有机硅化合物也是Al(OH)3、Mg(OH)2的阻燃增效剂,它的阻燃作用主要在于燃烧时生成硅碳化物,阻止生成挥发性物质而增强了阻燃性。如美国GE公司开发的SFR-100阻燃增效剂,对PE等材料具备良好的阻燃作用和抑烟效果,它与材料的相容性好,改善了材料的加工性能。SFR-100的加入不仅提高了无卤阻燃材料的阻燃性,而且减少了无机阻燃剂的添加量,还提高了聚合物的抗冲击性、耐热性和表面光洁度,甚至在高填充条件下,流变性能仍很好。

　　国内自20世纪90年代后期发展高分子材料的应用技术与合成树脂及其共混改性技术以来,始终致力于线缆行业新材料的开发研究和利用。随着现代科学技术的发展和我们正常的生活水平的提高,以及工业和商业建筑物结构日益复杂化和高灵活性的要求,使得人们慢慢地增加对各种综合布线用电线电缆产品安全性、环保性的重视。作为阻燃电缆传统的绝缘和护套材料,它们大多是采用含卤聚合物和含卤阻燃剂混合在一起的阻燃物,这些含卤材料虽具有优良的阻燃性,但在发生火灾时,由于其材料的热分解和燃烧,就会释放出大量浓黑的烟雾和有毒、腐蚀性、刺激性气体,严重妨碍消防人员进行救火和疏散人员且会腐蚀设备,延误了救援时间,给人民的生命和财产造成重大的损失,于是开发不产生卤化氢气体的低烟、无毒、无腐蚀性的无卤阻燃电缆成为线缆行业的新课题。经多年攻关和努力,目前低烟无卤阻燃电缆已大范围的应用于核电站、城市轨道、地铁、医院和高层建筑等场所。

　　阻燃：在规定试验条件下，试样被燃烧，在撤去火源后，火焰在试样上的蔓延仅在限定范围内，并且具有自行熄灭特性，即具有阻止或延缓火焰发生或蔓延的能力。分为单根阻燃和成束阻燃，其性能分别符合表1-3和表1-4所示规定。

　　ZnBO3在无卤阻燃聚烯烃中与Al(OH)3和Mg(OH)2等协同作用,能促进树脂碳化并抑制烟雾的产生,单独使用时也是一种阻燃剂。实验发现,在EVA体系中,ZnBO3部分代替Al(OH)3后,成碳量能增加10倍,而且使阴燃方式转为有焰燃烧方式,自燃的初始时间也增加了。见表2-2。

　　使用无机无卤阻燃剂的缺点是阻燃剂填充量大,阻燃材料的物理性能降低。克服该缺点的方法是同时使用能促使树脂碳化的特殊阻燃剂,一般称阻燃增效剂。阻燃增效剂能抑制材料燃烧时发生滴落现象,并和无机阻燃剂有良好的协同作用,因此能减少无机阻燃剂的填充量,起到改善材料机械性能的作用。所以,阻燃增效剂的开发应用是发展无卤阻燃技术的关键。通常选用的无卤阻燃增效剂有:硼化物、金属氧化物、有机硅化物等。

　　根据国家标准GB/T 19666《阻燃和耐火电线电缆通则》，无卤低烟阻燃电缆分为单根阻燃和成束阻燃。单根阻燃代号为：W D Z；成束阻燃代号分别为：W D Z A、W D Z B、W D Z C及W D Z D。

