聚烯烃阻燃电缆技术综述

聚烯烃阻燃电缆技术综述针对人们迫切希望开发出阻燃性能和力学性能均优良的聚烯烃电缆料，文章对最令人关注的阻燃聚烯烃电缆进行了介绍，简要介绍了氢氧化物阻燃体系、磷系阻燃、膨胀型阻燃体系等不同体系的发展背景及现状，并重点分析了日本对聚烯烃阻燃电缆的专利申请情况情况。

标签：阻燃；聚烯烃；电缆1 阻燃机理绝大多数塑料都是可燃的，当温度达到一定程度之后，会产生挥发性的可燃气体，促使其进一步燃烧[1][2]。

塑料聚合物是电缆基材的主要来源，赋予塑料聚合物一定的阻燃性能是亟待解决的技术问题。

科研工作者研究了在塑料聚合物中可添加不同种类的阻燃剂来赋予电缆料阻燃性能。

阻燃剂的种类主要包括如下：（1）卤素阻燃体系，其阻燃机理是卤素阻燃剂可分解出HX。

HX降解产生的自由基，终止并延缓了链反应。

（2）膨胀型阻燃体系，化学膨胀型阻燃剂（IFR）是以磷、氮为主要成分的无卤阻燃剂，燃烧过程中产生的NH3、N2、H2O等能起到气相稀释的作用，降低可燃气体的浓度，从而有效防止了火焰的传播[2]。

（3）磷系阻燃体系，燃烧时的高温促使含磷阻燃剂经一系列的反应生成有很强脱水性的聚磷酸。

产成的聚磷酸可以促使有氧有机物快速脱水而碳化，碳化后所形成的物质是一种难以燃烧的结构致密的物质[4]。

（4）氮系阻燃剂，氮系阻燃剂受热放出CO2、NH3、N2气体和H2O，上述气体均属于难燃气体，从而阻止燃烧。

（5）水合金属化合物阻燃体系，水合金属化合物阻燃由于其分解产生大量的H2O，一方面吸收了大量的热，从而使材料的表面温度降低，另一方面分解出来的水蒸气又有稀释可燃气体的作用，因此具有良好的阻燃效果。

（6）其他阻燃剂，可作为非卤阻燃剂使用的其他阻燃剂有三氧化二锑、硼酸锌、多元醇、聚乙烯醇、一些金属（如铁、锌、锡、钼）的化合物及络合物等。

2 关于日本住友电气工业株式会社所生产的阻燃电缆的分析通过对重点申请人——住友电气工业株式会社的聚烯烃阻燃电缆的申请的阅读，从中挑选出各个时间段阻燃剂使用较多且较为典型的专利申请，图1即为按照时间顺序拟出的日本住友电气工业株式会社聚烯烃阻燃电缆专利申请使用的阻燃剂情况。

浅析低烟无卤阻燃辐照交联聚烯烃电缆的研制摘要随着社会经济的不断发展，人们的生活水平得到了较大的提升，这使得人们对综合布线用电线电缆产品的安全性更加重视。

本文主要围绕低烟无卤阻燃辐照交联聚烯烃电缆的研制进行分析。

关键词低烟无卤阻燃辐照交联聚烯烃电缆；研制；综合布线前言随着高分子材料应用技术的不断发展，我国对线缆行业新材料的开发进行更加深入的研究。

现如今，人们对各种综合布线用电线电缆产品的环保性以及安全性等有着更高的要求。

传统的阻燃电缆的绝缘材料，虽然有着不错的阻燃性，但是一旦发生火灾，这些材料就会释放出有毒气体，会给人民带来巨大的损失。

故此，对低烟无卤阻燃辐照交联聚烯烃电缆的研制具有重要的现实意义。

1 材料选择所选材料的质量高低，会对电线电缆产品的质量有着较大的影响，所以选择一个合适的材料较为重要。

某公司所研发的以下几种电缆产品，①控制电缆、②电力电缆、③仪表电缆等，要求实现低烟无卤阻燃等功能，并且要求阻燃性达到A类成束燃烧试验的要求。

此外，还对绝缘线芯的绝缘电阻常熟k做出了相应的要求，要求其处在20℃时≥3000MΩ·km，以及要求其在90℃时≥3MΩ·km。

对于非阻燃交联聚乙烯绝缘材料所制成的绝缘线芯，则很容易满足上述要求，因为它们的绝缘体积电阻率一般可以达到1X1016Ω·cm。

然而，对于绝大多数阻燃交联聚烯烃绝缘材料，其体积电阻率只能够达到1X1013Ω·cm。

因此，处于浸水状态下的绝缘电阻，通常难以满足上述要求[1]。

从当前的材料情况来看，如果绝缘层采用的是单层交联聚乙烯绝缘，或者是采用单层阻燃交联聚烯烃绝缘，都很难同时满足电缆以下几方面的性能要求，①工作温度；②绝缘电阻、③短路温度等等。

