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如何提高无卤阻燃体系的性能?

合适的阻燃体系,这是解决易燃高分子材料阻燃问题和低烟要求的核心,如何选择合适的阻燃体系,并且解决体系性能,一直是阻燃产品的难点,在线缆方面也是如此,提高阻燃体系的的性能,是提高阻燃产品性能的关键。本文就从树脂的选择、阻燃剂的处理、工艺方面来说明如何提高阻燃体系的性能。从而保证产品的阻燃效果、烟密度和PH值及导电率,降低添加量,提高基体材料的力学性能。

一、基础树脂体系

合适基础树脂与加工助剂,可以有效提高阻燃剂与树脂的相容性,提高阻燃体系的性能。

1.常见基础树脂

(1)聚烯烃(PE或PP)

(2)EVA

(3)POE

2.常见助剂体系

(1)抗氧剂

(2)光稳剂

(3)润滑体系

二、改善阻燃体系的方法

1.阻燃超细粉体的表面处理

原因:阻燃剂是一种固体粉末,在添加到聚合物基体中时,以颗粒形式分散在基体连续相中,它的存在会降低材料的力学性能,力学性能的降低程度和粉体的颗粒粒径密切相关,颗粒越细对材料的力学性能影响越小

对基体聚合物材料力学性能的影响,除了颗粒粒径外,还与相互间的相容性有关,对于有机磷酸盐类,表面显亲水性,而对于基体聚合物,则显示亲油性,根据相似相容原理,阻燃剂与聚合物基体材料不相容,这会导致材料的力学性能大幅下降,而且阻燃剂粉体会随着时间的推移从材料内部迁移到表面,逐步使得材料丧失阻燃性能,这将带来巨大的火灾隐患。

目的:改变阻燃剂的表面特性,解决力学性能的下降,阻燃剂的迁移析出,促进分散。

常见阻燃剂的表面处理剂

(1)硬脂酸

(2)铝酸酯

(3)钛酸酯

(4)有机硅偶联剂

图:粉体处理效果的简单鉴别

亲水性粉体与亲油性聚合物基体增容技术

使用高分子量长碳链表面处理剂在螺杆挤出机中进行原位的增容。比如:马来酸酐接枝聚合物(PP、PE、EVA)可以促进高分子量长碳链表面活性剂对阻燃剂颗粒的包覆,以及加强长碳链表面活性剂与聚合物基体长碳链的相互缠绕,提高粉体阻燃剂与基体树脂间的相互作用力,进一步提高无阻燃高分子材料的力学性能。


2.通过工艺来解决分散问题

a)特殊的制备工艺

高混+双螺杆组合、密炼+单(双)螺杆组合、往复式单螺杆设备

b)特殊的设备及螺杆组合

通常是低剪切高分散的螺杆组合



图:分散中问题及解决后的效果

三、低烟无卤阻燃线材的加工问题及解决方法

1.挤出电缆表面问题

表面粗糙、缺乏光泽,形成鲨鱼皮的感觉,可以通过调整挤出参数解决,如更低的牵引速度配合更高的出口温度,但这会导致生产效率低而没有经济性

2.加工无卤电缆过程中更严重的问题,模头水口料存在

这个问题的出现可能是挤出量太多,也有可能是无卤阻燃剂的颗粒结构和它们的极性,这导致熔体粘附在模头上,延缓了复合材料的脱模,当口水料累积到一定的程度时,它就会被绝缘电缆所带走,导致产品出现质量问题。

2.解决加工的关键因素

保持体系合理的流动性,加入润滑剂(内外);选择高流动性树脂。

四、材料及线缆的检测要求

A、热冲击试验

温度:150℃±2℃,时间:1小时;3倍电缆OD铁棒上卷绕6圈,线缆的护套应无目视可见开裂等缺陷。


B、热变形

温度:150℃±2℃,时间:1小时;变形率: ≤50%

C、高温高湿环境试验

温度:85℃±2℃、相对湿度:85%±5%、测试时间:1000h,线缆护套应无目视可见开裂等缺陷。

4、冷弯曲试验

温度:-40℃±2℃,时间:16h,试样直径:3D,卷绕圈数:3 圈,循环次数:3 次,线缆护套应无目视可见开裂等缺陷。


5、低温冲击试验

温度:-40℃±2℃,时间:1小时,卷绕圈数:4圈,护套应无目视可见开裂等缺陷。


6、满足VDE标准规定的各项指标

阻燃: IEC60332-1 ;强度>10MPa;伸长率>150%,满足系列硬度和耐温度等级,加工性好, 耐温性能好(可通过121℃×168hr热老化),无应力发白,柔软。


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