淺論低煙無鹵電纜的特性

張謙

（山西四建集團(tuán)有限公司，山西太原 030006）

0 引言

低煙無鹵電纜材料的配方相對獨特。將大量的無機填料或有機化合物添加到基礎(chǔ)材料中，以滿足低煙、無鹵素和環(huán)保的要求（例如，乙烯-醋酸乙烯酯（EVA）樹脂）。然而，由于低煙無鹵電纜材料的大量填充，熔體的粘度相對較大。在生產(chǎn)過程中，螺桿的旋轉(zhuǎn)剪切力，低分子量以及螺桿、機筒、低分子量和高分子量聚合物之間的摩擦比其他電纜材料更為嚴(yán)重，并產(chǎn)生更多的熱量。機器的溫度升高會迅速破壞阻燃劑并清除毛孔。通常，低煙無鹵電纜材料在80℃時會軟化，并且可以100%~160%的比例擠出。但是，某些制造商的產(chǎn)品使用較高比例的EVA，具有較高的熔體粘度和要求較高的擠出溫度。當(dāng)擠壓電纜時，電纜磨機不適合于低溫、低速、低生產(chǎn)速度、低效率，并且不能充分展現(xiàn)材料的各種特性[1]。在作者多年的工作經(jīng)驗基礎(chǔ)上，本文介紹了低煙無鹵電纜的特性。

1 低煙無鹵電纜的優(yōu)勢

電纜的外殼（例如絕緣層）基本上是聚合物材料，例如橡膠、聚氯乙烯和聚乙烯。其中，聚氯乙烯由于價格低廉和性能高而被廣泛使用。隨著環(huán)境保護(hù)和安全要求的提高，低煙無鹵的材料引起了人們的注意，其中一些近年來發(fā)展迅速。

常規(guī)的PVC電線和電線在燃燒時會產(chǎn)生含有HCl、CO、CO2和其他有毒氣體的煙霧。這不僅影響了救災(zāi)工作的順利進(jìn)行，而且造成了第二次生命和財產(chǎn)災(zāi)難。因此，在其他地方，由于政府嚴(yán)格的控制，限制并最終取消了PVC的工業(yè)應(yīng)用。另外，在許多工業(yè)中，氯和其他鹵素如溴和碘也受到限制或禁止[2]。因此，聚氯乙烯電纜的局限性已成為全球趨勢，這種型號的電纜將成為主流。

相比傳統(tǒng)外覆層材料，特別是聚氯乙烯，低煙無鹵具有以下的幾種優(yōu)勢：

（1）高阻燃性：環(huán)保電纜可以充分滿足建筑物對防火的高要求。發(fā)生火災(zāi)時，環(huán)保電纜不僅易燃，而且還可以防止火焰蔓延和燃燒后災(zāi)難的蔓延。

（2）無鹵：具有環(huán)保的絕緣層，護(hù)套和特殊的氧氣阻隔材料，不僅可以使用電氣、物理和機械性能優(yōu)良的環(huán)保電纜，而且產(chǎn)品無鹵，解決了這一問題。

（3）非腐蝕性氣體：使用新型的不會污染環(huán)境的特殊涂層材料，環(huán)保電纜在生產(chǎn)，使用和燃燒過程中不會產(chǎn)生HCl（氯化氫，鹽酸蒸氣）以及其他有毒和酸性氣體。對人員、設(shè)備的損害很小，并且是環(huán)保的[3]。

（4）高透光率：燃燒環(huán)保電纜時產(chǎn)生的煙霧非常稀薄，有助于疏散和滅火。通常，環(huán)保電纜產(chǎn)品的透光率超過40%，遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)阻燃電纜的標(biāo)準(zhǔn)20%。

（5）對紫外線或水具有高抵抗力：該性能可以減少使用過程中環(huán)保電纜的老化可能性，在一定程度上減緩環(huán)保電纜的老化速度，并延長使用壽命。

低煙無鹵電纜材料主要使用聚烯烴材料作為基體樹脂，添加氫氧化物和其他阻燃劑，并添加各種添加劑以改善加工性能和使用性能。通過選擇和組合聚烯烴基樹脂以及選擇滿足各種應(yīng)用需求的添加劑，可以滿足各種要求的低煙無鹵電纜材料電氣特性，例如皮革電纜、軟光纜、5/6數(shù)據(jù)電纜、射頻電纜和其他通信電纜、電力電纜、汽車和機車線、電子線、設(shè)備線、太陽能線、充電樁電纜的絕緣和護(hù)套等等，不同的行業(yè)有不同的使用要求和使用環(huán)境，例如耐熱性、耐油性、抗老化性等，并且低煙無鹵電纜材料的材料要求也不同[4]，如圖1所示。

