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(huì)嚴(yán)重威脅人員安全。因此，特殊場(chǎng)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(lái)發(fā)展方向作簡(jiǎn)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(zhǎng)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(lèi)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(guò)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(lèi)阻燃劑，這些鹵素化合物通過(guò)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(lái)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(guò)添加阻燃劑，這些阻燃劑在受熱時(shí)形成炭化層或通過(guò)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(guò)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(wú)機(jī)阻燃劑主要通過(guò)吸熱反應(yīng)來(lái)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(wú)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(zhǎng)期使用溫度為250℃，在950℃~1000℃下可持續(xù)供電3h。后來(lái)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(zhǎng)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(wú)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(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)要求，電纜阻燃性能的評(píng)價(jià)主要可以分為單根燃燒試驗(yàn)測(cè)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(zhuān)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(zhǎng)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(lái)評(píng)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(duì)于耐火電纜，IEC 60331對(duì)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(dòng)不同進(jìn)行分類(lèi)。BS 6387要求所做的燃燒實(shí)驗(yàn)要通過(guò)水平燃燒和水噴淋，配合機(jī)械沖擊震動(dòng)的方式，試驗(yàn)分為A 級(jí)、B 級(jí)、C 級(jí)。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(jí)別。GB/T 19666規(guī)定了電纜的耐火分類(lèi)。而 GB/T 19216則等同IEC 60331，

　　簡(jiǎn)單的說(shuō)，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(lái)越多的應(yīng)用場(chǎng)合要求電線電纜低煙無(wú)鹵阻燃，而這些要求基本上都通過(guò)電纜料的改進(jìn)來(lái)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(wú)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(wèn)題，無(wú)機(jī)耐火帶存在易吸水、燃燒后易粉化等問(wèn)題，因此新型耐火電纜的開(kāi)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。