無(wú)鹵阻燃電纜料研究進(jìn)展

孫安

摘 要：綜述了近幾年無(wú)鹵阻燃聚烯烴電纜料的研究進(jìn)展，主要從金屬氫氧化物阻燃體系、膨脹型阻燃體系、有機(jī)硅阻燃體系、硼系阻燃體系及納米阻燃體系等方面分析了無(wú)鹵阻燃電纜料的發(fā)展現(xiàn)狀，并展望了應(yīng)用無(wú)鹵阻燃技術(shù)電纜料的發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：無(wú)鹵阻燃 電纜料 研究進(jìn)展

中圖分類號(hào)：TQ325.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2016）12（a）-0056-02

因聚烯烴具有質(zhì)量輕、無(wú)毒、流動(dòng)性好、容易加工成型、優(yōu)良的電性能、良好的耐腐蝕性和力學(xué)性能，被廣泛應(yīng)用于電線電纜行業(yè)和建筑領(lǐng)域等。但聚烯烴阻燃性能極差，氧指數(shù)在17～19范圍內(nèi)，屬于易燃材料，尤其在燃燒時(shí)有滴落物產(chǎn)生，極易造成火勢(shì)蔓延，造成生命財(cái)產(chǎn)損失[1]。所以聚烯烴材料阻燃性能的研究，受到了極大的關(guān)注，也取得了巨大的成功。

現(xiàn)在普遍使用的電線電纜絕緣料中依靠添加阻燃劑，來(lái)提高阻燃性能，常用的阻燃劑有金屬氫氧化物阻燃劑、磷系阻燃劑、膨脹型阻燃劑、有機(jī)硅阻燃劑和硼系阻燃劑，也大量采用改性阻燃劑和復(fù)配體系的阻燃劑。該文綜述了近幾年無(wú)鹵阻燃聚烯烴電纜料的研究進(jìn)展。

1 金屬氫氧化物阻燃體系

金屬氫氧化物作為阻燃劑添加到無(wú)鹵阻燃聚烯烴電纜料中，主要有兩種：氫氧化鎂（MH）和氫氧化鋁（ATH）。這是因?yàn)槠渚哂腥毓δ埽鹤枞?、抑煙和填充。但是，MH和ATH的缺點(diǎn)也較為明顯，主要體現(xiàn)在填充量大、親水疏油、與非極性聚合物材料相容性差，對(duì)聚合物材料的力學(xué)性能和加工性能有很大的影響。

陳敏等[2]采用不同牌號(hào)的ATH作為阻燃劑，研究樹(shù)脂材料的阻燃性能，結(jié)果表明，使用104LEO作為阻燃劑，并用硅烷偶聯(lián)劑對(duì)其進(jìn)行表面處理，樹(shù)脂體系的極限氧指數(shù)達(dá)到34，阻燃性能明顯提高。同時(shí)，經(jīng)過(guò)表面處理的ATH樹(shù)脂體系的吸水量低于3%，是聚合物體系正常的吸水量范圍。

江玉等[3]采用ATH和MH復(fù)配，并用使用MF對(duì)其進(jìn)行微膠囊改性，得到M-MA，并通過(guò)熔融共混法制備了EVA/M-MA復(fù)合材料，通過(guò)對(duì)其阻燃性能的研究表明，EVA/M-MA體系的極限氧指數(shù)隨著M-MA的增加而增加。

2 磷系阻燃體系

磷系阻燃劑是一類應(yīng)用廣泛的無(wú)鹵阻燃劑，其具有良好的熱穩(wěn)定性、不揮發(fā)等性能。同時(shí)磷系阻燃劑燃燒時(shí)發(fā)煙量和毒性較低。紅磷作為磷系阻燃劑的代表，因其含磷量高，只含有阻燃元素P，所以阻燃效率高，但是紅磷吸濕釋放有毒氣體。因此紅磷的改性研究受到很大的關(guān)注。

朱超等[4]采用雙層包覆的方法改性合成了白度化微膠囊阻燃劑，性能測(cè)試表明，白度化紅磷的吸水性為0.149%，吸水性變小，具有更高的穩(wěn)定性。阻燃劑的著火點(diǎn)隨著其完全包覆程度而變化，當(dāng)包覆程度越高時(shí)，著火點(diǎn)越高，也就是阻燃效果越好。