　　无卤阻燃体系添加的阻燃剂主要包括金属水合物、磷化物、硼化物等无机阻燃剂,其阻燃机理随阻燃剂的不同而不同。

　　经过长期研究,人们发现适合作无卤阻燃剂的金属水合物主要以Al(OH)3、Mg(OH)2为主,这是因为Al(OH)3、Mg(OH)2具有填充剂、阻燃剂、发烟抑制剂三重功能。当它们受热分解时放出结晶水,吸收大量的热量,产生的水蒸汽降低了可燃性气体的浓度,并隔绝空气;同时生成的耐热金属氧化物(Al2O3、MgO)还会催化聚合物的热氧交联反应,在聚合物表面形成一层碳化膜,它会减弱燃烧时的传热、传质效应,从而起到阻燃的作用,并且无毒,起到消烟的作用。Al(OH)3的脱水吸热温度范围为235～350℃,吸热量为1968J/g ,可抑制早期温度上升。Mg(OH)2在340～490℃之间分解,吸热量为783J/g ,需较高温度才发生脱水反应,吸热量较小,抑制材料温度上升的效果没有Al(OH)3好,但是,它对聚合物的碳化作用优于Al(OH)3。由此可见,Al(OH)3、Mg(OH)2各有其优点。Al(OH)3与Mg(OH)2阻燃剂在PE中的使用结果见表2-1。从表2-1可知,如果以氧指数、着火时间为标准来衡量阻燃效果,Mg(OH)2是阻燃效果最理想的无卤阻然剂。

　　硼是发现较早的阻燃元素之一。硼的阻燃机理目前研究得还很不充分。硼酸和水合硼酸盐都是低熔点化合物,加热时形成玻璃状涂层覆盖于聚合物表面。目前使用最广泛的硼阻燃剂是硼酸锌(2ZnO·3B2O3·5H2O) ,它在300℃以下稳定,受热至300℃以上时,释放结晶水,吸收大量热能(620J/g) ;释放出的水分,降低了聚合物表面氧的浓度,抑制了燃烧,最终生成的B2O3玻璃状薄膜可覆盖于聚合物之上,起到隔热和排氧作用。

　　以铵盐形式为主,如(NH4)2HPO4、NH4H2PO4、(NH4)2SO4等,其阻燃机理是:由于铵盐的热稳定性较差,受热后释放出非易燃性气体NH3,它同样可降低聚合物表面O2的浓度,此外生成的H2SO4起着脱水、碳化的作用。通常认为后一种作用是主要的。

　　随着社会经济的发展,电线电缆的用量迅速增长,电气火灾事故也频频发生。人们从电气火灾事故的惨重教训中,逐渐认识到在一些重要场所,如舰船、采油平台、石化企业、大型电站、大型指挥控制中心和高层建筑、地下建筑物、隧道、地铁等线路中主要电气设备,在火灾情况下保持一定时间内处于稳定的运行状态是非常重要的。我国一些标准明确规定在某些场所应选用耐火电缆,以尽量减少火灾引起的损失,因此低烟无卤电缆、耐火电缆也越来越被人们所重视。近年来,许多重要工程的电线电缆招标中,都有一些小截面耐火电线和软导体耐火电线,甚至有耐火双绞线、耐火屏蔽电线、耐火屏蔽软绞线等,耐火控制电缆就更多了。传统的耐火电缆是采用云母带作为耐火层,但由于小截面导体绕包云母带相当困难,并且耐火试验合格率低,所以不少电缆厂因此而失去了不少订单。研制新型耐火电缆,以代替传统的耐火电缆已成了市场的迫切需求。

　　1对非圆形电缆如扁电缆，应测量其周长并换算成等效直径。②直径0.4～0.8 mm实心铜导体和截面0.1～0.5 mm2绞合铜导体电线低烟性能要求

　　低烟无卤阻燃电线电缆料的基体树脂一般选用不含卤素的聚烯烃,它燃烧时分解出水和二氧化碳,不产生明显的烟雾和有毒气体。无卤阻燃聚烯烃电线电缆料一般添加无机阻燃剂为主,如Al(OH)3、Mg(OH)2,这类阻燃剂具有消烟阻燃的功能,并添加其它消烟阻燃剂如钼酸铵、硼酸锌等。用八钼酸铵作为抑烟剂用于PVC、聚烯烃等电缆材料中,试验结果表明,八钼酸铵在各种材料中抑烟性及协同阻燃效果明显。无机阻燃剂与树脂的相容性差,添加量又比较大,往往造成电线电缆料的机械性能下降,为改善无机阻燃剂与树脂的相容性,可加入偶联剂或先将无机阻燃剂用偶联剂进行活化处理;另外可加入高填充量的EVA、EPDM等与聚烯烃组成基体树脂。低烟无卤阻燃电缆护套料一般采用聚烯烃作为基体树脂,其机械物理性能和阻燃性能见表3-1。

