阻燃型電線電纜的幾個(gè)主要燃燒性能指標(biāo)及其檢測(cè)要點(diǎn)研究

劉維金

【摘 要】當(dāng)前電能和信息是社會(huì)的兩大支柱，無(wú)論是電能還是信息的傳輸，都離不開電線電纜。而隨著電線電纜在電力系統(tǒng)、高層建筑、工礦企業(yè)、城鄉(xiāng)配電和通訊網(wǎng)絡(luò)中的廣泛應(yīng)用，因電線電纜引發(fā)的火災(zāi)事故也時(shí)有發(fā)生。因此，控制和減少電線電纜火災(zāi)的發(fā)生對(duì)保障四化建設(shè)的順利進(jìn)行具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，同時(shí)也已成為保障社會(huì)公共安全的一個(gè)重大問題。

【關(guān)鍵詞】電線電纜;燃燒性能;質(zhì)量檢測(cè);熱交換機(jī)理;燃燒條件;預(yù)防為主;經(jīng)濟(jì)合理

0 引言

在火災(zāi)中電線電纜常常扮演火源和導(dǎo)火線的角色，使火災(zāi)起火迅速、火勢(shì)迅猛，極易擴(kuò)大蔓延，損壞電子儀器和控制設(shè)備，甚至導(dǎo)致事故發(fā)生地消防控制系統(tǒng)無(wú)法正常運(yùn)轉(zhuǎn)，產(chǎn)生大量煙霧和毒氣，嚴(yán)重影響消防救援和現(xiàn)場(chǎng)人員的撤離，造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失和人身傷亡。因此控制和減少電線電纜火災(zāi)的發(fā)生已成為保障社會(huì)公共安全的一個(gè)重大問題。

1 阻燃型電線電纜的燃燒性能分析

1.1 阻燃性能分析

最為常見的聚合物阻燃機(jī)理主要包括以下三種：（1）氣相阻燃機(jī)理。阻燃劑受熱產(chǎn)生捕獲促進(jìn)燃燒反應(yīng)鏈增長(zhǎng)的自由基，對(duì)燃燒過(guò)程中發(fā)揮鏈增長(zhǎng)效果的自由基進(jìn)行抑制，從而起到阻燃的效果，如在聚合物制作過(guò)程中添加一定比例的含鹵阻燃劑;（2）凝聚相阻燃機(jī)理。使固相狀態(tài)下的聚合物盡量不發(fā)生熱分解，進(jìn)而減少可燃?xì)怏w的釋放，如在聚合物制作過(guò)程中添加一定比例的磷化合物;（3）中斷熱交換機(jī)理。將熱量及時(shí)抽離聚合物，中斷其進(jìn)一步分解。事實(shí)上，阻燃是一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的過(guò)程，在建立某種阻燃體系的過(guò)程中，通常需要應(yīng)用多種阻燃機(jī)理予以實(shí)現(xiàn)。另外，電線電纜的阻燃還可借助其他多種方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，如截面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、鎧裝電纜設(shè)計(jì)以及隔氧層電纜設(shè)計(jì)。

1.2 耐火性能分析

所謂耐火性指的是，在火源作用下保持線路完整性的能力。那些較為重要的公共場(chǎng)合，通常對(duì)電力輸送提出了更高的要求，要求在一定的火勢(shì)下、一定的時(shí)間內(nèi)，電線電纜能夠正常地、持續(xù)地輸送電力或者相關(guān)信號(hào)。相較普通電纜而言，耐火電纜的不同之處在于增加了耐火層（位于導(dǎo)體、絕緣二者之間）。當(dāng)電線電纜被點(diǎn)燃，表層有機(jī)材料全部燒毀時(shí)，若想使電線電纜仍舊正常發(fā)揮作用，則需要保證其耐火層的完整性和有效性。

