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陶瓷化耐火电线电缆硅橡胶的应用进展
time:2015-12-28 14:41from:陶铠高分子材料（上海）科技中心 author:赵源 cliks:次
陶瓷化耐火电线电缆硅橡胶的应用进展
梁喆1，赵源2*，彭小弟3
（1. 苏州职业大学，江苏苏州 215104；2.扬州晨化科技集团有限公司，江苏扬州宝应228503；3.江苏远东电缆有限公司，江苏无锡 214257）
摘要：该述了一种新型的陶瓷化耐火硅橡胶防火材料的研究及其在电线、电缆中探索性的研究，也就是在硅橡胶中加入助剂材料，做成不同的电线、电缆，常态下仍然具备硅橡胶的特性，在500℃高温和700℃以上的火焰烧蚀下，硅橡胶形成坚硬的陶瓷化保护层，从而起到隔绝火焰，防火的作用，从而保证了在火灾情况下，电力、通讯的畅通。
关键词：陶瓷化，硅橡胶，耐火材料，电线电缆，阻燃，耐火，氧化镁，铠装
Application and development in fire resistant wires& cables of ceramic silicon rubber
Liang Zhe 1 Zhao Yuan 2 Peng Xiaodi 3
(1. Suzhou Vocational University, Suzhou, Jiangsu Province, 215104; 2. Yangzhou Chenhua Science&Technology Group Co., Ltd., Yangzhou, Jiangsu province, 228503; 3. Jiangsu Far East Cable Co.,Ltd., Wuxi, Jiangsu province, 214257 )
Abstract: The paper presents application and research in wires & cables of ceramic silicon rubber fire resistant materials.
Key words: The description of a new type of ceramic refractory material silicone rubber fire in the Research and wires, cables exploratory research, It is in silicone rubber additives to materials, causing the wires, cables, the norm is still possess the properties of silicone rubber. at 500 ° C and 700 ° C high temperature above the flames ablation, the silicone rubber forming a hard ceramic coating, played so isolated flames, the fire, which guaranteed the fire, electricity, communications director.
中图分类号：TQ333.93 文献标识码： B 文章编号：1009-4369（2007）04- -
随着城市人口的急剧增长，高层建筑、宾馆酒店、大型超市、医院、车站、机场不断增加，地铁、隧道以及大型公共娱乐场所、公共交通设施也在急剧增加，消防安全的重要性凸现出来；特别是如何在火灾的情况下，在一定时间内保障电力和通讯的畅通，最大限度的赢得宝贵的时间，减少人员的伤亡和生命财产的损失，是人们不断探索的课题。
目前，国内外的防火电线电缆大多采用的氧化镁防火绝缘电缆和云母带缠绕的耐火电缆；其中，氧化镁防火绝缘电缆的结构如图1。
收稿日期：2007-02-06。
作者简介：梁喆（1961年3月出生），女，工程师，主要从事电子材料的研究。
*联系人：E-mail:zhaoyuan9731@sina.com,13801440161.
生产这种结构的电缆需要进口专门的设备，价格非常的昂贵，资金投入太大；另外，此种电缆的外护层是全铜的，所以在造价上也使这种产品价格较高；再加上这种电缆在生产加工、运输、线路敷设安装和使用等过程中的特殊要求，很难大规模的普及使用，特别是在民用建筑等。云母带缠绕的耐火电缆在生产过程中，需要多层缠绕，由于工艺条件的限制，往往造成接缝出现缺陷，烧蚀后云母带发脆，容易脱落，造成耐火效果不好，从而难以保障通讯、电力在火灾的情况下的安全畅通。陶瓷化耐火硅橡胶的主体材料是热硫化（HTV）硅橡胶，在常温下它具备了硅橡胶的基本特性，无毒、无味、耐高低温、耐臭氧老化、耐候老化、优良的电绝缘性能及良好的加工性能。在硅橡胶中加入助剂材料，做成的电线、电缆，常态下仍具备硅橡胶的特性，在火焰烧蚀下，硅橡胶形成坚硬的陶瓷化的铠装保护层，从而起到隔绝火焰，防火的作用，从而保证了在火灾情况下，电力、通讯的畅通。
1． 陶瓷化耐火硅橡胶的性能
1．1陶瓷化耐火硅橡胶的性能
