常丰耐火硅橡胶电缆的制造工艺领先电缆标杆

常丰耐火硅橡胶电缆的制造工艺领先电缆标杆

    近些年来，特别是美国911事件以后，以及国内几家大型公共娱乐场所、化工、煤矿、商厦火灾造成惨痛的人民生命和财产重大损失后，人们对消防、防火安全有了更加深刻的认识。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、机场不断的增加，地铁、隧道交通的建设，以及大型公共体育、娱乐场所、公共交通设施的增加，消防、防火安全的重要性凸现出来。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，最大限度地赢得宝贵的抢救时间，减少人员的伤亡和生命财产的损失，这是人们一直在不断探索的课题。

    目前，国内外采用的大多是氧化镁矿物防火绝缘电缆和云母带缠绕的耐火电缆。氧化镁矿物防火绝缘电缆的结构如下（略）：

    由于这种结构的电缆需要专门的生产加工设备，加之生产氧化镁矿物防火绝缘电缆的设备不仅需要进口，而且非常昂贵，资金投入太大；另外，氧化镁矿物防火绝缘电缆的外护层是全铜的，造价上较高，在实际应用方面受到一定程度的限制；再加上铜护套氧化镁矿物防火绝缘电缆在生产加工、运输、线路的敷设安装和使用等过程中的特殊要求，如氧化镁矿物防火绝缘电缆的生产加工不能像高分子材料那样便捷，敷设安装难度大，原材料成本造价高，很难大规模地普及使用，特别难以在民用建筑上推广等。而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，往往易造成搭接缝处出现缺陷，火烧后云母带发脆，容易脱落，也造成耐火效果差，从而难以保障通讯、电力在火灾情况下的安全畅通。

1 陶瓷化耐火硅橡胶的研究

    陶瓷化耐火硅橡胶不同于普通的橡胶，也不同于阻燃橡胶，它具有优于普通橡胶和阻燃橡胶的特性：在常温下陶瓷化耐火硅橡胶具备了普通硅橡胶的性能，在高温火焰的烧蚀后形成坚硬的壳体，保护被烧的物体不受损坏。用陶瓷化耐火硅橡胶做成的电线电缆，被烧蚀后形成的坚硬壳体保护着电线电缆，从而保证了电力、通讯的畅通，为火灾情况下人员的疏散和抢救赢得了宝贵的时间。而阻燃胶只能延缓橡胶被烧成粉末的时间，如果持续被火烧的话，橡胶就逐渐变成粉状脱落，失去了保护作用，电线电缆将被击穿而造成短路。

    1.1 实验

    陶瓷化耐火硅橡胶是在甲基乙烯基硅橡胶中加入白炭黑、硅油，以及其他助剂，经过混炼后，在开炼机上加入硫化剂（双-2，5），然后经过模压、挤出。制成制品，然后经过高温炉或火焰的烧蚀，性能测试结果如表1、表2、表3所示。

    表1 陶瓷化耐火硅橡胶的配方及物理机械性能 

项目

用量/份

甲基乙烯基硅橡胶110-2

100

白炭黑

60

硅油

11

瓷化粉

适量

物理机械性能（试片厚度 2mm，硫化条件：175℃×5min）

邵氏A硬度/度

68

拉伸强度/MPa

5.5

拉断伸长率/%

305

撕裂强度/kN·m-1

16.3

表2 片经烧蚀后的结果 

试片厚度/mm

450℃×90min

500℃×90min

600℃×90min

750℃×90min

900℃×90min

2

硬

硬

坚硬

坚硬

坚硬

5

硬

硬

坚硬

坚硬

坚硬

表3 试片在丙烷火焰中的烧蚀结果（2min断烟） 

试片厚度/mm

700-800℃×90min

2

坚硬

5

坚硬

    1.2 特性

    普通的高分子材料在经过火焰燃烧后绝大部分都变成灰烬，很少能够变成陶瓷状物体，所以起不到隔绝火焰的作用。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，具备了硅橡胶的特质。它在500℃以上的高温和火焰烧蚀下，有机成分会在很短的时间内被烧蚀转化成坚硬的陶瓷状物质，形成一层良好的隔绝尽，阻挡火焰的继续燃烧，而且烧蚀时间越长、温度越高，坚硬的效果越明显，部分型号的陶瓷化耐火硅橡胶可以耐到12001500℃。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，生产的制品具备了硅橡胶的物理机械性能和其他各项性能，具有良好的加工性。

    陶瓷化耐火硅橡胶既不是阻燃胶，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，火焰是在持续不断燃烧着的，阻燃胶和难燃胶被烧以后都会变成灰烬，所以起不到消防、防火的作用，这种用阻燃和难燃橡胶做成的阻燃电线电缆不能、够完全保障火灾中的通讯、电力通畅，人员和财产的安全难以得到保证。陶瓷化耐火硅橡胶克服了上述缺点，是一种应用前景很广的新型高分子复合防火材料。

    1.3 防火机理

    陶瓷化耐火硅橡胶的主体材料是高温硅橡胶（HTV），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，也具备了普通高温硅橡胶良好的加工性能。

    陶瓷化耐火硅橡胶在火焰的烧蚀下，燃烧1-2min后即开始烧结成坚硬的陶瓷状壳体的隔绝层，这种坚硬的陶瓷状壳体的隔绝层可以非常有效地阻挡火焰的继续燃烧，而且在被烧2-3min后完全断烟。在接下来阻挡火焰的过程中，本身也不再产生烟雾。在前期2-3min内产生的烟雾，也是无毒、无卤的。烟雾主要由有机硅燃烧后产生，有机硅本身不含有毒、有卤的物质。

 2 陶瓷化耐火硅橡胶应用于防火电线电缆的探索性研究   

    2.1 陶瓷化耐火硅橡胶应用于防火电线电缆的性能测试

    对陶瓷化耐火硅橡胶制成的电线电缆的性能测试结果见表4、5所示。

    表4 标称截面1.5mm2陶瓷化耐火硅橡胶防火电线物理机械性能 

测试项目

性能指标

拉伸强度/MPa

5.1

拉断伸长率/%

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

700-800℃×90min，加载0.6kV

1.5

通过

4.0

通过

50

通过

    2.2 加工性、经济性

    陶瓷化耐火硅橡胶和普通的高温硅橡胶混炼胶的加工方法是完全相同的，它具备了很好的挤出性和模压性，可以直接用硅橡胶电线电缆设备挤出、硫化成电线电缆，无需增加设备，更无需像氧化镁矿物防火绝缘电缆那样需要巨额的设备投入，也无需像云母带缠绕的耐火电缆那样要经过多次缠绕，费工费时，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大幅度降低成本，可以和普通的电线电缆一样便捷的进行敷设安装，无需像氧化镁矿物防火绝缘电缆那样复杂敷设，为防火电线电缆的广泛普及和应用提供了前提条件和基础。

    2.3 应用

    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，使得它可以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。

3 结语

    陶瓷化耐火硅橡胶为消防、防火又提供了一个新型的、安全的防火、消防材料，特别是为防火电线电缆的制造又开辟出一条新思路和新方法；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进一步简化。和以往的防火电缆相比，成本得到大幅度降低，为广泛普及、推广，特别是应用于普通民用，提供了可能性，从而在相当大的程度上保障了人民群众的生命、生活和财产的安全。