无卤低烟阻燃电缆设计(编辑修改稿)

无卤低烟阻燃电缆设计(编辑修改稿)内容摘要：

m 12 2Al（ OH） 3 Al2O3+3H2O（ 940J/g 吸热） 360℃ Mg（ OH） 2 MgO+H2O（ 990J/g 吸热） 含这些阻 燃剂的聚烯烃电线，从水平燃烧试验的结果看，燃烧时间，含 ATH 的比用 MDH 的长， MDH 阻燃效果好一些。 “住友电气“研究试验 ，把 ATH 和 MDH，用 DSC 差热分析法测量其吸热量，结果如图表明。 图 金属氢氧化物的吸热特性 ATH 在 280℃附近吸热量最大， MDH 是在 360℃附近最大。 而聚乙烯约在 360℃时有一放热峰。 这个温度，与 MDH 热分解时最大吸热峰一致，这个结果说明， ATH 并用 MDH 对聚乙烯的阻燃作用更有效。 “昭和电线 レヒュ —— 1992” 用锥形量热计试验证实着火时间延长，最大热释放量降低，炭化残 渣物增多。 有机高聚物当受热到某一温度时会分解出低分子挥发物，分解产物达到着火温度（一般在 300℃上下），在有空气（氧）存在时引发燃烧。 从 IEEE38 IEC603323 成束电缆垂直燃烧试验过程，测得离供热火源扁烧咀 30cm 到 120cm 高度处，试验过程的火焰温度约为 550℃ 13 500℃降到 280℃ 200℃。 由此看出试验电缆的高聚物外护套层，如不能控制外护套层温升（热量增加），燃烧就会不断往上方进行，直到整束试验电缆烧完为止。 浙江温州化工阻燃材料厂在 WDZ1 无卤多功能阻燃剂的研制方案中，首先就是 接受了上述客观实际，并考虑到阻燃聚合物中必须添加多量无卤阻燃剂，从而引起挤塑成型很困难的普遍缺点。 WDZ1 无卤多功能阻燃剂用在热塑性或热固性无卤低烟阻燃电缆护套料中，实现了在 200℃ 500℃温度范围中，由于 WDZ1 受热时吸热，并可使高聚物在热态下不完全燃烧逐渐转化为“类似石墨”（ like grahite），形成一阻隔空气层，这样使阻燃性能大提高，烟雾释放量降低，有良好挤塑加工性能。 可谓一优良新的添加型无卤阻燃剂。 Cone 锥型量热计测得最大热释放速率 RHR、烟释放量 SEA 的数据和曲线图 表 锥型量热 计测量无卤阻燃剂的热特性 样品类型 含 WDZ1 HFLS 市场 FHLS 纯 PE+EVA RHR KW/m2 SEA m2/kg 131 102 184 157 1776 14 图 含 WDZ1 的 HFLS 料 图 市场的 HFLS 料 2020 年 martinswerk 马丁公司推出具有“成 炭 功能的氢氧化铝 、 如MARTINALChar，氢氧化镁 、 如 MAGNIFINChar 牌号，能比较多的提高阻燃聚合物的氧指数（提高 FPI 火灾指数 =最大释热速率 /点燃时间）。 初期对镁、铝氢氧化物， 在聚合物中所具有阻燃能力，是由于金属氢氧化物遇热分解“脱水吸热”，达到聚合物阻燃，用热平衡基理来解释，还不完善。 小截面交联聚乙烯绝缘高阻燃电缆设计 小截面交联聚乙烯绝缘高阻燃电缆 的技术难点如： 1. 交联聚乙烯塑料（ XLPE）是电缆绝缘物中最易燃的聚合物，氧指数（ OI）为 19， PE 的燃烧值为 11000Kcal/kg，是已有工业品聚合物中热值最高的，是普通 PVC 电缆料热值的 2。 8 倍，是绝缘乙丙橡皮热值的约 倍。 