高填充无卤阻燃电缆料的研制
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研
与 开 究发
CI
N T RHSIE 0P,AL1Is1合 成树脂塑料及, 02( S: HAYEC 2T 52 C3 )SNI N r A6ND
充无 填卤阻 燃缆电料的 研制 何
震
海(国 化石北 京燕 化 石 油 工股 化份有 限 公司 树脂应 研 用究 , 所京 1, 0 2)中 北0 5 0
摘
要 :通过究研 体基脂树 (、H :MO g)其及填 充量对缆电料能性的影 响, 确 立高 填充无卤阻 燃电缆料 的配 方: 为乙一烯 酸 乙烯酯乙 共物 聚、 密度聚乙烯低、 ( 1Mg 马 酸酐来枝接烯乙 一OH乙 酸乙 烯与抗酯剂氧的 质 量为 2 比:8 : 8
5 1 ; 4 用 扫 电子描 显 微镜 观 了复察 合 料 断材 面 的 形貌。 结果 表 .明人 马来 酸 酐 接 枝 酸 乙乙 酯烯作为 界 面 0:0: 利 相加容 能 剂 够强化 界 柔面 性层 的 脱 黏作 用 ,利于 氧 化氢镁 在基 体 树 脂中均 匀分 ,散而 解决了由 于大 量 填 氢 氧 化充 有 从镁 造成 的 电 缆 料力学 性 能下 降的 题问 ,善 了缆电 的料 合综 性能 。改 关 键词 : 低 密 度 乙烯聚 氧 氧镁化阻燃 电 相缆容 剂
中分图类号 T :2 . 3 51
Q
献标文识码 : B
文章号编:0 2 9 12 O 0 一3 O 0 10 —3 6 ( 5)6 o o一l4
电线
电常 缆在 传因 电能输 中自发 热身或外部 火灾而引 起 烧 。 了燃善改电线 电 缆阻燃的性 ,为 最添加含初有卤素 的阻剂 燃,此类 电线电缆 燃烧在
程过中放 出大量 的 雾和烟卤化 氢气体, 火 中灾 易
1
备 及 设仪 器 .2
S
J H 一 8型3双螺杆 挤出 , 机径比 为3 l兰 长 6:
, 兰州塑泰机 司公生产:G 一0 B型高 速混合 . H 1D 机
最容大 积l , 京 塑 料机 械 厂 生 产 :S一 6 B0 L北 K 10 型双 辊筒 塑 机 , 炼海 胶橡械机厂 生产 : 5t上 4 压力
使
窒人息死而, 同时对仪器 设 备蚀 较大腐 【因此 ,I 】 。 低烟 、低 卤 无及卤 燃阻材料 的 制和使 研 用已 国 是内外 电及 其他缆域 的发展领方 。向 “ 八 五” 间 , 期国科家委及 有 部委关都 下 达 开 无 展阻燃 聚卤烯烃 缆电的料研究任务 , 但 今至 尚
商 品无化 因。 ,无 卤阻燃 电此缆料国 化问题产迫
成
型 机,上 第海 橡 胶一机械 厂 生 产: A 0108B C 0 / 7
精型密 注机塑, B国t ne 德at f 公d司生产 :J 0 Ce l C 8 IN 精型密 注
塑机.香港 雄设 备震厂 生 产; SRN I T O 一 5N 6 5型5 料材 验机试 , 英国I so n nt 司公生产 : A r F T型氧指数Ⅱ .仪 国P 英L 公 生司产 : 一 1型 0描扫 S2 电子5 微镜显. 本 日立日 司生公产 。
1 .试 样 备制 3
在 睫眉2 0。0 3年 , 于 型 MgO )阻燃新 ,剂基 ( H 开 展了 卤阻燃 无电缆 的料研 制。 工作 通过本 究研体 树脂基、 ( H 其填 充 量对 卤无燃 电缆阻 性料 M O )及 g的能 响影 确,定了 填充 无高 卤燃 阻缆电 料配的
体方 系。
实1验 部 分1原 料 .