　　无卤低烟阻燃控制电缆因使用无卤材料,燃烧时不会释放出有毒气体及浓烟,在地铁、高层建筑、石油平台等场合广受欢迎,它的开发和使用有着重大的经济效益和社会效益。随着人们环保意识的提高和我国社会经济建设步伐的加快，无卤低烟阻燃电缆被广泛地应用在高层建筑、地铁、发电厂、核电站及隧道等重要部门及公共场所。当发生火灾时，电缆燃烧时不释放腐蚀性气体，并且透光性良好，对救援工作有很大的帮助，在很大程度上能够大大减少人员伤亡和财产损失。鉴于此，我们有必要对低烟无卤阻燃电缆有个明确的认识。

　　在燃烧时组成电线电缆的各种低卤低烟阻燃电线电缆材料所排放的卤素和HCL总量不大于5%，且水溶液的pH值≥3.5，透光率大于60%，则称为低烟无卤阻燃电线电缆。

　　低烟：燃烧时产生的烟尘较少，即透光率（能见度）较高。低烟性能符合表1-1所示的规定。

　　在阻燃增效剂中,金属氧化物占有重要的位置。随着对材料阻燃剂配方研究的深入,发现金属氧化物可作为各种阻燃配方中的少量或微量增效成分,它具有成碳作用。Al(OH)3、Mg(OH)2与Ni、Mn、Zn、Al、Zr、Co和Fe的氧化物并用,除对聚烯烃有良好阻燃协同作用外,还有改善无机填料分散性的作用。日本日立电线公司研制的用于聚烯烃的无卤阻燃剂的特点就是在使用Al(OH)3、Mg(OH)2的同时,以Cr2O3- Al2O3、Al2O3- SiO3、Fe2O3- ZnO、MnO - Al2O3等脱氢催化剂作为阻燃增效剂,该阻燃体系具有优异的阻燃性,而且燃烧时不发生脱解,热分解温度高,材料在熔融过程中不发生分解,耐化学药品性能好。另据报道,使用SiO2、CaO、MgO、MoO3和Fe2O3等也有利于提高聚烯烃/Mg(OH)2氧指数,且消除了挤出时产生泡沫的现象。

　　聚烯烃是无卤材料，由碳氢化合物组成，在燃烧时分解出二氧化碳和水，不产生明显的烟雾和有害气体。聚烯烃最重要的包含聚乙烯（PE）、乙烯—醋酸烯聚物（EVA）。这些材料本身并不具有阻燃性，需要添加无机阻燃剂和磷系列阻燃剂，才能加工成实用的无卤阻燃材料，但是，由于非极性物质的分子链上缺乏极性基团具有憎水性，与无机阻燃剂的亲和性能较差，难以牢固的结合。为了改善聚烯烃的表面活性，可在配方中加入表面活性剂；或者在聚烯烃中混入含有极性基团的聚合物进行共混，从而提高阻燃填充剂的用量，改善材料的机械性能和加工性能，同时获得较好的阻燃性。

　　无机磷系阻燃剂包括聚磷酸铵、磷酸、红磷等。其阻燃机理既有气相机理,又有凝聚相机理,但以凝聚相机理为主。在燃烧时发生以下变化:磷化合物→磷酸→偏磷酸→聚偏磷酸。聚偏磷酸玻璃体不仅覆盖于燃烧体表面,形成保护膜,隔绝,发挥其阻燃作用,而且磷酸和聚偏磷酸都是强酸,有很强的脱水性,能使聚合物脱水碳化,在其表明产生碳化层,从而使聚合物内部与氧隔绝,阻止燃烧。同时,由于碳化层的导热性差,因此能使聚合物与外界热源隔绝,从而减缓热分解速度。