橡膠(jiāo)、塑料電線電纜的燃燒過程 橡塑電線電纜的燃燒過程,由 冷態起燃 → 自身延(yán)燃 → 火焰熄滅 ,延燃距離(lí)和(hé)熄滅時間,取決於橡塑材料的阻燃特性,也取決電(diàn)纜結構(gòu)和規格(gé),燃燒過程(chéng)可經曆以下4個或5個階段: 1. 加熱、熔融和解聚 首先,在加熱階段,高聚物由於受熱而溫度上升,機械強度降(jiàng)低(dī),繼而軟化,變成粘(zhān)稠的類似膠狀物質,分子間的鍵斷裂而解聚。
這(zhè)種場合,有時(shí)是在缺氧情況下的解聚,有時則(zé)氧和熱同時存在情況下的解聚。
若解聚(jù)反應是吸熱反應,則溫度下降;若是放熱反應,則溫度上(shàng)升,這與高(gāo)聚物的比熱、熱導率、熔解(jiě)熱和(hé)蒸發潛熱等有關(guān)。
2. 分解(jiě) 高聚物的分解,隨高聚物的結(jié)構和組成、溫度(dù)的高低、升(shēng)溫速度、生成揮發成分(氣體)的速度、吸熱或發熱等的不同而有不同的分解反應,與分解溫度、分解潛熱和分解產物有關。
一般而(ér)言,幾乎所確的高聚物在分解階段都會發生如下的變化(huà): (1) 產生可燃燒的氣體和(hé)不可燃燒的氣體; (2) 部分高聚物分解(jiě)而液化; (3) 生成炭化物而(ér)固化; (4) 生成微粒炭的煙塵。
3. 著火和燃燒 當高聚(jù)物由於(yú)受(shòu)熱分(fèn)解,所產生的可燃燒氣體與空氣混合到達可(kě)燃濃(nóng)度範圍時,即發(fā)生著(zhe)火,並由其產生的燃燒熱使氣相、液(yè)相、固相溫度上升,燃燒得以維持。
在這一階段,主(zhǔ)要的影響因素是可燃性氣體與空氣中的氧的擴散速(sù)度和高聚物材料的燃燒熱。
4. 繼續延(yán)燃 要使燃(rán)燒向相鄰部分傳播,必須補充在燃燒過程中散(sàn)失的熱量所需的燃燒熱。
因此延燃與高聚物材料的燃燒熱有關,也受高聚(jù)物表麵狀(zhuàng)況、曝露程度等的影(yǐng)響。
在高聚物的燃(rán)燒過程(chéng)中,顯然熱分解是一個至關重要的步驟。
由於高聚物熱分解所產生的各種碳化氫產物,在燃燒(shāo)過程中所產生的自由基的活性非常大。
因此(cǐ),在沒(méi)有從外界獲取熱能(指燃燒燈具)的情況下,就能與外部的(de)分子(zǐ)互相(xiàng)反應,並可生(shēng)成新的自由基,如此的反應接連不斷,使全(quán)部反應連鎖地進行。
這就是所謂高聚物在燃燒過(guò)程中的連鎖反應。
5. 火焰(yàn)自熄 火焰自熄並不(bú)是必(bì)然的過(guò)程,在單根電纜燃燒試驗時,當外(wài)界燃燒燈具停(tíng)止供火後,外界(jiè)熱源消失,在原熱源處(chù)的電纜開始降溫,導致加速延燃部分電纜的熱(rè)量道出(chū),這樣延燃(rán)處電纜,若其產生的(de)熱量,不足以提供維持(chí)燃(rán)燒狀態,則火焰強度逐漸降低,直至火焰自(zì)熄。
二、與高聚物(wù)燃燒有關的因素 1. 比熱容 比熱容的定義為:1 g物質溫度升高1℃時,所需吸收的熱量(liàng)稱為比熱容,高聚(jù)物(wù)的比熱容越大,在燃燒過程中的加熱需要較(jiào)大的熱(rè)量,溫度上升(shēng)速度相對慢,原理上(shàng)減緩了延燃速度。
