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          輻照交聯低煙無鹵電線電纜技術說明

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          輻照交聯低煙無鹵電線電纜技術說明

          發布日期:2019-05-23 作者:電纜廠 點擊:

          輻照交聯低煙無鹵電線電纜技術說明 


              目前火災事故中,電線電纜引起的火災不容忽視。據不完全統計,1998年我國發生的火災中,因電線電纜所引起的占35%以上,在火災死亡人員中有三分之二是因為吸入電線電纜燃燒時釋放出的有毒氣體而窒息死亡,怎樣阻止電線電纜的燃燒,即使是被明火燃燒還低煙無毒,這是電線電纜制造業的一大課題。

              1.阻燃材料的演變

                從20世紀70年代開始,許多國家開始阻燃電線電纜的研制,一開始人們首先想到了用含有鹵素的材料來進行阻燃,因為含有鹵素的材料具有很好的阻燃性。此類材料分為兩種:一種是材料的基體樹脂含有鹵素,如聚氯乙烯(PVC)、聚四氟乙烯(PTFE)等;另一種基體樹脂不含鹵素,如聚乙烯(PE)等,添加溴聯苯醚,氯化石蠟,前一種稱有鹵阻燃,后一種稱低鹵阻燃,但是這些阻燃電線電纜在燃燒時存在高發煙高毒性的弊端,當火災發生時,產生溴化二惡英。被困人員乃至消防人員極易吸入此類有毒的含鹵氣體而窒息傷亡,造成火災的二次災害。

               從20世紀80年代開始,國際上開始對低煙無鹵阻燃材料的研制,這種材料的優點是低煙無鹵、無毒,即使被明火燃燒時,釋放出來的是二氧化碳氣體和水蒸汽。

              2. 低煙無鹵阻燃聚烯烴

                低煙無鹵聚烯烴是以聚乙烯為基體,將被EVA(乙烯-醋酸乙烯酯關聚物)活化了的大量氫氧化鎂或氫氧化鋁捏合在聚乙烯基體中,利用氫氧化物被燃燒受熱時,分解成金屬氧化物和水,該反應為吸熱反應。

                阻燃原理如下:氫氧化物被燃燒時是分解反應,該反應是吸熱反應,吸收周圍空氣中的大量熱量,降低了燃燒現場的溫度,此為阻燃機理之一;生成的水分子,也吸收大量熱量,此為阻燃機理之二;產生的金屬氧化物結殼,阻止了氧氣與有機物的再一次接觸,此為阻燃機理之三。所以低煙無鹵聚烯烴是采用吸熱與金屬氧化物隔氧的方法進行阻燃的。

              3. 輻照交聯工藝在低煙無鹵電線電纜中的應用

                低煙無鹵聚烯烴主要是采用氫氧化物作為阻燃劑。氫氧化物又稱為堿,其特性是容易吸收空氣中的水分,即稱為潮解。潮解的結果是絕緣層的體積電阻系數大幅度下降,由原來的17MΩ/km可降至為0.1MΩ/km。怎樣阻止潮解的發生呢?只有將基體--聚烯烴的分子結構予以改變,形成致密層以阻止空氣中的水分子與阻燃劑氫氧化物相結合從而形成潮解現象,人們稱此為交聯。

                交聯的方式分為兩大類,即化學交聯和物理交聯。而化學交聯又分為干法交聯和溫水交聯二種。

                干法交聯的方法是在溫度達300-400℃的高壓氣體中,經過一定的時間使聚乙烯分子鏈交聯。在此狀況下,氫氧化物已分解為金屬氧化物和水,因此電纜表面將出現裂紋及水泡,所以干法交聯的方法是不可用于低煙無鹵材料的。

                溫水交聯的方法是將電線電纜置于90℃的溫水中浸泡5至7小時,在此狀況下,氫氧化物將吸收大量的水份,導致絕緣電阻下降,直接影響到電纜的綜合性能。

                物理交聯又稱輻照交聯,是利用電子加速成器產生的高能量電子束流,轟擊絕緣層及護套,將高分子鏈打斷,被打斷的每一個斷點稱為自由基。自由基不穩定,相互之間要重新組合, 重新組合后由原來的鏈狀分子結構變為三維網狀的分子結構而形成交聯,此交聯方式既無高溫又無水,既能使聚烯烴交聯,又不影響阻燃性能和電氣性能,所以低煙無鹵聚烯烴材料只能采用輻照的方式交聯,別無選擇。

              4. 輻照交聯低煙無鹵耐熱電線電纜的綜合性能

                 4.1 電氣性能

                     絕緣電阻常數(90℃):17.6MΩ.km。

                 4.2 阻燃性能(無鹵、低煙特性)

                    a.氧指數為38。

                    b.電纜燃燒時氣體逸出試驗:絕緣PH值為6.74;絕緣電導率為1.18。

                    c.電纜燃燒時煙濃度試驗(透光率):97%。

                 4.3 機械物理性能(耐高溫特性)

                    a. 135℃、168h空氣箱老化試驗:老化后抗張強度保留率為106%;老化后斷裂伸長率保留率為90%。

                    b. 延伸試驗(200℃.15min):負載下伸長率為≤175%;冷卻后永久變形率為≤15%。

             備注:保留率-如果物體原來的抗張強度為10公斤/cm2,老化后的抗張強度為10.6公斤/cm2 ,此物體老化后的抗張強度保留率為106%。

              工業化帶來的環境破壞是當今各國面臨的主要難題之一,電線電纜領域同樣也存在這樣的困境,如何有效解決這一難題是每一個有社會良知的企業正在認真思考的課題。

             常規的電線電纜主要采用聚氯乙烯(PVC)絕緣,是相當嚴重的污染源,其在制造、使用及廢棄處理時會產生大量的煙霧、二惡英、鉛、鹵等公害物質。

             尤其是在火災事故方面人們有著數不清的慘痛教訓,如倫敦地鐵Kings Cross站大火;Piper Alpha北海油井大火;德國杜塞爾多夫機場大火;里昂、東京、芝加哥等地的電信局火災,上述所有火災事故,電纜都被認定為造成災難的罪魁禍首,因為常規的電纜材料易燃,且會放出濃黑的煙霧及腐蝕性、刺激性氣體,對火災的撲滅和逃生都帶來極大的困難。

            綠色環保型輻照交聯電線電纜,成功地解決了普通電纜的上述缺陷,其優異品質表現在如下方面:

              1、不含有鹵素,不產生有害氣體及腐蝕性氣體。(無鹵)

             對PVC的應用持最強烈反對態度的是瑞士、德國、瑞典、美國、日本等國家,這些國家的執法機構及協調機構已經制定了嚴格的法律,限制并將最終取消PVC的工業應用,以減少災害,保護環境。

              2、燃燒時發煙量少。(低煙)

             火災時,為確保不熟悉現場的人員有逃生的機會,可視距離不得低于15M,常規電纜燃燒時的可視距離僅為5-8M,而環保型電纜的該項指標遠遠高于15M。

              3、具有更好的阻燃性能。(阻燃性)

             應用電子加速器輻照交聯等先進工藝手段,環保型電纜無論在耐溫等級、耐老化、機械性能、阻燃性能等指標方面,相比常規電纜都有很大的提高。

             4、不含鉛等重金屬,不含環境激素,不污染土壤。

            鉛及鉛的化合物,會被人體的消化器官和呼吸器官攝取,在人的血液及腦部積累。當電線電纜被破碎、掩埋時,鉛化合物會從氫化合物中拆出,污染土壤和水質,危害人體。


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