介绍聚磷酸铵膨胀阻燃剂在PE电缆护套料中的应用

广泛用于能量传输及信息传递的电线电缆,其外层均选用高分子合成材料,极易燃烧,且电线电缆因自身在传输能量中发热或因外部火灾而极易引起燃烧,从而引发火灾。

在对阻燃产品的环境安全性和使用安全性要求日趋严格的情况下,低烟无卤阻燃材料的研制和使用成为国内外电线电缆的研发方向之一,而磷2铵类阻燃剂显示了其多方面的优越性能,成为今后发展的主要方向。

但国内现在的低烟无卤阻燃处理技术均局限于通过氢氧化铝、氢氧化镁在高温条件下发生水分汽化降低材料表面温度,从而达到阻燃的要求,这就要求进行较大份量的填充,才能达到一定的阻燃效果,并且该方法的阻燃对于需保持长时间外部热源供热的材料达不到阻燃的作用。

无卤膨胀型阻燃剂IFR的阻燃主要作用于凝聚相,通过高温条件下阻燃体系中的成酸剂APP发生分解形成酸,在酸的促进作用下使成炭材料发生脱水形成高燃点单质碳,通过发泡剂的发泡作用产生一层膨松多孔的单质碳层附着于材料表面,能够起到隔绝空气、降低材料表面温度、减少材料燃烧的烟气发生量,从而达到低烟无卤环保弹性共聚物(EVA);乙烯2辛烯弹性共聚物(POE);硅烷偶联剂(KH);钛酸酯偶联剂(NDZ).

对IFR进行表面处理后,可以促进其在PE材料中的分散性,减少固体粉料的结团现象发生;采用硬酯酸对IFR进行表面处理后,IFR与材料的结合性能无显著改善,并使材料表面有出油现象,硬酯酸不适于进行IFR的表面处理;通过硅烷及钛酸酯偶联剂的处理,可以明显提高IFR在基础材料中的结合性能,这可能是由于硅烷及钛酸酯偶联剂包覆于阻燃剂表面,在基础材料与IFR间形成桥键作用,增强相互之间的结合性能;通过试验可知,硅烷偶联剂对提高材料的拉伸强度极为明显,而对材料的断裂伸长率有一定作用,但钛酸酯偶联剂对提高材料的断裂伸长度有明显效果,而提高材料的拉伸强度不明显,综合考虑选择0.5%的硅烷偶联剂对IFR进行表面处理。

通过试验分析,对于基础材料LDPE及HDPE两种PE材料,通过添加相同份量的IFR,其阻燃性能相同,即对于同一种类型的聚合物材料IFR的加入具有相同的阻燃性能,相比而言LDPE材料的断裂伸长率高,但拉伸强度偏低,而HDPE材料拉伸强度大,断裂伸长率低;ZEO的加入有利于IFR阻燃性能的提高,分析原因认为因ZEO中含活性硅化合物,在高温及酸性环境下ZEO能够形成耐高温的硅化合物质,与IFR生成的炭物质在气源的作用下共同形成膨胀隔热层,增加阻燃效能,因此ZEO对IFR膨胀阻燃体系有协效作用,但ZEO的加入将造成材料物理性能的降低。

无卤膨胀型阻燃剂在聚烯烃中的应用,由于其阻燃机理的特殊性,在助剂的选择和加工方法上需要进行合理的搭配,才能保证无卤膨胀型阻燃体系效率的发挥。通过研究可以得到下面的结论:

1)通过表面处理可提高IFR在PE材料中的分散性能及结合性能,硬酯酸不适用于IFR的表面处理,可以使用有机硅烷偶联剂对其进行表面处理,用量选择IFR阻燃剂的0.5%为宜;

2)IFR的粒度及含水量对材料的性能有影响,根据试验分析认为,IFR的粒度最好控制在15μm左右,而其水分应控制在0.1%～0.3%之间;

3)ZEO的加入有利于提高IFR的阻燃性能,但对材料的物理性能有损害,因此在IFR阻燃PE的材料中应控制ZEO的添加量为5%为宜;

4)为了提高材料的断裂伸长率,选择EVA对HDPE进行改性处理,可极大地提高产品的断裂伸长率,但拉伸强度有所下降;

选择合适的材料加工方法,能够制得环保型的无卤膨胀阻燃PE电缆护套材料。

 

 

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