2. 熱導率 熱導率又(yòu)稱導熱係數,是(shì)表示物質(zhì)熱傳導性(xìng)能的物理量。
熱導率大,則散熱大,影響升溫速度,相對減緩了延燃速度。
3. 分解溫度 高(gāo)聚物(wù)的燃燒(shāo)為分解燃燒,因此,隻(zhī)有受熱升溫到(dào)達分解溫(wēn)度及以上時才有可能引起(qǐ)燃燒。
顯然熱分解溫度較低的材料,燃燒的可能較大。
4. 燃燒熱 高聚物燃燒一般都是放(fàng)熱反應,燃燒熱的(de)定義為:1 g高聚物充分燃(rán)燒時(shí)所發(fā)出的(de)熱(rè)量(liàng)。
燃燒熱是維持燃燒及延燃的(de)重(chóng)要因素。
顯然燃(rán)燒(shāo)熱(rè)很低的(de)材料常不足以維持延燃狀態。
5. 閃(shǎn)點和(hé)自燃點 當(dāng)高聚物受熱到達閃點時,即使有明火引燃也不致燃燒,但閃燃可引起易(yì)爆氣(qì)體的爆炸。
若高聚物達到自燃點,即使沒有明火,也能自燃。
6. 火焰溫度(dù) 火焰溫(wēn)度也是維持燃燒的重要因素,絕大部分高聚(jù)物燃燒(shāo)時的火焰(yàn)溫度達到2000℃左(zuǒ)右。
7. 氧指數(shù) 氧指數(OI)的定義為:剛好維持(chí)高聚物燃燒(shāo)時的混合(hé)氣體中最(zuì)低氧含量的體積百分率(lǜ)。
測定氧指數與環境(jìng)溫度(dù)有(yǒu)關,通常是指環(huán)境溫(wēn)度為20℃時測定的數值。
氧指數是衡量高聚物材料是否易燃的一項重要指標(biāo),氧指數(shù)越小,則(zé)越容易燃燒。
空氣的含氧濃(nóng)度為20.9%,氧(yǎng)指數在21以下的高聚物(wù),一般都能在空氣中很容易點(diǎn)燃。
此外,氧指數與材料周(zhōu)圍的溫度有關,溫度升高,氧指數一般都降低,因此對於氧指數在21以上的高聚物,在高溫情況下,也可能在空氣中點燃。
8. 燃燒速度 各種高聚物材料的燃燒特性不同,燃燒時的傳播(bō)速度也不同。
三、電纜結構的(de)影響 1. 導(dǎo)體規格(gé) 導體規格(gé)對單根電線(xiàn)通過垂直燃燒(shāo)試驗的影響是明顯的,導體越大,則(zé)越容易將熱量導(dǎo)出,當燃(rán)燒燈具停止(zhǐ)供火後,大規格電線(xiàn)延燃產生的(de)熱(rè)量,常不足以補充導體(tǐ)導出的熱量,最後自行熄火。
對於阻燃(rán)聚烯烴絕緣(yuán)線芯,2.5 mm² 以下的(de)電線,較難通過單根電線通過垂直燃燒試驗。
繞包機 2. 金屬(shǔ)密封或半密封層 有些電纜必須采用純聚乙烯絕緣(yuán),聚乙烯容易分解和氣化。
電纜(lǎn)結構中,常考慮采用阻燃隔離層和高阻燃護套,但不一(yī)定能*避(bì)免可燃氣體釋放到電纜周(zhōu)邊,如果釋放的數量較大,仍可促使(shǐ)電纜繼續(xù)延燃。
在電纜結構的適當(dāng)位置,增(zēng)加(jiā)金屬密封層或金屬半密封層,可(kě)防止大量可燃氣體(tǐ)泄出,有效製止(zhǐ)延燃狀態。
3. 可燃物質與不(bú)可燃物質(zhì)的比例 可燃物質與不可(kě)燃物(wù)質的比例越大,則延燃的可(kě)能性越(yuè)大(dà),反之,則延燃可能性小(xiǎo)。
這一點於上述導體規格的(de)影(yǐng)響非常相似。


