阻燃電纜性能分析及檢測

江孝平（廣東產品質量監督檢驗研究院,廣州 510330）

阻燃電纜性能分析及檢測

江孝平
（廣東產品質量監督檢驗研究院,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和測試項目，對于這些項目的目的和意義做出一定分析，同時對于標準的做法做出解釋。

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必須工業品，用于電力的輸送、電器的連接等，電線的質量很重要，而且近年來隨著環保的要求越來越高，更多阻燃、耐火、低煙、低毒的線纜相繼面世，對于這類產品的特性分析和檢測，有助于監控質量、保障安全。

1 阻燃、耐火、低煙無鹵電纜分析

1.1 阻燃性能

阻燃性能的設計初衷，是避免電線在并排敷設的時候，一點火苗引燃所有電線電纜并擴散。最為常見的聚合物阻燃化學機理主要包括以下三種：（1）氣相阻燃機理，主要是通過含鹵的阻燃劑實現。（2）凝聚相阻燃機理，主要是添加磷系化合物實現。（3）中斷熱交換機理，主要通過鋁系阻燃劑實現。同時物理機理主要是通過結構的設計、隔氧層的添加和鎧裝的包裹來實現的。

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）的設計初衷，那些較為重要的公共場合，通常對火災發生的初期，保持重要設備供電以及提供信號，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、復合云母帶。當電纜外表材料都燒毀時，電纜導體外側的云母帶短時起到絕緣作用。一種是絕緣或護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燒結成陶瓷狀耐火層，隔絕火焰。最后一種是礦物絕緣銅護套電纜，由于礦物絕緣耐火性能非常好，銅護套耐高溫性能也很好，因此在固定敷設場合，這種電纜有著非常明顯的優勢。

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，會釋放出較多的有害氣體，隨著社會對環保的要求越來越嚴格，電線電纜行業不斷研發出低鹵、無鹵產品的新材料，新材料不僅擁有良好的機械性能和電性能，而且擁有良好的阻燃性能，更符合環保的要求。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，能在燃燒時極少地釋放毒性氣體。

1.4 低煙性能

過往火災時的煙濃度非常嚴重，其中電纜著火時散發的煙就特別厲害，因為一般電纜成分為PVC聚氯乙烯，在燃燒時會釋放大量的黑煙及有毒氣體。

為了保證電纜著火時散發的煙濃度不能過大，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，同時還能抑制煙發散。目前效果最佳的抑煙劑當屬鉬類化合物，如三氧化鉬。

2 阻燃、耐火、無鹵、低煙性能的測試

2.1 阻燃性能的檢測

阻燃性能主要通過3種方法進行測試，對于電線生產的絕緣或者護套材料通常都采用氧指數法，一般認定氧指數≥31%，則具有阻燃性能。對于成品的測試主要通過單根垂直燃燒法以及電纜的成束燃燒試驗進行。單根垂直燃燒法主要考核在一個丙烷噴槍短時供火條件下，單根電纜的火焰向上蔓延性能如何，這個試驗對外徑較小的電纜測試較準確，但是對于外徑偏大（直徑大于25mm），以及扁形電纜等不易于一點燃燒的電纜，則較為不準確，因為火焰覆蓋面很小，只能燃燒一部分面積。

最后一種是最為嚴格的成品電纜成束燃燒試驗，按照A、B、C、D四種性能要求進行，嚴格程度從高到低排列，A類試驗最嚴格，需要最多的電纜數量和最長的燃燒時間（標準見GB/T18380-2008）。測試時樣品緊密排列在鐵梯上，懸掛于密封箱體內，垂直于地面，使用排狀噴燈從電纜下部供火，測試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。該試驗基本模擬實際電纜溝或大樓布線方式，能有效測試電纜緊密排列時阻燃性能，較為科學和合理。

2.2 耐火性能的測試

標準GB/T19216-2008為測試方法，GA306-2007測試要求主要有2種溫度，分別為950～1000攝氏度，以及750～800攝氏度。測試方法是將電纜穿過5個圓環，并將電纜的所有線芯及圓環通上信號電流，測試電纜在排狀噴燈90分鐘內是否有絕緣擊穿或短路。

云母帶的選擇以及繞包形式決定了耐火的通過與否，通常選擇雙層云母帶交叉纏繞導體，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 無鹵性能的測試

無鹵性能的測試主要是GB/T17650-1998標準，其中GB/T17650.1部分為鹵酸氣體含量測試，GB/T17650.2-1998是pH值、電導率測試。兩個測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，測試溶液中的含量，一個是測試鹵族元素的含量，一個是測試pH值、電導率。其中鹵素含量測試可通過其他方法方式進行測量，例如離子色譜法、分光光度計法、原子爐分析等，更加的準確和高效。

2.4 低煙性能的測試

主要測試標準為GB/T17651-2008，按照標準選取一定量的成品，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樣品的燃燒，在固定容積的房間內，測量透光率，若透光率小于60%，則該試驗不合格。

2.5 毒性試驗的測試

對電線電纜的低毒性能進行評價，通常采用以下兩種方法。（1）動物實驗法。將小白鼠置于規定的條件下保持動態吸入試驗產生煙氣的狀態，分析其中毒特征。（2）化學分析法。這種方法最常用、最知名的當屬“毒性指數測定法”，其原理是“基于某種氣體的實際濃度同此氣體30min致死濃度的比值作為該氣體的毒性因子”。或者通過儀器直接測量樣品中指定有毒成分的含量，例如RoHs檢測。

3 結束語

隨著社會的不斷創新與發展，電線電纜這個發展了上百年的老產品不斷地老樹發新芽，更新換代產品層出不窮。為了配合社會的各種經濟、環保、特殊性能的要求，必然會有更多的新產品誕生。我們更應該加強對新產品的研究和檢測，為百姓生活保駕護航。