热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃护套料的抗开裂性能研究

热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃护套料的抗开裂性能研究

杜宏伟

浙江万马高分子材料集团有限公司 浙江杭州311300

摘要：在某些需要阻燃特性条件下布线电缆，所以在地铁、隧道、石油、煤炭、建筑物、计算机房、公共建筑等的电缆，现在都是用阻燃材料制成的，尤其是在地铁的大型建设项目中。高压或信号线路可以传输铁路下方。使用阻燃电缆材料可减少火灾或损坏线路引起的火灾，因为轨道电缆需要阻燃护套料。通常分为两类:一类用于PVC、一类EVA、PE。普通PVC卤素等有毒物质含有，燃烧时释放氰化物并暴露于环境中。不耐臭氧和水，缩短寿命。增加低烟卤化物可减少燃烧过程中产生的有毒和腐蚀性气体的数量。在通风不良的情况下，例如飞机、火车车厢或船舶，通常使用低烟无卤护套。开裂是常见的品质问题。电缆材料抗开裂由HDPE/EVA比、氢的选择和填充系数的研究确定。力学、阻燃、流变特性的影响，实现了电缆材料的整体性能卓越，从而解决了电缆材料开裂存在的问题。

关键词：抗开裂；化学合成法氢氧化铝；低烟无卤；阻燃

热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃护国内外的研究，例如抗开协同剂、协效剂等。虽然裂纹的强度可以测试，但使用起来比较昂贵和困难。目前还有其他EVA/LLDPE配方采用填充氢氧化铝，但耐热性较低。一般来说，可以选择良好的热树脂来增强开裂性。因此本文选用EVA/LLDPE氢填料处方来开裂性缺陷。影响材料抗开裂是无机阻燃剂的数量和性质也有关系。因此，本文研究了低烟无卤阻燃聚烯烃护套料抗开裂性能影响。

一、慨况

由于金属、能源、电子、自动化和信息网络的迅速发展，我国的配套电缆和电线使用大大增加，包括电气、控制、信号电缆、测量设备和计算机电缆，特别是阻燃电缆通常使用聚氯乙烯作为安全护套。尽管聚氯乙烯具有良好的阻燃、经济实惠的性价比和良好的工艺性能，但由于卤素还原较高，在燃烧过程中消除了大量卤化氢和烟雾，从而导致火灾的“第二危害”。这增加了火灾造成的伤害。传统含卤电缆材料在燃烧过程中大量排放有毒卤化氢，危害生命和设施，限制使用。低烟、环保、阻燃剂和无卤聚合材料的研究变得越来越重要。其高性能、阻燃材料的研制是阻燃技术是一个重要问题和挑战。由于无机填料在这种阻燃体系中通常用作阻燃剂，因此虽然有毒，但作为阻燃剂的作用较弱。为了满足电阻率需求，必须超过50%填充量，对复合材料的物理、机械和加工性能产生重大影响。随着填充体积的增大，聚合物分子之间的连续性将被分离，这有助于减小大型分子链之间的应力以及材料的强度和粘度。由于聚合物基材料和防水无机填料的应变率存在显着差异，低无卤聚合材料由于收缩不均匀、结构缺陷和内部应力不均匀而可能会在热胀缩过程中出现裂缝，从而可能导致布线产品出现严重故障。

二、配方设计

1.主要原料。树脂:乙烯一醋酸乙烯(EVA)7470M台料；聚乙烯高密度(HDPE)，无有机阻燃剂:AH-01氢氧化铝(ATH)。氢氧化铝104 LEO的化学成分；经硅烷偶联剂、相容剂、抗氧化剂、加工系统和润滑，配方见表1。

2. 制备试样。树脂、无机阻燃填料和助剂在密炼机内部混合，放料在150℃。然后用塑化双螺杆，用单螺杆压入颗粒。颗粒被压在扁平硫装置上成片。采用哑铃型，用1mm厚力学性能测试和3mm厚的氧指数和抗开裂测试。矩流变仪密炼机中粒子放置在150℃温度。