王會(huì)婭[5]采用添加阻燃劑FR來(lái)改善PE的阻燃性能。通過(guò)LOI方法研究阻燃劑FR對(duì)PE阻燃性能的影響，結(jié)果表明，當(dāng)阻燃劑FR添加量為10 wt%時(shí)，PE體系的LOI值是24.2%；當(dāng)阻燃劑FR添加量為30%時(shí)，PE體系的LOI值為25.8%，阻燃性能得到顯著提升。通過(guò)SEM分析得出，在燃燒初期，F(xiàn)R會(huì)促使PE形成連續(xù)的致密炭層，對(duì)氣體起到了阻隔的作用。

3 膨脹型阻燃體系

膨脹型阻燃劑是以含有磷、氮和碳元素為主的一種復(fù)合阻燃劑。采用膨脹型阻燃體系的塑料在燃燒時(shí)，表面產(chǎn)生炭質(zhì)泡沫層，起到抑制燃燒的效果，并且低煙和低毒。

黃科等[6]采用APP和DPER復(fù)配的膨脹型阻燃劑，并使用硅酸鹽類協(xié)效劑ZEO和MMT，阻燃EVA，對(duì)其體系阻燃性能研究，結(jié)果表明，當(dāng)APP為35 phr，DPER為5 phr，EVA體系阻燃性能最佳，當(dāng)加入1.5 phr的ZEO和2 phr的MMT時(shí)，EVA體系的阻燃性能顯著提高。

孟圓圓等[7]利用IFR和自制的蒙脫土（OMMT）協(xié)同阻燃LLDPE，測(cè)試體系的LOI，研究結(jié)果表明，當(dāng)IFR添加量為30份，OMMT添加量為2%時(shí)，LLDPE體系的LOI值提高到25.2%。通過(guò)SEM分析測(cè)試得知，OMMT/IFR/LLDPE體系燃燒殘留物可以形成褶皺的炭層，阻隔基體與燃燒區(qū)的熱質(zhì)傳遞，使得阻燃性能顯著提高。

4 有機(jī)硅阻燃體系

有機(jī)硅阻燃劑包括聚硅氧烷、有機(jī)硅氧烷、硅樹(shù)脂和硅氧烷共聚物等。由于其具有阻燃效率高、低煙和環(huán)境友好等特點(diǎn)，這使得其發(fā)展受到關(guān)注。硅氧烷鏈段可以提高材料的氧指數(shù)，并且燃燒后的成炭量也會(huì)增加，這可以降低體系的熱釋放量。

李運(yùn)濤等[8]利用氨基硅烷、苯基硅烷和DOPO衍生物為原料，制備了含有P、N和Si 3種元素的阻燃劑。用自制的有機(jī)硅阻燃劑阻燃PP，試驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)有機(jī)硅阻燃劑用量為25%時(shí)，體系的LOI值為25.7%，UL-94阻燃級(jí)別可以達(dá)到V-0級(jí)。

張?chǎng)蔚萚9]采用硅橡膠、馬來(lái)酸酐和聚乙烯制備了新型相容劑，并對(duì)復(fù)合材料的LOI進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，當(dāng)相容劑的用量為10 wt%時(shí)，無(wú)機(jī)阻燃劑在基體樹(shù)脂中分散較好，阻燃體系的氧指數(shù)為34%。

5 結(jié)語(yǔ)

隨著科技的進(jìn)步，經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，建筑、航空航天、地鐵和通信等領(lǐng)域都要求使用具有無(wú)鹵阻燃性能的電線電纜，無(wú)鹵阻燃劑的需求量大大地增加，加大了阻燃劑的研究發(fā)展。未來(lái)，阻燃劑將向低煙、低毒和環(huán)境友好型方向發(fā)展。對(duì)已有的阻燃劑進(jìn)行超細(xì)化、改性和復(fù)配等研究，這必然是阻燃劑未來(lái)的研究方向。

參考文獻(xiàn)

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