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全面解析低烟无卤电缆料

目前使用的低烟无卤阻燃电缆料通常有聚烯烃和乙丙两大类,其中以低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料为主流,本文将对低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料的配方技术、性能、挤塑设备及工艺做一分析。

一、配方技术
低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料通常由聚烯烃共混树脂加阻燃填充剂氢氧化铝、氢氧化镁和一些为了提高耐热寿命而添加的适量抗氧剂组合而成。有时为了降低其燃烧时的发烟量,还加入了一些发烟抑制剂,如钒、镍、钼、铁、硅、氮系化合物。其阻燃机理为:燃烧时,阻燃填充剂氢氧化铝、氢氧化镁会释放出结晶水,吸收大量热量;与此同时,脱水反应会产生大量水蒸汽,它可以稀释可燃性气体,从而阻止燃烧,另外会在材料表面形成一层不熔不燃的氧化物硬壳,阻断了高聚物与外界热氧反应的通道,最终材料阻燃、自熄。
  低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料要具有较好的阻燃性,配方中氢氧化铝、氢氧化镁必须有较大的填充量,通常要达到150份以上,而大量的无机阻燃剂填充必将导致材料在物理机械性能、电气性能和挤塑工艺性能方面大大劣化。为了解决其阻燃性和物理机械等性能方面的平衡,使材料能充分满足最终使用的技术要求,常用的方法有:一方面对聚烯烃材料进行改性、接枝,以提高聚烯烃材料极性;另一方面是对无机阻燃剂的表面进行化学改性,通常用偶联剂处理。

二、性能
大量无机阻燃剂的使用赋予了低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料阻燃、低烟、无卤、低毒等特性,同时也使其在物理机械性能、电气性能和工艺性能等方面与其他非阻燃及含卤阻燃材料存在差异。由于低烟无卤电线电缆使用场合及其配套产品生产工艺不同,性能要求也不尽相同,如在抗张强度、断裂伸长率、老化温度和指标、体积电阻系数、耐油性能、耐刮磨性能、柔软性、阻燃要求等方面,不同的电缆往往有所偏重。在无卤材料技术中,以上有的指标是相互制约的,不可能有一种全能的产品能满足以上所有各类电线电缆的要求,比较突出的是:断裂伸长率与阻燃性之间的矛盾、柔软度与热变形及老化性能之间的矛盾。材料厂家能做到的只能是在满足基本性能要求的基础上,在某些性能之间进行优劣平衡,以不同牌号的产品适应不同要求的电线电缆。以下对常规低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料性能做一介绍。
1、阻燃特性
  低烟无卤阻燃电缆料除具有阻燃性外,与含卤阻燃电缆料相比,还具有低烟、无卤、低腐蚀、低毒等特性。
(1)氧指数
  目前在国内主要以GB/T 2406方法来测试常温下阻燃电缆料的氧指数,以考核材料的阻燃性,高温下的氧指数对阻燃电线电缆来说尽管也比较重要,但因为测试条件等因素,一般很少进行测试。另外一个与材料阻燃性密切相关的参数——温度指数也很少测试。其测试方法在NES 715中有规定,表示了在环境温度到底升到多高时,材料能在空气中点燃。低烟无卤电缆料常温下氧指数达到33-35即可满足一般电缆阻燃要求,其温度指数为300左右。
  氧指数作为世界范围内最常用的燃烧试验,并不能作为判断材料阻燃性的唯一指标,材料自熄性的考核似乎更能贴切地衡量材料的阻燃性能。例如聚氯乙烯或含卤阻燃聚烯烃氧指数只要达到30左右,用其做为绝缘截面为0.5mm2的电线即可通过UL 标准中的VW-1燃烧试验,而低烟无卤阻燃聚烯烃材料氧指数即使达到34以上,也未必能满足VW-1燃烧要求。另外,同样是低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料,氧指数高的产品自熄性也未必就好。例如:用碳酸钙和聚硅氧烷作阻燃剂的无卤料经过适当的基材配合,氧指数可做得较高,甚至达到36-38,但很可能自熄性不如氧指数为32-34的聚烯烃/矿物氢氧化物体系。国外有的用户已开始采用UL 94中的V-0等级来考核无卤材料的自熄性,作为对氧指数考核指标的补充。现在在阻燃指标方面,有一种更为接近实际燃烧性能的锥体量热计法越来越受到人们的关注,该方法可对材料燃烧时的着火时间、发热速度、总发热量等燃烧参数进行定量评价。经实验表明,发热速度越大的无卤材料,向周围传播热量越容易,越有可能扩大燃烧范围,即易于延燃、自熄性差,而氧指数高的无卤材料发热速度不一定就比氧指数低的发热速度小。尽管单纯用氧指数来考核材料的阻燃性,存在一定的局限性,但由于其测试方法简便易行,且对于同一类材料在绝大多数情况下来说还是可以相对表明其阻燃性的差异,所以通常把氧指数作为材料阻燃性的一项考核指标,也未尝不可。
(2)烟密度
  成品电缆一般采用GB/T17651的成束燃烧方法测试电缆燃烧后的透光率来考核电缆低烟性能,低烟无卤电缆透光率达到60%以上符合要求。对材料来说,一般采用GB/T8323的方法来测试其有焰及无焰燃烧时的最大烟密度Dm,以此来考核材料的发烟性能。低烟无卤电缆料燃烧时的发烟性远低于含卤阻燃电缆料,其指标一般为有焰Dm≦100,无焰Dm≦200,而含卤阻燃电缆料有焰及无焰Dm均为300以上。
  (3)卤素含量
  目前有IEC 754-1和MIL-C-24643A两种方法用来测定卤素及氢卤酸气体含量。前者不适于卤酸气体含量低于5mg/g的场合,即不适于无卤材料含卤量的测定,后者为采用χ射线原理测量体系卤元素的含量,测试精度为0.2%,严格意义上来说凭此方法也不能完全判定被测材料是否丝毫不含卤素。因此很多无卤材料标准中不将卤素含量做为一项考核指标,更多地是通过PH值及电导率来表征其无卤性。只有BS、IEC 等标准中将无卤体系中卤化氢释放量的指标定在≦5mg/g,作为分界点考核。
  (4)腐蚀性
  IEC 1991年公布IEC 754-2,通过测定PH值和电导率来测试电缆材料燃烧时释放气体的酸度,并规定测得PH≧4.3及电导率≦10μs/mm为无卤、低腐蚀标准。IL-C-24643A规范中规定电缆材料燃烧时释放出的气体,卤素含量≦0.2%作为无卤、低腐蚀性标准。低烟无卤电缆料PH值一般为4.5-6.0,电导率为0.7-5μs/mm。
  (5)毒性指数
  毒性指数目前主要采用NES 713,即气体分析法来检测,英国海军在海军工程标准NES 518-1983“降低火灾危险的电缆护套规范”中规定了无卤材料毒性指数不大于5,国内通常也采用这一指标,但国外对一些无卤绝缘产品也有不大于3的要求。

