1 概念

電線的導體材料一般是銅和鋁,除此以外的材料主要是絕緣材料 。原來電線電纜的絕緣材料以聚氯乙烯為主,但是聚氯乙烯含有鹵素,電線電纜發(fā)生事故燃燒會釋放出有毒的煙霧,嚴重地污染環(huán)境,而且妨礙了消防人員的救火和疏散人員。環(huán)保型電線電纜是指采用“綠色”絕緣材料的電線電纜。這些“綠色”絕緣材料燃燒時不產(chǎn)生有害物質、阻燃劑不含鹵素,日常運行過程中不排放有毒氣體。另外,不使用含有害重金屬的添加劑，不添加普通PVC需要的增塑劑，其中很多致癌、致畸。因此環(huán)保型電線應為不采用含有對環(huán)境有害物質的“綠色”電線。

2 環(huán)保型電線電纜的發(fā)展現(xiàn)狀

2 . 1 國外的發(fā)展現(xiàn)狀

發(fā)達國家一直非常重視低煙無鹵阻燃電線電纜及相關材料的研發(fā)和推廣使用,特別是在高層建筑、地鐵、車站、機場、電站和商場等相對封閉或人員集中的重要建筑和設施內。近年來發(fā)達國家又在電氣、電子設備中限制鉛、鎘等重金屬和聚溴聯(lián)苯(PBB),聚溴聯(lián)苯醚(PBDE)等溴化物的使用,發(fā)達國家的電子電器業(yè)巨頭紛紛制定了其各自的“綠色計劃”,從而禁止或限制使用對人體和環(huán)境有害的重金屬和鹵素,并且進行了大量的研發(fā)工作,已推出了許多系列“ 綠色”電子電器用電線電纜。一些國家,如瑞士、德國等,強烈反對PVC的應用,并且已經(jīng)制定了嚴格的法律,限制并將最終取消PVC的應用。

2 . 2 國內發(fā)展現(xiàn)狀

我國的低煙無鹵阻燃電線電纜及相關材料的開發(fā)和使用滯后發(fā)達國家十年左右。直到2000年以后才逐漸擺脫了完全依賴進口的情況。現(xiàn)在國產(chǎn)低煙無鹵阻燃電線電纜及相關材料性能已經(jīng)符合國家和國際相關標準，但是人們的環(huán)保安全意識還需要提升，產(chǎn)品還需要大力推廣。

3 環(huán)保型電線電纜的環(huán)保特點

環(huán)保型電線電纜與普通電纜相比,有如下特點:

有害物質含量要求：目前所謂的普通環(huán)保型電線電纜是指鉛、鎘、汞、六價鉻、多溴聯(lián)苯及多溴聯(lián)苯醚的含量在歐盟RoHS規(guī)定的范圍內的電纜。并且電線電纜中不得含有環(huán)境激素,不可污染土壤及水源。阻燃性能，環(huán)保型阻燃電線電纜的阻燃性能較好,在遇到火焰及火源,能夠阻止火焰快速蔓延和擴散,將其控制在有限的區(qū)域內,將損失降到最低。高級環(huán)保阻燃電線（富社電線）：是指無鹵環(huán)保阻燃電線 ，不僅完全符合普通環(huán)保阻燃電線要求，而且不含鹵素,燃燒后不會產(chǎn)生有害氣體及腐蝕性氣體。根據(jù)環(huán)保的要求,阻燃型電線保證在不降低阻燃等級的前提下，在燃燒時釋放的氣體具有低煙特性、無鹵、低毒特點。火災時,為確保所有人員都有逃生機會,可視距離不得低于15m,某些環(huán)保型電線電纜燃燒發(fā)煙時的可視距離可達到97m,而一般電纜僅為5～8m。通常用火燒電纜絕緣層,高級環(huán)保型導線發(fā)出的是白色的煙,主要是水蒸氣，并且發(fā)煙量很少。

4 耐溫等級高，載流量增加

耐溫等級提高,載流量增加。一般普通PVC導線耐溫等級為70℃ ,而環(huán)保導線的耐溫為105℃ ,125℃ ,150℃ ,比普通電纜高出30℃～60℃。經(jīng)過有關測試,同等規(guī)格截面的環(huán)保導線比普通導線載流量可以提高30％～50％以上，增加交聯(lián)度甚至可以達到80%以上。無鹵環(huán)保型導線通常為交聯(lián)型產(chǎn)品，最近幾年,線纜行業(yè)普遍采用輻照交聯(lián)的工藝,通過特定的核技術高能電子輻照加工,將聚烯烴類材料的分子結構由原來的線型結構轉變成網(wǎng)狀結構，這種工藝可以提高線纜的運行溫度及短路時抗瞬間高載流量的能力，大大提高耐溫等級。雖然高級環(huán)保阻燃電線成本增加，但是考慮到載流量的增加，高級環(huán)保電線性價比更高，也就是說同樣的載流量，高級環(huán)保阻燃電線成本價格更低。

