無(wú)鹵低煙阻燃電纜設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2025-07-07 23:21 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 280℃ 2Al（ OH） 3 Al2O3+3H2O（ 940J/g 吸熱） 360℃ Mg（ OH） 2 MgO+H2O（ 990J/g 吸熱） 含這些阻 燃劑的聚烯烴電線(xiàn)，從水平燃燒試驗(yàn)的結(jié)果看，燃燒時(shí)間，含 ATH 的比用 MDH 的長(zhǎng)， MDH 阻燃效果好一些?！白∮央姎狻把芯吭囼?yàn) ，把 ATH 和 MDH，用 DSC 差熱分析法測(cè)量其吸熱量，結(jié)果如圖表明。 圖 金屬氫氧化物的吸熱特性 ATH 在 280℃附近吸熱量最大， MDH 是在 360℃附近最大。而聚 13 乙烯約在 360℃時(shí)有一放熱峰。這個(gè)溫度，與 MDH 熱分解時(shí)最大吸熱峰一致，這個(gè)結(jié)果說(shuō)明， ATH 并用 MDH 對(duì)聚乙烯的阻燃作用更有效。“昭和電線(xiàn) レヒュ —— 1992” 用錐形量熱計(jì)試驗(yàn)證實(shí)著火時(shí)間延長(zhǎng)，最大熱釋放量降低，炭化殘 渣物增多。 有機(jī)高聚物當(dāng)受熱到某一溫度時(shí)會(huì)分解出低分子揮發(fā)物，分解產(chǎn)物達(dá)到著火溫度（一般在 300℃上下），在有空氣（氧）存在時(shí)引發(fā)燃燒。 從 IEEE38 IEC603323 成束電纜垂直燃燒試驗(yàn)過(guò)程，測(cè)得離供熱火源扁燒咀 30cm 到 120cm 高度處，試驗(yàn)過(guò)程的火焰溫度約為 550℃500℃降到 280℃ 200℃。 由此看出試驗(yàn)電纜的高聚物外護(hù)套層，如不能控制外護(hù)套層溫升（熱量增加），燃燒就會(huì)不斷往上方進(jìn)行，直到整束試驗(yàn)電纜燒完為止。 浙江溫州化工阻燃材料廠(chǎng)在 WDZ1 無(wú)鹵多功能阻燃劑的研制方案中，首先就是 接受了上述客觀(guān)實(shí)際，并考慮到阻燃聚合物中必須添加多量無(wú)鹵阻燃劑，從而引起擠塑成型很困難的普遍缺點(diǎn)。 WDZ1 無(wú)鹵多功能阻燃劑用在熱塑性或熱固性無(wú)鹵低煙阻燃電纜護(hù)套料中，實(shí)現(xiàn)了在 200℃ 500℃溫度范圍中，由于 WDZ1 受熱時(shí)吸熱，并可使高聚物在熱態(tài)下不完全燃燒逐漸轉(zhuǎn)化為“類(lèi)似石墨”（ like grahite），形成一阻隔空氣層，這樣使阻燃性能大提高，煙霧釋放量降低，有良好擠塑加工性能?？芍^一優(yōu)良新的添加型無(wú)鹵阻燃劑。 Cone 錐型量熱計(jì)測(cè)得最大熱釋放速率 RHR、煙釋放量 SEA 的數(shù)據(jù)和曲線(xiàn)圖 表 錐型量熱 計(jì)測(cè)量無(wú)鹵阻燃劑的熱特性 14 樣品類(lèi)型 含 WDZ1 HFLS 市場(chǎng) FHLS 純 PE+EVA RHR KW/m2 SEA m2/kg 131 102 184 157 1776 圖 含 WDZ1 的 HFLS 料 圖 市場(chǎng)的 HFLS 料 2021 年 martinswerk 馬丁公司推出具有“成 炭 功能的氫氧化鋁 、 如MARTINALChar，氫氧化鎂 、 如 MAGNIFINChar 牌號(hào)，能比較多的提高阻燃聚合物的氧指數(shù)（提高 FPI 火災(zāi)指數(shù) =最大釋熱速率 /點(diǎn)燃時(shí)間）。 初期對(duì)鎂、鋁氫氧化物， 在聚合物中所具有阻燃能力，是由于金屬氫氧化物遇熱分解“脫水吸熱”，達(dá)到聚合物阻燃，用熱平衡基理來(lái)解釋?zhuān)€不完善。 小截面交聯(lián)聚乙烯絕緣高阻燃電纜設(shè)計(jì) 小截面交聯(lián)聚乙烯絕緣高阻燃電纜 的技術(shù)難點(diǎn)如： 1. 交聯(lián)聚乙烯塑料（ XLPE）是電纜絕緣物中最易燃的聚合物，氧指數(shù)（ OI）為 19， PE 的燃燒值為 11000Kcal/kg，是已有工業(yè)品聚合物 15 中熱值最高的，是普通 PVC 電纜料熱值的 2。 8 倍，是絕緣乙丙橡皮熱值的約 倍。 2．如 7 控纜的絕緣線(xiàn)芯表面總周長(zhǎng)為 68mm，是同截面單芯 mm2 線(xiàn) 芯絕緣表面周長(zhǎng) 17mm 的 4 倍。這樣絕緣表面與空氣接觸和受熱面積也大，都是燃燒有利條件。 3．