2 發(fā)展趨勢

圖1 低煙無鹵電纜

中國目前有成千上萬種不同類型的電線和電纜的制造商，但整個行業(yè)的集中度低。中國排名前10位的電纜公司的市場份額僅為1/10，而在美國，排名前10位的電纜公司的市場份額為80%，日本前7位電纜公司的市場份額為2/3，以及法國排名前5位的電纜公司占90%以上。電纜材料公司的集中度要低得多，因此國內(nèi)有許多電纜材料公司，但大多數(shù)都相對較小。國內(nèi)最大的大分子也超過100000t，小于低煙鹵素。根據(jù)該報告，國內(nèi)電纜行業(yè)的整體利潤僅為4%~5%，而對于普通電纜或小型電纜公司，考慮到恒通、中天、上尚等技術(shù)含量高，利潤豐厚的大型企業(yè)，其利潤保證金降低。電纜公司的利潤很低，電纜材料制造商留下的空間要少得多，一些制造商以可承受的價格放棄了對質(zhì)量的要求[5]。

2017年8月29日，中天科技、江南電纜、富通集團(tuán)、中立科技、銅陵精達(dá)、青島漢蘭等電纜供應(yīng)商成為國內(nèi)主力供應(yīng)商。他們中的大多數(shù)位于中國東部，這些制造商近年來致力于開發(fā)低煙無鹵產(chǎn)品，尤其是某些高端和出口產(chǎn)品。根據(jù)《電線行業(yè)發(fā)展前景分析報告》數(shù)據(jù)，2016年中國電線電纜制造業(yè)銷售收入達(dá)13.13億元，下一年年均復(fù)合增長率約為4.65%，行業(yè)收入為1.5萬億元2020年獲勝。電力電纜行業(yè)是一個穩(wěn)定發(fā)展的行業(yè)。電線和通信電纜的發(fā)展相對較快。從2G到3G，再到4G，通訊網(wǎng)絡(luò)由傳統(tǒng)的銅芯數(shù)據(jù)纜換為光纜，再換成速度更快、帶寬更大的光纜，需要大量的低煙無鹵材料。

目前，已經(jīng)建立了5G標(biāo)準(zhǔn)，電纜材料的新要求也值得我們研究。同時，新興產(chǎn)業(yè)的興起將增加材料的需求和消耗。在過去幾年中興起的太陽能行業(yè)大大增加了對太陽能電纜的需求，并對材料提出了新的要求，這導(dǎo)致近年來用于太陽能的輻射橋接電纜材料制造商取得了很大進(jìn)步。此外，新能源汽車的問世對充電樁電纜和電纜材料產(chǎn)生了新的需求。當(dāng)前，許多公司正在關(guān)注并投資開發(fā)。預(yù)計在未來幾年中，隨著新能源汽車的發(fā)展，將會有爆炸性的發(fā)展。國家標(biāo)準(zhǔn)已成為企業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量基礎(chǔ)，有助于規(guī)范工業(yè)發(fā)展。但是，不同行業(yè)中使用的其他產(chǎn)品也有特定要求。因此，符合國家標(biāo)準(zhǔn)并不一定滿足產(chǎn)品要求?？紤]到上述發(fā)展?fàn)顩r，電纜材料制造商必須提高自身的研發(fā)能力，提高質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，并滿足特殊產(chǎn)品的要求。

綜上所述，國內(nèi)電纜材料企業(yè)的發(fā)展主要包括以下幾種情況。擴大規(guī)模，進(jìn)行資本運營并采取上市之路，電纜材料的上市公司很多。高新核材其前身是三角洲和德爾泰，后來中廣核注資控股，并借殼上市，又收購特威、拓普、中聯(lián)、愛科森等，即擴大規(guī)模，完善區(qū)域化布局，并補一些技術(shù)短板，如低煙無鹵輻照交聯(lián)、低煙無鹵。短短幾年，中廣核高新核材的規(guī)模迅速擴大。2016年的總產(chǎn)量幾乎與國內(nèi)行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者萬馬聚合物相似。預(yù)計在2017年將超過萬馬，成為中國第一。電纜材料公司之間的并購預(yù)計將在未來幾年內(nèi)繼續(xù)進(jìn)行。另一個縮影是臨海亞東，它一直在行業(yè)中處于領(lǐng)先地位，尤其是在核電纜材料領(lǐng)域，該技術(shù)已在國內(nèi)保持了多年壟斷地位。隨著技術(shù)和環(huán)保要求的提高，電纜材料輸入的門檻將越來越高，除非新進(jìn)入者具有獨特的優(yōu)勢，否則它將越來越困難[6]。

3 結(jié)論

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和國民經(jīng)濟的發(fā)展，阻燃、低腐蝕、低毒的電線電纜將廣泛用于發(fā)電廠、核電站、隧道、高壓等重要建筑物。因此，低煙無鹵電纜料具有低煙、低毒、阻燃等優(yōu)良特性，能夠代理來巨大地經(jīng)濟效益。電纜行業(yè)是國民經(jīng)濟的重要支柱，包括經(jīng)濟和社會生活的各個方面，尤其是電力和電信行業(yè)的骨干網(wǎng)電纜。一些特殊部門的電纜問題也會引起問題，發(fā)生人員傷亡。因此，電纜行業(yè)將繼續(xù)發(fā)展，電纜材料企業(yè)將有很大的發(fā)展空間，低煙無鹵電纜作為一種新的形式，可以根據(jù)其特性廣泛應(yīng)用。