陶瓷化耐火硅橡胶是在HTV硅橡胶生胶中，加入白炭黑、硅油、结构化控制剂及其它助剂，经过真空捏合机混炼，在开炼机上加入硫化剂，然后采用模压、挤出成行，制成制品。其物理性能如表1。
表1陶瓷化耐火硅橡胶的物理性能1）
| 测试项目 | 性能指标 |
| 邵尔A硬度/度 | 68 |
| 拉伸强度/MPa | 5.5 |
| 扯断伸长率/% | 305 |
| 撕裂强度/kN.M-1 | 16.3 |
注：1）硫化剂为双-2，5；试片硫化条件175℃×5 min；试片厚度2 mm。
陶瓷化耐火硅橡胶的烧蚀性能见表2、表3。
表2 试片在高温炉中的烧蚀结果1）
注：1）烧蚀时间均为90 min。表2 试片在高温炉中的烧蚀结果1）
| 烧蚀温度/℃ | 试片厚度/mm | |
| 2 | 5 | |
| 450 | 陶瓷声 瓷化 | 陶瓷声 瓷化 |
| 500 | 陶瓷声 瓷化 | 陶瓷声 瓷化 |
| 600 | 陶瓷声 瓷化 | 陶瓷声 瓷化 |
| 750 | 陶瓷声 瓷化 | 陶瓷声 瓷化 |
| 900 | 陶瓷声 瓷化 | 陶瓷声 瓷化 |
表3试片在丙烷火焰中的烧蚀结果（2 min断烟）
| 试片厚度/mm | 700~800 ℃×90min烧蚀后 |
| 2 | 陶瓷声 瓷化 |
| 5 | 陶瓷声 瓷化 |
1．2陶瓷化耐火硅橡胶的防火机理
普通的高分子材料经过火焰烧蚀后绝大部分都变成了灰烬，不能变成陶瓷状物体，所以起不到防火的作用；陶瓷化耐火硅橡胶，可以在500 ℃以上的高温和火焰烧蚀下，烧结成坚硬的陶瓷状物体，而且烧蚀时间越长、温度越高，陶瓷化效果越明显，部分型号的陶瓷化耐火硅橡胶的烧蚀温度可以达到1200~1500 ℃；陶瓷化耐火硅橡胶可以使用常规的橡胶加工设备进行生产，生产出的制品具备硅橡胶的各项性能，具有良好的加工性。
陶瓷化耐火硅橡胶从严格意义上讲，既不是阻燃胶，也不是难燃胶。阻燃胶和难燃胶的作用机理是在高分子材料中加入有机和无机阻燃材料，在燃烧的过程中，生成的物质可以使火焰逐渐熄灭，从而达到阻燃的效果；但是，在火灾中，火焰是在一直不断的燃烧着，阻燃胶和难燃胶被烧以后都被烧成灰烬，从而造成短路，所以起不到防火的作用。用阻燃和难燃橡胶做成的阻燃电线电缆不能够保障在火灾中通讯、电力的通畅。
陶瓷化耐火硅橡胶在常温下无毒、无味，具有很好的柔软性和弹性，具备硅橡胶的特质，陶瓷化耐火硅橡胶在火焰的烧蚀下，燃烧2-4min后即开始烧结成坚硬的陶瓷状铠装壳体，这种坚硬的陶瓷状铠装壳体的隔绝层可以非常有效的阻挡火焰的继续燃烧；而且在被烧2-4min后完全断烟，在接下来的烧蚀过程中，本身不再有烟雾产生；在前期的2-4min内产生的烟雾，也是无卤、无毒的；烟雾主要是有机硅燃烧后产生的，有机硅本身不含有毒、有害物质，是一种完全具备了消防、防火要求的新型高分子复合防火材料。
2． 陶瓷化耐火硅橡胶耐火电线电缆中的应用
陶瓷化耐火硅橡胶用于耐火电线电缆的性能见表4、表5。
表4 1.5 m2陶瓷化硅橡胶防火电线的物理性能
表5陶瓷化耐火硅橡胶防火电线电缆在丙烷火焰中的烧蚀结果
陶瓷化耐火硅橡胶用于耐火电线电缆的性能见表4、表5。
表4 1.5 m2陶瓷化硅橡胶防火电线的物理性能
| 测试项目 | 性能指标 |
| 拉伸强度/MPa | 5.1 |
| 扯断伸长率/% | 370 |
表5陶瓷化耐火硅橡胶防火电线电缆在丙烷火焰中的烧蚀结果
| 标称截面/mm2 | 经700~950 ℃×90min烧蚀后（加载0.6 kV） |
| 1.5 | 通过 |
| 4.0 | 通过 |
| 50 | 通过 |
由表4、表5可见，由陶瓷化耐火硅橡胶生产的电线电缆达到了GB12666-90的要求。
陶瓷化耐火硅橡胶和普通的HTV硅橡胶混炼胶的加工方法基本相同，可以直接使用硅橡胶电线电缆生产设备制成电线电缆，无需增加设备，更不需要巨额的投入，可以大幅度降低成本；用陶瓷化耐火硅橡胶生产的电线电缆可以和普通的电线电缆一样便捷的敷设安装，为防火电线电缆的广泛的普及应用，提供了前提条件和基础。
陶瓷化耐火硅橡胶防火电线电缆所具备的良好的消防、防火特性，可广泛应用于公共消防、防火安全要求非常高的场所，如普通民灾、高层建筑、电梯、大小型超市商场、地铁、机场、车站、医院、银行、写字楼、宾馆酒店、邮政电信大楼、展览馆、图书馆、博物馆、古代建筑、学校、电力大楼、公共娱乐场所、隧道、地下建筑、仓库等，还可以用于冶金、钢铁、焦炭、煤矿、电厂、输变电站、造船、石油、化工、医药、核电站、航空航天、军事、造纸等行业，以及家电、汽车、公共交通设施等等；陶瓷化耐火硅橡胶防火电线电缆有着广阔的应用前景。由于用它生产的防火电线电缆加工工艺简单、价格低、不需要增加投入，是一种应用前景很广的新型高分子复合防火材料。
3．结束语
陶瓷化耐火硅橡胶，为消防、防火又提供了一个新的、安全的防火材料，特别是为防火电线电缆的制造开辟出一条新方法；它的诞生使得防火电线电缆的生产加工、敷设安装和应用得到了更深一步的简化，和以往的防火电缆相比较，成本大幅度得到降低，为广泛的普及、推广，特别是应用于普通的民用，提供了可能性，从而相当大的程度上保障了百姓群众的生命、生活和财产的安全。