由于绝缘是两种不同材料所组成的结构，所以对于這两种绝缘材料的性能，要求其有较多的共性：①要求是同类型的基料，这样才能够有着较好的相容性；②近似的交联反应特性，此外，还需要具有较低的吸水率，具有较好的机械性能等等。

低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料性能全面解析专业，科学性高。

非卤素低烟无卤（Halogen-Free，HFT）阻燃聚烯烃电缆料，又称为
环保电缆料，是以聚乙烯或其它非卤烷基的和低硅氢酸酯、改性乙烯酯、
酯化树脂、热熔胶混合而成的有机高分子复合材料。

该产品具有耐热、耐
低温、耐紫外线、低烟无卤、电气性能优异等优点。

它是国际上发展和应
用最多的高分子复合材料电缆料之一
非卤素低烟无卤（HFT）阻燃聚烯烃电缆料的主要性能包括：
1、绝缘性能优异：环保电缆料具有优异的绝缘性能，具有很高的耐
压强度，具有很好的电气性能。

2、耐火性能高：环保电缆料具有很好的耐火性能，能够抵抗高温和
高压的环境，可以长期使用。

3、低烟无卤：环保电缆料采用低烟无卤材料，能够有效地降低烟雾，减少对环境的污染，提高环境保护水平。

4、耐化学性：环保电缆料具有良好的耐腐蚀性，能够有效抵抗化学
腐蚀，防止电缆料的损坏，延长使用寿命。

5、耐湿热性：环保电缆料具有良好的耐湿热性能，能够很好地抵抗
潮湿热环境的侵蚀，具有较长的使用寿命。

6、耐拉伸强度高：环保电缆料具有较高的耐拉伸强度，能够有效地
抗击外力，确保电缆料质量的可靠性。

无卤阻燃聚烯烃电缆料的研究聚烯烃类高分子材料是一种易燃材料, 用其制作的电线电缆, 在高压、热源等条件下容易引起火灾,而火焰会沿着线缆迅速蔓延到整个线路。

卤系阻燃剂以其添加量少、阻燃效果显著而得到广泛应用,在阻燃聚烯烃领域中曾占有重要地位。

但此类含卤阻燃材料在燃烧时发烟量大, 会产生大量腐蚀性气体和有毒气体,给灭火、逃离和恢复工作带来很大困难,并造成二次危害。

因此,随着人们环保意识提高、对阻燃技术认识的逐渐深入以及相关法律法规的出台,阻燃剂无卤化已成为阻燃技术发展的主要方向之一,无卤阻燃聚烯烃电缆料也得到了广泛应用。

1.树脂的选择无卤阻燃电缆料的基体树脂一般选用聚烯烃,主要包括聚乙烯( PE ) 、聚丙烯( PP ) 、乙丙橡胶( EPR ) 、乙烯- 醋酸乙烯共聚物( E VA )等。

对于用作电缆材料的高聚物, 不仅要求具有优良的电绝缘性能、耐高( 低) 温性能等, 而且其力学性能也是非常重要的指标,要求它们有一定的强度和韧性。

由于PE 、PP是非极性材料, 与极性较强的无机阻燃剂溶度参数相差很大,当大量无机阻燃剂加入后会使材料的力学性能下降较多, 因此需要对聚烯烃加以改性。

通过专业知识的掌握可以通过交联的方法改变其性能。

1.1过氧化物交联法是指将过氧化物加入到高分子材料制品中, 在适当的高压下经过一定时间的高温加热,使过氧化物分解进而引发一系列自由基反应,从而使聚合物产生碳—碳交联结构。

