高阻燃聚氯乙烯电缆料的制备及应用分析

高阻燃聚氯乙烯电缆料的制备及应用分析

熊英 夏星 肖红杰 周忠明 余巧贤

广东祥利科技有限公司 广东云浮 527400

摘要：本文简要讲述了电缆火灾事故带来的负面影响，分析了电缆防护阻燃规范，围绕高性能防燃烧电缆料的生产与应用进行研究，从原料选型、电缆结构选型与电缆制造工艺方面进行阐述，以提高电缆的阻燃性能，确保电缆使用安全，减少火灾事故发生。

关键词：阻燃剂；阻燃规范；PVC电缆料

引言：在电学发展环境中，电线与电缆的使用量逐步增加。以用途视角进行电缆划分时，包括裸线、绕组、电力、通信、备用等类型。电缆连接使用时，能够高效进行电磁波与光波的传输，并高效适应环境。为保障电缆在各类环境的使用质量，使其拥有较强性能，减少火灾事故，合理开展电缆料生产研究，较为关键。

1电缆火灾影响

在工业、农业各领域经营期间，对于电缆通信传输形成了一定依赖，用于保持整体工况平稳。与此同时，电缆的合理使用，能够为运行设备输送所需电能，比如室内照明。然而，在电缆实际运行时，在各类客观因素的干扰作用下，加之缆线自身塑料易燃属性特点，极易发生电缆失火问题。在电缆失火时，会顺沿电缆形成大区域火灾，具有较快的火灾发展速度。在火灾形成时，电缆外部绝缘材料，会在燃烧活动中产生有毒气体、较高浓度的烟雾，形成严重的环境污染问题，威胁失火区人员与设备的安全性^[1]。

2电缆防护阻燃规范

现阶段，国内外已形成完整的电缆阻燃规范性法律体系。在各地区加强电缆防护时，存在标准参数的差异性。国内围绕电缆阻燃规范工作，主要体现在：电缆线路外部绝缘结构，需要加强阻燃性能，一般从3个方面进行防护。1、电缆线路外层在发生失火现象时，能够自主进行熄火处理，火焰续燃时间控制在一定范围内（参考技术标准GB/T19666）；2、在电缆火灾形成时，加强火势控制，防止火势在短时间内的热量迅速上升；3、电缆燃烧时，合理控制释放烟雾、气体的浓度和滴落物安全性，确保建筑空间能见度，便于人员逃生，减少窒息中毒事件（参考CPR技术标准 EN50575）。

3高性能防燃烧电缆料生产

3.1生产准备

在进行高性能防燃烧电缆料的生产准备工作时，确切说是在聚氯乙烯料生产前期，积极开展生产准备工作，从火焰熄灭时间、火焰热量和烟酸滴落等3个方面阻燃要求方面结合材料性能给予有效搭配，以准确获取生产配方，使电缆材料兼具使用安全性与环保性。

配方原料选型方面我们进行了大量研究，选型最高效阻燃剂有气相阻燃型三氧化二锑、覆盖型氢氧化镁、氢氧化铝和抑烟剂硼酸锌等。

配方搭配方面，适当增加碳酸钙添加量以确保优秀的阻燃性能，常规电缆料比重控制在1.45-1.60g/cm³。

电缆结构设计方面，增加电缆内部阻燃材料的比例，例如使用阻燃绝缘材料、增加钢带铠装等。

3.2生产方法

在高性能电缆料生产期间，需要给予相应的预处理。处理材料包括硼酸锌、纳米黏土等。与此同时，需要添加适量的抗氧化、性能平稳、塑性增强的辅助剂，保证电缆料的生产质量。将各类生产材料给予充分搅拌，使其混合为糊状浆液。启动研磨设备，研磨处理糊状浆液至少3次，确保浆液大小均匀。将研磨后的浆液转移至材料桶，进行深层搅拌。

使用高效率混合设备，借助其蒸汽加热能力，加热处理浆料。加热完成时，在浆料中添加PVC树脂，提升搅拌速度，确保搅拌均匀。在搅拌完成时，添加塑性增强剂。在各环节中生产材料自身温度，需要恒定维持在75℃左右。在浆液全面吸收塑性增强剂后，添加其他类型的辅助用料。在温度条件为120℃时，提升各类用料在浆液中的搅拌速度。在搅拌完成时，需要保持浆液蓬松性，使其表现为粉末状。将固定状态的材料放置低速搅拌设备中，在50℃温度条件下，完成材料搅拌。