按 成束電纜垂直燃燒試驗(yàn)方法規(guī)定 ,對(duì)滿(mǎn)足 A 級(jí)燃燒的試品 ,要求每一公尺長(zhǎng)的電纜要有 7 立升的可燃物供試驗(yàn) ,如對(duì) 7 交聯(lián)聚乙烯絕緣控纜每一公尺電纜束中含有 2 立升的交聯(lián)聚乙烯 (外護(hù)套 PVC 約 5立升 ),僅就聚乙烯若燃燒起來(lái)發(fā)出的熱量約有 20210 Kcal 相當(dāng)于作 A 級(jí)燃燒試驗(yàn)火源熱量的 倍。 這么嚴(yán)苛的燃燒條件對(duì)交聯(lián)聚乙烯絕緣小截面控制電纜，是非常難達(dá)到的，必須按高阻燃能力來(lái)設(shè) 計(jì)護(hù)層，并在結(jié)構(gòu)上也得采取一些措施，才可能既滿(mǎn)足 的物理機(jī)械和電性能，又能保證按 的燃燒試驗(yàn)的要求。 電纜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 所謂交聯(lián)聚乙烯絕緣高阻燃小截面電纜 ，實(shí)質(zhì)就是要提高電纜結(jié)構(gòu)中可燃材料部分的阻燃能力。 從電纜做成束垂直燃燒試驗(yàn)失敗的情況來(lái)看，是護(hù)層內(nèi)的絕緣層吸收了由護(hù)層之外進(jìn)去的熱量，使絕緣層升溫，促使聚合物降解（分解）成為低分子揮發(fā)物，當(dāng)溫度繼續(xù)升高，達(dá)到分解產(chǎn)物的著火溫度，在有空氣存在的情況下引發(fā)燃燒，繼而產(chǎn)生熱量使燃燒部分溫度進(jìn)一步升高；這樣的惡性循環(huán)， 加速了電纜燃燒直到試品完全燒光而告終（對(duì)無(wú) 16 阻燃能力的電纜是如此）。 由此很自然會(huì)起到提高絕緣層的阻燃能力。要知目前的阻燃劑或是有阻燃能力的聚合物，不是極性結(jié)構(gòu)，就是易吸水的物質(zhì)。這些物質(zhì)對(duì)絕緣層提高一點(diǎn)阻燃能力，但都會(huì)使電性能惡化，這是顧此失彼的事不能辦。 從物質(zhì)燃燒三要素，即可燃物、熱量（溫度）、氧氣，對(duì)其中之一加以限制，即可達(dá)到燃燒不能進(jìn)行的目的。 由此容易看出，使受熱或燃燒的電纜的熱量得到控制，是提高電纜的阻燃能力行之效的途徑。 無(wú)論是哪種阻燃電纜，欲能通過(guò) 成束燃燒試驗(yàn)，其所用 材料的氧指數(shù) OI（衡量材料難燃程度）和采用電纜的結(jié)構(gòu)則是關(guān)鍵。設(shè)計(jì)的阻燃電纜要性能好、結(jié)構(gòu)最佳。通常先對(duì)構(gòu)成電纜幾種有機(jī)物材料的 OI 來(lái)計(jì)算出電纜的平均 OI，即： n n [OI]=[Σ Si OIi] / [Σ si] i=1 i=1 然后，用電纜的平均 OI 來(lái)初步評(píng)估電纜的阻燃能力。計(jì)算的電纜的平均 OI 越高，則通過(guò)成束燃燒試驗(yàn)的可能性就越大。但 OI 的提高將帶來(lái)成本增加。為擋住電纜外來(lái)的熱量和空氣浸入電纜內(nèi)部，用有高阻燃能 力（ OI 50 左右）的填充混合物填滿(mǎn)成纜線(xiàn)芯外層空隙，工藝上可以通過(guò)擠包同時(shí)或預(yù)先擠成圓膠條成纜時(shí)填入。 一般經(jīng)驗(yàn)按平均 OI 約為 3235 時(shí)， ZAKYJV 的外護(hù)套的 OI 要達(dá)到 35 為好，如下所示： 17 表 電纜結(jié)構(gòu)材料氧指數(shù) ZAKYJV（ 450/750V） 7 阻燃等級(jí) A 類(lèi) 絕緣 XLPE 的 OI 19 填充材料的 OI 50 繞包帶的 OI 50 外護(hù)套的 OI 35 電纜的平均 OI 33． 5 外護(hù)層性能和護(hù)層的徑向厚度和成 品電纜外徑按 GB 標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。 綜合起來(lái)說(shuō) ,交聯(lián)聚乙烯絕緣高阻燃小截面電纜除保證通過(guò) GB A 級(jí)阻燃性能試驗(yàn) ,其他性能 (物理、機(jī)械、電氣 )仍執(zhí)行 GB 標(biāo)準(zhǔn)。 試驗(yàn)結(jié)果 表 交聯(lián)聚乙烯絕緣高阻燃小截面電纜成束垂直燃燒試驗(yàn)結(jié)果 試品名稱(chēng) 型號(hào) ZAKYJV 產(chǎn)品規(guī)格 7 電纜外徑 mm 根
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