耐油耐低溫型低煙無鹵阻燃電纜料的研究

葛小言

(上海電纜研究所，上海200093)

0 引言

近年來，隨著國家對環(huán)保與安全的重視，在一些大型建筑或公共場所，如大型商場、娛樂場所、地鐵、車站、船舶、核電站等都要求采用低煙無鹵阻燃電纜。這導(dǎo)致低煙無鹵阻燃電纜料的需求在這幾年快速地增長。據(jù)粗略統(tǒng)計，僅長三角地區(qū)2009年無鹵阻燃電纜料的產(chǎn)量就達(dá)到了10萬t左右，可見國內(nèi)無鹵阻燃電纜料從上世紀(jì)90年代末的興起到如今的規(guī)模，增長速度是非?？斓?。

無鹵阻燃電纜料不僅在產(chǎn)品產(chǎn)量上取得了快速的增長，在產(chǎn)品的性能與種類上也有了更高的要求。像機(jī)車電纜、船用電纜等，不僅要求低煙無鹵阻燃，還要求耐油、耐低溫等，而目前市場上常規(guī)的低煙無鹵阻燃電纜料在耐油和耐低溫的性能指標(biāo)上存在著矛盾，要么耐油通過而耐低溫通不過，要么耐低溫通過耐油通不過，很難達(dá)到二者之間的平衡。

目前，制造無鹵阻燃料的聚合物大多采用聚烯烴材料，尤以乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)為主。其優(yōu)點一是價格比較低，二是工藝操作簡便，三是制得的阻燃料燃燒時發(fā)煙量低、毒性小;但其主要缺點是耐油性差，與礦物填料結(jié)合力弱。

EVA的耐油性能與醋酸乙烯(VA)的含量是相關(guān)的。VA含量越高，耐油性越好，但耐低溫性會隨之降低。而通過添加增塑劑可以很好地改善耐低溫性，只是在材料的機(jī)械性能上會有所降低。本研究通過選用高VA含量的EVA和采用增塑劑增塑的方法開展了一系列的配方研究工作。

1 機(jī)車車輛用耐油耐低溫?zé)o鹵阻燃電纜料的性能要求

在目前的電線電纜標(biāo)準(zhǔn)中，機(jī)車線對耐油、耐低溫及機(jī)械性能的要求較為嚴(yán)格，本研究將以GB/T 12528—2008，機(jī)車線標(biāo)準(zhǔn)中的要求作為材料試驗的測試依據(jù)及材料性能的考核指標(biāo)［1］。

2 配方設(shè)計

2.1 基礎(chǔ)樹脂

根據(jù)極性相似相容的原理，由于聚烯烴是非極性或弱極性聚合物，其極性的強(qiáng)弱程度與礦物油相近，所以很容易與礦物油相溶。為了克服這一缺點，在配方設(shè)計時，應(yīng)盡可能選用含有極性基團(tuán)的聚合物或接枝物，現(xiàn)舉例如下:

(1)乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)及其接枝聚合物——EVA的極性隨著分子內(nèi)VA含量的增加而增強(qiáng)。當(dāng)VA含量超過28%時，此聚合物已具備一定的耐油性。但是根據(jù)經(jīng)驗仍達(dá)不到耐油電線電纜標(biāo)準(zhǔn)的要求;若將VA含量超過28%的EVA共聚物實行接枝，可進(jìn)一步增加極性。目前市場上有貨的多是EVA與馬來酸酐接枝物，也有少量是EVA與酰胺的接枝物。

(2)乙烯-丙烯酸酯共聚物(EEA)。

(3)乙烯-醋酸乙烯-羰基三元共聚物(Elvaloy)——此類聚合物原本為聚氯乙烯的改性劑。由于其分子主鏈結(jié)構(gòu)中增加了一個極性很強(qiáng)的羰基，因而提高了耐油性能。(4)乙烯-丙烯酸酯-羰基三元共聚物(HP)等。本研究主要以高VA含量的EVA為主，添加一定量的增強(qiáng)劑與相容劑。

2.2 阻燃劑

阻燃劑采用傳統(tǒng)的無機(jī)阻燃體系，即氫氧化鋁、氫氧化鎂等。為了保證材料有良好的阻燃性能，添加了某些阻燃助劑。

2.3 增塑劑

增塑劑選用具有耐寒作用的產(chǎn)品，如DOZ、DOS等。

2.4 其它助劑

包括抗氧體系、加工潤滑體系、交聯(lián)體系等。

在耐油耐低溫?zé)o鹵阻燃電纜料中，機(jī)械性能、耐油性能與耐低溫性能之間存在著一定的矛盾，配方設(shè)計時須根據(jù)具體的要求加以平衡。

3 性能實測值

表1為我們所研制的一個配方的性能實測結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)GB/T 12528—2008要求的比較。從表1中可以看出，所研制材料的機(jī)械性能、耐油性能以及耐低溫性能均能達(dá)到該標(biāo)準(zhǔn)的要求，尤其在低溫和耐油性能方面，明顯優(yōu)于標(biāo)準(zhǔn)要求。

表2為我們所研制產(chǎn)品與市場上同類產(chǎn)品的對比測試結(jié)果。

表2中三家公司為目前國內(nèi)電纜料的知名企業(yè)，尤其在無鹵阻燃電纜料領(lǐng)域。從表中可以看出，我們所研制的產(chǎn)品在耐低溫與耐油性能方面明顯優(yōu)于他們，唯一不足的地方就是機(jī)械性能要差些，但還能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的要求，并有一定的裕度。這三家企業(yè)的產(chǎn)品在耐油性能方面勉強(qiáng)通過，而在耐低溫方面要通過－40℃的低溫卷繞則存在著一定的難度。

表1 實測性能與標(biāo)準(zhǔn)要求之比較

表2 對比測試結(jié)果

4 結(jié)束語

通過采用高VA含量的EVA和采用增塑劑增塑的方法可以很好地解決耐油耐低溫的問題，所研制的電纜料可滿足GB/T 12528—2008標(biāo)準(zhǔn)對耐油耐低溫?zé)o鹵阻燃電纜料的要求，并在耐油、耐低溫性能方面優(yōu)于國內(nèi)同行企業(yè)的相關(guān)產(chǎn)品。

［1］GB/T 12528—2008 交流額定電壓3 kV及以下軌道交通車輛用電纜［S］.

［2］金標(biāo)義.幾種適合作無鹵阻燃耐油料的材料性能介紹［C］//電纜材料面向“十一五”發(fā)展與應(yīng)用技術(shù)研討會論文集，2005.128-130.

［3］張祥華，李強(qiáng)杰，任 政.耐油型無鹵阻燃輻照料的研究［C］//全國輻射化工新材料新產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化研討會論文集，2008.53-55.