随着科学技术的不断进步，阻燃塑料已广泛应用于电力系统、自动化系统、配电系统等方面[1-2]。本研究通过分析阻燃塑料在电气自控系统中的技术现状与发展趋势，总结阻燃塑料可应用的范围，归纳其在电子元件、电缆线路的应用情况及电气自控系统的适用条件，并对未来新型阻燃塑料在智能型电气系统的发展前景进行展望。1电气用阻燃塑料的性能聚氯乙烯（PVC）具有优异的耐热阻燃性能、高弹性、高附着力、较好的绝缘性、较强的黏性、适用于0~80 ℃环境以及600 V以下电线电缆接头绝缘和高低压电线电缆护套，因此，PVC成为电气自动控制系统中最常用的阻燃塑料材料[3]。但随着阻燃塑料的不断研究，在电气自动控制系统中出现更多种类的阻燃塑料，如林绍铃等[4]研究变压器用无卤阻燃硬质聚氨酯泡沫塑料，讨论近年来硬质聚氨酯泡沫塑料用阻燃剂，包括添加型阻燃剂、反应型阻燃剂和纳米复合阻燃剂。杨明山等[5]探究对绿色酚醛树脂泡沫的影响因素，制备性能优异的无卤阻燃酚醛泡沫。潘德安等[6]总结溴系阻燃塑料脱溴或定向富集的研究现状，并展望线路绝缘层溴系阻燃塑料的处理方法。马立群等[7]总结磷系阻燃剂在聚丙烯、聚苯乙烯、聚氨酯、尼龙等常用阻燃塑料的应用进展，并对磷系阻燃剂在阻燃塑料中的应用提出建议。目前，阻燃材料等级UL94主要分为HB、V-0、V-1、V-2、5VA、5VB、VTM-0、VTM-1、HBF、HF-1、HF-2，是我国使用最广泛的塑料易燃性标准[8]。大型电气设备在使用过程中通常具有电功率大、电流大、通电时间长等缺点，因此，需要对设备进行防火性能研究。通常，电气设备应选择绝缘性能良好的阻燃塑料外壳，其材料特性应满足V-1级或以上[9]。2阻燃塑料在电气自控技术方面的应用阻燃塑料材料在电气自动控制系统中的应用涵盖电力传输与调配、储能、电力等环节[10-11]。其中，输配电环节的产品包括阻燃保护电缆、断路器、接触器等。储能环节的产品包括超级电容器、电池模块外壳、充电桩外壳等。2.1电子元件的应用阻燃塑料在电子元件中，一定程度上可减少由于潮湿环境以及生产成本造成的电子电路故障。阻燃塑料在制备电路板绝缘镀层过程中，其材料的拉伸性能和维卡软化温度具有明显的技术优势。电子元件上应用的无卤阻燃塑料普遍存在阻燃性能波动（滴落棉）、着色不均和结晶速度慢（成型周期长）等缺点[12-13]。鲁哲宏等[11]针对这些缺点，研发一种阻燃性稳定，可任意着色，满足快速注塑成型的三聚氰胺脲酸盐(MCA)阻燃电气工程塑料材料。该材料可用于制造低压电器产品电子元器件，如低压电器壳体、接线端子、接插连接件等。陈志军[12]对生物质苎麻进行阻燃改性，与环氧树脂(EP)复合，得到阻燃性能较好的EP复合材料。阻燃复合材料的极限氧指数(LOI)达到25.6%，将该材料运用于电子元件中能够有效提升阻燃性能和力学性能。宋莉等[14]在复合材料中添加三氯氧磷、氨基甲酸乙酯、乙醇和三聚氰胺等物质，并将其运用于新能源汽车的动力电池电子元件中，使得阻燃性能明显提升。杨彬等[15]采用无机物填充物铜纳米线(CuNWs)对EP改性，阻燃性能明显改善。当CuNWs的填充量为0.9%时，复合材料的导热系数高达2.46 W/(m·K)，相比于基体树脂提高13.5倍。该方法工艺简单，易于工业化生产，改性后的塑料在电子元件的阻燃方面具有较大的潜力。2.2电缆线路上的应用张前程[16]对PVC电缆绝缘层性能优化进行研究，通过分子结构改善改性材料的表面光泽度。改性物质为聚硅氧烷齐聚物(FPSO)，改善后的材料不仅阻燃性能提升，材料弹性增强，耐磨性与耐油耐溶剂性都显著提升。马万里等[17]以PVC为基体，加入有机硅树脂制备具有高效阻燃防腐蚀性能的PVC电缆材料。改性PVC电缆材料的LOI值均高于纯PVC，最高可达27.3%。刘玉成等[18]讨论LOI与阻燃性能的关系，以及阻燃性能对于实际应用场景的影响。结果表明：玻璃纤维(BF)含量对复合电缆材料影响较小，LOI在50%~56%之间，达到阻燃材料的标准，因此，适当添加BF有利于提升电缆的阻燃性。赵泽文等[19]通过尼龙卤素增强PVC电缆的拉伸强度与弯曲韧性。