目前使用的低煙無鹵阻燃電纜料通常有聚烯烴和乙丙兩大類，其中以低煙無鹵阻燃聚烯烴電纜料為主流，本文將對低煙無鹵阻燃聚烯烴電纜料的配方技術(shù)、性能、擠塑設(shè)備及工藝做一分析。
一、配方技術(shù)
低煙無鹵阻燃聚烯烴電纜料通常由聚烯烴共混樹脂加阻燃填充劑氫氧化鋁、氫氧化鎂和一些為了提高耐熱壽命而添加的適量抗氧劑組合而成。有時為了降低其燃燒時的發(fā)煙量，還加入了一些發(fā)煙抑制劑，如釩、鎳、鉬、鐵、硅、氮系化合物。其阻燃機理為：燃燒時，阻燃填充劑氫氧化鋁、氫氧化鎂會釋放出結(jié)晶水，吸收大量熱量;與此同時，脫水反應(yīng)會產(chǎn)生大量水蒸汽，它可以稀釋可燃性氣體，從而阻止燃燒，另外會在材料表面形成一層不熔不燃的氧化物硬殼，阻斷了高聚物與外界熱氧反應(yīng)的通道，最終材料阻燃、自熄。
低煙無鹵阻燃聚烯烴電纜料要具有較好的阻燃性，配方中氫氧化鋁、氫氧化鎂必須有較大的填充量，通常要達到150份以上，而大量的無機阻燃劑填充必將導(dǎo)致材料在物理機械性能、電氣性能和擠塑工藝性能方面大大劣化。為了解決其阻燃性和物理機械等性能方面的平衡，使材料能充分滿足最終使用的技術(shù)要求，常用的方法有：一方面對聚烯烴材料進行改性、接枝，以提高聚烯烴材料極性;另一方面是對無機阻燃劑的表面進行化學(xué)改性，通常用偶聯(lián)劑處理。
二、性能
大量無機阻燃劑的使用賦予了低煙無鹵阻燃聚烯烴電纜料阻燃、低煙、無鹵、低毒等特性，同時也使其在物理機械性能、電氣性能和工藝性能等方面與其他非阻燃及含鹵阻燃材料存在差異。由于低煙無鹵電線電纜使用場合及其配套產(chǎn)品生產(chǎn)工藝不同，性能要求也不盡相同，如在抗張強度、斷裂伸長率、老化溫度和指標(biāo)、體積電阻系數(shù)、耐油性能、耐刮磨性能、柔軟性、阻燃要求等方面，不同的電纜往往有所偏重。在無鹵材料技術(shù)中，以上有的指標(biāo)是相互制約的，不可能有一種全能的產(chǎn)品能滿足以上所有各類電線電纜的要求，比較突出的是：斷裂伸長率與阻燃性之間的矛盾、柔軟度與熱變形及老化性能之間的矛盾。材料廠家能做到的只能是在滿足基本性能要求的基礎(chǔ)上，在某些性能之間進行優(yōu)劣平衡，以不同牌號的產(chǎn)品適應(yīng)不同要求的電線電纜。以下對常規(guī)低煙無鹵阻燃聚烯烴電纜料性能做一介紹。
1、阻燃特性
低煙無鹵阻燃電纜料除具有阻燃性外，與含鹵阻燃電纜料相比，還具有低煙、無鹵、低腐蝕、低毒等特性。
(1)氧指數(shù)
目前在國內(nèi)主要以GB/T 2406方法來測試常溫下阻燃電纜料的氧指數(shù)，以考核材料的阻燃性，高溫下的氧指數(shù)對阻燃電線電纜來說盡管也比較重要，但因為測試條件等因素，一般很少進行測試。另外一個與材料阻燃性密切相關(guān)的參數(shù)——溫度指數(shù)也很少測試。其測試方法在NES 715中有規(guī)定，表示了在環(huán)境溫度到底升到多高時，材料能在空氣中點燃。低煙無鹵電纜料常溫下氧指數(shù)達到33-35即可滿足一般電纜阻燃要求，其溫度指數(shù)為300左右。