1g H M体 表处面理 : MgO 干燥并) 在 ()粉 O将( H 体磨胶处 理 ,钛将酸 偶酯联 剂 用使量适的 性 惰 剂溶释稀 后, 喷淋 于 已 理处 的M g )O末上 粉,低 H ( 在
捏 合 速 中 、 机室温 下 拌搅混 合 ~20 m n温 度 升0 3 i 到 7 ~,0 . ℃于大5 0 n的r搅拌速 度 下 活化 09 在 0 im/
处
理3 ~ 0 m n 或在室温 下 拌搅 23h 以 证 保0 6 i,~ ,偶联果效。 在 速高搅拌器 中 合时 混 虑, 原到料性 考能经
双 螺造粒杆程 过后有会 变化, 配 在方 中加 入
低密度 聚 乙 (烯D EI,, 国石 A化北 L P )l 2 中京燕 石化油化工股份有 限公司化 工一 生厂产 。乙 一 烯乙酸 烯 乙酯共聚物 ( V , 级出 ; EA) 挤来马酸 接枝
乙酐 烯一酸 乙烯 酯 ( V 一 A ) 业工 品, 为 美 乙 E A MH 均,
收 稿日 期 :0 2 6 2 — 修:回 日期 :2 0 — 8 2。 0 5—900 5 0 — 4
国 杜公 司生邦产 抗。剂 1氧1 , 00 业 品 工, 士瑞汽 巴 精化
公司 产 。生MgH () O,米 微级 , 化工 京学大 北 精 细 工化厂生 。 钛 酸产 酯 联偶 剂 业 品, . 南京
工光化工厂 生产 。 曙
作
者简 介 : 何震 海 , 94 年 生 士, ,程 师,0 3 毕 年 7 1 硕工 02 业于 北 京 化工大 学 高 分 子 材 料 科 与 学 T 专程 业 。 联系 电
话: 06 3 1 1 E ma 0 e:n h1 aiao 1 () 94 0: —3i h ez i@hsn m.。 l 基 金c 项目 : 北 京市 然自科 基学 金重 点 课 (题 10 0 )2 0 1。
3
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l
4
合
成
树
脂
及
塑
料
020 5 年 2 2第 卷
4
的氧抗剂 11,然后按 原 有配方 在 双 螺杆 %挤 0
出 机0中 造 制 样 粒 试,各 性
项
能 。测
其原
因 E是 A含 中极性有基 , V团 提 高无机 可阻 剂燃 与聚烯烃之 间 界的面黏 力 附也提 高,了无 机粉
共 造} :粒 原料及 氧 剂 1 抗 昆 1将 0按0 序顺放入
体 在聚 合物中 分散的 , 这显就 著弱化了 由于界面 脱 黏 和粉体 聚集 破体 所 坏产生 的期早断裂 现 象 , 从 而明显 高提了断裂 长伸 率。 随着而 c EA 的 增 o V ) (, 加燃阻电 缆料 的指数氧 化不 大 变 综合 。考阻燃 电缆虑料的性能 , V ) ( E A  ̄c佳应为 2。%o 8
12 2LP . . DE 的影 响
高速拌搅 中混机合 匀均 ,用 双再螺杆挤 出机挤 出
造粒 , 到混共 。 料 得
模
成 压型 称 取 :2 ~ 0粒g 料置 1m于厚 33 m 模框 的中,在 模 压机上 、(上 下 模度温10c ) 8 预 热 Cl
m6. i以5 a的 压 热 力压 r4,再 以 i1 . n M.P 0 n a0
MP 0冷压a常至 温, 到得待 力学性 能测试样 的。 注 成型 射:筒温度 02 , 料c1 C 射注压力 MP4, l a 成型周 期4 ,待到氧指数测的试 样 。5得S 14 性
能 测 试 .
