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電纜燃燒或者火災時火焰延著電纜蔓延是火災的形成和擴散的重要因素。由此而造成的損失在國內外都數不勝舉。根據數據統計，特大火災中，最多的是電氣火災。電氣短路，電線電纜老化導致線纜燃燒導致火災產生占火災總量30%。根據公安部消防局官方權威消息，2019年，全國共接報火災13.2w起，亡1108人，傷573人，直接財產損失17.7億元，因電氣安全占29.7%。

電纜的阻燃是電纜行業關注的重大問題，從而發展了阻燃電纜，并制訂了電線電纜燃燒試驗方法，按不同的使用場合，指定電纜有不同的阻燃要求。本文對低煙無鹵電纜進行詳細的介紹，共計2500字，預計時間6分鐘！

低煙無鹵阻燃電纜：絕緣層、護套、外護層以及輔助材料（包帶及填充）全部或部分采用的是不含鹵的交聯聚乙烯（XLPE）阻燃材料，不僅具有更好的阻燃特性，而且在電纜燃燒時沒有鹵酸氣體放出。電纜的發煙量也小，燃燒產生的腐蝕性氣體也小。它的含鹵量約為含鹵阻燃電纜的1/3左右。發煙量也接近于公認的“低煙”水平。

阻燃電線電纜市場分布

對我國阻燃電線電纜在各地區的市場份額進行統計分析，可以看出，阻燃電線電纜在華東地區的市場份額最大，約23.65%，其次是西南、華北和華南。其中值得注意的是，西南地區雖然阻燃電線電纜生產企業不多，但市場需求非常大。低煙無鹵電纜料的生產企業主要集中在華東、中南和華北。

無機阻燃劑的阻燃機理一般為冷阱效應、稀釋效應、阻隔效應，其阻燃機理決定了需要較大填充量才能達到較為滿意的阻燃性能。

阻燃電纜市場展望

市場大觀

2019-2027年全球低煙無鹵電纜市場年復合增長率達10.7%

2019-2024全球光纜電纜年復合增長率達12.26%

2019-2025全球軍用與航天航空機械控制電纜市場年復合增長率達5.1%

2020-2026全球電動汽車充電電纜市場年復合增長率達31.5%

2019-2024南方電網計劃251億元投建充電設施

2024年全球阻燃塑料市場規模有望突破550億美元

低煙無鹵的阻燃體系

烯烴類聚合物燃燒過程分析

從能量角度分析，烯烴類聚合物的燃燒過程中有機物急劇降解同時伴有濃煙和火焰的熱氧化過程。通常的燃燒可分為五個階段：加熱、分解、著火、燃燒和火焰傳播。

聚合物受熱后，溫度升高，材料逐漸變軟；然后溫度再持續升高，在氧氣作用下一些熱穩定性較差的鍵開始斷裂，聚合物開始分解，并釋放出可燃氣體、熔融物和碳顆粒。當可燃氣體和熔融物達到一定濃度和溫度時，會與氧氣反應，開始著火燃燒。燃燒釋放出大量熱量，進一步加劇聚合物的熔融與分解，產生更多可燃性氣體，使燃燒加劇，從而形成惡性鏈式反應。

從元素角度分析：材料在氧氣氛圍下受熱升溫首先會釋放大量活性羥基自由基HO·，當HO·與聚合物相遇時，會生成碳氫化合物自由基RCH2·和水。在氧氣作用下RCH2·分解，又產生新的活性自由基HO·，如此循環，逐步加劇燃燒。溫度、氧氣和可燃物是維持燃燒的是三個基本要素。切斷三要素中的任何一個就可以達到阻燃目的。

無機金屬氫氧化物阻燃劑

金屬氫氧化物主要指的是氫氧化鋁（ATH）和氫氧化鎂（MH），是低煙無鹵阻燃聚烯烴電纜材料常用的阻燃劑材料。

阻燃優勢

制備簡單、無鹵素、無磷、自身無毒；

分子中的結晶水，受熱時分解吸熱，降低火焰溫度，釋放出水蒸氣并稀釋可燃氣體；

脫水生成的金屬氧化物具有極高的比表面積，可吸收煙和可燃揮發物，同時覆蓋在材料表面。阻止氧氣和降解的可燃氣體。

阻燃作用原理：ATH、MH的分解過程為吸熱反應，其分解所吸收的熱量可以使得聚合物得到保護；另外，分解過程中所釋放的水蒸氣可以稀釋材料表面的氧氣濃度，同時還可以降低煙的釋放量；此外，分解后材料表面會形成一個由碳化物和氧化鎂、氧化鋁組成的耐熱保護層，從而阻止燃燒的進一步進行。

無機磷系阻燃劑（紅磷及聚磷酸銨APP）

無機磷系阻燃劑受熱分解成磷酸、聚偏磷酸、偏磷酸等強脫水性的酸，這些酸可使高聚物脫水炭化形成炭膜，這種呈粘稠狀液態和固態膜不僅可以隔熱，還可以阻止可燃氣體和氧氣的擴散，以達到阻燃的目的，紅磷或APP與ATH和MH復配使用，有非常好的阻燃協同效果。

紅磷對LSHF性能的影響：

1.煙密度2.吸水性3.粒徑粗，難分散4.使用時做好安全措施5.顏色問題且常出現金屬光澤粉末；

APP（Ⅱ型）對LSHF性能影響：

1.吸水性能2.軟性填料，難粉碎3.流動性能4.相容性差，拉線不光滑。

硅系阻燃劑（無機硅酸鹽）

大多數硅酸鹽類礦物中含有水（吸附水、沸石水、結構水）。在遇熱時，這些水分先后蒸發流失，不僅可以帶走熱量，還可以稀釋可燃氣體，起到了阻燃、抑煙效果；此外，這類物質一般為多孔結構，其有很大的比表面積，能夠吸附高分子材料燃燒時所產生的煙和一些有毒氣體，起到抑煙的作用。

PLS（Polymer/Layered Silicates）納米復合阻燃材料的阻燃機理主要來自兩個方面，首先，在聚合物中以納米尺寸分散的層狀硅酸鹽片層對聚合物分子鏈的活動具有顯著的限制作用，使聚合物分子鏈在受熱分解時比完全自由的分子鏈具有更高的分解溫度；另外，分布于聚合物中的硅酸鹽片層還可以阻隔聚合物分解產生的小分子向燃燒界面遷移，阻隔外界氧氣向界面內部遷移以達到阻燃的目的。

膨脹型阻燃劑（IFR）

膨脹型阻燃劑（Intumescent Flame Retardant,簡稱為IFR）是以磷，氮為主要成分的無鹵阻燃劑，含IFR的高聚物受熱燃燒時，表面能生成一層均勻的碳質泡沫層。此碳層在凝聚相能起到隔熱、隔氧、抑煙和防治熔滴的作用，其對重復暴露（VW-1）在火焰中的燃燒具有很好的抵抗性。

IFR對LSHF性能的影響：

1.與ATH、MH的協同效果差2.吸水性3.粒徑粗，難分散4.對機械性能影響大5.與樹脂相容性較差，易析出。

參考資料：無鹵阻燃技術在線纜材料中評價方法和發展需求

來源：塑道學苑    編輯：奎博士