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孟加拉国2.20电缆火灾,让作为阻燃工程师的我,再次陷入了沉思...
2019-03-04

孟加拉火灾

当地时间2月20日晚,孟加拉国首都达卡市老城区一栋建筑发生火灾。据媒体报道,该地区人口密集,建筑大多为商住混合的老屋,里面一楼住人、二三楼都是加工厂,起火原因疑似为老旧电线短路所致。火灾发生时,附近房屋同时发生煤气泄漏,连带引燃了邻近的家庭式化工仓库,导致火势在短时间内失控,迅速蔓延至相邻区域。截至目前已造成至少110人丧生,数十人受伤。



据不完全统计,火灾中因电缆引起的事故占35%左右,死亡的人员约有三分之一是因为吸入电缆燃烧时释放的有毒气体而窒息死亡。



那么

如何有效减少电缆燃烧造成的火灾发生?

又如何降低电缆燃烧对人员造成的伤害?


无卤低烟阻燃电缆很好的为我们解决了这一问题,因为无卤低烟阻燃电缆具有良好的阻燃性能和燃烧时不释放卤素气体,以及产生较低的烟雾和毒性等特性,而努力研发无卤低烟阻燃电缆,也成了我这个电缆阻燃工程师的最大职责。


目前无卤低烟阻燃电缆已经被广泛的应用于地铁、电站、船舶、化工、高层建筑等重点工程和人员、设备密集场所。



1

无卤低烟阻燃电缆的结构


下图是常见无卤低烟阻燃电缆的结构图,其中涉及到无卤低烟阻燃聚烯烃材料的主要有三个部分,分别是绝缘、隔氧层和护套



01

电缆的绝缘
绝缘采用无卤低烟阻燃聚烯烃材料,不但具有良好的工艺性能、阻燃及自熄性,而且材料性能满足GA/T1297-2016的要求。其特色性能有:优秀的绝缘性能、低发烟性、低毒性和低的腐蚀性、环保、良好的挤出工艺、低的热收缩、耐吸水性能好。



02

电缆的隔氧层
隔氧层采用无卤低烟阻燃聚烯烃材料,为了达到阻燃标准的要求,往往在电缆结构中增加有阻燃的构件,如隔氧层,具有高阻燃性能及自熄性,并且不应影响电缆的其他性能,其氧指数典型值为42%。

03

电缆的护套
护套指电缆最外层,为确保电源线在安防系统中的结构稳定性,性能可靠性,对使用在不同条件或环境下的电源线外护套使用材料则有不同要求,采用无卤低烟阻燃聚烯烃护套材料,其氧指数典型值为40%。


2

无卤阻燃聚烯烃电缆的阻燃机理


无卤阻燃聚烯烃电缆材料的阻燃机理主要表现在利用阻燃剂减缓材料受热分解、限制了热传递从而减少避免火灾的作用,近几年关于聚烯烃阻燃的研究得到了很大的发展,常见的几种阻燃机如下。


01

冷却阻燃机理
阻燃剂受热分解时产生氮气、二氧化碳、水、氨气等不易燃气体,使得聚烯烃燃烧区表面的温度下降,进而减少了持续燃烧需要的助燃气—— 氧气等可燃性气体,实现阻燃目的。



02

隔离膜阻燃机理
燃烧时阻燃剂能够在聚烯烃表面形成致密的隔离膜保护层,从而隔绝空气、阻碍了热传递,达到阻燃目的。这种隔离膜有两种方式:一种是阻燃剂在高温下分解成不挥发的玻璃状物质,起到隔离膜的作用;另一种是阻燃剂受热后使聚烯烃表面迅速脱水形成碳化层,起到隔离作用。

03

自由基捕获阻燃机理
聚合物在燃烧的同时产生大量的活性自由基,加速燃烧反应进行,抑制这种活性自由基、锁反应,从而抑制燃烧,实现阻燃。

04

协同作用阻燃机理
将各种阻燃机理共同发挥作用,同时可以达到更好的阻燃效果。主要表现在阻燃剂产生的大量水、二氧化碳、氮气等气体,减少了材料燃烧所需的助燃气体浓度,达到阻燃的目的。


3

常用无卤阻燃剂的种类


01

氮系阻燃剂
氮系阻燃剂主要是三聚氰胺和三聚氰胺尿酸脂,加入氮系阻燃剂能够起到促进磷系的炭化,有增效作用。经研究含氮系阻燃剂具有阻燃效率高,腐蚀性小,毒性小,无污染,分解温度高等特点。有研究表明,氮系阻燃剂处理过的导线或电器产品在着火后仍能继续使用。


三聚氰胺

02

膨胀型阻燃剂
近年来,开发的新型无卤阻燃剂——膨胀型阻燃剂,其组成主要以磷、氮为主,燃烧时烟少无害。膨胀型阻燃剂的阻燃机理是当阻燃剂受热时,在酸源作用下成炭剂脱水成炭,受发泡剂作用分解为气体,在其表面形成了一层致密泡沫炭层,从而起到隔氧、隔热的作用,同时又能防止熔滴,表现出了良好的阻燃性能。


锥形量热测试残留炭层

03

磷系阻燃剂
磷系阻燃剂是一种环保型阻燃剂,主要被应用于天然橡胶合成橡胶、纤维素树脂、变压器油、聚氨酯泡沫中,通常将其分为有机磷系阻燃剂和无机磷系阻燃剂。磷系阻燃剂对含氧聚合物的阻燃作用是通过形成隔离膜的方式实现阻燃作用,同时具有吸热作用。


4

无卤及低烟特性要求


对于无卤性能实验应根据GB/T 19666-2005 表6 的规定标准进行实验。无卤特性要求应符合下表要求。



对于低烟性能试验应根据GB/T 19666-2005 中表7的规定标准进行实验。低烟是指燃烧时产生的烟尘较少,即透光率(能见度)较高。低烟特性要求应符合下表要求。



隔离型阻燃电缆


上世纪90年代后,另一种隔离型阻燃材料被研发出来,采用金属氢氧化物作为隔离材料,有效抑制了燃烧反应,可使电缆发热、发烟量大大降低,采用此种隔离技术,使电缆阻燃性能有了很大的提升。



相较于传统阻燃电缆,隔离型阻燃电缆最大的改变是电缆的填充部分及隔离层采用了Al(OH)3和Mg(OH)2作为填充材料,挤填在电缆成缆间隙及缆芯外。


下图左至右分别是阻燃A类电缆(无卤)、普通阻燃电缆(含卤)、隔离型阻燃电缆(无卤)经GB 31247-2014规定的20. 5 kW喷灯供火后,电缆的破坏程度,采取有效隔离防护的隔离型阻燃电缆破坏程度最小。



当然,除了新型阻燃电缆的开发,在日常生活中我们也要时刻注意防火。

生命是最宝贵的,一旦遇到了火灾,我们必须首先懂得逃生和自救。




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