5 環(huán)保型電線電纜的安全性

電線電纜引燃后會產(chǎn)生滾滾濃煙和大量的有毒氣體。在以往發(fā)生的火災中, 煙霧的彌漫使逃生的人辨不清方向而驚慌失措, 而延長在火災現(xiàn)場中滯留的時間。另外, 在火災中不幸遇難者大部分是因吸入了有毒氣體而窒息死亡, 可以說有毒氣體是火災中的頭號殺手。發(fā)達國家在上個世紀80 年代已研制出無鹵低煙電纜, 并大力推薦使用這種無害電線電纜, 以取代和逐步廢棄使用有毒的PV C 電線電纜。這就是說, 含鹵的電纜在火中釋放出的毒性是非?？膳碌?，如果把在30 分鐘可致人死亡的氣體濃度的毒性指數(shù)判定為1 的話, 那么聚氯乙烯的毒性指數(shù)為15.01, 無鹵聚烯烴的毒性指數(shù)為0.7 9。人在聚氯乙烯的煙霧中只能存活2分鐘 , 而換成無鹵材料, 人在其煙霧中的存活就能延長到40 分鐘 , 大大增加了火災時的逃生時間。另外根據(jù)有關材料表明, 阻燃聚氯乙烯電纜燃燒時所放出的煙的透光率在15% 以下, 即人在此濃度煙里, 其裸眼視距為2m 左右。所以在火災中, 強烈彌漫的濃煙使受害者暈頭轉向而辨不清方向, 延長在火中滯留的時間, 從而導致煙和有毒氣體的進一步吸人而窒息死亡。

在大量試驗中發(fā)現(xiàn)以聚烯烴為基料、以水合金屬化合物Al( OH) 3 或M g ( OH) 3 為阻燃劑的材料燃燒時釋放出的氣體的煙密度和鹵酸氣體揮發(fā)量可以達到IEC 標準的要求。Al( OH) 3 或Mg ( OH) 2是一種無機氫氧化物, 其具有優(yōu)良的阻燃性, 還具有低毒、抑煙、低腐蝕的特點, 抑煙性佳, 因為抑煙和阻燃同樣重要。

從新疆克拉瑪依劇場到河南焦作一家錄像廳著火共燒死370 人。這些火災中最危害的因素是有毒氣體及煙霧, 而無鹵低煙阻燃型環(huán)保電線電纜解決了上述問題。無鹵低煙阻燃環(huán)保型電線電纜已被許多人員聚集較多的封閉場所和中、高層建筑業(yè)使用。深圳沃爾核材生產(chǎn)的富社電線已經(jīng)成功應用于深圳地鐵、深圳濱海人民醫(yī)院、成都航天科技大廈、連云港體育館、蒂森克虜伯機場等各行各業(yè)需要高安全的場所。

上世紀80 年代國際上開始研制低煙無鹵阻燃材料， 這種材料的優(yōu)點是低煙、無毒， 被明火燃燒時，產(chǎn)生金屬氧化物和水蒸氣。低煙無鹵阻燃聚烯烴是以無鹵聚烯烴為基體， 將被EVA （乙烯-醋酸乙烯酯共聚物） 活化了的大量氫氧化鎂或氫氧化鋁捏合在聚乙烯基體中， 利用氫氧化物燃燒受熱時， 分解成金屬氧化物和水， 實現(xiàn)阻燃的目的。其反應式如下：

Mg （OH） 2 → MgO + H2O 吸熱

2Al （OH）3 → Al 2O3 + 3H2O 吸熱

低煙無鹵阻燃聚烯烴是采用吸熱和金屬氧化物隔氧的方法來阻燃的， 其阻燃機理： 一是電線電纜燃燒時， 表面氫氧化物發(fā)生分解反應， 該反應是吸熱反應， 吸收周圍空氣中的大量熱量， 降低了電線電纜表面的溫度； 二是生成的水分子， 也吸收了電線電纜表面的大量熱量，同時水蒸氣也隔絕了氧氣； 三是產(chǎn)生的金屬氧化物結殼， 阻止了氧氣與有機物的再一次接觸。

6 環(huán)保電線使用壽命

熱老化評定的基本原理

幾十年來, 根據(jù)國際上對電線電纜用高分子材料的試驗研究和運行經(jīng)驗, 得出這樣的結論, 即電線電纜在一定工作溫度范圍內,熱壽命的化學反應, 大多數(shù)情況符合下面的經(jīng)驗公式

lnS= a +bT     ( 1)式中　S—— 產(chǎn)品在溫度T 條件下工作的壽命( h)  T —— 工作溫度( K)  a, b——待定系數(shù)此公式已應用了幾十年, 很多情況下驗證有效, 在設定的工作溫度下, 通過試驗和推導, 可計算出待定系數(shù)a 和b, 利用式( 1) 可算出壽命S, 若S的數(shù)值大于期望值, 也就滿足了設計壽命要求。

檢驗中心對國內外幾種交聯(lián)聚乙烯( 或交聯(lián)聚烯烴) 絕緣線芯進行了長期熱老化試驗, 結果是推算的壽命在運行溫度為90℃評定均在40～60y ( 年) 范圍內，在室溫或者50℃以下運行壽命超過百年。

本文數(shù)據(jù)參考了以下文獻：《淺談環(huán)保型電線電纜》（科技創(chuàng)新導報），《試論電緣電纜防火在建筑中的重要性》（China Academic Journal Electronic Publishing House ），阻燃低煙無鹵電線電纜在建筑工程中的應用 (電纜電線) ，《低壓交聯(lián)聚乙烯電纜熱老化試驗及壽命評定》（電纜電線），《單根船用電纜載流量》（電氣裝備用電纜）等文獻，在此一并致謝！