过氧化物交联法是传统的化学交联方法,技术发展成熟,但需要在高温高压和专用设备中长时间反应, 能量消耗大,生产效率低,限制了其使用范围。

1.2硅烷交联法指在引发剂的作用下, 将硅烷接枝到聚合物的分子链上, 接枝产物在催化剂和水的作用下进行水解, 缩聚, 最终形成Si —O —Si的交联结构。

硅烷交联又可分为二步法( Si op l a s) 、一步法( Mono sil )和乙烯基硅烷共聚物法( V isi c o ) 三种。

辐照交联聚烯烃绝缘无卤低烟阻燃耐火电力电缆一、适用范围主要适用于额定电压600/1000V及以下火灾报警和消防设备、通讯设备及紧急通道运输等应急设施的供电线路中要求耐火的场合。

特别适用于核电站安全壳外地震荷载下的能确保紧急停堆、安全壳隔离、堆芯应急冷却、反应堆热导出、防止放射性物质向周围环境排放等功能的电力传输系统。

二、产品型号、规格1、产品型号见表1规定。

2、产品规格见表2三、产品特点1、具有较好的电气、绝缘性能；2、具有较好的耐热老化性能，长期连续工作温度根据选用品种不同分90℃和105℃。

3、载流量大，过载保护性能较强；4、具有无卤、低烟、低毒环保等特性；5、电缆燃烧透光率小；6、优异的阻燃性能，可通过成束燃烧试验；7、具有较好的耐火性能。

四、主要技术性能1、成品电缆的工作温度达到90℃和105℃。

2、成品电缆符合GB/T19216耐火试验要求；3、成品的不延燃性能通过GB/T18380.3规定的B类成束燃烧试验；4、耐寒性能达到－40℃；5、绝缘电阻常数Ki≥3.67MΩ.Km;6、导体电阻达到GB/T3956规定的导体要求;7、按GB/T17650及GB/T17651试验烟密度透光率≥60%;PH值≥4.3电导率≤10μS/mm8、成品电缆应经受表中规定的工频耐压试验：五、使用特性1、电缆导体长期工作温度不超过90℃或105℃;2、在事故运行状态下（持续时间不超过5秒），导体的最高温度不超过270℃，电缆的敷设温度应不低于0℃;3、电缆允许弯曲半径：非铠装型应不小于电缆外径的6倍；铠装型应不小于电缆外径的12倍4、电缆在使用前后不能受到机械撞击、锐器划伤等影响电缆性能的损坏.六、交货长度1、交货长度不小于100m。