由 2看表出 随着 c L P ),o D E 的增 ,加阻 电 燃( 料 的氧指数缆 化 变大不 但,断裂 伸长率下 降。综 合 考 虑 电缆料 力 性学 能和 阻 性燃 能,oL )Pc D E 最(
为 佳8 %
表 L2 E加入 量对 料材 拉 伸性能 和 阻 燃 性 能的影 响 D PTa .2
fEe t0 b f c LDPE a o f n nm e hn lc adf e ma uto c iaa n m l r t a dptr r pis o h ear on o e et f t ec pm ioe ts
s 描扫电 子显 镜 微(E 察观: 冲击 试 样 在 SM) 将
液
氮 中冷 冻 断截, 面 金喷处 理 断;对 伸 断拉 面喷金
处理 拉。 伸 度 和 强 裂断 伸 长 按 率 / 0G 0B T1 4 —1 992 测 试氧指。数按G / 4 691B T 20 -9 3测试 。
2 结果与 讨
论12基 体 树 脂 阻 对 电燃 料 缆性 能 影 的响 .
燃阻电 料缆 要求基体脂 具树 较高有 可填 的充
性 多 乙 烯共聚本物质上是 弹 的 ,性 由于其 许由自
体 积大
.因 而具有较高 的填 充 能力 , 晶 度越低, 结
填 充能力越 高 ,热耐性 和加工 性差变 。此 ,因但 常 采 用 L P ED高 弹性 与低 、 结晶 度的乙烯 聚 共物并 用
, 以获填取性 、充耐热性 均好 的 效 果 。211 E
.. A 的V 影
响注
t:Mg )为5 %。 (o 0 2[ O ]H
22
o (H 2 " c. Mg) 阻 ̄ 电燃缆 料性能 影响 的[ O]由表 3可 知, 着 c随 Mg Ho( ) 的加增 , O [ 阻燃 电
缆] 的拉料 强伸度 和 断裂伸长率 呈 下 降趋势都, 阻 燃 性呈能 上趋势 升。综 合考 电虑料 缆燃阻性 的能
为 了改 善阻燃 性,需 向 L P D阻燃 E电缆 巾料 加 人大 量的无 机 燃剂 阻, 势必这 影 电缆响料 的 力 性 能学 。为此 本工作首 先在 L,P D E阻燃 电缆 料 中 加 入 E A V,以 利于聚烯 烃 和些无一机 合水 物的界
要 求,[ (H 佳在 5最% 左右。 w gM ) ] O0
表 3 M Og)加 H入 量对 料 力 材 性 能 学和 燃 性 能 的 阻 影 响 (:
T a E. et fMg O )H ua t mne hn c ln b 3f c (o 2 m no c ia d o a
la m e a r atpr e p t ft m coie afe tr dn o ry o o ps ts he
面
结合 改善, 阻材料 燃综的性 合 能 见表 1( 。 )表
1E V 加A入 量 对材 料力 学 性能 阻 燃 性和 能的影 响
aT.1 E b t ofE A m o nVt o a ca n i e a ua nme n ch ald f l
mr r tn o ee tft om s pts e a ad tr p r i s o peh co i e
材料力 学 性能 的下降是 为因Mg H ,( 粒子) 分O散在连续 的塑
料相 中 与,大分 子 之间在存分界 面 , 拉 时界伸受到面 力应 , 应因力 中而集 引发纹银。 虽
注:w gO 2M5 %。 [(H)为 ]0
然机 无粒子本身可 以阻银止 纹发展 .但 是 填料较
由 表 可1知, 随着 c(V ) o A的 增 加 ,燃 电 缆E
阻 的断裂料伸率长 逐增渐加, 而 拉 伸强逐度 渐减小 。
多 时 界,面用很 作明显, 而 使 拉伸强度和 断裂伸 从长 率 随 c[(H) 增 加的 下而 降 ,c [ H( ogM O2 ] 当oMgO ) ]
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第6
何期震. 海高填 充 无阻卤 燃电 料 缆的 研 制
超过 5
% 后, 作 面用显著 , 0界 纹发银展 剧 导 加致 力学性 急能剧 降 下 。,
时伸瞬 为间裂 断无, 机 子粒周围 本基 没有 明裂 显纹
扩 展象现 ,明 料
材
界面 结黏 差极, 说大量 的无 机 粒子成为 力 应集 中 , 点产生的裂 纹来不 扩 展及, 材
从图 出 l,由填充量于 少, 断 面有 明显 的看 纹 裂, 表现 料韧为断裂 。图 性l 材 b材中料受到 拉
即发生断料 , 因而材料裂的断裂伸长率极 低 。
a
oM gO2 3% t ( H为 ) 0[ ]
b oM
gO2 5 %t[ H)为( 0
] 图 复1 材合料 伸拉 断 面 的S M 片 照
Ei .1FS g EM h sto c ru e ras e h o o o si po o a ft r u c f tf ec mpst f
e2 . 相 容对剂 基 体树脂 与MgOH )界 面和亲 性 ( 2 的影 3 响
表4
E V -A -A 加入 量 材对 料 力 性 能 学g MH和 燃 阻 性能 影 响
的a T4 feE to b. f c fE A—V AH Mmo nto c n cl da a u nme ah ia nl
fm er t rn o ry o p ost sa ead at prpe t t c f moi e he
大
分 子面相容 剂的作用原界 是理熔 在融混 共过 程实中现对填 料和聚 物合 界的偶合 面从 ,而改
t EA-- H) 拉 伸 强 / 度 a断裂伸 长 . 氧率指 数 o V. gAM ,( M% % P
%善
合材复料 各项性的 I 能。实本 选择 了验 复合在 2.