耐火電線電纜的耐火層通常采用耐火云母這種材料制作而成，現(xiàn)階段，最常見的耐火云母帶主要包括以下三種：白云母帶、金云母帶、氟金合成云母帶。在耐火云母帶的諸多制作材料中，云母紙是關(guān)鍵材料，不僅發(fā)揮著電絕緣的作用，而且發(fā)揮著耐火的作用。在電氣絕緣領(lǐng)域，云母是一種公認(rèn)的優(yōu)質(zhì)材料，但值得一提的是，云母紙由于強(qiáng)度不足，不可作為耐火層的唯一材料，需要使用粘合劑將其和玻璃絲布粘合在一起，共同構(gòu)成云母帶。

1.3 無(wú)鹵、低毒性能分析

含鹵阻燃材料在燃燒時(shí)，將會(huì)釋放出較多的有害氣體，有鑒于此，人們對(duì)阻燃型電線電纜提出了更高的要求：一方面要具有良好的阻燃性能、耐火性能，另一方面要減少自身燃燒時(shí)有害氣體的釋放量。

無(wú)鹵電線電纜指的是，在制作的過(guò)程中，采用無(wú)鹵聚合物材料，并添加一定比例的無(wú)鹵阻燃劑。聚烯烴便是一種較為常用的無(wú)鹵材料，其本身具有可燃性，所以，在制作絕緣材料時(shí)，需要在其中添加一定比例的無(wú)鹵阻燃劑，如此一來(lái)，所制得的電線電纜即便著火也不會(huì)釋放有害氣體。

1.4 低煙性能分析

電線電纜著火發(fā)煙問題已經(jīng)受到了人們的普遍關(guān)注，其危害表現(xiàn)在以下三個(gè)方面：一是阻礙視線，使人們難以及時(shí)找到逃生出口;二是毒性煙霧會(huì)使人們中毒，危及人們的生命;三是妨礙救援工作的順利開展。

為保證聚合物材料的低煙性能符合要求，一般通過(guò)添加助劑的方法予以解決，如Al（OH）3、Mg（OH）2以及紅磷等，上述助劑不僅具有一定的阻燃效果，而且具有抑制發(fā)煙的效果，獲得了人們的普遍認(rèn)可。目前，效果最佳的抑煙劑當(dāng)屬鉬類化合物，如三氧化鉬。在PVC絕緣層中，適當(dāng)融入鉬、鋅化合物，能使其具有良好的低煙性能。

2 阻燃型電線電纜燃燒性能的檢測(cè)

阻燃型電線電纜燃燒性能的檢測(cè)主要包括以下五大方面：阻燃性能;耐火性能;低鹵無(wú)鹵性能;低煙性能;低毒性能。

2.1 阻燃性能的檢測(cè)

在阻燃性能檢測(cè)方面，單根垂直燃燒法是一種最為常用的檢測(cè)方法，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)單根電線或單根電纜實(shí)際阻燃性能的準(zhǔn)確檢測(cè)。單根銅芯絕緣細(xì)電線或者電纜垂直燃燒試驗(yàn)方法也是評(píng)價(jià)單根電線電纜的實(shí)際阻燃性能的一種常規(guī)試驗(yàn)方法。試驗(yàn)過(guò)程中，部分小規(guī)格導(dǎo)體有一定的幾率在供火期間被熔化，針對(duì)這種情況，應(yīng)采用單根銅芯絕緣細(xì)電線或電纜垂直燃燒的試驗(yàn)方法。一般指直徑為0.4-0.8mm實(shí)心銅導(dǎo)體和截面積為0.1-0.5mm2絞合銅導(dǎo)體電線電纜。在建筑中，電線電纜往往成束敷設(shè)，所以，對(duì)束狀電線電纜所具有的阻燃性進(jìn)行研究更具實(shí)用價(jià)值。束狀電線電纜燃燒試驗(yàn)屬于一種大規(guī)模的試驗(yàn)方法，由于和實(shí)際使用情況較為貼合，所以，能夠較為客觀地反映出成束電纜所具備的阻燃能力。