氧指數(shù)作為世界范圍內(nèi)最常用的燃燒試驗，并不能作為判斷材料阻燃性的唯一指標(biāo)，材料自熄性的考核似乎更能貼切地衡量材料的阻燃性能。例如聚氯乙烯或含鹵阻燃聚烯烴氧指數(shù)只要達到30左右，用其做為絕緣截面為0.5mm2的電線即可通過UL 標(biāo)準(zhǔn)中的VW-1燃燒試驗，而低煙無鹵阻燃聚烯烴材料氧指數(shù)即使達到34以上，也未必能滿足VW-1燃燒要求。另外，同樣是低煙無鹵阻燃聚烯烴電纜料，氧指數(shù)高的產(chǎn)品自熄性也未必就好。例如：用碳酸鈣和聚硅氧烷作阻燃劑的無鹵料經(jīng)過適當(dāng)?shù)幕呐浜希踔笖?shù)可做得較高，甚至達到36-38，但很可能自熄性不如氧指數(shù)為32-34的聚烯烴/礦物氫氧化物體系。國外有的用戶已開始采用UL 94中的V-0等級來考核無鹵材料的自熄性，作為對氧指數(shù)考核指標(biāo)的補充。現(xiàn)在在阻燃指標(biāo)方面，有一種更為接近實際燃燒性能的錐體量熱計法越來越受到人們的關(guān)注，該方法可對材料燃燒時的著火時間、發(fā)熱速度、總發(fā)熱量等燃燒參數(shù)進行定量評價。經(jīng)實驗表明，發(fā)熱速度越大的無鹵材料，向周圍傳播熱量越容易，越有可能擴大燃燒范圍，即易于延燃、自熄性差，而氧指數(shù)高的無鹵材料發(fā)熱速度不一定就比氧指數(shù)低的發(fā)熱速度小。盡管單純用氧指數(shù)來考核材料的阻燃性，存在一定的局限性，但由于其測試方法簡便易行，且對于同一類材料在絕大多數(shù)情況下來說還是可以相對表明其阻燃性的差異，所以通常把氧指數(shù)作為材料阻燃性的一項考核指標(biāo)，也未嘗不可。
(2)煙密度
成品電纜一般采用GB/T17651的成束燃燒方法測試電纜燃燒后的透光率來考核電纜低煙性能，低煙無鹵電纜透光率達到60%以上符合要求。對材料來說，一般采用GB/T8323的方法來測試其有焰及無焰燃燒時的最大煙密度Dm，以此來考核材料的發(fā)煙性能。低煙無鹵電纜料燃燒時的發(fā)煙性遠低于含鹵阻燃電纜料，其指標(biāo)一般為有焰Dm≦100,無焰Dm≦200,而含鹵阻燃電纜料有焰及無焰Dm均為300以上。
(3)鹵素含量
目前有IEC 754-1和MIL-C-24643A兩種方法用來測定鹵素及氫鹵酸氣體含量。前者不適于鹵酸氣體含量低于5mg/g的場合，即不適于無鹵材料含鹵量的測定，后者為采用χ射線原理測量體系鹵元素的含量，測試精度為0.2%，嚴(yán)格意義上來說憑此方法也不能完全判定被測材料是否絲毫不含鹵素。因此很多無鹵材料標(biāo)準(zhǔn)中不將鹵素含量做為一項考核指標(biāo)，更多地是通過PH值及電導(dǎo)率來表征其無鹵性。只有BS、IEC 等標(biāo)準(zhǔn)中將無鹵體系中鹵化氫釋放量的指標(biāo)定在≦5mg/g，作為分界點考核。
(4)腐蝕性
IEC 1991年公布IEC 754-2，通過測定PH值和電導(dǎo)率來測試電纜材料燃燒時釋放氣體的酸度，并規(guī)定測得PH≧4.3及電導(dǎo)率≦10μs/mm為無鹵、低腐蝕標(biāo)準(zhǔn)。IL-C-24643A規(guī)范中規(guī)定電纜材料燃燒時釋放出的氣體，鹵素含量≦0.2%作為無鹵、低腐蝕性標(biāo)準(zhǔn)。低煙無鹵電纜料PH值一般為4.5-6.0,電導(dǎo)率為0.7-5μs/mm。
(5)毒性指數(shù)
毒性指數(shù)目前主要采用NES 713，即氣體分析法來檢測，英國海軍在海軍工程標(biāo)準(zhǔn)NES 518-1983“降低火災(zāi)危險的電纜護套規(guī)范”中規(guī)定了無鹵材料毒性指數(shù)不大于5，國內(nèi)通常也采用這一指標(biāo)，但國外對一些無鹵絕緣產(chǎn)品也有不大于3的要求。
