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低烟无卤阻燃电缆料耐水问题全解析
发布时间：
2024-12-20
来源：
电缆在实际使用环境中，不可避免地会接触到水分，像埋设于地下的电缆可能遭遇地下水的侵蚀，在一些潮湿的工业环境或者户外环境下，也会面临雨水、水汽等的影响。倘若低烟无卤阻燃电缆料的耐水性能不佳，那么电缆的整体性能和使用寿命将会大打折扣，甚至可能引发安全隐患。
接下来，我们就一起对低烟无卤阻燃电缆料的耐水问题展开详细探讨，以期能让大家对此有更清晰的认识。
相关标准中的耐水要求
护套料的耐水标准
- 在众多相关标准中，对于低烟无卤阻燃护套料的耐水性能有着明确且细致的要求。比如在BS7655-6.1标准里，针对LST1/LST3/LST4型低烟无卤阻燃护套，就规定了其在70℃×168h浸水后强度伸率变化率不能大于±30%。后续的EN50525标准中TM7型以及IEC62821标准中LSHF/ST1型护套也遵循了这一要求。并且，即将发布的电线电缆用低烟无卤阻燃料的国标同样采用了这样的要求，这体现了标准之间在关键指标上的延续性与一致性。
- 而GB/T12706标准中ST8无卤护套料则有所不同，它是采用浸水后重量变化来考核材料的浸水性能的。不过需要注意的是，能够通过此项要求的护套，却不一定能顺利通过前面提到的浸热水试验，这说明不同的考核方式所侧重体现的材料性能方面是存在差异的。
绝缘料的耐水标准
- 对于低烟无卤阻燃绝缘料，不同的标准也有着各自针对性的耐水性能要求。在EN50525标准里，TI6型及EI8型绝缘要求能够通过60℃×240h、10g/LNaCl水中220V耐直流试验；EN50264机车缆标准中，针对额定电压0.6kV的绝缘，规定要通过85℃×240h、3%NaCl水中1.5kV耐直流试验；2PfG1169/08.2007太阳能电缆的绝缘，则需要通过85℃×240h、3%NaCl水中900V耐直流试验。另外，UL标准的户外电缆对长期水中绝缘电阻的变化有着严格要求。
- 这些要求旨在考核绝缘料在不同条件的水中，其绝缘性能的稳定性和可靠性。毕竟绝缘料一旦受到水分影响导致绝缘性能下降，就可能引发电缆的短路等故障，严重威胁用电安全。通过这些标准的约束，能够促使相关生产企业重视绝缘料的耐水性能，不断改进配方和工艺，确保低烟无卤阻燃绝缘料在实际应用中即便接触水分，也依然可以维持良好的绝缘效果，保障电缆系统的正常运行。
耐水问题的影响因素
材料自身特性因素
- 低烟无卤阻燃电缆料的耐水性能受材料自身特性因素影响较大。首先，无机氢氧化物阻燃剂是这类电缆料常用的阻燃成分，像氢氧化铝、氢氧化镁等，它们在发挥阻燃作用的同时，却有着容易吸水、本身不防潮的特性。当电缆处于潮湿环境中时，这些阻燃剂会吸收大量水分，使得电缆料整体的含水量增加，进而影响其物理性能和电气性能。
- 再者，聚烯烃树脂作为基础材料，其本身在耐水方面也存在一定不足。聚烯烃分子链的结构特点使其对水分子有一定的亲和性，虽然不像一些亲水性材料那样极易吸水，但长期处于水分环境下，水分子还是能够逐渐渗透到材料内部，破坏分子间的作用力以及材料的微观结构，导致材料出现溶胀、变软等情况，使得其机械强度、韧性等力学性能降低。
- 而且，这种材料内部结构因水分入侵而产生的变化，还可能影响到其与其他添加剂、填料之间的结合效果，进一步削弱了低烟无卤阻燃电缆料整体的耐水性能，最终对电缆在实际使用中的稳定性和寿命产生不良影响。
环境因素
外界环境条件对低烟无卤阻燃电缆料耐水性能起着关键作用。
