无卤低烟阻燃电缆行业研究报告—基础篇

无卤低烟阻燃电缆行业研究报告—基础篇

电线电缆行业研究报告

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电缆的发展概况

电线电缆是输送电（磁）能、传输信息和实现电磁能量转换的线材产品，广泛应用于国民经济各个领域，被喻为国民经济的“血管”与“神经”。电线电缆制造业是国民经济中最大的配套行业之一，是机械行业中仅次于汽车行业的第二大产业。电线电缆产品广泛应用于电力、能源、建筑、交通、通信、汽车以及石油化工等领域，其发展受国际、国内宏观经济环境、国家经济政策、产业政策走向以及各相关行业发展状况的影响，与国民经济的发展密切相关。

1.1 普通电缆

电缆通常是由几根或几组导线绞合而成的类似绳索的电缆，每组导线之间相互绝缘，并常围绕着一根中心扭成，整个外面包有高度绝缘的覆盖层。

电缆主要由以下4部分组成：

结构

特点

常用材料

导电线心

高电导率材料

铜或铝

绝缘层

高的绝缘电阻和击穿电场强度，低的介质损耗和介电常数

油浸纸、聚氯乙烯、聚乙烯、交联聚乙烯、橡皮等

密封护套

保护绝缘线心免受机械、水分、化学物品、光等的损伤

一般采用铅或铝挤压密封护套

保护覆

盖层

保护密封护套免受机械损伤

一般采用镀锌钢带、钢丝或铜带、铜丝等作为铠甲包绕在护套外，并在外层外面涂以沥青或包绕浸渍黄麻层或挤压聚乙烯、聚氯乙烯套

结构

特点

常用材料

导电线心

高电导率材料

铜或铝

绝缘层

高的绝缘电阻和击穿电场强度，低的介质损耗和介电常数

油浸纸、聚氯乙烯、聚乙烯、交联聚乙烯、橡皮等

密封护套

保护绝缘线心免受机械、水分、化学物品、光等的损伤

一般采用铅或铝挤压密封护套

保护覆

盖层

保护密封护套免受机械损伤

一般采用镀锌钢带、钢丝或铜带、铜丝等作为铠甲包绕在护套外，并在外层外面涂以沥青或包绕浸渍黄麻层或挤压聚乙烯、聚氯乙烯套

普通电缆使用大量绝缘塑料材料，容易燃烧，已经造成许多灾难，所以后来发展了阻燃电缆。

1.2 阻燃电缆

1.2.1 阻燃电缆的定义

阻燃电缆是指在规定试验条件下，试样被燃烧，在撤去试验火源后，火焰的蔓延仅在限定范围内，残焰或残灼在限定时间内能自行熄灭的电缆。

它的根本特性是：在火灾情况下有可能被烧坏而不能运行，但可阻止火势的蔓延。

阻燃电缆的结构和普通电缆基本相同，不同之处在于它的绝缘层、护套、外护层以及辅助材料(包带及填充)全部或部分采用阻燃材料（阻燃剂）。

1.2.2 阻燃电缆的分类

根据电缆阻燃材料的不同，阻燃电缆分为含卤阻燃电缆及无卤阻燃电缆两大类。

电缆类别

阻燃物

含卤阻燃

溴系阻燃剂 DBDPO,TBBA及其共聚物；氯系阻燃剂环状芳香化合物；含卤磷酸系含卤素的磷酸酯类阻燃剂。

无卤阻燃

磷系化合物；金属氢氧化物；硅系阻燃剂；磷氮系阻燃剂

根据电缆阻燃材料的化学成分不同，阻燃电缆分为有机类阻燃电缆及无机类阻燃电缆两大类。

电缆类别

阻燃物

含卤阻燃

溴系阻燃剂 DBDPO,TBBA及其共聚物；氯系阻燃剂环状芳香化合物；含卤磷酸系含卤素的磷酸酯类阻燃剂。