2、物理機械及電氣性能
由于大量的無機阻燃劑填充，使低煙無鹵阻燃聚烯烴電纜料的物理機械性能及電氣性能比非阻燃及含鹵阻燃聚烯烴電纜料均有所降低，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：
(1)抗張強度及斷裂伸長率降低。無鹵電纜料抗張強度在10-14Mpa左右，斷裂伸長率在150-250%左右;
(2)抗老化性能有所降低。大量無機阻燃劑的加入，使無鹵電纜料抗老化性能受到較大影響。熱塑型無鹵阻燃電纜料一般以經(jīng)100℃×168hr老化后，抗張強度及斷裂伸長率變化率不大于±30%做為考核指標(biāo);
(3)熱變形變大。由于無鹵阻燃電纜料中高VA含量EVA比例較大，致使其耐熱變形性能較差，一般以80℃×4hr變形率不大于50%做為考核指標(biāo);
(4)柔軟度較差。一般無鹵阻燃聚烯烴電纜料邵氏A硬度均超過HA90，邵氏D硬度超過HD40。
(5)耐外傷性能較差，經(jīng)外力擦劃后易有傷痕。該性能的降低程度與配方有密切關(guān)系，不同品種的無鹵電纜料差異很大。
(6)耐潮濕性能較差。由于無機阻燃劑氫氧化鎂、氫氧化鋁的加入，使無鹵阻燃電纜料極易吸濕，若無真空鋁箔包裝，常態(tài)下其貯存期最好不要超過1個月，否則將吸潮影響使用。經(jīng)對比實驗發(fā)現(xiàn)，無鹵阻燃電纜料浸水一天后，體積電阻率將下降60~80%。
(7)體積電阻率及電氣擊穿強度有所下降。與含鹵阻燃聚烯烴電纜料相比下降并不很明顯，但與非阻燃聚烯烴電纜料相比下降卻比較明顯。
(8)介電常數(shù)ε及介質(zhì)損耗角正切tgδ急劇下降。
三、測試標(biāo)準(zhǔn)
1.無鹵：
IEC 60754-1:Halogen Content HCL<0.5%;
IEC 60754-2:PH>4.3,Conductor<10us/mm
2.低煙：
IEC 61034-1,IEC 61034-2,透光率>=60%;低鹵要求煙密度Dm<300,最小透光率>30%；
3.低毒：
NES 713(英國海軍標(biāo)準(zhǔn))；TI(毒性指數(shù)),最大不超過5
氣體的毒性用NES713方法評測,毒性指數(shù)是指通過測試規(guī)定燃燒條件下產(chǎn)生的。
1、燃燒時鹵酸（HCL）釋放量少于5mg/g ----IEC60754-1
2、PH值≥4.3 --------------------------IEC60754-2
3、導(dǎo)電率≤10μS/mm --------------------IEC60754-2
4、透光率（煙密度）≥60%--------------- IEC 61034-1
符合以上四點要求可稱為低煙無鹵料
注：IEC60754-1、IEC60754-2是無鹵標(biāo)準(zhǔn)，IEC61034-1是低煙標(biāo)準(zhǔn)
青島華強電纜是一家專注生產(chǎn)電線電纜的廠家，公司生產(chǎn)的華宇牌電線電纜各項性能均達到國際電工委員會和國家標(biāo)準(zhǔn)的要求，主導(dǎo)產(chǎn)品有：鋁合金電纜、交聯(lián)電力電纜、聚氯乙烯絕緣電力電纜、控制電纜、計算機電纜、礦物絕緣電纜、電氣裝備用電線電纜等多種型號電纜，還可以根據(jù)用戶需求加工定做需要的特種電纜
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