结果表明：改性后PVC电缆拉伸强度和弯曲强度较纯PVC分别提高9%和18%，LOI超过24%，有效提升阻燃性能和力学性能，是良好的电缆材料。PVC电缆绝缘层同样需要满足火灾风险防范的需求。刘立华等[20]通过PVC与超细氢氧化镁合成具有较高阻燃性能的电缆复合材料，其LOI最高可达34%，减少电缆热源性故障的产生，同时有效降低电气线缆的火灾风险。高苏亮等[21]将三嗪系成炭剂与聚磷酸铵复合并添加到PVC中，得到LOI为30%以上的阻燃电缆材料。王相元等[22]采用有机硅树脂为阻燃填料，制备具有高效阻燃防腐性能的改性PVC电缆绝缘层保护材料。改性后该材料的LOI值为28.0%，阻燃性能明显提升。3阻燃塑料在其他电气自控系统的应用近年来，国家对电气安全生产装备领域进行了新一轮的改造升级，对电气监测监控仪表产品的阻燃防护需求持续加大。阻燃防护对于减少电气设备热源性故障具有重要作用。吕述平等[23]研究表明：填充型辐射吸收材料克服吸波剂的均匀性和阻燃性能较差的问题，在配电环节中应用越来越广泛。Du等[24]制备一种新型吸波材料用于电气设备的阻燃外壳，该材料可使LOI值由20%提升至28%。在初始化共混物作为插线板材料时仍需加入改性剂，改善基体之间的相容性以提高共混物材料的力学性能。张雪等[25]和魏萍[26]通过添加反应型相容剂、非反应型相容剂、纳米粒子等方法改性材料，得到较好的实验结果。外壳具有良好的阻燃性能可以降低火灾风险，进一步提高设备的安全性能。4电气自控系统阻燃塑料应用条件薛敏[27]研究发现：在较低的频率范围，火焰传播速率随着电压升高而减少；在较高频率范围(400~1 000 Hz)，火焰传播速率先降低，当电压大于2 kV时，火焰传播速率迅速增加，甚至超过未施加交流电压时的速率。张利芬等[28]认为输出电压过高会导致火焰熄灭，在较低频率范围，熄灭电压与频率线性相关；在较高频率范围，熄灭电压为定值。火焰熄灭的原因是熔融PE的位置与火焰位置超过一定距离时，熔融PE提供的热量不足以维持火焰传播。未来应当加强反应型阻燃剂的研究。罗夏[29]总结应用轻硬阻燃PVC材料维护电路和升级改造。研究表明：电缆之间的距离与阻燃性相关性较大。李金梅[30]研究指出，绝缘材料延燃是造成火灾扩大的主要原因，火焰传播速率与电压、频率有着密切关系，总结阻燃塑料产品设计测试过程需要满足条件：（1）临界或最小热流强度大于20 kW/m2。（2）垂直火焰蔓延速率小于1.0×10-3 m/s。（3）热释放速率与热响应的比值小于0.55 s-1/2。谌文佳等[31]对阻燃塑料绝缘层进行测试发现，当阻燃剂与基体的质量比为1∶1~1∶4之间时，电缆绝缘层阻燃聚丙烯的LOI值从28.3%提高至36.2%。热量释放的速度和数量大幅度减少，有效避免PVC材料的延燃，提升阻燃性能。5阻燃塑料的发展趋势随着环保要求的不断提高，新型阻燃复合塑料正向柔性和可降解的方向发展。一方面需要满足对于火灾防范的实际需求，对于不同设备部件的具体应用场景采用不同的阻燃材质。另一方面需要满足电气系统应用要求，且要符合环保条件。新型阻燃塑料向坚固耐用、绝缘可靠、灵活方便的方向发展[32-33]，因此需要制备高效的阻燃剂，减少添加剂的用量，避免过多添加剂对阻燃材料的性能产生影响。黄新冰等[34]以三甲硅基甲基膦酸二甲酯、氰尿酸三聚氰胺、红磷、氢氧化铝为原料合成一种新型的环保高密度聚乙烯(HDPE)阻燃塑料。改性前的HDPE塑料LOI值较低，且容易燃烧，但化学稳定性、电绝缘性能相对较好。改性后，复合材料的LOI值由17.5%提升至30%以上，且仍然保持较好的力学性能。该环保HDPE阻燃塑料可以在电气行业有较好的应用。6结论阻燃塑料在电气自控系统的电力输送环节、电力配送环节方面都取得一定的研究成果，关于阻燃塑料材料制备、电气自控技术方面的应用及电气自控系统阻燃塑料应用条件等方面，学者们验证阻燃塑料的可行性与易实施性。但目前，阻燃塑料的优势技术与新型材料在电气系统智能配电环节的应用还远远不够，在材料制备、废旧材料降解回收等方面存在不足。未来，研发一系列性能较高，适用范围广泛的烯烃基复合材料是具有挑战的任务。