塑料燃燒性能氧指數(shù)試驗(yàn)方法指的是，對(duì)塑料在空氣中燃燒的整個(gè)過(guò)程進(jìn)行模擬，通過(guò)對(duì)氮?dú)庖约把鯕忾g濃度改變的檢測(cè)而得出使物質(zhì)保持不間斷燃燒所需要的一個(gè)最小極限的氧濃度。一般電線電纜生產(chǎn)廠用這種方法來(lái)檢測(cè)、評(píng)價(jià)絕緣材料以及護(hù)套材料的實(shí)際阻燃性能。

2.2 耐火性能的檢測(cè)

將電線電纜置于一定溫度的火焰下，并保持一定的供火時(shí)間，如果其功能性保持良好，那么可判定其耐火性能滿足標(biāo)準(zhǔn)，這就是所謂的耐火性能的檢測(cè)試驗(yàn)。

為了深入了解電線電纜所具備的真正耐火性能，人們常常采用更為嚴(yán)格、更為科學(xué)的方法對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)，如將電線電纜置于模擬條件下的火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)，然后施加火焰加沖擊（或者噴水）等更高一級(jí)的試驗(yàn)條件。

2.3 低鹵無(wú)鹵性能的檢測(cè)

相當(dāng)部分絕緣層是以鹵化聚合物為主要材料制作而成的，一旦燃燒，其鹵酸氣體的釋放量將會(huì)達(dá)到一個(gè)很高的值，甚至超過(guò)5mg/g。對(duì)電線電纜低鹵性能進(jìn)行檢測(cè)、評(píng)價(jià)時(shí)，往往通過(guò)測(cè)定鹵酸氣體總量的試驗(yàn)方法予以實(shí)現(xiàn)。

如今，隨著材料生產(chǎn)技術(shù)水平的不斷提升，無(wú)鹵電線電纜獲得了廣泛應(yīng)用。傳統(tǒng)的化學(xué)滴定方法存在嚴(yán)重的缺陷，即精度偏低，無(wú)法適用于鹵酸氣體總量在5mg/g以下的情況，因此，常采用測(cè)量pH值以及電導(dǎo)率的方法來(lái)測(cè)定氣體的實(shí)際酸度，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)電線電纜無(wú)鹵性能的準(zhǔn)確評(píng)價(jià)，在鹵酸氣體總量偏小時(shí)（5mg/g以下），取得了良好的應(yīng)用效果。

2.4 低煙性能的檢測(cè)

對(duì)電線電纜燃燒性能進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)，發(fā)煙性屬于一個(gè)十分關(guān)鍵的評(píng)價(jià)指標(biāo)，具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。對(duì)電線電纜低煙性能進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，需要將其置于特定的燃燒條件下，然后對(duì)燃燒的煙密度進(jìn)行測(cè)定。

2.5 低毒性能的檢測(cè)

對(duì)電線電纜的低毒性能進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)，通常采用以下兩種方法：（1）動(dòng)物試驗(yàn)法。將小白鼠置于規(guī)定的條件下，使其保持動(dòng)態(tài)吸入煙氣的狀態(tài)，然后分析其中毒特征;（2）化學(xué)分析法。該類方法中最常用、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”。該方法在可比性方面表現(xiàn)出了一定的優(yōu)越性，因而獲得了業(yè)內(nèi)人士的普遍認(rèn)可和采用。

3 結(jié)束語(yǔ)

總之，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高，人們對(duì)建筑物的防火性能提出了更高的要求，相信在人們的不斷努力下，我國(guó)阻燃型電線電纜的制造及應(yīng)用水平將會(huì)更上一個(gè)臺(tái)階，從而減少由此帶來(lái)的火災(zāi)事故，最大程度保證人們的生命財(cái)產(chǎn)安全，從而為我國(guó)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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[責(zé)任編輯：張濤]