125 C輻照交聯(lián)低煙無(wú)鹵阻燃聚烯烴電纜料的開(kāi)發(fā)研究

004年第6期004年12月No.62004Electric Wire & CableDec.,2004125℃C輻照交聯(lián)低煙無(wú)鹵阻燃聚烯烴電纜料的開(kāi)發(fā)研究侯海良,曾光新,施冬梅,牛詠曲(上海至正企業(yè)發(fā)展有限公司,上海201108)摘要:介紹了125℃輻照交聯(lián)低煙無(wú)鹵阻燃聚烯烴電纜料的特殊性能,研究了基料的選用及共混;相容劑、阻燃體系、抗氧體系、加工助劑等的選用對材料性能的影響,結果表明,采用EVA與HPE共混體系或者選用EPDM與EVA共混體系,使用本公司自制的相容劑,及采用A(OH)3/Mg(OH)2/阻燃劑A和A(OH)Mg(OH)2/阻燃劑A/阻燃劑B的阻燃體系,采用抗氧劑A/抗氧劑D可以成功地生產(chǎn)出性能優(yōu)異的無(wú)鹵材料,在機楲性能、耐高溫性能、阻燃性能、低煙無(wú)毒性能、加工性能方面與美囯聯(lián)碳DFDA-1472NT相當。關(guān)鍵詞:125?℃聚烯烴電纜料;輻照交聯(lián);低煙無(wú)鹵;阻燃中圖分類(lèi)號:TM215.13文獻標識碼:A文章編號:1672-6901(2004)06-0024-04r& D of 125C irradiation cross-linkable LSZH flame retardant polyolefin compound(Shanghai Zhizheng Enterprise Development Co, Ltd, Shanghai 201108, China)Abstract: The characteristics of 125C irradiation cross-linkable LSZH flame retardant polyolefine insulationcompound are presented. The selection and compounding of base polymer are investigated, as is the effect ofcompatible, flame retardant, anti-oxidant and aid on the performance of the material. The result shows thatHFFR compound with excellent performance may be produced by use of EVA/HDPE compound or EPDMEVA compound, the compatible made by our company, Al(OH)3/Mg(OH)2/flame retardant A and Al(OH)/Mg(OH)2 flame retardant A/flame retardant B and anti-oxidant A/anti-oxidant D. The resultinompound is similar to DFDA-1472NT made by United Carbide, USA in mechanical properties, heat resistance,flame retardancy, low smoke, zero toxicity and processabilityKey words: 125C polyolefine insulation compound irradiation cross-linking LSZH: flame retardancy引言(2)在添加大量的無(wú)機阻燃劑后,材料的加工流動(dòng)性很差,螺杄扭矩急劇上升,使得造粒生產(chǎn)非常125℃輻照交聯(lián)低煙無(wú)鹵阻燃聚烯烴電纜料是困難,絕緣擠岀也很困難,如何改善這些材料的加工為滿(mǎn)足低煙、無(wú)鹵無(wú)毒、阻燃、耐高溫等特性而開(kāi)發(fā)性能即為第二個(gè)技術(shù)關(guān)鍵。