2、物理机械及电气性能
由于大量的无机阻燃剂填充,使低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料的物理机械性能及电气性能比非阻燃及含卤阻燃聚烯烃电缆料均有所降低,主要表现在以下几个方面:
(1)抗张强度及断裂伸长率降低。无卤电缆料抗张强度在10-14Mpa左右,断裂伸长率在150-250%左右;
(2)抗老化性能有所降低。大量无机阻燃剂的加入,使无卤电缆料抗老化性能受到较大影响。热塑型无卤阻燃电缆料一般以经100℃×168hr老化后,抗张强度及断裂伸长率变化率不大于±30%做为考核指标;
(3)热变形变大。由于无卤阻燃电缆料中高VA含量EVA比例较大,致使其耐热变形性能较差,一般以80℃×4hr变形率不大于50%做为考核指标;
(4)柔软度较差。一般无卤阻燃聚烯烃电缆料邵氏A硬度均超过HA90,邵氏D硬度超过HD40。
(5)耐外伤性能较差,经外力擦划后易有伤痕。该性能的降低程度与配方有密切关系,不同品种的无卤电缆料差异很大。
(6)耐潮湿性能较差。由于无机阻燃剂氢氧化镁、氢氧化铝的加入,使无卤阻燃电缆料极易吸湿,若无真空铝箔包装,常态下其贮存期最好不要超过1个月,否则将吸潮影响使用。经对比实验发现,无卤阻燃电缆料浸水一天后,体积电阻率将下降60~80%。
(7)体积电阻率及电气击穿强度有所下降。与含卤阻燃聚烯烃电缆料相比下降并不很明显,但与非阻燃聚烯烃电缆料相比下降却比较明显。
(8)介电常数ε及介质损耗角正切tgδ急剧下降。

