建筑電纜中的無鹵阻燃材料：行業需求與技術創新

?

一、建筑電纜的廣泛布局與潛在火災危機

在現代建筑中，電纜不僅是電能傳輸的基礎設施，更在信息交流和能源管理中扮演著無可替代的角色。從高層住宅到工業建筑，再到公共設施，電纜已經成為貫穿建筑物各個空間的核心網絡。電力、電訊、數據通信和應急照明等系統，都依賴于電纜的正常運行。因此，電纜的安全性直接關系到建筑物的整體安全，尤其是在火災等突發事件發生時，電纜的作用和表現尤為關鍵。

然而，電纜不僅承載著重要的傳輸功能，其自身也存在著一定的火災風險。電纜的導線和傳輸核心之外，通常包含大量的聚合物材料，如絕緣層、護套和內襯層等，這些材料大多具有可燃性。在火災發生時，這些電纜會提供大量燃料，電纜過熱、短路或電氣故障可能成為火源。同時，電纜網絡貫穿建筑的每一層、每一處空間，一旦起火，火災蔓延速度極快，嚴重威脅建筑的整體安全。

因此，在建筑電纜的設計和使用中，阻燃技術顯得尤為重要。阻燃劑的作用不僅僅是減緩火焰蔓延，它能夠在火災初期為建筑內的人員提供寶貴的逃生時間，減少有毒煙霧的積聚，尤其在人員密集的場所如學校、醫院、機場等地，具有極為重要的作用。有效的阻燃材料和解決方案不僅提高了火災撲滅的成功率，也為消防救援爭取了更多的時間，確保了生命安全。

二、電纜消防安全：確保建筑物火災防控的關鍵

在現代建筑中，電纜不僅承載著電力和信號傳輸的核心功能，還在火災防控中起著至關重要的作用。隨著建筑物越來越高層化、復雜化，電纜網絡已經成為貫穿建筑的“生命線”。然而，這些電纜在火災發生時卻可能成為火源的載體，甚至加速火災的蔓延。因此，電纜的消防安全性，特別是其耐火性能和火焰傳播特性，成為建筑防火設計中的關鍵一環。

建筑物中的電纜種類繁多，從耐火電纜到常規電纜，每種電纜的消防安全性能都有著嚴格的標準。耐火電纜，特別是用于火災報警系統和應急照明系統的電纜，必須具備在高溫火災環境中長時間持續工作的能力，確保建筑內的安全通信和照明系統不受影響。這些電纜在發生火災時，能夠承受急劇的溫度變化、冷水沖擊和機械應力，同時保持電路的完整性。

電纜的火災風險不僅限于火焰蔓延，煙霧的產生、酸性氣體的排放以及熱釋放量等也是影響火災安全的重要因素。煙霧濃度和毒性氣體的排放，直接影響到火災中的逃生時間與生存機會，尤其在公共建筑和人員密集的場所，低煙低毒的電纜材料顯得尤為重要。因此，國際上針對電纜的燃燒性能制定了詳細的測試標準，涵蓋了燃燒長度、熱釋放量、煙霧密度以及酸性氣體排放等多項指標，以全面評估電纜的消防安全性。

電纜的消防性能不僅僅取決于所選材料的阻燃性質，還與其設計和制造工藝密切相關。各類電纜在火災中的表現，往往是聚合物材料特性與電纜結構設計相互作用的結果。為了最大限度地提高電纜的火災防護能力，材料的選擇和電纜的構造必須兼顧阻燃性、耐高溫性及低煙性等多方面的要求。

?

三、主要電纜材料之一：聚氯乙烯

在防火安全方面，電纜材料的阻燃性能至關重要。隨著環保意識的提升和安全標準的嚴格要求，使用磷氮無機無鹵阻燃劑的聚合物材料逐漸成為行業發展的趨勢。這些阻燃劑不僅有效提升了電纜的火災防護能力，還能顯著改善電纜的環境友好性和健康安全性，尤其在處理含鹵聚合物如聚氯乙烯（PVC）時，能大幅度減少有害氣體的釋放。