的一種環(huán)保型阻燃電纜材料。它是使用聚烯烴作為(3)如果材料在燃燒時(shí)熔融滴落,更易使火災基材,氫氧化鋁、氫氧化鎂等無(wú)杋阻燃材料作阻燃蔓延,加劇火情,也使材料暴露岀新的表面加速燃劑,經(jīng)共混、塑化、造粒而成的可輻照交聯(lián)電纜料燒。為此,防滴落便成為開(kāi)發(fā)這一產(chǎn)品的另一個(gè)技術(shù)125℃輻照交聯(lián)低煙無(wú)鹵阻燃聚烯烴電纜料的攻關(guān)難點(diǎn)。開(kāi)發(fā),要解決如下幾個(gè)技術(shù)關(guān)鍵4)材料要求的耐溫等級為125°C,為使材料(1)由于不能使用含有鹵素旳阻燃劑,而只能能達到這個(gè)等級要求,就要很好地解決材料的耐熱使用氬氧化鋁、氬氧化鎂、硼酸鋅等無(wú)毒的無(wú)機阻燃老化問(wèn)題。劑,這些阻燃劑需要添加50%~60%(重量百分比)為了解決上述的幾個(gè)主要問(wèn)題,本研究從基料才起到很好的阻燃作用,而無(wú)機阻燃劑的大量添加的誅乃#稈改性陽(yáng)燃劑的選擇及協(xié)效性研究;相則大幅度降低材料的機械性能,所以如何保證機械容中國煤化工體系的選用及協(xié)效性研性能與阻燃性能的平衡,此為最重要的技術(shù)關(guān)鍵。CNMH面進(jìn)行了細致的研究在解決上述問(wèn)題上取得了長(cháng)足的進(jìn)展并積累了豐富的收稿日期:2004-05-20作者簡(jiǎn)介:侯海良(1963-),男,河南鹿邑人,工程師經(jīng)驗。作者地址:上海莘莊工業(yè)區元江路5050號[201108]2004年第6期電線(xiàn)電纜2004年12月No.62004Electric Wire & Cable004實(shí)驗部分生產(chǎn)商生產(chǎn)商2.1主要工藝流程乙烯酯酸乙烯(EVA)法國Mg(OH)2:粒徑≤5mm實(shí)驗的主要工藝流程如下:無(wú)機阻燃材料的表高密度粟乙烯(HPE)金山石化加工助劑美國道康寧面處理→亠高速捏合→塑煉擠岀造?！_(kāi)煉機拉片、三元乙丙橡膠(EPDM)美國杜邦阻燃劑A、B平板硫化機模壓成片→輻照交聯(lián)→裁成標準試件→相容劑自制抗氧劑A、B、C、DAI(OH)3:粒徑≤5m德國性能測試2.2主要實(shí)驗設備與原材料3實(shí)驗結果與分析(1)主要實(shí)驗設備及型號和生產(chǎn)商(見(jiàn)表1)3.1基料的選擇及共混改性基料可選用EVA與HDPE共混體系,或者選高混捏合機HR200A張家港市億利機械有限公司用EPDM與EVA共混體系。在EVA與HDPE共雙螺桿擠出機南京科亞公司混體系中,HDPE的比例直接影響到產(chǎn)品的機械性開(kāi)放式煉膠機X(S)K-160上海群翼橡塑機械有限公能,在一定范圍內,HDPE的添加量與抗拉強度成正25t平板硫化機上海群翼橡塑機械有限公司比,與斷裂伸長(cháng)率成反比,為了兼顧產(chǎn)品的抗拉強度深圳新三思計量?jì)x器與斷裂伸長(cháng)率,必須把HDPE的添加量調節在一個(gè)微控型電子萬(wàn)能實(shí)驗機CMT6104制造有限公司適宜的范圍。