葉晟

(福建省南平市三紅電纜有限公司董事長 福建南平 353033)

摘要: 耐火電纜是指具有規(guī)定的耐火性能(如線路完整性、煙密度、煙氣毒性、耐腐蝕性)的電纜，能夠保證線路在火焰條件下繼續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行一定時間，使電力系統(tǒng)和信號控制系統(tǒng)在火焰條件下正常工作，將火災(zāi)造成的損失降到最低限度耐火絕緣層是耐火電纜最重要的組成部分。

關(guān)鍵詞: 云母帶;耐火電纜;絕緣層

0引言

大部分聚合物及其復(fù)合材料是可燃或易燃材料，其廣泛應(yīng)用大大增加了火災(zāi)發(fā)生的幾率及災(zāi)情的嚴(yán)重程度耐火電纜是指具有規(guī)定的耐火性能(如線路完整性、煙密度、煙氣毒性、耐腐蝕性)的電纜，能夠保證線路在火焰條件下繼續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行一定時間，使電力系統(tǒng)和信號控制系統(tǒng)在火焰條件下正常工作，將火災(zāi)造成的損失降到最低限度耐火絕緣層是耐火電纜最重要的組成部分本文介紹了類耐火電纜的耐火絕緣層材料的組成、材料選擇、性能特點(diǎn)及研究進(jìn)展，展望了耐火電纜耐火絕緣層材料的發(fā)展趨勢。

1云母帶

云母帶是云母帶耐火電纜的耐火絕緣層材料，決定了云母帶耐火電纜的耐火性能。云母帶由介電材料、補(bǔ)強(qiáng)材料和黏合劑組成。云母具有高的介電強(qiáng)度、小的損耗、高的耐熱性能、優(yōu)良的耐電暈性，在電氣絕緣領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時，云母保證電線電纜具有較高耐火性和絕緣性。

制作云母帶的云母有天然云母和合成云母兩類。天然云母有多種，作為電氣絕緣材料的主要有白云母和金云母兩種。目前具有實(shí)用價值的合成云母只有氟金云母。白云母在常溫下的電性能優(yōu)于金云母和氟金云母但在高溫下其絕緣性能急劇下降。因此，在我國常選用耐火性能更好的金云母或氟金云母來制作耐火電纜用云母帶。

增強(qiáng)材料用于提高云母帶的強(qiáng)度，并減少云母紙受損，玻璃纖維布和聚合物薄膜是目前常用的兩類增強(qiáng)材料。玻璃纖維布由無堿玻璃抽絲編織而成，玻璃布補(bǔ)強(qiáng)云母帶又分單面補(bǔ)強(qiáng)和雙面補(bǔ)強(qiáng)。因生產(chǎn)工藝比較落后，用于耐火電纜的國產(chǎn)云母帶以雙面玻璃布補(bǔ)強(qiáng)為主，以減少云母脫落，但雙面補(bǔ)強(qiáng)會造成線纜直徑增大，成本增加。國外則以單面補(bǔ)強(qiáng)為主，降低成本，提高云母燒結(jié)層的強(qiáng)度和電性能，減小電纜直徑。目前采用的聚合物薄膜有聚酯膜、聚乙烯膜等。采用聚合物薄膜作為補(bǔ)強(qiáng)材料可以降低成本，提高表面的耐磨性、光潔性等。但應(yīng)保證其燃燒時的產(chǎn)物不破壞云母帶的絕緣性，且要有足夠高的強(qiáng)度，延伸率不能太大。

黏合劑的作用是將云母紙和補(bǔ)強(qiáng)材料連為一體，對云母帶的耐熱性能高溫絕緣性等有著決定性影響。黏合劑需滿足云母紙與玻璃布間的高粘接強(qiáng)度，云母帶具有一定的柔性和邊緣彎曲度，黏合劑的無機(jī)物含量要高三者缺一不可。高群等論述了國內(nèi)外耐火云母帶用黏合劑的大致發(fā)展過程。用天然黏合劑制備的云母帶的絕緣性較低，因而發(fā)展了聚酯黏合劑。但聚酯黏合劑黏結(jié)性差，收縮性大且易受堿、氯化物有機(jī)溶劑和水的影響而裂解、降解，因此發(fā)展了環(huán)氧樹脂黏合劑。環(huán)氧樹脂黏合劑因具有較高的絕緣性和較好的綜合性能而得到了廣泛應(yīng)用，但在高溫和絕緣性方面仍有不足。有機(jī)硅樹脂具有良好耐高溫和絕緣性特別是有機(jī)硅黏合劑燃燒之后生成的具有良好的電絕緣性能，因此常用于環(huán)氧樹脂不能勝任的場合。2礦物絕緣材料

