DQZHAN技術(shù)訊：低煙無鹵環(huán)保阻燃交聯(lián)聚乙烯電線的應(yīng)用

1概念

電線的導(dǎo)體材料一般是銅和鋁,除此以外的材料主要是絕緣材料。原來電線電纜的絕緣材料以聚氯乙烯為主,但是聚氯乙烯含有鹵素,電線電纜發(fā)生事故燃燒會(huì)釋放出有毒的煙霧,嚴(yán)重地污染環(huán)境,而且妨礙了消防人員的救火和疏散人員。環(huán)保型電線電纜是指采用"綠色"絕緣材料的電線電纜。這些"綠色"絕緣材料燃燒時(shí)不產(chǎn)生有害物質(zhì)、阻燃劑不含鹵素,日常運(yùn)行過程中不排放有毒氣體。另外,不使用含有害重金屬的添加劑，不添加普通PVC需要的增塑劑，其中很多致癌、致畸。因此環(huán)保型電線應(yīng)為不采用含有對(duì)環(huán)境有害物質(zhì)的"綠色"電線。

2環(huán)保型電線電纜的發(fā)展現(xiàn)狀

2.1國外的發(fā)展現(xiàn)狀

發(fā)達(dá)國家一直非常重視低煙無鹵阻燃電線電纜及相關(guān)材料的研發(fā)和推廣使用,特別是在高層建筑、地鐵、車站、機(jī)場、電站和商場等相對(duì)封閉或人員集中的重要建筑和設(shè)施內(nèi)。近年來發(fā)達(dá)國家又在電氣、電子設(shè)備中限制鉛、鎘等重金屬和聚溴聯(lián)苯(PBB),聚溴聯(lián)苯醚(PBDE)等溴化物的使用,發(fā)達(dá)國家的電子電器業(yè)巨頭紛紛制定了其各自的"綠色計(jì)劃",從而禁止或限制使用對(duì)人體和環(huán)境有害的重金屬和鹵素,并且進(jìn)行了大量的研發(fā)工作,已推出了許多系列"綠色"電子電器用電線電纜。一些國家,如瑞士、德國等,強(qiáng)烈反對(duì)PVC的應(yīng)用,并且已經(jīng)制定了嚴(yán)格的法律,限制并將*終取消PVC的應(yīng)用。

2.2國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀

我國的低煙無鹵阻燃電線電纜及相關(guān)材料的開發(fā)和使用滯后發(fā)達(dá)國家十年左右。直到2000年以后才逐漸擺脫了完全依賴進(jìn)口的情況?，F(xiàn)在國產(chǎn)低煙無鹵阻燃電線電纜及相關(guān)材料性能已經(jīng)符合國家和國際相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，但是人們的環(huán)保**意識(shí)還需要提升，產(chǎn)品還需要大力推廣。

3環(huán)保型電線電纜的環(huán)保特點(diǎn)

環(huán)保型電線電纜與普通電纜相比,有如下特點(diǎn):

有害物質(zhì)含量要求：目前所謂的普通環(huán)保型電線電纜是指鉛、鎘、汞、六價(jià)鉻、多溴聯(lián)苯及多溴聯(lián)苯醚的含量在歐盟RoHS規(guī)定的范圍內(nèi)的電纜。并且電線電纜中不得含有環(huán)境**,不可污染土壤及水源。阻燃性能，環(huán)保型阻燃電線電纜的阻燃性能較好,在遇到火焰及火源,能夠阻止火焰快速蔓延和擴(kuò)散,將其控制在有限的區(qū)域內(nèi),將損失降到*低。**環(huán)保阻燃電線（南纜電線）：是指無鹵環(huán)保阻燃電線，不僅完全符合普通環(huán)保阻燃電線要求，而且不含鹵素,燃燒后不會(huì)產(chǎn)生有害氣體及腐蝕性氣體。根據(jù)環(huán)保的要求,阻燃型電線保證在不降低阻燃等級(jí)的前提下，在燃燒時(shí)釋放的氣體具有低煙特性、無鹵、低毒特點(diǎn)。火災(zāi)時(shí),為確保所有人員都有逃生機(jī)會(huì),可視距離不得低于15m,某些環(huán)保型電線電纜燃燒發(fā)煙時(shí)的可視距離可達(dá)到97m,而一般電纜僅為5～8m。通常用火燒電纜絕緣層,**環(huán)保型導(dǎo)線發(fā)出的是白色的煙,主要是水蒸氣，并且發(fā)煙量很少。

4耐溫等級(jí)高，載流量增加

耐溫等級(jí)提高,載流量增加。一般普通PVC導(dǎo)線耐溫等級(jí)為70℃,而環(huán)保導(dǎo)線的耐溫為105℃,125℃,150℃,比普通電纜高出30℃～60℃。經(jīng)過有關(guān)測試,同等規(guī)格截面的環(huán)保導(dǎo)線比普通導(dǎo)線載流量可以提高30％～50％以上，增加交聯(lián)度甚至可以達(dá)到80%以上。無鹵環(huán)保型導(dǎo)線通常為交聯(lián)型產(chǎn)品，*近幾年,線纜行業(yè)普遍采用輻照交聯(lián)的工藝,通過特定的核技術(shù)高能電子輻照加工,將聚烯烴類材料的分子結(jié)構(gòu)由原來的線型結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，這種工藝可以提高線纜的運(yùn)行溫度及短路時(shí)抗瞬間高載流量的能力，大大提高耐溫等級(jí)。雖然**環(huán)保阻燃電線成本增加，但是考慮到載流量的增加，**環(huán)保電線性價(jià)比更高，也就是說同樣的載流量，**環(huán)保阻燃電線成本價(jià)格更低。

