摘要：聚氯乙烯（PVC）的特点就是具有阻燃性，所以它被用作电线电缆料的主要材料，不过在制作电线电缆料时会加入很多增塑剂和其他助剂，这导致聚氯乙烯耐燃性极差，在燃烧时生成大量有毒有害气体。所以，PVC电线电缆制作时必须加入阻燃抑烟材料。作者论述了用聚氯乙烯制作电线电缆是使用的阻燃剂及其性能。
关键词：聚氯乙烯；电线电缆；阻燃抑烟
无论是在地面上的建筑物还是地下工程，都用到了很多电线电缆，而电线电缆之中的重要组成部分就包括聚氯乙烯绝缘电线和聚氯乙烯护套电缆。聚氯乙烯具有良好的阻燃性质，它的氯元素含量高达56%，氧指数能够超过45%，然而软聚氯乙烯中常常混合大量易燃增塑剂，这样使得软聚氯乙烯阻燃性能被减少了很多，氧指数可降低到大约22%。聚氯乙烯电缆混合了大量增塑剂和其他试剂，耐燃性会降低，在氧化燃烧时会生成对人体有极大危害的剧毒气体——氯化氢气体，氯化氢气体溶于水就是我们常说的盐酸，它对于金属都有着极强的腐蚀能力。除了产生有毒有害气体外，由于某些物质不完全燃烧氧化会产生大量的细小液体或细小固体，这就是我们常说的雾和烟，这些有毒气体、雾、烟对人体有很大的危害，对人民的生命财产安全构成了极大的威胁。所以，聚氯乙烯电线电缆料的抑烟和阻燃是一个十分重要的研究方向。本文论述了用聚氯乙烯制作的电线电缆阻燃性能。
1阻燃增塑剂
对聚氯乙烯首要考虑增塑剂，在增塑剂中选用增塑作用较强但是对于阻燃性抑制作用不高的增塑剂。符合条件的常见阻燃增塑剂是氯化石蜡和含有卤元素的磷酸酯。
1.1磷酸酯
根据相似相容原理，磷酸酯增塑剂与聚氯乙烯易相容，并且具有良好的阻燃、增塑和耐磨性。卤化磷酸酯和磷酸酯是十分重要的增塑阻燃剂。磷酸酯阻燃的原理是磷元素可以阻碍可燃物分解为二氧化碳，部分反应会增长碳化，并且磷酸酯分解会生成偏磷酸物质，附着于可燃物表面，防止可燃物与氧气接触从而抑制燃烧。
常见的磷酸酯类增塑剂，包括磷酸三苯酯和磷酸三甲苯酯等。由于磷酸三甲苯酯具有优良的耐久性和阻燃性，常用于制造机械性能较高的聚氯乙烯产品，但是它同分异构体中有一种邻位异构体具有毒性，所以不能得到广泛使用。磷酸三苯酯阻燃性高、不易挥发，但它很容易在聚氯乙烯中结晶，所以使用时要控制用量。另外，磷酸三酯加入聚氯乙烯中会极大提升氧指数，但是缺点在于塑料热稳定性的降低使加工困难。
1.2氯化石蜡
根据含氯元素的多少，一般分为70%， 52%，42%的产物。含氯量为42%的氯化石蜡与聚氯乙烯结构相似，可作为塑料的增量增速剂，其优点在于不易挥发、阻燃与电绝缘性优秀，能提升制品的拉伸强度和光泽。含氯量为52%的氯化石蜡常用作阻燃剂和聚氯乙烯的助增塑剂，大量运用于电缆料中。含氯量为70%的氯化石蜡是一种性能优秀的添加型阻燃剂，除阻燃功能外，它耐压强度高，还具有润滑、增粘、抗氧化的效果。含氯量为70%的氯化石蜡，是当前阻燃剂中污染度最小，纯度最高，热稳定性最高的产品。
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2金属化合物阻燃剂
2.1氧化锑
聚氯乙烯塑料阻燃的常见方法还有使用树脂中的氯素和氧化锑的共同起到阻拦的效果。研究结果表示，聚氯乙烯在燃烧时氯和锑元素生成三氯化锑，其产物氯化锑会覆盖在燃烧物表面隔绝氧气，从而抑制燃烧。气态的氧化剂会稀释空气中的氧气浓度，另外氯化剂的溶解和蒸发会大量吸热，使周围温度降低，可燃物温度达不到着火点。三氧化二锑的加入让材料的氧指数显著提升，加入三氧化二锑越多则氧指数越高。
2.2含锡阻燃剂
无机锡化合物可作为软质聚氯乙烯的阻燃剂，它具有这些优点：与卤素发生协同作用；无毒害；用量少但是高效；对聚氯乙烯的物理性质影响不大；在阻止燃烧的同时可以抑制烟的产生。常见含锡元素的阻燃剂例如羟基锡酸锌、锡酸锌。根据研究得出结论，锡酸锌不仅对软质聚氯乙烯具有良好的阻燃作用，还能有效抑制烟的产生，当加入15个单位的锡酸锌时，最大烟密度仅为空白对照的32.5%，OI是30.8%。
3硼酸盐阻燃剂
硼酸盐同样是一种应用范围十分广泛的阻燃剂，将硼酸盐加入到聚氯乙烯制作的电线电缆料中有很多优势：①硼酸锌价格不高、无毒无害。②加入硼酸锌以后，电线电缆在燃烧时可以生成多孔碳层，三氧化二硼能够稳定碳层。③硼酸锌同其他阻燃剂混合时，常产生协同效应，可以有效降低烟雾含量，还可以减少其它阻燃剂的添加。④硼酸锌的使用可以减少高温融化物的产生，从而有效避免二次火灾的发生。硼酸盐阻燃的原理是：硼酸盐与聚氯乙烯氧化燃烧时生成的氯化氢相互反应，反应产生硼酸，而硼酸在高温时会在聚氯乙烯混合物表面形成不燃膜。
4无机阻燃填料
碳酸钙、氢氧化铝以及碳酸钠铝也可以起到阻拦的作用，他们往往需要加入很大的数量才能使阻燃效果极佳，这类阻燃剂被叫做为阻燃填料。
氢氧化铝也被人们叫做水合氧化铝，它价格低廉，不仅能够有效阻燃，还能够显著减少发烟量。另外，氢氧化铝属于弱碱性物质，它能与聚合物热分解产生的酸性气体发生中和反应。值得注意的是，根据氢氧化铝的加入量不同会对材料的物理性能造成影响，要注意适量加入。氢氧化铝在约200℃下会发生分解反应，这个分解反应是吸热反应，并且会生成大量的水，这会使燃烧温度降低，并且水蒸气会稀释可燃气体以及有毒有害气体，在高温时可以氧化炭生成气体，减少浓烟的产生，所以氢氧化铝对提升氧指数和抑制烟的产生有着很好的效果。
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作者简介：
吴军荣（1979-09），男，汉族，籍贯：江苏宜兴，当前职称：工程师，学历：本科，研究方向：电线电缆
论文作者:吴军荣
论文发表刊物:《电力设备》2018年第6期
论文发表时间:2018/7/9
标签：聚氯乙烯论文; 阻燃论文; 氯化石蜡论文; 增塑剂论文; 磷酸酯论文; 阻燃剂论文; 电线电缆论文; 《电力设备》2018年第6期论文;