礦物絕緣耐火電纜是指在金屬護(hù)套內(nèi)，由經(jīng)壓縮的礦物粉絕緣的一根或數(shù)根導(dǎo)體組成的電纜。它的耐火絕緣材料由絕緣填充材料和金屬護(hù)套共同組成，二者全為無機(jī)物，使得礦物絕緣耐火電纜在耐火方面有其他電纜無可比擬的優(yōu)勢。礦物絕緣耐火電纜的絕緣填充材料一般是氧化鎂。作為礦物絕緣耐火電纜的絕緣填充材料，要滿足兩個條牛:耐高溫及高溫時具有較高的電絕緣性。低導(dǎo)電率要求物質(zhì)晶格能大且陽離子的化合價穩(wěn)定并有充足的空隙，以減小離子傳導(dǎo)，因此并非所有難熔氧化物都是很好的耐高溫絕緣材料。礦物絕緣耐火電纜的金屬護(hù)套材料有銅、銅合金和不銹鋼等。礦物絕緣耐火電纜的材料組成決定了它具有明顯的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，其優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)為:耐火性能可靠;耐火絕緣材料全部由無機(jī)物質(zhì)組成，不會燃燒，不會傳播火焰，無有毒物質(zhì)放出;具有抗機(jī)械損傷、載流量大、防動物啃咬、壽命長等特點(diǎn)。

礦物絕緣耐火電纜的缺點(diǎn)表現(xiàn)為:1生產(chǎn)工藝復(fù)雜。礦物絕緣耐火電纜的生產(chǎn)工藝有預(yù)制氧化鎂瓷柱法、氧化鎂粉自動灌裝法和氬弧焊連續(xù)焊接法，每一種工藝都很復(fù)雜。2安裝施工工藝復(fù)雜。由于礦物絕緣耐火電纜的材料組成、結(jié)構(gòu)特別，使得其在安裝施工技術(shù)方面比其他電纜復(fù)雜許多，，主要表現(xiàn)為不易彎曲，需要大量的電纜頭，而電纜頭的制作也比較復(fù)雜。3氧化鎂易受潮，因此對礦物絕緣耐火電纜的適用場所、電纜連接處理都有嚴(yán)格的要求，以免氧化鎂受潮造成短路。4.價格較高。由于其材料組成制造工藝連接處理等方面的特殊性，使得其價格較其他電纜高。

3快速陶瓷化耐火絕緣層

快速陶瓷化耐火電纜的耐火絕緣材料是一層聚合物基復(fù)合材料，它可低溫快速成瓷，因此被稱之為低溫快速陶瓷化耐火電纜料。在通常的環(huán)境下這種聚合物基復(fù)合材料具有良好的加工性、絕緣性、柔性，起到類似于普通電纜絕緣層的絕緣作用;在高溫火焰下，聚合物被燒掉，無機(jī)填料則在一定溫度下快速瓷化，在導(dǎo)體表面形成一層耐火絕緣殼體，保證了線路的完整。它可集耐火及絕緣于一身，也可只作為耐火層使用。而且陶瓷化耐火電纜可使用現(xiàn)有普通電纜的生產(chǎn)設(shè)備和工藝，無需添加新設(shè)備和調(diào)整工藝。陶瓷化耐火電纜的典型結(jié)構(gòu)與普通電纜結(jié)構(gòu)相似。

4結(jié)論

耐火絕緣層材料賦予了耐火電纜優(yōu)異的耐火性能，使得耐火電纜在眾多防火要求較高的高層建筑、電廠、國防航空領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。經(jīng)過數(shù)十年的研究，國內(nèi)耐火電纜用耐火絕緣層材料的制造技術(shù)取得了長足的進(jìn)步，但與國外相比還存在不小的差距。提高云母粉的篩選技術(shù)與品質(zhì)以提高云母帶的高溫絕緣性能，減少補(bǔ)強(qiáng)材料的使用以減小電纜直徑、減少材料使用、降低成本，開發(fā)高黏結(jié)、低收縮、耐高溫、絕緣性好的黏合劑將是我國未來耐火云母帶發(fā)展中需要重點(diǎn)解決的問題。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，礦物絕緣耐火電纜的絕緣材料基本統(tǒng)一為氧化鎂，并且在今后其變化也不會太大。通過研究發(fā)現(xiàn)，在陶瓷化耐火電纜料的研究中，將基體材料從硅橡膠擴(kuò)展至通用橡塑材料以擴(kuò)大原材料來源、增加電纜品種，加強(qiáng)高效阻燃劑的研究以減少阻燃劑用量、減少填充材料的總用量從而提高耐火絕緣層材料的力學(xué)性能、加工性能，加強(qiáng)成瓷填料間的匹配性研究以擴(kuò)大材料來源將是今后快速陶瓷化耐火絕緣層材料發(fā)展中的熱點(diǎn)與難點(diǎn)。

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