低煙無鹵阻燃聚烯烴護套料配方設計

龐恩生

摘要：隨著我國城市的發展，低煙無鹵阻燃電纜的應用不斷加大用以保證設施的安全性可靠性。當電纜使用不當，如過流，短路等會使電纜發熱量急速增加從而引起電纜的燃燒現象，普通電纜一旦燃燒會釋放大量的濃煙并伴隨著有毒氣體的生成，會對環境和人員造成傷害，在以往的的火災中致人死亡的往往不是火焰本身，而是電纜和塑料燃燒生成的濃煙和毒性氣體致使人的死亡，因此低煙無鹵阻燃性電纜的選用就顯得十分有必要了。

關鍵詞：低煙無鹵阻燃;聚烯烴;護套料;配方設計

1、配方設計原理

1.1配方設計原則

保證其具有指定的技術性能;

在制造過程中加工工藝性能良好;

成本低;

所用的各種原料容易找到;

符合勞動保護及衛生要求。

1.2配方的表示方法

以質量分數表示配方，即以橡膠的質量分數為100份（phr）為基礎，其他配合劑用量都以相應的質量分數表示。

2、主料基本情況及選擇

聚烯烴種類繁多，其中以聚乙烯在工業中用量最大，聚乙烯它原料來源豐富、價格低、具有優異的電絕緣性、化學穩定性高、易于加工成型，并且種類繁多，可以滿足不同性能要求，所以初步選用聚乙烯。聚乙烯的分子是長鏈線型結構或支鏈結構，為典型的結晶聚合物，一般情況下密度越高結晶度越大，聚乙烯主要有三種低密度聚乙烯（LDPE）、高密度聚乙烯（HDPE）和線型低密度聚乙烯（LLDPE），由于LLDPE和LDPE的分子結構明顯不同，性能也有所不同。與LDPE相比，LLDPE具有優異的耐環境應力開裂性能和電絕緣性，較高的耐熱性能，抗沖和耐穿刺性能等，LLDPE適合注塑、急速、等成型加工且在設計中考慮到要加入大量的無機填料會使加工性能和機械性能降低，所以選用加工性能更好的線性低密度聚乙烯作為主料使用。

為了滿足低煙無鹵阻燃的要求，需要加入大量的氫氧化鋁等無機填料，以此便犧牲了部分LLDPE的機械性能和電氣性能，為了補足缺失的性能因此考慮加入一種并用料對LLDPE進行共混改性，為了提升耐老化性能且補足LLDPE的各項性能，為此我選用飽和碳鏈合成橡膠三元乙丙橡膠。三元乙丙橡膠具有優秀的耐臭氧性能、較高的熱穩定性、好的耐熱老化性能、優秀的耐天候性、優秀的耐化學藥品性、優異的電絕緣性能等，因此選用三元乙丙橡膠作為并用料使用。

3、配合劑的選擇與說明

3.1氫氧化鋁及氫氧化鎂阻燃機理

氫氧化鋁與氫氧化鎂又稱為金屬水合物。他們都是帶有結晶水的金屬氧化物，其受熱分解的通式為：

M+XH2O→M+XH2O

氫氧化鋁，化學式Al（OH）3，氫氧化鋁作為阻燃劑不僅能阻燃，而且可以防止發煙、不產生滴下物、不產生有毒氣體，因此，獲得較廣泛的應用。氫氧化鋁受熱分解式為2Al（OH）3==加熱==Al2O3+3H2O，從該式可以看出氫氧化鋁分解反應是吸熱反應并且會釋放出水，所以氫氧化鋁是一種環保型高效阻燃劑。

氫氧化鎂，化學式Mg（OH）2，無臭白色粉末，加熱至623K即脫水分解：Mg（OH） 2 →MgO+H2O，易溶于酸或銨鹽溶液。與氧化鎂一樣易吸收空氣中的二氧化碳，逐漸形成組成為 5MgO·4CO2·xH2O 的堿式碳酸鹽。在高于350℃時分解為氧化鎂和水，但只有在1800℃以上才能完全脫水。

一般情況下氫氧化鋁的水含量34%左右，因此氫氧化鋁作為阻燃劑阻燃效果非常好，同時氫氧化鋁還具有抑煙效果。氫氧化鎂與氫氧化鋁作用機理相似，但氫氧化鋁與氫氧化鎂混合使用效果要比單獨使用好很多。

3.2其他阻燃劑特性

硼酸鋅分子式：B2O6Zn3，白色固體，硼酸鋅是一種環保型的非鹵素阻燃劑，作為一種高效阻燃劑被廣泛應用在塑料、橡膠、涂料等領域在此配方中主要用于阻燃劑。

聚磷酸銨正磷酸銨和多種聚磷酸銨的混合物，易溶于水，溶解度大于正磷酸銨，聚磷酸銨在此配方中主要作為膨脹型阻燃劑使用。

3.3其他助劑及特性

硬脂酸鋇，白色或微帶黃色無定型粉末，遇強酸分解為硬脂酸和相應的鋇鹽。在此配方中作為潤滑劑使用還可用于配合氫氧化鎂及硼酸鋅使用以提升阻燃效果硬脂酸鋇在此配方中主要作為潤滑劑的使用，

DOP又為鄰苯二甲酸二辛酯（Dioctyl Phthalate），簡稱二辛酯（DOP），是一種有機酯類化合物，是一種常用的塑化劑，為無色透明液體熔點-50 °C 沸點 386°C（常壓）不溶于水，溶于乙醇、乙醚、礦物油等大多數有機溶劑。工業上為最廣泛使用的增塑劑，水楊酸苯酯又名鄰羥基苯甲酸苯酯，一種有機化合物。分子式是C13H10O3，能吸收紫外光，水楊酸苯酯是一種很常用的紫外線吸收劑，300nm波長的光通常最容易引起LLDPE的老化，而水楊酸苯酯能吸收390nm-330nm波長的光，在此配方中主要用于光吸收劑。

季戊四醇酯（1010）化學名四[β-（3，5-二叔丁基-4-羥基苯基）丙酸]季戊四醇酯，為白色結晶粉末，化學性狀穩定，可廣泛應用于通用塑料，合成橡膠，纖維，樹脂，油品等。廣泛用于PE、PP、PS、聚酰胺、聚甲醛、ABS樹脂、PVC、合成橡膠等高分子材料中。也用來防止油脂和涂料的 熱氧老化。

結論

最優配方如下：

參考文獻：

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河南工學院電纜工程學院 河南 新鄉 453003