材料中 添加E A gA MV _ —H 为作容相剂 , 以 改善 因
大填量 M充 H g合材复 力学料性能 化 劣状的 (使) 况 。 由表O4可 以 看 出, 随 着(t g V MH 增的 oA- — ) E 加,A复合 系体 的伸拉强度 增加 .断裂伸长率 先 上升 后略 有下 降 ,氧 指无数明 显化变。 合考虑 电缆料 综力的 学 性 能、阻 燃性 能 及 配 方 本 , o成 E- — tAV( g
M H 制在 1%。控A )0 复合材力学 性能 的料善改要主 得于益相容剂 大
分链子熔 融接 枝可 参了与 反应 的马 来 酐酸基 团 相 剂 的大分容 子链 能基与树脂 体的分大 链 子注
t[{ H)为 (5 %。 oMgO ] :O
合
从 .明显而改地 善了 体基脂树与无 机 阻 剂 的 燃
界亲面 和 性,Mg )在复 O 材合料中 实 了均 现使 ( H
分散 。匀图 可 以2看 出 , 从没 有用 使容相剂 的体系 中 f , Hg )的M粒 颗集体 大聚量 在存 , 分0 散很性 ;差 而使 用相 剂容 体 系 ,的 颗粒分 得散 非均匀常, 有 大块没的 聚体存
集在 。
相
互结 , 缠马来酸 与 酐MO g反应 , )牢 结 固( :H并
a 未添 加 EA— H — gVMA
b 添加
E —— VAg M AH
图 复合 材2 料 拉伸 断 面 的 S M 照 片 E F
g2 S i . E M h sto a tr u c f t e c fm spts p oo f c fue s r e o ooi e r ah
在 复 合材 的料 工加过 程 中 着 ∞,V (g 随E A _
M Hf—A )  ̄ lV _ H与无— 机 燃剂 反阻 应并 f E A g MA,
性 .层使 料材的破 环过 程得显 更 加杂复, 吸 能收 量的 式和方途径 增多 。于界 由面柔 层可性 产生较以 大的形变, 许体基 有较 的大形变 , 允基体剪切带 增
牢
固 结合 ,而在 M ( :H从 g O颗粒) 表面 成界形面 柔
维
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6l
合
树
脂成
及
塑
料
020 5 年第 22 卷
多 以. 收更 多吸 能的 量, 可从 而 缓延 基了 的体裂开
界面和 黏脱。当裂扩 纹到展界 柔面 层性与 体基的 交界 处时 界面柔性, 可层发 生一进步的 形 变 来 吸收能 ,量减缓裂纹 扩展 。它的 既 可通 以界 过面 柔性 层与基体 脱 黏来耗的 散能量 ,也可 通过以 面 界柔 性 本层 产 身一 些 细 生小 裂纹的 来吸 收 能 量。
当 纹穿裂 界透面 柔 层到达性 其与 M H( zgO 的)颗 粒交 界处时 ,系可 以通过体 界面性 柔层 与料填的 黏 来脱 吸收 量能 。图 由可看3 ,出EoA g M A ) t V- H- (越 , 界面大性层 柔的 黏脱象就现 明越显, 而从 改 善大因量 充填Mg O )使 复材 合力料 性学能劣化 的 ( H
状况 。
oE Aag A M 1) t(% - V- H ̄0
boE A g M A ̄2 % t ( - V- H)
0图3 复 合 材料 拉伸 断 面的 S M照 片
Eg3FS i . EM h t s o r u c se a i eo h o oe i p oo ffa t r u cf ft cemp s t
s3 结
论(mV /L P ) M( H 2m( V- — A E/ A m)( E / gD )/ EO gA MH) m [] m1 )12 8 0: 0: : (0。 0 为:8 51 4
参 考 文 献l
肖 鹏 . 人腾瑞 ,庚成 等 . 阻 卤燃原 理及无 卤 燃阻 技术 的 扬 无 发展 方 向『阻1 燃 材料 技与术 , 1 9(, ) ̄ .J 9 7 1 : 3
1a E
的A加入 可 提高 阻 燃电 缆
