淺談阻燃電纜與耐火電纜不同之處與優(yōu)劣

　　隨著電力、建筑、重大工程、特種裝備等的飛速發(fā)展，耐高溫、阻燃、耐火等電線電纜的使用量持續(xù)上升。由于廣泛應(yīng)用的聚氯乙烯（PVC）、聚乙烯（PE）和聚烯烴電線電纜的絕緣和護(hù)套材料在遇到短路和連接不良、絕緣體老化以及火源等時(shí)極易被點(diǎn)燃，燃燒時(shí)熱釋放速率高、火焰蔓延速度快，并且產(chǎn)生大量的濃煙和有毒氣體，不僅危害環(huán)境，也會嚴(yán)重威脅人員安全。因此，特殊場合下電線電纜材料的阻燃與耐火已經(jīng)成為廣泛需求。阻燃電纜和耐火電纜的概念，很容易引起混淆，二者有很多共同之處，但區(qū)別也比較明顯，以下將就概念、作用原理、結(jié)構(gòu)和材料、標(biāo)準(zhǔn)和試驗(yàn)方法及未來發(fā)展方向作簡要描述。

　　1、概念的區(qū)別

　　阻燃電纜是指在火焰條件下能夠抑制火焰蔓延的電纜，即當(dāng)火焰熄滅后電纜不再繼續(xù)燃燒，或燃燒時(shí)間很短，或延燃長度很短。

　　耐火電纜指在火焰燃燒情況下，電纜仍能保持一定時(shí)間的運(yùn)行，即保持電路的完整性，該類型電纜在火焰中具有一定時(shí)間的供電保障能力。

　　同時(shí)通過阻燃及耐火試驗(yàn)的，則為阻燃耐火電線電纜。

　　2、作用原理的區(qū)別

　　早期電纜采用PVC做絕緣或護(hù)套，或者添加含鹵素類阻燃劑，這些鹵素化合物通過捕捉活性高的·OH發(fā)揮阻燃效果，而·OH是支配燃燒反應(yīng)的關(guān)鍵。這些阻燃劑以氯化石蠟、氯戊環(huán)癸烷、溴化石蠟、四溴苯丁烷、十溴聯(lián)苯醚為代表。后來發(fā)展的聚乙烯或聚烯烴塑料電纜和橡膠電纜，則主要通過添加阻燃劑，這些阻燃劑在受熱時(shí)形成炭化層或通過吸熱反應(yīng)降低燃燒溫度。其中磷酸酯和一些含磷氮的化合物就通過形成炭化層而抑制氧向分解氣體擴(kuò)散，隔絕熱量傳播，從而起到阻燃作用。在電纜行業(yè)廣泛應(yīng)用的氫氧化鋁和氫氧化鎂等無機(jī)阻燃劑主要通過吸熱反應(yīng)來降低燃燒的溫度。

　　早期耐火電纜是采用氧化鎂作絕緣材料，無縫銅管作護(hù)套，經(jīng)特殊工藝制作而成，具有優(yōu)良的防火、防爆、耐高溫、耐腐蝕等特性，該電纜的長期使用溫度為250℃，在950℃~1000℃下可持續(xù)供電3h。后來又發(fā)展出將耐火云母帶或玻璃纖維布繞包到導(dǎo)體外作為隔氧層，制成耐火電纜，可耐長時(shí)間的燃燒，即使施加火焰處的高聚物被燒毀，也能夠保證線路正常運(yùn)行。

　　3、結(jié)構(gòu)和材料的區(qū)別

　　阻燃電纜的結(jié)構(gòu)和材料與耐火電纜也不相同，

　　阻燃電纜的基本結(jié)構(gòu)是：絕緣層、護(hù)套層以及包帶和填充采用阻燃材料。

　　耐火電纜通常要求絕緣具有耐火性能，或是在導(dǎo)體和/或電纜纜芯上設(shè)置耐火層。耐火層主要是耐火云母帶、玻璃纖維布和氧化鎂等無機(jī)物，絕緣材料與普通電纜相同，填充、繞包材料根據(jù)需要，可采用普通材料或阻燃型材料，鎧裝材料為鍍鋅鋼絲或鍍鋅鋼帶等。

　　4、標(biāo)準(zhǔn)和試驗(yàn)方法的區(qū)別

　　阻燃電纜和耐火電纜的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法存在很大差異。根據(jù)國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)要求，電纜阻燃性能的評價(jià)主要可以分為單根燃燒試驗(yàn)測試和成束燃燒試驗(yàn)（圖2）。單根燃燒是將一段電纜固定在專用試驗(yàn)裝置中，施加超出引燃溫度的火焰，持續(xù)數(shù)秒后撤去火源，觀察火焰是否自熄、炭化部分長度是否符合標(biāo)準(zhǔn)要求。成束燃燒與單根燃燒方法基本原理相同，用來評價(jià)成束敷設(shè)的電纜在特定條件下抑制火焰蔓延的能力，主要與電纜的敷設(shè)方式相關(guān)。主要試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)有IEC 60332/ BS 4066、UL 1685、FT4、JIS2C23521、UL 1581、UL 1666、GB/T 19666、GB/T 18380、GB/T 12666 和GA 306.1等系列標(biāo)準(zhǔn)。

　　對于耐火電纜，IEC 60331對于火災(zāi)情況下的電纜性能要求進(jìn)行了規(guī)范，根據(jù)供火溫度和振動不同進(jìn)行分類。BS 6387要求所做的燃燒實(shí)驗(yàn)要通過水平燃燒和水噴淋，配合機(jī)械沖擊震動的方式，試驗(yàn)分為A 級、B 級、C 級。DIN 4102根據(jù)電纜耐受火焰的溫度范圍以及時(shí)間不同，將耐火電纜分為E30、E60和E90級別。GB/T 19666規(guī)定了電纜的耐火分類。而 GB/T 19216則等同IEC 60331，

　　簡單的說，阻燃電纜就是遇火燒不著或者很難燒，而耐火電纜遇火能保證電路完整供電運(yùn)行，由于在阻燃耐火機(jī)理和材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上有很大不同，相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法也存在區(qū)別。

　　5. 發(fā)展方向

　　由于越來越多的應(yīng)用場合要求電線電纜低煙無鹵阻燃，而這些要求基本上都通過電纜料的改進(jìn)來實(shí)現(xiàn)。目前阻燃電纜研究較多的方向是：（1）含鹵阻燃電纜的低毒、環(huán)?；唬?）無鹵阻燃電纜料的高性能化；（3）阻燃電纜料的低煙化。

　　由于礦物絕緣電纜存在制造和安裝工藝復(fù)雜、價(jià)格昂貴等問題，無機(jī)耐火帶存在易吸水、燃燒后易粉化等問題，因此新型耐火電纜的開發(fā)正在如火如荼的進(jìn)行中。目前研究較多的方向是：（1）柔性礦物絕緣電纜；（2）陶瓷化耐火材料研發(fā)及應(yīng)用。