低煙無鹵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(shí)為了降低其燃燒時(shí)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(jī)理為：燃燒時(shí)，阻燃填充劑氫氧化鋁、氫氧化鎂會(huì)釋放出結(jié)晶水，吸收大量熱量;與此同時(shí)，脫水反應(yīng)會(huì)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(huì)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，終材料阻燃、自熄。

低煙無鹵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(dá)到150份以上，而大量的無機(jī)阻燃劑填充必將導(dǎo)致材料在物理機(jī)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(jī)械等性能方面的平衡，使材料能充分滿足終使用的技術(shù)要求，常用的方法有：一方面對(duì)聚烯烴材料進(jìn)行改性、接枝，以提高聚烯烴材料極性;另一方面是對(duì)無機(jī)阻燃劑的表面進(jìn)行化學(xué)改性，通常用偶聯(lián)劑處理。

二、性能

大量無機(jī)阻燃劑的使用賦予了低煙無鹵電纜料阻燃、低煙、無鹵、低毒等特性，同時(shí)也使其在物理機(jī)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(qiáng)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(jìn)行優(yōu)劣平衡，以不同牌號(hào)的產(chǎn)品適應(yīng)不同要求的電線電纜。以下對(duì)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(duì)阻燃電線電纜來說盡管也比較重要，但因?yàn)闇y試條件等因素，一般很少進(jìn)行測試。另外一個(gè)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(shí)，材料能在空氣中點(diǎn)燃。低煙無鹵電纜料常溫下氧指數(shù)達(dá)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)常用的燃燒試驗(yàn)，并不能作為判斷材料阻燃性的指標(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(dá)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(yàn)，而低煙無鹵阻燃聚烯烴材料氧指數(shù)即使達(dá)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(dá)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(jí)來考核無鹵材料的自熄性，作為對(duì)氧指數(shù)考核指標(biāo)的補(bǔ)充。現(xiàn)在在阻燃指標(biāo)方面，有一種更為接近實(shí)際燃燒性能的錐體量熱計(jì)法越來越受到人們的關(guān)注，該方法可對(duì)材料燃燒時(shí)的著火時(shí)間、發(fā)熱速度、總發(fā)熱量等燃燒參數(shù)進(jìn)行定量評(píng)價(jià)。經(jīng)實(shí)驗(yàn)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(kuò)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(duì)于同一類材料在絕大多數(shù)情況下來說還是可以相對(duì)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(xiàng)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(dá)到60%以上符合要求。對(duì)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(shí)的大煙密度Dm，以此來考核材料的發(fā)煙性能。低煙無鹵電纜料燃燒時(shí)的發(fā)煙性遠(yuǎn)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 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(xiàng)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(diǎn)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(shí)釋放氣體的酸度，并規(guī)定測得PH≧4.3及電導(dǎo)率≦10 s/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(shí)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0.7-5 s/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(xiǎn)的電纜護(hù)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(duì)一些無鹵絕緣產(chǎn)品也有不大于3的要求。


2、物理機(jī)械及電氣性能

由于大量的無機(jī)阻燃劑填充，使低煙無鹵阻燃聚烯烴電纜料的物理機(jī)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(gè)方面：

(1)抗張強(qiáng)度及斷裂伸長率降低。無鹵電纜料抗張強(qiáng)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(jī)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(qiáng)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(jī)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)下其貯存期不要超過1個(gè)月，否則將吸潮影響使用。經(jīng)對(duì)比實(shí)驗(yàn)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(qiáng)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tg 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,小透光率 30%；
3.低毒：

NES 713(英國海軍標(biāo)準(zhǔn))；TI(毒性指數(shù)),大不超過5

氣體的毒性用NES713方法評(píng)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(shí)鹵酸（HCL）釋放量少于5mg/g ----IEC60754-1

2、PH值 4.3 --------------------------IEC60754-2

3、導(dǎo)電率 10 S/mm --------------------IEC60754-2

4、透光率（煙密度） 60%--------------- IEC 61034-1

符合以上四點(diǎn)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)

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