1. 聚氯乙烯電纜材料的現狀與挑戰
? ? ? 聚氯乙烯（PVC）電纜一直是電纜行業中使用最廣泛的材料之一，特別是軟質PVC材料，因其優良的成型性和成本效益而廣泛應用于電力、電信等領域。然而，聚氯乙烯本身雖然具有一定的阻燃性能，但在實際應用中，常常需要加入大量增塑劑以提高柔韌性，這些增塑劑卻使得聚氯乙烯電纜在火災發生時成為潛在的燃料源。因此，在火災環境中，聚氯乙烯電纜的火焰傳播速度較快，且會釋放大量有毒煙霧，極大增加了火災后的危險性。

2. 高效阻燃劑的選擇與應用

為了改善聚氯乙烯電纜的阻燃性，業界通常會添加多種阻燃劑，常見的如三氧化二銻（ATO）。ATO是一種典型的阻燃劑，對柔性PVC電纜有顯著的效果，能夠有效抑制火焰的蔓延。然而，ATO雖然在環境友好性方面具有優勢，但在實際應用中，它在火災中的表現卻不盡如人意。由于三氧化二銻的添加會顯著增加電纜燃燒時產生的黑煙量，從而降低電纜的整體火災安全性。

為了解決這一問題，許多電纜制造商轉向了金屬氫氧化物阻燃劑，如氫氧化鋁（ATH）和氫氧化鎂（MDH）。這些氫氧化物不僅具有優秀的阻燃性能，還能有效減少煙霧的生成，降低火災發生時的煙霧密度和毒性氣體排放。此外，通過與其他協同阻燃劑如氫氧化錫酸鋅和硼酸鋅的結合，可以進一步提高電纜的火焰抑制能力和減少煙霧產生的負面影響。

3. 環保與安全的平衡：低煙低毒電纜材料

隨著對建筑安全性和環保性能的要求不斷提高，低煙、低毒的PVC電纜材料逐漸成為主流。這類材料在設計時特別注重減少火災時產生的有害氣體和煙霧。例如，氫氧化錫酸鋅作為協同阻燃劑，在與氯元素的反應中不僅抑制火焰蔓延，還能通過生成焦炭層來減少煙霧的產生，從而大大提高了電纜的整體安全性和環境適應性。

在高風險區域如天花板隔層空間，電纜的防火性能尤為重要。天花板隔層空間常常充斥著電力、通訊及數據傳輸電纜，而這些電纜在火災中可能成為火勢蔓延的源頭。為此，這些區域要求使用符合嚴格防火標準的電纜材料。例如，在美國，天花板隔層空間內的電纜必須符合NFPA 90A標準，這要求電纜材料必須具備極低的煙霧釋放量和毒性，同時能承受高溫環境下的持續工作。

4. 典型配方與未來發展

隨著技術的不斷進步，低煙阻燃型聚氯乙烯電纜料的配方也在持續優化。最新的配方不僅增強了阻燃性，還能進一步減少燃燒過程中的熱釋放量和有毒氣體的排放，符合現代建筑對安全性和環保性的雙重要求。通過這些創新型電纜材料，建筑物的火災安全性能得到顯著提升，特別是在高風險場所，如數據中心、商業樓宇和醫院等。

?

四、無鹵阻燃電纜：電纜行業新趨勢

在現代建筑和工業應用中，電纜的阻燃性不僅關乎火災防控，還直接影響到電氣系統的安全運行。無鹵阻燃電纜，憑借其環保、低毒、低煙的特性，已經成為了新一代電纜材料的主流選擇。此類電纜采用無鹵阻燃劑（HFFR）或低煙無鹵阻燃劑（LSFOH）進行改性，能夠在發生火災時有效抑制火焰蔓延、減少有毒氣體和煙霧的釋放，是現代建筑、交通設施、通訊網絡等重要領域的關鍵安全組件。

1. 主要材料與阻燃機制

無鹵阻燃電纜的生產中，最常用的基礎聚合物為乙烯-醋酸乙烯酯共聚物（EVA）與線性低密度聚乙烯（LLDPE）的共混物。此類聚合物基材在電纜料中的應用，結合了良好的加工性和機械性能。為了提高電纜的阻燃性，氫氧化鋁（ATH）作為主要的填料型阻燃劑，采用精細沉淀法進行加工，其粒徑約為1微米。氫氧化鋁的重量百分含量通常占60%-65%，能夠在電纜發生火災時有效地釋放水分，起到抑制火焰的作用。