搅拌完成时，在双螺杆设备中添加搅拌完成的材料，对物料开展深层加工。双螺杆设备高阶温度取值区间为[140，175]℃，低阶温度取值区间为[130，165]℃。借助冷风进行物料表面的打磨、热切等处理。在加工完成时，使用旋风分离器进行物料切割。将切割完成的物料放置在计量设备室，开展下道生产工序。

4高性能防燃烧电缆材料的应用

此种高性能防燃烧的电缆用料在使用时，需要前期规范生产绝缘层。其一，使用对绞设备，有效对绞处理电缆芯线。对绞完成时，对电缆进行深层加工。在生产期间，需要加强拉丝操作，高效拉出电缆线中的铜芯，使用单线绝缘处理形式，加工处理铜芯。其二，使用对绞工法，以铜芯为原材料，将其生产成电缆，在电缆外表面增加护套。其三，启动卷线设备，加工处理护套完成的电缆，对其进行成圈加工，再次包装处理电缆线。其四，在电缆线进入存储仓库前期，开展抽样质检工作。在抽检期间，无电缆质量问题时，方可进行电缆存储，确保电缆线的生产质量^[2]。

5通信电缆的生产与应用测试

5.1生产工艺说明

其一，两步生产工艺法。第一步是启动对绞机，对绞处理绝缘加工完成的芯线。第二步是依据对绞数要求，进行缆线合成加工，在缆线合成后为其添加护套。

其二，串列生产工法。法国单位成功研发出一组条列式生产方案，同时运行四组高速运行的对绞设备，以垂直视角完成芯线对绞处理。设备的最大运行速度达到3000扭/min。在此机械生产体系中，融合了数控技术，能够提升对绞间隔距离的均匀性。高精度智控的齿形皮带，能够最大程度地保持各节点间距的均衡性。多层次的张力装置，能够有效保持芯线性能平稳，减少芯线拉伸形变问题。

在案例生产期间，是以高性能防燃烧电缆料为主要用材，借助聚氯乙烯的特殊性能，用作通信传输缆线的外部护套。护套厚度设计为半米，电缆外径最大值需要控制在5.8毫米以内。中层放置一组撕裂绳，确保防燃烧质量。外护套整体性能圆整，护套可延伸能力不小于125%，抗拉能力需要超过12.5MPa。护套主要用于缆线外部，不可引起缆线铜芯包裹紧密性不强问题，同时不能对线芯形成挤压作用，确保缆线使用顺畅性。

5.2电缆生产

案例生产期间，使用的电缆料级别为CMP。生产完成线缆，对其进行燃烧测试。生产任务为：CMP电缆包裹产品四对对绞线，导体规格为AWG24，确保绝缘性，外径最大值为5毫米，护套厚度设定为0.5毫米。生产期间，挤出机设备由南京厂商提供，型号为SJ65×25H，运行功率为30KW，加热区共有七组。其中一至四组为预热，五组为机头，六组为机颈，七组为模头。七组生产时反馈的挤出机参数为：一组加热温度为125℃，二组155℃，三组165℃，四组175℃，五组185℃，六组与七组均是195℃。此工艺生产获得长度为2千米的通信传输线缆。经性能检验，线缆性能达标。

5.3电缆燃烧测试

其一，试验设备：燃烧测试台、点燃装置、电缆盛放架、排烟装置、通风设备、风速测定仪、温度测定仪、数据感应装置等。

其二，试验条件：压力条件最大值为300000BTU/Hr，温度条件以23℃，相对湿度控制在50%左右。燃烧介质为丙烷气体。燃烧测试时间为20min。

其三，样品处理。在试验条件下进行电缆样品预处理，处理时间不少于24H。在预处理操作前期，需要去除电缆样品外包装的各类材料。

其四，结果与分析，如表1。

表1 电缆料测试报告

经实例生产与燃烧测试可知：聚氯乙烯用料能够用于线缆护套生产，具有较强阻燃性，有效控制燃烧蔓延速度，合理降低燃烧缆线释放的烟雾浓度，便于线缆失火区人员逃离现场，具有较强的缆线生产环保性与安全性。

结论：综上所述，电缆线是用于数据通信、资料传输的重要介质，其阻燃性能直接关联于电缆线路的使用质量。因此，加强电缆料生产研究，确保电缆使用阻燃规范性，减少电缆使用产生的浓烟量，合理控制有毒气体传播浓度，最大程度地保障用电安全。

参考文献：

[1]魏志刚,祁葆华.阻燃聚氯乙烯建筑复合材料的抗老化性能研究[J].塑料科技,2021,49(06):61-65.

[2]易家伟.谈阻燃聚氯乙烯管在建筑电气安装工程中的应用[J].广东建材,2019,35(12):38-40.