三、测试标准
1.无卤:
IEC 60754-1:Halogen Content HCL<0.5%;
IEC 60754-2:PH>4.3,Conductor<10us/mm
2.低烟:
IEC 61034-1,IEC 61034-2,透光率>=60%;低卤要求烟密度Dm<300,最小透光率>30%;
3.低毒:
NES 713(英国海军标准);TI(毒性指数),最大不超过5
气体的毒性用NES713方法评测,毒性指数是指通过测试规定燃烧条件下产生的。
1、燃烧时卤酸(HCL)释放量少于5mg/g ----IEC60754-1
2、PH值≥4.3 --------------------------IEC60754-2
3、导电率≤10μS/mm --------------------IEC60754-2
4、透光率(烟密度)≥60%--------------- IEC 61034-1
符合以上四点要求可称为低烟无卤料
注:IEC60754-1、IEC60754-2是无卤标准,IEC61034-1是低烟标准

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手握10万预算,你会选择什么车?根据目前的销量来看,接近一半的消费者会选SUV。而在这个价位市场中热度较高的SUV应当是吉利缤越,月均销量也挺高。但在笔者看来10万预算缤越不一定是首选,比如新宝骏RS-3,同样是大厂出品,品质有保障,价格还有优势。今天笔者就以RS-3顶配车型为例,来看看它的表现具体怎样。

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新宝骏RS-3顶配版名叫CVT智能尊贵型,指导价为9.88万,加上终端优惠,裸车价可能也就在9万出头,算上杂费符合10万预算能上顶配的条件,所以从价格上来说RS-3很具有吸引力,毕竟缤越顶配的价格可是在12万左右,近2-3万的差价已经不是一个小数目了。当然,关键也要看RS-3的产品力是否配得上它的价格,看看它是属于低价低配,还是低价高配。

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先从外观说起,新宝骏RS-3是采用了被叫做“星际几何”的家族式语言,整车造型具备不俗的科技感以及时尚感。车头部分,首先映入眼帘的是一个泛矩形中网,两侧配备了分体式大灯;车身方面则是采用了双色车身以及悬浮式车顶等潮流设计,相比缤越的时尚运动,更显得温和一些。

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由于是顶配车型,今天这款新宝骏RS-3的外部配置是有着同级领先的水准。前脸灯光均是LED大灯组,并且带有高度可调、延时关闭等功能。而同价位的缤越DCT骑士版车型只采用了卤素大灯的配置,LED光源需要选装。然后轮圈方面,RS-3则是采用了215/55 R17英寸的规格,兼顾了操控性以及经济性表现。

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尺寸方面,新宝骏RS-3全系车型基本差距不大,长宽高分别为:4300/1750/1625mm,轴距2550mm,属于小型SUV的主流范畴,虽说与缤越数据上是有细微的差距,但就笔者的实际体验来看(178cm),差距仅在几指之间。坐进RS-3后排,腿部空间余量基本是在一拳左右,头部空间也很宽敞,身体坐直仍然有三指左右的空间。值得一提的是,RS-3的后排靠背能够调节,从而能够获得更舒服的坐姿,同时后排放倒后地台完全纯平,这是缤越比较欠缺的。

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配置部分,新宝骏RS-3由于是顶配车型,功能配置上基本该有的都有。诸如主动刹车系统、全速自适应巡航、可开全景天窗、真皮方向盘、皮质座椅等,特别是驾驶位还带有电动记忆这样的越级配置。此外,10.25英寸的中控大屏还内嵌有新宝骏车联网系统,包含了免唤醒语音、车联网、OTA升级等先进的交互能力。相较于同价位没有主动刹车,采用皮质手动调节座椅,以及没有OTA的缤越来说,配置丰富度RS-3显然更高。

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最后再说动力,新宝骏RS-3是采用了直列四缸1.5T发动机,匹配模拟8个前进挡的CVT变速箱,拥有147Ps/250N·m的动力输出,实际体验下来动力是绰绰有余的,且有着不错的操控乐趣;而同价位的缤越则是采用1.5T+7DCT的配置,具备177Ps/255N·m的动力输出,动力确实更强。但这款发动机是三缸设计,且低速换挡顿挫较为明显,综合品质相对来说是没有RS-3更均衡,家用的话RS-3明显更适合。

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总结:通过对新宝骏RS-3 CVT智能尊贵型的详细介绍,我们不难发现,同价位市场中它基本是鲜有对手。因为即使是缤越这样的爆款车型,也仍然在配置、用料、用车品质方面和RS-3有着不少差距,且能明显感受到后者是典型的“低价高配”车型的代表。所以如果你的预算刚好在10万左右,那么不妨去实际体验一番,说不定能符合你的需求。

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