在配方中，偶聯劑的使用能夠確保電纜料在加工后的物理性能，保證電纜具備優異的耐久性和可靠性。通常采用標準的擠出工藝生產這些無鹵阻燃電纜，以確保其高效、穩定的阻燃性能。

2. 高性能應用與特殊要求
? ? ? 對于一些對耐化學性、耐磨性或耐熱性有特殊要求的電纜，如升降機電纜、電梯電纜或光伏電纜，生產過程中常使用熱固型或交聯型電纜料。交聯反應通常由過氧化物引發，這種工藝能夠顯著提升電纜材料的機械強度與熱穩定性。常見的彈性體材料包括乙烯-丙烯-二烯烴共聚物（EPDM）和高含量乙烯-醋酸乙烯酯共聚物（EVM），這些材料的交聯改性不僅提高了電纜的性能，還增強了其耐高溫與抗老化能力。為了進一步優化阻燃效果，氫氧化鋁的重量百分含量通常為50%-60%，同時也可添加如硼酸鋅等協同阻燃劑來提升整體的阻燃效果。

3. 電子束固化與太陽能電纜的特殊需求

在光伏電纜的生產中，電子束固化技術已成為標準工藝。這種技術通過電子束使電纜料發生交聯反應，改善了電纜的熱穩定性和抗紫外線性能。光伏電纜要求具備高耐溫性和長期抗紫外線能力，因此，氫氧化鎂（MDH）在這種應用中通常優于氫氧化鋁，特別是在較高加工溫度下，能更好地保證電纜的阻燃效果。

4. 高耐磨性聚合物與磷氮無機阻燃劑的結合

對于一些特殊用途的電纜，如高耐磨損的電纜，熱塑性聚氨酯（TPU）等材料因其優良的物理性能而得到廣泛應用。在這種基礎材料中，磷氮無機阻燃劑的使用已經成為一種成熟的技術。通過將三聚氰胺衍生物、有機磷酸酯、次膦酸酯與金屬氫氧化物（如氫氧化鋁或氫氧化鎂）按不同的比例進行配比，可以在保持材料良好機械性能的同時，顯著提升電纜的阻燃效果。

5. 發展趨勢與環保要求

隨著環保法規的日益嚴格，無鹵阻燃電纜因其低煙、低毒的特點，越來越成為建筑、交通、電力等行業的首選。通過優化無鹵阻燃電纜的配方和生產工藝，未來的電纜材料將更加環保、高效，滿足更高的安全和環保標準，助力構建更加綠色和安全的電力傳輸系統。

?

五、結論

綜上所述，無鹵阻燃電纜在現代建筑、工業及特殊環境中具有不可替代的重要作用。通過采用先進的無鹵阻燃劑和優化的聚合物配方，這些電纜在火災安全、環境友好性及機械性能等方面展現出卓越的優勢。無鹵阻燃電纜不僅有效抑制了火焰蔓延，減少了有毒煙霧的釋放，還降低了對環境的負面影響，符合日益嚴格的環保和安全標準。隨著技術的不斷發展，未來的無鹵阻燃電纜將更加高效、可靠，并在智能建筑、可再生能源及其他領域發揮更大的作用。面對復雜多變的應用需求，無鹵阻燃電纜的創新和發展將持續推動建筑安全和環境保護向更高標準邁進，成為未來電氣安全系統中不可或缺的一部分。

銀塑阻燃公司的微膠囊包覆紅磷 FRP - 950X、FRP - 8050 和三氧化二銻替代劑等產品，在低煙無鹵電纜中發揮著關鍵作用。微膠囊包覆紅磷能夠在燃燒時有效捕捉自由基，中斷燃燒鏈式反應，顯著抑制火焰傳播，且其生成的含磷化合物可促進炭層形成，隔絕氧氣與熱量，增強電纜阻燃性能。極低的添加量和煙密度，同時降低了氫氧化鎂或氫氧化鋁的添加量，保持了原材料的韌性。復合銻 T 系列可完全替代三氧化二銻，保持高效阻燃效果的同時，降低阻燃成本，確保低煙無鹵電纜在火災中表現出更出色的防火安全性，為建筑消防安全提供有力保障。