料的 断裂伸 1 V长率 D ,的加E可 人高提料材的拉伸 强度 。 LP 1随b t 着M g H 2o () 增 ̄加 , [ ] O阻燃 电料缆的拉 伸 度 强和裂 伸断长 都率下降 趋势呈 ,燃阻 性 能呈 上 趋升 .oM势gH 2在 5 % 左为佳右 t。 () O [] 0
CE A M H 能强化够 面界脱黏 作 。用在 V —)A
2于 永忠 , 吴启鸿 , 葛成等.世阻材燃料手 册(修 订)M.本【 北 】
京:众 出版社 .9 7 9 群 9 1 7
.加
工过 中程, E Atg MA ) 随 o V --H 的提 高界面柔, 性( 层脱黏的 象很现明 显, 从而改善 因大量了 填充 Mg n ( )而使复材 料合力性 能劣学化的状况 。O d )定 无 确卤燃阻电缆 料基 体 的方 配 系体是
3 刘 林 春 ,建平 , 锦春 等. 卤 阻 电燃缆 料 的结构 与 性 能 徐 李 … . 料无工业 , 021 : 5塑2 0 , ( 3)
(
辑 :玉 春)编 宋
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rp rto o o e a a i fnn -n l hg n a r et ar aergd a oe mf e d ntac b l ae l LDPE Lt g l e otnt wih hi h l rc n e if
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s d en t e fa r i iadM H g 2n soao eper a crf al. h atru aeo yto fc o s e n n ( )adi gsn t e o n eo be T ef c ersc f u f b c s O td hfm c r uf ecmt i ocmp w snoser ymaso n icge cnm corp cE(. Teep r e t h ps eseo ie beva d be n a fn n l t ir o eSM ) hx
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o s ht dig e y iyn ae gate a ne y r (e — — V aH o pt ziir lahw taa d tn levnl tc er t d m lca hidE A gM A) sacm a lb e b e h e a if di s i
t itn i t e e —a kn sa t n oh it ar l li x e b lyr a dS eei i ol hm oee uo ne sy hd t ci sec i f t e nef c ae i a el n f oi f b nf ca t o gn o s
sesdn (Ho2 tensr ai a d te ypee t gteemc i o ral f mr ut nii ri f O)i hei m t xn r vni r o p sef b e r e c o p Mg o rn,h b hnt 0 co d in em nhl rcpe ar ds lbn r eqa to ygMO )T e f r,ho p e ese r rpa c c aa io pei ceu yf lg lg u n if ( H 2h oret c em hr i n e ne o t is ai t . e v f om e o oi r lac nb peat o e pi adtno Mg O )f h ms pef be a aep nl rirv vad dio f( H2t c toc y m i .
Ke o d:lw e ts oy t e eyy W s r o d ni p leyhln m;an ush d oi fea ead t nal ; cmp aii z rg e i myr x ; me r d rt a ;c i e bo l tb lo e i