹵電纜分析

1.1 阻燃性能

阻燃性能的設(shè)計(jì)初衷，是避免電線在并排敷設(shè)的時(shí)候，一點(diǎn)火苗引燃所有電線電纜并擴(kuò)散。最為常見的聚合物阻燃化學(xué)機(jī)理主要包括以下三種：（1）氣相阻燃機(jī)理，主要是通過含鹵的阻燃劑實(shí)現(xiàn)。（2）凝聚相阻燃機(jī)理，主要是添加磷系化合物實(shí)現(xiàn)。（3）中斷熱交換機(jī)理，主要通過鋁系阻燃劑實(shí)現(xiàn)。同時(shí)物理機(jī)理主要是通過結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、隔氧層的添加和鎧裝的包裹來實(shí)現(xiàn)的。

1.2 耐火性能

耐火性能（在火源作用下保持線路完整性的能力）的設(shè)計(jì)初衷，那些較為重要的公共場(chǎng)合，通常對(duì)火災(zāi)發(fā)生的初期，保持重要設(shè)備供電以及提供信號(hào)，疏散群眾有較高的要求。耐火電纜一般有三種，一種是在普通電纜的絕緣與導(dǎo)體間增加一層云母帶作為耐火層，云母帶一般有白云母、金云母、復(fù)合云母帶。當(dāng)電纜外表材料都燒毀時(shí)，電纜導(dǎo)體外側(cè)的云母帶短時(shí)起到絕緣作用。一種是絕緣或護(hù)套采用高溫陶瓷化硅橡膠絕緣材料，這種材料在火焰條件下會(huì)燒結(jié)成陶瓷狀耐火層，隔絕火焰。最后一種是礦物絕緣銅護(hù)套電纜，由于礦物絕緣耐火性能非常好，銅護(hù)套耐高溫性能也很好，因此在固定敷設(shè)場(chǎng)合，這種電纜有著非常明顯的優(yōu)勢(shì)。

1.3 無鹵性能、毒性

含鹵阻燃材料雖然阻燃的效果較好，但是在燃燒時(shí)，會(huì)釋放出較多的有害氣體，隨著社會(huì)對(duì)環(huán)保的要求越來越嚴(yán)格，電線電纜行業(yè)不斷研發(fā)出低鹵、無鹵產(chǎn)品的新材料，新材料不僅擁有良好的機(jī)械性能和電性能，而且擁有良好的阻燃性能，更符合環(huán)保的要求。一般常見的無鹵電纜使用的材料為聚烯烴或交聯(lián)聚烯烴，通過添加無鹵的阻燃劑來降低毒性和鹵含量。眾所周知火災(zāi)死亡的人員中，大部分是被毒氣熏死的，而不是大火燒死的，因此無鹵材料的毒性也是非常低，能在燃燒時(shí)極少地釋放毒性氣體。

1.4 低煙性能

過往火災(zāi)時(shí)的煙濃度非常嚴(yán)重，其中電纜著火時(shí)散發(fā)的煙就特別厲害，因?yàn)橐话汶娎|成分為PVC聚氯乙烯，在燃燒時(shí)會(huì)釋放大量的黑煙及有毒氣體。

為了保證電纜著火時(shí)散發(fā)的煙濃度不能過大，則需要從電纜材料著手解決，一般為了保證聚合物材料的低煙性能符合要求，是通過添加助劑的方法予以解決的，例如氫氧化鎂、氫氧化鋁或者磷系化合物等，這些助劑不但具有阻燃效果，同時(shí)還能抑制煙發(fā)散。目前效果最佳的抑煙劑當(dāng)屬鉬類化合物，如三氧化鉬。

2 阻燃、耐火、無鹵、低煙性能的測(cè)試

2.1 阻燃性能的檢測(cè)

阻燃性能主要通過3種方法進(jìn)行測(cè)試，對(duì)于電線生產(chǎn)的絕緣或者護(hù)套材料通常都采用氧指數(shù)法，一般認(rèn)定氧指數(shù)≥31%，則具有阻燃性能。對(duì)于成品的測(cè)試主要通過單根垂直燃燒法以及電纜的成束燃燒試驗(yàn)進(jìn)行。單根垂直燃燒法主要考核在一個(gè)丙烷噴槍短時(shí)供火條件下，單根電纜的火焰向上蔓延性能如何，這個(gè)試驗(yàn)對(duì)外徑較小的電纜測(cè)試較準(zhǔn)確，但是對(duì)于外徑偏大（直徑大于25mm），以及扁形電纜等不易于一點(diǎn)燃燒的電纜，則較為不準(zhǔn)確，因?yàn)榛鹧娓采w面很小，只能燃燒一部分面積。