2．如 7 控缆的绝缘线芯表面总周长为 68mm，是同截面单芯 mm2 线 芯绝缘表面周长 17mm 的 4 倍。 这样绝缘表面与空气接触和受热面积也大，都是燃烧有利条件。 3．按 成束电缆垂直燃烧试验方法规定 ,对满足 A 级燃烧的试品 ,要求每一公尺长的电缆要有 7 立升的可燃物供试验 ,如对 7 交联聚乙烯绝缘控缆每一公尺电缆束中含有 2 立升的交联聚乙 15 烯 (外护套 PVC 约 5立升 ),仅就聚乙烯若燃烧起来发出的热量约有 20200 Kcal 相当于作 A 级燃烧试验火源热量的 倍。 这么严苛的燃烧条件对交联聚乙烯绝缘小截面控制电缆，是非常难达到的，必须按高阻燃能力来设 计护层，并在结构上也得采取一些措施，才可能既满足 的物理机械和电性能，又能保证按 的燃烧试验的要求。 电缆结构设计 所谓交联聚乙烯绝缘高阻燃小截面电缆 ，实质就是要提高电缆结构中可燃材料部分的阻燃能力。 从电缆做成束垂直燃烧试验失败的情况来看，是护层内的绝缘层吸收了由护层之外进去的热量，使绝缘层升温，促使聚合物降解（分解）成为低分子挥发物，当温度继续升高，达到分解产物的着火温度，在有空气存在的情况下引发燃烧，继而产生热量使燃烧部分温度进一步升高；这样的恶性循环， 加速了电缆燃烧直到试品完全烧光而告终（对无阻燃能力的电缆是如此）。 由此很自然会起到提高绝缘层的阻燃能力。 要知目前的阻燃剂或是有阻燃能力的聚合物，不是极性结构，就是易吸水的物质。 这些物质对绝缘层提高一点阻燃能力，但都会使电性能恶化，这是顾此失彼的事不能办。 从物质燃烧三要素，即可燃物、热量（温度）、氧气，对其中之一加以限制，即可达到燃烧不能进行的目的。 由此容易看出，使受热或燃烧的电缆的热量得到控制，是提高电缆 16 的阻燃能力行之效的途径。 无论是哪种阻燃电缆，欲能通过 成束燃烧试验，其所用 材料的氧指数 OI（衡量材料难燃程度）和采用电缆的结构则是关键。 设计的阻燃电缆要性能好、结构最佳。 通常先对构成电缆几种有机物材料的 OI 来计算出电缆的平均 OI，即： n n [OI]=[Σ Si OIi] / [Σ si] i=1 i=1 然后，用电缆的平均 OI 来初步评估电缆的阻燃能力。 计算的电缆的平均 OI 越高，则通过成束燃烧试验的可能性就越大。 但 OI 的提高将带来成本增加。 为挡住电缆外来的热量和空气浸入电缆内部，用有高阻燃能 力（ OI 50 左右）的填充混合物填满成缆线芯外层空隙，工艺上可以通过挤包同时或预先挤成圆胶条成缆时填入。 一般经验按平均 OI 约为 3235 时， ZAKYJV 的外护套的 OI 要达到 35 为好，如下所示： 表 电缆结构材料氧指数 ZAKYJV（ 450/750V） 7 阻燃等级 A 类 绝缘 XLPE 的 OI 19 填充材料的 OI 50 绕包带的 OI 50 外护套的 OI 35 电缆的平均 OI 33． 5 外护层性能和护层的径向厚度和成 品电缆外径按 GB 标准执行。 17 综合起来说 ,交联聚乙烯绝缘高阻燃小截面电缆除保证通过 GB A 级阻燃性能试验 ,其他性能 (物理、机械、电气 )仍执行 GB 标准。 试验结果 表 交联聚乙烯绝缘高阻燃小截面电缆成束垂直燃烧试验结果 试品名称 型号 ZAKYJV 产品规格 7 电缆外径 mm 根数。