- 温度方面，在高温环境下，水分的蒸发速度加快，电缆料内部的水分会试图向外部扩散，而在这个过程中，可能会引起材料内部微观结构的热应力变化，导致出现细微裂纹等缺陷，为后续水分的再次进入创造了条件；当温度降低时，空气中的水蒸气又容易在电缆表面凝结成液态水，进而渗透进电缆料内部。
- 湿度更是直接影响着电缆料的水分含量，在高湿度环境中，比如南方的梅雨季节或者一些潮湿的地下室、矿井等场所，电缆周围空气中含有大量水汽，这些水汽会不断地被电缆料吸附，使其长时间处于高水分含量的状态，加速材料性能的劣化。
不同的使用场景差异也很明显，像户外使用的电缆，需要经受风吹雨淋、日晒雪冻等复杂气候条件的考验，雨水的冲刷、积雪融化产生的水以及昼夜温差导致的结露等情况，都会使电缆频繁接触到水分；而井下使用的电缆，除了要面对地下水的侵蚀外，井下相对封闭潮湿的环境也使得水分难以散发出去，长时间积聚在电缆周围，对电缆料的耐水性能提出了更高要求。所以说，环境因素在低烟无卤阻燃电缆料耐水问题中是不容忽视的关键所在，不同环境下其耐水问题的表现和影响程度都有着显著差别。
解决耐水问题的方法
配方调整设计
- 通过合理调配各类添加剂的成分与比例，能够有效增强低烟无卤阻燃电缆料的耐水性能。例如，在阻燃剂的选择与搭配上，可以采用氮系的三聚氰胺氰尿酸盐与三聚氰胺聚磷酸盐复配，这种复配的阻燃体系不仅具有低毒无卤、不腐蚀电缆、对热和紫外线稳定的优点，而且相较于部分传统阻燃剂，其吸水性等对耐水性能有影响的特性能够得到优化。
- 同时，偶联剂的使用也至关重要。像使用乙烯基三甲氧基硅烷这类偶联剂，在密炼共混加工过程中，具备部分交联结构的基体树脂共混料在交联剂与偶联剂的共同作用下，会同时发生树脂的交联反应以及树脂和硅烷的接枝反应。反应得到的电缆料使得材料的机械性能提升，树脂的硅烷接枝反应还能够在材料后续的湿热环境中进一步发生交联反应，降低材料的机械性能衰减，从而提升成品的耐水性能。
- 抗氧剂方面，选择主抗氧剂（如四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯或二(2-甲基-5-叔丁基-4-羟基苯基)硫醚）与辅抗氧剂（如硫代二丙酸二月桂酯或硫代二丙酸双十八醇酯）相配合的方式，能提高产品耐热性能，延缓产品老化，间接保障电缆料在复杂环境包括有水环境下的性能稳定性，进而提升耐水性能。
- 从原理上来说，这些添加剂之间相互协同作用，改善了电缆料的内部结构和化学性能，使其在面对水分侵蚀时，能够更好地维持自身的物理、电气等关键性能，降低因吸水而导致的如绝缘电阻下降、材料强度降低等不良影响，发挥出提升耐水性能的优势，保障电缆在潮湿环境下也能可靠运行。
结构优化改进
- 采用合适的结构改进方式，对于提升电缆料耐水性能有着积极效果。比如运用绝缘内层加薄层PE、外层用低烟无卤阻燃绝缘的结构。这样的设计，对于电缆制造者而言，能让他们感觉更放心，不过也会相应增加制造成本，并且对外层低烟无卤阻燃绝缘层提出了更高阻燃要求。
- 还有采用不同的防水层、阻水带等结构改进措施。防水层可以有效阻挡外界水分的侵入，减少水分与电缆料主体的接触机会；阻水带则能在一定程度上阻止水分沿着电缆纵向蔓延，防止水分在电缆内部扩散渗透。在成本方面，增加这些结构会使原材料成本和加工成本有所上升，但从性能变化情况来看，能够显著增强电缆整体的耐水性能，降低水分对电缆内部绝缘层、导体等关键部件的影响，延长电缆的使用寿命，保障电缆在诸如潮湿的地下室、水下敷设或者经常遭遇雨水冲刷的户外等复杂使用场景下的可靠运行。
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