最后一種是最為嚴(yán)格的成品電纜成束燃燒試驗(yàn)，按照A、B、C、D四種性能要求進(jìn)行，嚴(yán)格程度從高到低排列，A類試驗(yàn)最嚴(yán)格，需要最多的電纜數(shù)量和最長的燃燒時(shí)間（標(biāo)準(zhǔn)見GB/T18380-2008）。測(cè)試時(shí)樣品緊密排列在鐵梯上，懸掛于密封箱體內(nèi)，垂直于地面，使用排狀噴燈從電纜下部供火，測(cè)試40分鐘/20分鐘是否電纜燃燒碳化，若碳化長度多于2.5米則不合格。該試驗(yàn)基本模擬實(shí)際電纜溝或大樓布線方式，能有效測(cè)試電纜緊密排列時(shí)阻燃性能，較為科學(xué)和合理。

2.2 耐火性能的測(cè)試

標(biāo)準(zhǔn)GB/T19216-2008為測(cè)試方法，GA306-2007測(cè)試要求主要有2種溫度，分別為950～1000攝氏度，以及750～800攝氏度。測(cè)試方法是將電纜穿過5個(gè)圓環(huán)，并將電纜的所有線芯及圓環(huán)通上信號(hào)電流，測(cè)試電纜在排狀噴燈90分鐘內(nèi)是否有絕緣擊穿或短路。

云母帶的選擇以及繞包形式?jīng)Q定了耐火的通過與否，通常選擇雙層云母帶交叉纏繞導(dǎo)體，基本都合格，如果單層纏繞則盡量使云母帶搭蓋率大于50%。

2.3 無鹵性能的測(cè)試

無鹵性能的測(cè)試主要是GB/T17650-1998標(biāo)準(zhǔn)，其中GB/T17650.1部分為鹵酸氣體含量測(cè)試，GB/T17650.2-1998是pH值、電導(dǎo)率測(cè)試。兩個(gè)測(cè)試均是通過燃燒一定量的材料，并收集釋放的氣體，然后通過溶液吸收后，測(cè)試溶液中的含量，一個(gè)是測(cè)試鹵族元素的含量，一個(gè)是測(cè)試pH值、電導(dǎo)率。其中鹵素含量測(cè)試可通過其他方法方式進(jìn)行測(cè)量，例如離子色譜法、分光光度計(jì)法、原子爐分析等，更加的準(zhǔn)確和高效。

2.4 低煙性能的測(cè)試

主要測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)為GB/T17651-2008，按照標(biāo)準(zhǔn)選取一定量的成品，放置在燃燒皿上，燃燒皿裝有酒精及甲醇混合液體，通過一定量的這些液體對(duì)樣品的燃燒，在固定容積的房間內(nèi)，測(cè)量透光率，若透光率小于60%，則該試驗(yàn)不合格。

2.5 毒性試驗(yàn)的測(cè)試

對(duì)電線電纜的低毒性能進(jìn)行評(píng)價(jià)，通常采用以下兩種方法。（1）動(dòng)物實(shí)驗(yàn)法。將小白鼠置于規(guī)定的條件下保持動(dòng)態(tài)吸入試驗(yàn)產(chǎn)生煙氣的狀態(tài)，分析其中毒特征。（2）化學(xué)分析法。這種方法最常用、最知名的當(dāng)屬“毒性指數(shù)測(cè)定法”，其原理是“基于某種氣體的實(shí)際濃度同此氣體30min致死濃度的比值作為該氣體的毒性因子”?；蛘咄ㄟ^儀器直接測(cè)量樣品中指定有毒成分的含量，例如RoHs檢測(cè)。

3 結(jié)束語

隨著社會(huì)的不斷創(chuàng)新與發(fā)展，電線電纜這個(gè)發(fā)展了上百年的老產(chǎn)品不斷地老樹發(fā)新芽，更新?lián)Q代產(chǎn)品層出不窮。為了配合社會(huì)的各種經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、特殊性能的要求，必然會(huì)有更多的新產(chǎn)品誕生。我們更應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)新產(chǎn)品的研究和檢測(cè)，為百姓生活保駕護(hù)航。