無鹵塑料片材擠出機     塑料片材擠出機

無鹵塑料阻燃電纜料及電纜加工研究

  電線電纜被廣泛使用，與人們的工作、生活息息相關。而電線電纜大量使用的絕緣材料和護套材料大多是易燃的高分子材料，在傳電能中常因自身發熱或外部火災而引起燃燒，存在火災安全隱患，因此應用在電線電纜中的高分子材料應具有阻燃特性。最初是通過向這些高分子材料中添加鹵系阻燃劑或采用含鹵素的高分子材料來實現這個目標，但當發生水災時，這些材料將釋放出大量的煙霧和鹵化氫氣體，容易使人或動物窒息而死，造成二次災難。因此，開發和使用高阻燃、高安全、低毒、低煙、無腐蝕必氣體產生的無鹵阻燃電纜已成為今后的發展方向。

   對于無鹵阻燃電纜料的開發，已有文獻報道，通常選用無機礦物粒子作為阻燃劑，比如mg（oh)2、al（oh)3等，基體樹脂則是選用乙烯基樹脂，包括交聯聚乙烯、線性低密度聚乙烯（ll-dpe）／低密度聚乙烯（ldpe）／（乙烯／乙酸乙烯醋）共聚物（e/vac）、e/vac、ldpe/（e/vac）等體系。在這些研究中存在的問題均是選用單一的阻燃體系，為了達到阻燃效果，需要很高的添加量，阻燃劑在基體樹脂中不能均勻分散，導致了材料的力學性能損失很大，因此其應用仍存在問題，同時這些研究大多忽視了由于高填充帶來的加工問題。

按一定比例稱取al（oh）3、聚硅氧烷加人高速攪拌機中，攪拌機溫度保持在120℃，攪拌20～30mm出料，得到復配阻燃體系[al（oh）3經聚硅氧烷表面處理]。

按一定、比例稱取前述復配阻燃體系、聚乙烯蠟、南京塑泰st-6馬來酸酐接枝相容劑ldpe，在雙螺桿擠出機中擠出造粒，得到高濃度的阻燃母粒。

按一定比例稱取ldpe、e/vac、e/eak、阻燃母粒及其它助劑，在雙螺桿擠出機中擠出造粒，得到無鹵阻燃ldpe電纜料。

將電纜料在壓機上成型并在制樣機上制成標準試樣。

1.4

性能測試

   拉伸性能按gb/t 1040-1992測試；

氧指數按gb/t 2406一莊993鋇j試；

mfr按gb/t3682-200測試；

sem觀察：將試樣在液氮中脆斷，斷面噴金處理，然后觀察斷口的形貌特征并拍照

2

結果與討論

2.1   多組分協效阻燃體系的阻燃機理

作為無鹵阻燃電纜料的阻燃劑，通常選用mg（oh）2、al(oh)3，其阻燃機理是這些含水化合物在高溫下發生分解。生成金屬氧化物并釋放出水。一方面金屬氧化物在材料的表面形成致密的保護層，有效保護了內部易燃高分子材料，同時釋放出來的水可以稀釋空氣中的氧濃度從而表現出阻燃效果。mg(oh)2具有較高的起始分解溫度，al(oh)3的起始分解溫度較低，因此選用mg（oh）2作為阻燃劑的材料須具有較寬的加工溫度，但從成本的角度考慮，選用al(oh)3具有更大的優勢，而且對于以ldpe為電纜料的基材，al(oh)3的起始分解溫度能滿足加工要求。但據文獻報道選用al(oh)3單一組分作為阻燃劑來制備無鹵阻燃電纜料時，存在填充量太大，其辱量分數通常要在60 ％以上，導致材料其它性能損失太大的缺點。為此筆者從兩方面著手來降低al(oh)3的填充量并使無鹵阻燃電纜料的綜合性能優良：在阻燃劑方面，以al(oh)3為主阻燃劑，配以聚硅氧烷形成復配協效阻燃體系；在基體樹脂方面，以ldpe為主，配合促進結炭組分e/vac和易成炭組分e/eak，所得到的多組分協效阻燃樹脂體系既可大大降低阻燃劑的填充量又能保證其它性能不降低。

在復配阻燃體系中，聚硅氧烷可以作為al(oh)3的表面包覆劑，既改善al(oh)3與基體樹脂的相容性，又能與al(oh)3產生協效作用，有效地促進了炭層的生成，聲而阻止煙的形成和火焰的蔓延。

   從表1可以看出，聚硅氧烷的加入提高了ldpe的氧指數，隨著聚硅氧烷含量的增加，氧指數增加，在聚硅氧烷質量分數為6％以上時，氧指數增加緩慢，因此聚硅氧烷的質量分數占al(oh)3的6％為宜。但在這種情況下，氧指數還不足夠高，達不到ul94 v-0級。這時可以考慮通過對基體樹脂進行改性來進一步提高氧指數。