无卤阻燃

磷系化合物；金属氢氧化物；硅系阻燃剂；磷氮系阻燃剂

根据电缆阻燃材料的化学成分不同，阻燃电缆分为有机类阻燃电缆及无机类阻燃电缆两大类。

电缆类别

阻燃物

有机类阻燃

磷系阻燃剂磷酸酯，含磷多元醇；含磷胺类含氮化合物磷酸铵；碳酸铵硅系阻燃剂；高分子阻燃剂氯化聚苯乙烯，氯化聚氯乙烯，芳香族工程塑料，有机硅聚合物

无机类阻燃

水合金属化合物氢氧化铝，氢氧化镁；硅系阻燃剂其他无机阻燃剂；硼系化合物；含锑、含钼化合物；锡酸锌

电缆类别

阻燃物

有机类阻燃

磷系阻燃剂磷酸酯，含磷多元醇；含磷胺类含氮化合物磷酸铵；碳酸铵硅系阻燃剂；高分子阻燃剂氯化聚苯乙烯，氯化聚氯乙烯，芳香族工程塑料，有机硅聚合物

无机类阻燃

水合金属化合物氢氧化铝，氢氧化镁；硅系阻燃剂其他无机阻燃剂；硼系化合物；含锑、含钼化合物；锡酸锌

1.2.3 阻燃剂作用机理

阻燃剂的作用机理比较复杂﹐相同的阻燃剂在不同的聚合物中的阻燃机理有时也存在一定的差异。

阻燃机理根据作用方式不同分类有五种效应：抑制效应、链转移效应、覆盖效应、稀释效应和吸热效应。

阻燃效应

机理

抑制效应

捕获聚合物燃烧生成的活性自由基﹐从而抑制产生活性自由基的链锁反应﹐使燃烧减弱

链转移效应

改变聚合物材料的燃烧模式﹐抑制可燃性气体的产生

覆盖效应

阻燃剂受热释放出的隋性气体在气相中隔绝可燃性气体与氧的接触﹐或者聚合物表面形成固态的炭层或液体的膜﹐阻止可燃性气体的逸出

稀释效应

阻燃剂受热分解产生的不可燃性气体稀释氧和可燃性气体的浓度﹐使其达不到继续燃烧所必需的条件

吸热效应

阻燃剂受热分解吸收大量燃烧热﹐使聚合物材料温度上升困难。

阻燃效应

机理

抑制效应

捕获聚合物燃烧生成的活性自由基﹐从而抑制产生活性自由基的链锁反应﹐使燃烧减弱

链转移效应

改变聚合物材料的燃烧模式﹐抑制可燃性气体的产生

覆盖效应

阻燃剂受热释放出的隋性气体在气相中隔绝可燃性气体与氧的接触﹐或者聚合物表面形成固态的炭层或液体的膜﹐阻止可燃性气体的逸出

稀释效应

阻燃剂受热分解产生的不可燃性气体稀释氧和可燃性气体的浓度﹐使其达不到继续燃烧所必需的条件

吸热效应

阻燃剂受热分解吸收大量燃烧热﹐使聚合物材料温度上升困难。

接下来对几种助燃剂的具体机理进行研究：

（一）卤系阻燃剂阻燃机理

①单独使用卤系阻燃剂。主要在气相中延缓或者阻止聚合物的燃烧。卤系阻燃剂在高温下分解生成卤化氢﹐可作为自由基终止剂捕捉聚合物燃烧链式中的活性自由基OH.﹑O.﹑H.,生成活性较低的卤素自由基﹐从而减弱或终止气相燃烧中的链式反应达到阻燃的的。

    HX+H.→H2+X.

    HX+O.→OH+X.

    2H.+ZnMoO4→ZnO+Mo4+O2+H2O

卤化氯还能稀释空气中的氧﹐覆盖于材料表面阻隔空气﹐使材料的燃烧速度降低。

②卤系阻燃剂与氧化锑的协同作用。卤化氢与氧化锑反应生成卤化锑﹐其是决定阻燃作用的关键因素。

卤化锑具有优异的阻燃作用表现如下﹕

1.卤—氧化锑为分解为吸热反应﹐可降低聚合物的燃烧温度和分解速....