无卤低烟低毒阻燃船用电缆的开发研究

传统的阻燃电缆有其局限性，主要采用阻燃氯丁橡胶、氯磺化聚乙烯等含卤素材料来作为电缆的护层，一旦燃烧，将会释放大量有害的腐蚀性卤化氢气体。加之当前船舰一般采用内部强迫通风系统，毒气将顺通风系统在整个舰船上快速蔓延，烟雾阻挡视线，有害气体弥漫，给现场逃生和救援带来困难。此外，腐蚀性气体还会损坏船体仪器、仪表等设施，较直接燃烧的危险性更大。因此，开发新一代低烟、无卤、阻燃的电缆具有重要意义。

一、开发要点研究

（一）无卤低烟低毒阻燃船用电缆的基本要求分析

在研发无卤、低烟、低毒、阻燃型船用电缆时，其基本要求：首先，研发工作要以保存既有船用电缆的物理、机械、电气、耐油、耐热及阻燃等性能为基础；其次，研发电缆燃烧时不能产生过多有毒气体和腐蚀性气体；再有，尽量降低研发电缆燃烧时的发烟量；第四，研发电缆时，要考虑新电缆能够在既有主流电缆生产装备上加工生产，或者生产线无需大动即可投入生产。

（二）无卤低烟低毒阻燃船用电缆研发的关键要点研究

在结构上，无卤阻燃船用电缆与传统船用电缆基本类似，不同之处主要在于用聚烯烃作基础聚合物。所以，新线缆研发的关键要点在于：首先，绝缘、护套和填充都不用有卤的聚合物：其次，在绝缘和护套配方中采用AI(OH) 3 、Mg(OH) 2 等无机填料：再有，为了改善基料与无机填料的相容性，基料中可以加入一定数量的EVA：第四，加入一定的偶联剂等添加剂，以增强绝缘胶料的机械性能，改善其加工工艺性能。

（三）无卤低烟低毒阻燃船用电缆的典型配方研究

无卤低烟低毒电缆的乙丙橡皮绝缘配方分析。材料及配比为：100单位重量的三元乙丙橡胶；100单位重量的氢氧化铝；10单位重量的低分子高压聚乙烯；10单位重量的操作油；5单位重量的氧化锌；3.2单位重量的DCP交联剂；2单位重量的硅烧A-172；1.5单位重量的防老剂RD；1单位重量的TMT共交联剂。性能要求为：氧指数，25；NBS 烟密度 Dm，有焰燃烧为105，无焰燃烧为205；抗张强度，10MPa：伸长率，630%；150℃x7d老化性能，抗张强度保留率：89%，伸长率保留率：99%。

（四）无卤低烟低毒阻燃船用电缆研发的有关配合剂研究

1.氢氧化铝，色白，呈徽晶粉末状，焰小无毒无味，燃后化为无毒水蒸气，氧化铝可形成耐热屏。

2.氢氧化，脱水温度300℃~350℃，具有填充、抑制发烟、阻燃性能。

3.硅烷偶联剂A-172，透明液态，或稍带黄。作用于无机填料和高聚物分子之间偶联，提高物理性能。

4.乙烯-醋酸乙烯醋，白色，呈粒子状。醋酸量达45%时化为聚合物，需用过氧化物等交联。

二、评价方法研究

（一）阻燃性的评定

首先，材料自身具备的防止、延缓和自熄有焰燃烧的性能即为材料的阻燃性。通常情况下，材料阻燃性的评价因子为氧指数和温度指数。在氧指数的测定中，把材料放置在规定的试验环境中，通过分析材料保持燃烧状态的临界点获得，即燃烧最 低氧浓度。将材料放置在空气中，点燃后持续燃烧且不能自行熄灭的最 低温度即为温度指数。单位正常空气中氧气所占体积百分数头21%，所以，材料氧需求指数超过21的材料，即使燃烧后也会在空气中自熄。材料温度指数越高，说明其燃烧性越低，阻燃性也就越好。其次，电缆的阻燃性是指在规定的试验环境下，使单根或成束电缆燃烧，当火源被取走后，线缆火焰仅蔓延在较小范围内，在限定时间内其残焰或余灼可自熄的特性。由于在各类建设环境中，电缆敷设方式不一，所以，在电缆阻燃性测定中，应根据不同的敷设方式和具体阻燃要求展开试验。

（二）发烟性的评定

线缆是一种聚合物，其构成材料在燃烧时会伴生部分烟雾，这些烟雾是由水蒸气、气体以及因不完全燃烧而产生的悬浮物混合而成。一般情况下，烟密度箱试验是评价线缆材料的发烟性的常用方式：在密闭燃烧试验箱中，将线缆无焰受热分解或有焰燃烧，利用光学方法，测评因烟雾积聚而造成的光束衰减程度，最终评价结果用比光密度表示，其与线缆发烟性呈正相关，比光密度越小，则烟浓度越小。

（三）气体有害性的测定

低烟无卤阻燃电缆燃烧时不产生卤化氢气体，CO、SO2等也极少。为测定电缆燃烧气体的有害性，可用国际电工委员会60754等标准及参考方法对电缆燃烧散发的气体进行测定。首先，毒性测定。在毒性测定上，可采取生物试验测定，把电缆燃烧6分钟后，收集散发气体注入装有老鼠的检测箱内。随时间变化，对老鼠的反应及活动能力进行观察，进而评测其毒性。其次，腐蚀性试验。在测定电缆燃烧产生气体的腐蚀性时，可按国际电工组织60754-2规定，首先将定量电缆放入管式炉中燃烧，将燃烧释放的气体倒入蒸馏水瓶。最后对蒸馏水的pH值和电导率进行测定，进而明确其腐蚀性。

三、结语

无卤、低烟、低毒阻燃电缆是今后船用电缆的发展方向。在相关材料的研发中，还应注意价格的适用性以及加工工艺的简便性，从而使无卤、低烟、低毒阻燃船用电缆能更快地在市场推广，切实发挥应有的作用。