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低煙無鹵阻燃電纜料耐水問題全解析

發(fā)布時間：

2024-12-20

來源：

電纜在實際使用環(huán)境中，不可避免地會接觸到水分，像埋設(shè)于地下的電纜可能遭遇地下水的侵蝕，在一些潮濕的工業(yè)環(huán)境或者戶外環(huán)境下，也會面臨雨水、水汽等的影響。倘若低煙無鹵阻燃電纜料的耐水性能不佳，那么電纜的整體性能和使用壽命將會大打折扣，甚至可能引發(fā)安全隱患。

接下來，我們就一起對低煙無鹵阻燃電纜料的耐水問題展開詳細探討，以期能讓大家對此有更清晰的認識。

護套料的耐水標準

在眾多相關(guān)標準中，對于低煙無鹵阻燃護套料的耐水性能有著明確且細致的要求。比如在BS7655-6.1標準里，針對LST1/LST3/LST4型低煙無鹵阻燃護套，就規(guī)定了其在70℃×168h浸水后強度伸率變化率不能大于±30%。后續(xù)的EN50525標準中TM7型以及IEC62821標準中LSHF/ST1型護套也遵循了這一要求。并且，即將發(fā)布的電線電纜用低煙無鹵阻燃料的國標同樣采用了這樣的要求，這體現(xiàn)了標準之間在關(guān)鍵指標上的延續(xù)性與一致性。
而GB/T12706標準中ST8無鹵護套料則有所不同，它是采用浸水后重量變化來考核材料的浸水性能的。不過需要注意的是，能夠通過此項要求的護套，卻不一定能順利通過前面提到的浸熱水試驗，這說明不同的考核方式所側(cè)重體現(xiàn)的材料性能方面是存在差異的。

絕緣料的耐水標準

對于低煙無鹵阻燃絕緣料，不同的標準也有著各自針對性的耐水性能要求。在EN50525標準里，TI6型及EI8型絕緣要求能夠通過60℃×240h、10g/LNaCl水中220V耐直流試驗；EN50264機車纜標準中，針對額定電壓0.6kV的絕緣，規(guī)定要通過85℃×240h、3%NaCl水中1.5kV耐直流試驗；2PfG1169/08.2007太陽能電纜的絕緣，則需要通過85℃×240h、3%NaCl水中900V耐直流試驗。另外，UL標準的戶外電纜對長期水中絕緣電阻的變化有著嚴格要求。
這些要求旨在考核絕緣料在不同條件的水中，其絕緣性能的穩(wěn)定性和可靠性。畢竟絕緣料一旦受到水分影響導(dǎo)致絕緣性能下降，就可能引發(fā)電纜的短路等故障，嚴重威脅用電安全。通過這些標準的約束，能夠促使相關(guān)生產(chǎn)企業(yè)重視絕緣料的耐水性能，不斷改進配方和工藝，確保低煙無鹵阻燃絕緣料在實際應(yīng)用中即便接觸水分，也依然可以維持良好的絕緣效果，保障電纜系統(tǒng)的正常運行。

耐水問題的影響因素

材料自身特性因素

低煙無鹵阻燃電纜料的耐水性能受材料自身特性因素影響較大。首先，無機氫氧化物阻燃劑是這類電纜料常用的阻燃成分，像氫氧化鋁、氫氧化鎂等，它們在發(fā)揮阻燃作用的同時，卻有著容易吸水、本身不防潮的特性。當電纜處于潮濕環(huán)境中時，這些阻燃劑會吸收大量水分，使得電纜料整體的含水量增加，進而影響其物理性能和電氣性能。
再者，聚烯烴樹脂作為基礎(chǔ)材料，其本身在耐水方面也存在一定不足。聚烯烴分子鏈的結(jié)構(gòu)特點使其對水分子有一定的親和性，雖然不像一些親水性材料那樣極易吸水，但長期處于水分環(huán)境下，水分子還是能夠逐漸滲透到材料內(nèi)部，破壞分子間的作用力以及材料的微觀結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致材料出現(xiàn)溶脹、變軟等情況，使得其機械強度、韌性等力學性能降低。
而且，這種材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)因水分入侵而產(chǎn)生的變化，還可能影響到其與其他添加劑、填料之間的結(jié)合效果，進一步削弱了低煙無鹵阻燃電纜料整體的耐水性能，最終對電纜在實際使用中的穩(wěn)定性和壽命產(chǎn)生不良影響。