一般HDPE與EVA的比例在2:3左氧指數測定儀江寧縣分析儀器廠(chǎng)右比較適合;在EPDM與EVA共混體系中,隨著(zhù)電子加速器上海計量測試技術(shù)研究院EPDM與EVA比值的增加,抗拉強度與斷裂伸長(cháng)率均出現一個(gè)峰值,在配比為1:6時(shí),得到比較滿(mǎn)(2)主要原材料及生產(chǎn)商(見(jiàn)表2)。意的結果,試驗結果見(jiàn)表3及圖1、圖2表3主料的選擇及配比對性能的影響HDPE/EVAEPDM/EVA配比1/31/221/4.81/1.2拉強度/MPa12,2斷裂伸長(cháng)率/%21638.4275316的EVA,但試驗結果表明:VA含量過(guò)低,無(wú)機填料添加量對機械性能影響敏感,并限制了阻燃劑的添a12加量;VA含量過(guò)高則材質(zhì)太軟,耐高溫性能差,拉伸強度偏低。融熔指數也不能太高,否則難以滿(mǎn)足抗拉強度的要求在EPDM/EVA體系中,曾使用過(guò)其它型號的圖1HDPE/EVA配比與機械性能的關(guān)系EPDM,但拉伸強度太低,只有3~6MPa;斷裂伸長(cháng)率也難以超過(guò)100%,而本試驗中選用的EPDM卻14316t1.9能達到較高的拉伸強度(10~13MPa),還具有較大的斷裂伸長(cháng)率(150%~300%),EPDM型號的選用瞬名將對性能影響較大。1003.2相容劑的選用與用量/120中國煤化工填料與高分子聚合物的相產(chǎn)1A凵c司自制的相容劑后大大圖2EPDM/EVA配比與機械性能的關(guān)系提高∫匕們之間的相谷仼,提高了材料的機械性能在EVA/HDPE體系的探索過(guò)程中,也嘗試用相容劑的用量也直接影響到材料的機械性能,一般含有不同的醋酸乙烯(VA)含量及不同的融熔指數用量在8%~15%之間比較適宜,試驗結果見(jiàn)表及圖32004年第6期電線(xiàn)電纜2004年12月No.62004Electric Wire & Cable004從表4及圖3結果可以看出,添加相容劑可大3.3阻燃劑的選用及協(xié)效性研究幅度提高材料的抗拉強度,同時(shí)降低斷裂伸長(cháng)率,這對于阻燃體系的選用搭配以及它們相互之間的樣只要添加適宜,便可使材料的機械性能滿(mǎn)足于標協(xié)效性的硏究、阻燃劑用量旳硏究,我們做了大量的準的要求,并能保證一定的阻燃劑添加量工作。比較適宜于低煙無(wú)鹵阻燃聚烯烴電纜料的阻表4相容劑的添加量對機械性能的影響燃體系主要有:Al(OH)3/Mg(OH)2/阻燃劑A和相容劑添加量/%05.581015A1(OH)3/Mg(OH)2/阻燃劑A/阻燃劑B等兩種拉伸強度MPa7.027.4912.1310.4Al(OH)3與Mg(OH)2比例一般為1:1,它們共用斷裂伸長(cháng)率%296153.8148.7150.9有一定的協(xié)效作用,再加入協(xié)效型阻燃劑A也起著(zhù)一定的協(xié)效作用,這樣的加入不僅可提高阻燃性能還可增加材料在燃燒時(shí)的成炭效果,在防止滴落方面有著(zhù)較顯著(zhù)的效果;而協(xié)效型阻燃劑B與其一起加入后,可提高材料的3~4個(gè)百分點(diǎn)的氧指數,而702153841148.7且材料在燃燒時(shí)更不易產(chǎn)生滴落物。表5及圖4為不同體系阻燃劑用量對氧指數及燃燒現象的影響目前阻燃性能要求比較高的材料就是做成電線(xiàn)后要求通過(guò)UL標準的VW-1垂直燃燒試驗。要通相容劑的添加量過(guò)這個(gè)試驗,除了氧指數外,自熄性和成炭性對能否圖3相容劑的添加量與機械性能的關(guān)系表5不同體系阻燃劑用量對氧指數及燃燒現象的影響Al(OH)3/Mg(OH)2/Al(OH3)/Mg(OH)2/阻燃阻燃劑總用量Al(OH)3/Mg(OH阻燃劑A劑A/阻燃劑重量百分數/%氧指數28:32;33;34;3529;31;33.5;36;3832.5;34;36:38;39.5燃燒現象易彎曲、易滴落、能成炭但不硬易彎曲、塊狀塌落不易彎曲、能成炭變硬、開(kāi)裂并塌落基料為100(重量百分數)D有很好的協(xié)同作用,采用這一抗氧體系,可使材料具有比較優(yōu)秀的抗熱氧化性能。