3 .性能测试。拉伸尺寸为GB/T 1040，并已使用电子拉力机进行测试。拉伸前，试样在室温下水平放置24小时，在室温下拉伸速度、厚度为200mm/min，、1mm，测试氧气GB/T 2406极限指标，样本为100×6.5×3mm，抗开裂GB/T 19666检查。

三、结果与分析

1.力学性能。低烟无卤阻燃护套不同配方，试验按GB/T 1040进行，如图1所示。

图1不同比例EVA/HDPE对力学性能的影响

配方1具有230%的断裂伸长率和8.5MPa的强度断裂；如图1所示，HDPE含量从配方2逐渐增加到配方5，而EVA含量降低，断裂伸长率降低。由于在EVA树脂的分子链中引入了乙酸乙烯酯单体，结晶速率降低。5型配方仅比国家标准低146%，抗拉强度逐渐提高到13.2MPa。HDPE的分子链相对结构化，因此EVA比HDPE更稳定，但不如HDPE牢固。等式3、6和7是对相同数量树脂具有不同填充系数的氢铝力学性能的比较。填充的氢铝越多，材料的拉伸和拉伸强度就越大。如果添加175份氢氧化铝，其逐渐减少。虽然断裂伸长率只有155%，但抗拉强9.5MPa，不符合国家标准。随着无机阻燃填料的增加，聚合物分子链之间的连续分离减少了聚合物链之间的缠结，降低了材料的强度和粘度，并显著降低了机械财产；8和3的制备比化学合成氢氧化铝具有更好的机械财产，因为化学合成的氢氧化铝具有更高的纯度、更少的杂质和更均匀的粒径。该基础树脂与化学合成的氢氧化铝和矿物合成的氢氧化铝具有更好的相容性，材料缺陷较少。

阻燃性能。用于评价不同组分的低烟无卤阻燃层的阻燃性能。当测试GB/T 2406的极限氧指数时，化学变体1至5中的无机阻燃剂填充相同的阻燃剂，但树脂比例不同，因此氧指数为32。与配方3、6和7相比，氧指数随着无机阻燃氢氧化铝的增加而上升。由于氢在燃烧过程中分解成水并吸收热量，因此材料的电阻率越高，氢含量越高。与配方3相比，氢化学成分氧指数比阳极氧化铝矿物值高出2%，为34%。这是因为氢氧化铝成的化学物质更纯，更少的杂质、更均匀的颗粒分布、更好的树脂相容性和更均匀的混合物。这种材料在燃烧过程中几乎没有缺陷并且具有良好的耐火性。1和2配方都不能在150℃下进行断裂试验。一小时后，通式3配方中的HDPE含量增加到30份，EVA含量减少到70份。该材料可以进行裂纹强度测试。与配方3、6和7相比，材料的抗裂性随着氢氧化铝含量的增加而逐渐降低。当氢氧化铝达到175份时材料就不能再通过抗拉强度测试，从配方1到5，HDPE含量增加EVA逐渐下降，材料的挤出扭矩逐渐增大。这是因为HDPE乙烯基分子链包含更多的链，这些链以相对结构化和紧密的方式排列。随着氢氧化铝含量的增加，材料的挤压扭矩逐渐增大，因为填充氢氧化铝的量越大，挤压过程中与设备的摩擦就越大，从而产生了更高的强度和相应的挤压扭矩。与配方3、8显着降低了化学合成氢氧化铝的挤出扭矩，因为它具有更均匀的颗粒分布和较少的大颗粒，而化学合成氢氧化铝具有更广泛的颗粒分布和许多大颗粒。由于与装置的摩擦很大，相应的压力转动力矩也很高。化学合成氢氧化铝的挤压扭矩虽然相对较低，但市场价格异常高。因此，根据客户的挤压设备，有必要充分考虑氢氧化铝的选用。

通过调整HDPE和EVA树脂的含量，可以选型氢氧化铝填料，并可以选择氢氧化铝、低烟无卤阻燃聚烯烃护套料，以满足电缆配线柜挤压设备的要求。

参考文献：

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