環(huán)境因素

外界環(huán)境條件對低煙無鹵阻燃電纜料耐水性能起著關(guān)鍵作用。

溫度方面，在高溫環(huán)境下，水分的蒸發(fā)速度加快，電纜料內(nèi)部的水分會試圖向外部擴散，而在這個過程中，可能會引起材料內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)的熱應(yīng)力變化，導(dǎo)致出現(xiàn)細微裂紋等缺陷，為后續(xù)水分的再次進入創(chuàng)造了條件；當溫度降低時，空氣中的水蒸氣又容易在電纜表面凝結(jié)成液態(tài)水，進而滲透進電纜料內(nèi)部。
濕度更是直接影響著電纜料的水分含量，在高濕度環(huán)境中，比如南方的梅雨季節(jié)或者一些潮濕的地下室、礦井等場所，電纜周圍空氣中含有大量水汽，這些水汽會不斷地被電纜料吸附，使其長時間處于高水分含量的狀態(tài)，加速材料性能的劣化。

不同的使用場景差異也很明顯，像戶外使用的電纜，需要經(jīng)受風吹雨淋、日曬雪凍等復(fù)雜氣候條件的考驗，雨水的沖刷、積雪融化產(chǎn)生的水以及晝夜溫差導(dǎo)致的結(jié)露等情況，都會使電纜頻繁接觸到水分；而井下使用的電纜，除了要面對地下水的侵蝕外，井下相對封閉潮濕的環(huán)境也使得水分難以散發(fā)出去，長時間積聚在電纜周圍，對電纜料的耐水性能提出了更高要求。所以說，環(huán)境因素在低煙無鹵阻燃電纜料耐水問題中是不容忽視的關(guān)鍵所在，不同環(huán)境下其耐水問題的表現(xiàn)和影響程度都有著顯著差別。

解決耐水問題的方法

配方調(diào)整設(shè)計

通過合理調(diào)配各類添加劑的成分與比例，能夠有效增強低煙無鹵阻燃電纜料的耐水性能。例如，在阻燃劑的選擇與搭配上，可以采用氮系的三聚氰胺氰尿酸鹽與三聚氰胺聚磷酸鹽復(fù)配，這種復(fù)配的阻燃體系不僅具有低毒無鹵、不腐蝕電纜、對熱和紫外線穩(wěn)定的優(yōu)點，而且相較于部分傳統(tǒng)阻燃劑，其吸水性等對耐水性能有影響的特性能夠得到優(yōu)化。
同時，偶聯(lián)劑的使用也至關(guān)重要。像使用乙烯基三甲氧基硅烷這類偶聯(lián)劑，在密煉共混加工過程中，具備部分交聯(lián)結(jié)構(gòu)的基體樹脂共混料在交聯(lián)劑與偶聯(lián)劑的共同作用下，會同時發(fā)生樹脂的交聯(lián)反應(yīng)以及樹脂和硅烷的接枝反應(yīng)。反應(yīng)得到的電纜料使得材料的機械性能提升，樹脂的硅烷接枝反應(yīng)還能夠在材料后續(xù)的濕熱環(huán)境中進一步發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，降低材料的機械性能衰減，從而提升成品的耐水性能。
抗氧劑方面，選擇主抗氧劑（如四[β-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯或二(2-甲基-5-叔丁基-4-羥基苯基)硫醚）與輔抗氧劑（如硫代二丙酸二月桂酯或硫代二丙酸雙十八醇酯）相配合的方式，能提高產(chǎn)品耐熱性能，延緩產(chǎn)品老化，間接保障電纜料在復(fù)雜環(huán)境包括有水環(huán)境下的性能穩(wěn)定性，進而提升耐水性能。
從原理上來說，這些添加劑之間相互協(xié)同作用，改善了電纜料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和化學性能，使其在面對水分侵蝕時，能夠更好地維持自身的物理、電氣等關(guān)鍵性能，降低因吸水而導(dǎo)致的如絕緣電阻下降、材料強度降低等不良影響，發(fā)揮出提升耐水性能的優(yōu)勢，保障電纜在潮濕環(huán)境下也能可靠運行。

結(jié)構(gòu)優(yōu)化改進

采用合適的結(jié)構(gòu)改進方式，對于提升電纜料耐水性能有著積極效果。比如運用絕緣內(nèi)層加薄層PE、外層用低煙無鹵阻燃絕緣的結(jié)構(gòu)。這樣的設(shè)計，對于電纜制造者而言，能讓他們感覺更放心，不過也會相應(yīng)增加制造成本，并且對外層低煙無鹵阻燃絕緣層提出了更高阻燃要求。
還有采用不同的防水層、阻水帶等結(jié)構(gòu)改進措施。防水層可以有效阻擋外界水分的侵入，減少水分與電纜料主體的接觸機會；阻水帶則能在一定程度上阻止水分沿著電纜縱向蔓延，防止水分在電纜內(nèi)部擴散滲透。在成本方面，增加這些結(jié)構(gòu)會使原材料成本和加工成本有所上升，但從性能變化情況來看，能夠顯著增強電纜整體的耐水性能，降低水分對電纜內(nèi)部絕緣層、導(dǎo)體等關(guān)鍵部件的影響，延長電纜的使用壽命，保障電纜在諸如潮濕的地下室、水下敷設(shè)或者經(jīng)常遭遇雨水沖刷的戶外等復(fù)雜使用場景下的可靠運行。