試驗結果見(jiàn)表6。表6抗氧劑的選用與材料老化性能的關(guān)系抗氧劑體系抗A抗B抗A/抗C抗A/抗D抗B/抗C抗B/抗D抗張強度20.8-25.2變化率/%斷裂伸長(cháng)率阻燃劑添加量%變化率/%圖4阻燃劑添加量與氧指數關(guān)系圖注:抗氧劑體系配方的配比為:抗A為1份,抗B為1份,抗C為0.5份1-A(OH)3/Mg(OH)2體系抗D為02-AI(OH)3/Mg(OH)2/阻烯劑A體系3.5加工助劑的選用3-Al(OH)3/Mg(OH)2/阻燃劑A/阻燃劑B體系對于加工性能太差這一問(wèn)題,我們選用道康寧通過(guò)ⅴW-1試驗也起著(zhù)至關(guān)重要的作用,選用公的加工助劑當添加0.5%~1%時(shí)明顯降AI(OH)3/Mg(OH)2/阻燃劑A/阻燃劑B體系并適低中國煤化工流及熔體壓力,同時(shí)可當加大阻燃劑量,可望通過(guò)VW-1試驗將L冂 CNMHG3.4抗氧劑的選用及協(xié)效性研究3.6最終配方抗氧劑選用是否得當,添加量是否恰到好處,都我公司生產(chǎn)125℃C輻照交聯(lián)低煙無(wú)鹵阻燃聚烯直接影響到產(chǎn)品的抗熱老化性能抗氧劑A/抗氧劑電纜料使用的配方見(jiàn)表7年第6期電線(xiàn)電纜2004年12月e &. Ca材料名稱(chēng)配比/%4產(chǎn)品性能EVA產(chǎn)品經(jīng)上海電纜研究所檢驗中心檢驗,產(chǎn)品合HDPE25~35格,測試結果與VDE標準、IEC標準及美國聯(lián)碳產(chǎn)品DFDA-1472NT比較見(jiàn)表8。Mg(OH)245~605結論相容劑(1)在125℃輻照交聯(lián)低煙無(wú)鹵阻燃聚烯烴電抗氧劑A纜料中,基料選用EVA/HDPE共混體系或EPDM抗氧劑DEVA共混體系,可以得到比較符合要求的抗拉強度潤滑劑0,5~1及斷裂伸長(cháng)率交聯(lián)劑(2)在材料中添加8%~15%的相容劑,可明顯注:材料配比為重量百分數(%加強無(wú)機阻燃劑與高分子聚合物之間的親合力,大表8實(shí)測結果性能VDE標準IEC標準DFDA-1472NT企標測量值密度/(g/cm抗拉強度/MP≥5.0斷裂伸長(cháng)率/200≥125老化性能(C×h120×168158×168158×168抗拉強度變化率/%≤士30≤士30斷裂伸長(cháng)率變化率/%≤士30≤±3018氧指數/%≥30體積電阻率(20)/(·m)5×10129×1012介電強度/(MV/m煙密度:有焰按IEC1034按IEC103≤10考核考核≤180鹵酸氣體含量/(mg/g<5.0毒性指數電導率/(S/mm)2.2大提高了材料的抗拉強度(4)選用抗A/抗D抗氧體系能給予材料比較(3)選用Al(OH)3Mg(OH)2/阻燃劑A或優(yōu)秀的耐熱老化性能,使材料的耐溫等級達到Al(OH)3/Mg(OH)2/阻燃劑A/阻燃劑B阻燃體125C系,可賦予材料比較優(yōu)越的阻燃性能,而且比較有效(5)加工助劑的加入比較有效地降低雙螺桿在地防止材料在燃燒時(shí)的滴落現象。生產(chǎn)中的扭矩,改善物料的流動(dòng)性,提高生產(chǎn)效率為了地球上TYH中國煤化工CNMHG請保護好自然環(huán)境艸+“+“+…+“+…+“…+“+…++…+“十…+…+…+“++“+“+…+“+*+“++“…+“…+“27