2、据双方协议，可以任何长度交货。

3、长度计量误差不超过±0.5%。

无卤阻燃聚烯烃电缆料的研究无卤阻燃聚烯烃电缆料是一种新型的电缆材料，它不含任何卤素化合物，具有优异的阻燃性能。

在电力电缆和通信电缆等领域有广泛的应用前景。

本文旨在对无卤阻燃聚烯烃电缆料的研究进行综述，并分析研究中的关键问题和挑战。

无卤阻燃聚烯烃电缆料的研究主要集中在两个方面：阻燃性能的提高和材料的工艺性能。

阻燃性能的提高是无卤阻燃聚烯烃电缆料研究的核心问题。

目前，许多方法已经被提出来提高无卤阻燃聚烯烃电缆料的阻燃性能，比如添加阻燃剂、掺杂填料等。

其中，添加阻燃剂是最常见的方法，常用的阻燃剂有无卤磷系阻燃剂、氮系阻燃剂等。

掺杂填料也可以提高无卤阻燃聚烯烃电缆料的阻燃性能，常用的掺杂填料有纳米材料、纤维素等。

此外，一些新型的阻燃剂和填料也被提出，如纳米氢氧化镁、纳米磷酸铝等。

无卤阻燃聚烯烃电缆料的工艺性能也是一个需要研究的重要问题。

工艺性能包括熔融流动性、热稳定性、机械性能等。

熔融流动性是指无卤阻燃聚烯烃电缆料在挤出等加工过程中的流动性能，影响着产品的成型性能。

热稳定性是指无卤阻燃聚烯烃电缆料在高温环境下的稳定性能，影响着产品的使用寿命。

机械性能包括拉伸强度、弯曲强度等，影响着产品的耐久性和安全性。

在研究无卤阻燃聚烯烃电缆料时，还面临一些挑战。

首先，无卤阻燃聚烯烃电缆料的阻燃性能和工艺性能之间存在一定的矛盾，提高阻燃性能往往会导致工艺性能的下降。

因此，需要在阻燃性能和工艺性能之间寻求平衡。

其次，无卤阻燃聚烯烃电缆料的成本比传统电缆料高，限制了其在市场上的推广和应用。

因此，需要寻找低成本的制备方法和原料。

总结起来，无卤阻燃聚烯烃电缆料的研究具有重要的意义和广阔的应用前景。

在研究中，需要着重考虑阻燃性能和工艺性能之间的平衡，同时还需要解决成本高的问题。

希望通过本文的研究综述，能够对无卤阻燃聚烯烃电缆料的进一步研究和开发提供一些参考和启示。

辐照交联低烟无卤阻燃电线电缆阻燃原理及特点低烟无卤聚烯烃是以聚乙烯为基体，将被EVA（乙烯-醋酸乙烯酯关聚物）活化了的大量氢氧化镁或氢氧化铝捏合在聚乙烯基体中，利用氢氧化物被燃烧受热时，分解成金属氧化物和水。

低烟无卤聚烯烃主要是采用氢氧化物作为阻燃剂。

1．阻燃原理：因此低烟无卤聚烯烃阻燃原理如下：氢氧化物被燃烧时是分解反应，该反应是吸热反应，吸收周围空气中的大量热量，降低了燃烧现场的温度，此为阻燃机理之一；生成的水分子，也吸收大量热量，此为阻燃机理之二；产生的金属氧化物结壳，阻止了氧气与有机物的再一次接触,此为阻燃机理之三。

所以低烟无卤聚烯烃是采用吸热与金属氧化物隔氧的方法进行阻燃的。

2．辐照交联工艺在低烟无卤电线电缆中的应用低烟无卤聚烯烃阻燃剂主要是氢氧化物。

它具有容易吸收空气中的水分的特点，即潮解。

潮解会使绝缘层的体积电阻系数大幅度下降，由原来的17MΩ/km可降至为0.1MΩ/km。

如要阻止潮解，只有将基体--聚烯烃的分子结构予以改变，形成致密层以阻止空气中的水分子与阻燃剂氢氧化物相结合从而形成潮解现象，人们称此为交联。

交联的方式分为两大类，即化学交联和物理交联。

而化学交联又分为干法交联和温水交联二种。

由电线电缆特殊要求，电缆用低烟无卤聚烯烃材料只能采用辐照的方式交联3．辐照交联低烟无卤电线电缆的特点A、载流量大辐照交联电缆，经高能电子束辐照后，材料的分子结构从线形变成三维网状分子结构，耐温等级从非交联的70℃提高到90℃、105℃、125℃、135℃、甚至150℃，比同规格的电缆的载流量提高15-50%。

B、绝缘电阻大由于辐照交联电缆避免了采用氢化物作为阻燃物，因此防止了交联时出现的预交联和因绝缘层吸收空气中的水分而使绝缘电阻下降现象。

从而保证了绝缘电阻值。

C、使用寿命长，过载能力强由于辐照交联后的聚稀烃材料的耐温等级高，老化温度高，所以延长了电缆在使用过程中循环发热的使用寿命。

D、环保、安全由于电缆所采用的材料都是无卤环保材料，所以电缆的燃烧特性符合环保要求。

无卤阻燃聚烯烃电缆料的研究
摘要
随着我国的发展和环境污染的加剧，大多数企业都在努力符合环保的
要求，最重要的是禁止阻燃剂和卤素的使用，同时也要求电缆料性能稳定，以满足用户的需求。

本研究在此基础上，研究开发了一种由无卤无阻燃聚
烯烃制备的电缆料，材料新颖，耐温范围宽，电缆性能稳定，符合环保要求，同时又具有良好的性能，在工程领域中具有良好的应用前景。

关键词：聚烯烃；无卤无阻燃；电缆料
1 Introduction
随着中国的经济发展和环境污染的加剧，社会对环境和安全要求越来
越高。

特别是在工业领域，禁止阻燃剂和卤素的使用，除了节能减排之外，还要求电缆料性能稳定，以便满足用户的要求。

由于电缆料的重要性，因此，针对无卤无阻燃电缆料的开发研究，已经成为近年来电缆料研究的热点。

聚烯烃是一种电气绝缘材料，具有坚韧的表观属性，它可以用于制备
电缆料，具有优良的抗热性。

本文旨在开发一种无卤无阻燃的聚烯烃电缆料，具有良好的性能，可以满足社会对安全和环保的要求。

2 Materials and Methods
2.1 Materials。