5環(huán)保型電線電纜的**性

電線電纜引燃后會(huì)產(chǎn)生滾滾濃煙和大量的有毒氣體。在以往發(fā)生的火災(zāi)中,煙霧的彌漫使逃生的人辨不清方向而驚慌失措,而延長在火災(zāi)現(xiàn)場中滯留的時(shí)間。另外,在火災(zāi)中不幸遇難者大部分是因吸入了有毒氣體而窒息死亡,可以說有毒氣體是火災(zāi)中的頭號(hào)殺手。發(fā)達(dá)國家在上個(gè)世紀(jì)80年代已研制出無鹵低煙電纜,并大力推薦使用這種無害電線電纜,以取代和逐步廢棄使用有毒的PV C電線電纜。這就是說,含鹵的電纜在火中釋放出的毒性是非?？膳碌模绻言?0分鐘可致人死亡的氣體濃度的毒性指數(shù)判定為1的話,那么聚氯乙烯的毒性指數(shù)為15.01,無鹵聚烯烴的毒性指數(shù)為0.7 9。人在聚氯乙烯的煙霧中只能存活2分鐘,而換成無鹵材料,人在其煙霧中的存活就能延長到40分鐘,大大增加了火災(zāi)時(shí)的逃生時(shí)間。另外根據(jù)有關(guān)材料表明,阻燃聚氯乙烯電纜燃燒時(shí)所放出的煙的透光率在15%以下,即人在此濃度煙里,其裸眼視距為2m左右。所以在火災(zāi)中,強(qiáng)烈彌漫的濃煙使受害者暈頭轉(zhuǎn)向而辨不清方向,延長在火中滯留的時(shí)間,從而導(dǎo)致煙和有毒氣體的進(jìn)一步吸人而窒息死亡。

在大量試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)以聚烯烴為基料、以水合金屬化合物Al(OH)3或M g(OH)3為阻燃劑的材料燃燒時(shí)釋放出的氣體的煙密度和鹵酸氣體揮發(fā)量可以達(dá)到IEC標(biāo)準(zhǔn)的要求。Al(OH)3或Mg(OH)2是一種無機(jī)氫氧化物,其具有優(yōu)良的阻燃性,還具有低毒、抑煙、低腐蝕的特點(diǎn),抑煙性佳,因?yàn)橐譄熀妥枞纪瑯又匾?

從新疆克拉瑪依劇場到河南焦作一家錄像廳著火共燒死370人。這些火災(zāi)中*危害的因素是有毒氣體及煙霧,而無鹵低煙阻燃型環(huán)保電線電纜解決了上述問題。無鹵低煙阻燃環(huán)保型電線電纜已被許多人員聚集較多的封閉場所和中、高層建筑業(yè)使用。廣東南纜電纜生產(chǎn)的南纜電線已經(jīng)成功應(yīng)用于廣州地鐵、廣州塔、揭陽潮汕機(jī)場、廣州香格里拉大酒店、深圳地鐵等各行各業(yè)需要高**的場所。

2004年開始研制低煙無鹵阻燃材料，這種材料的優(yōu)點(diǎn)是低煙、無毒，被明火燃燒時(shí)，產(chǎn)生金屬氧化物和水蒸氣。低煙無鹵阻燃聚烯烴是以無鹵聚烯烴為基體，將被EVA（乙烯-醋酸乙烯酯共聚物）活化了的大量氫氧化鎂或氫氧化鋁捏合在聚乙烯基體中，利用氫氧化物燃燒受熱時(shí)，分解成金屬氧化物和水，實(shí)現(xiàn)阻燃的目的。其反應(yīng)式如下：

Mg（OH）2→MgO+H2O吸熱

2Al（OH）3→Al 2O3+3H2O吸熱

低煙無鹵阻燃聚烯烴是采用吸熱和金屬氧化物隔氧的方法來阻燃的，其阻燃機(jī)理：一是電線電纜燃燒時(shí)，表面氫氧化物發(fā)生分解反應(yīng)，該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，吸收周圍空氣中的大量熱量，降低了電線電纜表面的溫度；二是生成的水分子，也吸收了電線電纜表面的大量熱量，同時(shí)水蒸氣也隔絕了氧氣；三是產(chǎn)生的金屬氧化物結(jié)殼，阻止了氧氣與有機(jī)物的再一次接觸。

6環(huán)保電線使用壽命

熱老化評(píng)定的基本原理

幾十年來,根據(jù)國際上對(duì)電線電纜用高分子材料的試驗(yàn)研究和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),得出這樣的結(jié)論,即電線電纜在一定工作溫度范圍內(nèi),熱壽命的化學(xué)反應(yīng),大多數(shù)情況符合下面的經(jīng)驗(yàn)公式

lnS=a+bT(1)

式中S--產(chǎn)品在溫度T條件下工作的壽命(h)T--工作溫度(K)a,b--待定系數(shù)

此公式已應(yīng)用了幾十年,很多情況下驗(yàn)證有效,在設(shè)定的工作溫度下,通過試驗(yàn)和推導(dǎo),可計(jì)算出待定系數(shù)a和b,利用式(1)可算出壽命S,若S的數(shù)值大于期望值,也就滿足了設(shè)計(jì)壽命要求。

檢驗(yàn)中心對(duì)國內(nèi)外幾種交聯(lián)聚乙烯(或交聯(lián)聚烯烴)絕緣線芯進(jìn)行了長期熱老化試驗(yàn),結(jié)果是推算的壽命在運(yùn)行溫度為90℃評(píng)定均在40～60y(年)范圍內(nèi)，在室溫或者50℃以下運(yùn)行壽命超過百年。