耐油耐低温型低烟无卤阻燃电缆料的研究

2011-03-26葛小言

电线电缆 2011年2期

葛小言

(上海电缆研究所，上海200093)

0 引言

近年来，随着国家对环保与安全的重视，在一些大型建筑或公共场所，如大型商场、娱乐场所、地铁、车站、船舶、核电站等都要求采用低烟无卤阻燃电缆。这导致低烟无卤阻燃电缆料的需求在这几年快速地增长。据粗略统计，仅长三角地区2009年无卤阻燃电缆料的产量就达到了10万t左右，可见国内无卤阻燃电缆料从上世纪90年代末的兴起到如今的规模，增长速度是非常快的。

无卤阻燃电缆料不仅在产品产量上取得了快速的增长，在产品的性能与种类上也有了更高的要求。像机车电缆、船用电缆等，不仅要求低烟无卤阻燃，还要求耐油、耐低温等，而目前市场上常规的低烟无卤阻燃电缆料在耐油和耐低温的性能指标上存在着矛盾，要么耐油通过而耐低温通不过，要么耐低温通过耐油通不过，很难达到二者之间的平衡。

目前，制造无卤阻燃料的聚合物大多采用聚烯烃材料，尤以乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)为主。其优点一是价格比较低，二是工艺操作简便，三是制得的阻燃料燃烧时发烟量低、毒性小;但其主要缺点是耐油性差，与矿物填料结合力弱。

EVA的耐油性能与醋酸乙烯(VA)的含量是相关的。VA含量越高，耐油性越好，但耐低温性会随之降低。而通过添加增塑剂可以很好地改善耐低温性，只是在材料的机械性能上会有所降低。本研究通过选用高VA含量的EVA和采用增塑剂增塑的方法开展了一系列的配方研究工作。

1 机车车辆用耐油耐低温无卤阻燃电缆料的性能要求

在目前的电线电缆标准中，机车线对耐油、耐低温及机械性能的要求较为严格，本研究将以GB/T 12528—2008，机车线标准中的要求作为材料试验的测试依据及材料性能的考核指标［1］。

2 配方设计

2.1 基础树脂

根据极性相似相容的原理，由于聚烯烃是非极性或弱极性聚合物，其极性的强弱程度与矿物油相近，所以很容易与矿物油相溶。为了克服这一缺点，在配方设计时，应尽可能选用含有极性基团的聚合物或接枝物，现举例如下:

(1)乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)及其接枝聚合物——EVA的极性随着分子内VA含量的增加而增强。当VA含量超过28%时，此聚合物已具备一定的耐油性。但是根据经验仍达不到耐油电线电缆标准的要求;若将VA含量超过28%的EVA共聚物实行接枝，可进一步增加极性。目前市场上有货的多是EVA与马来酸酐接枝物，也有少量是EVA与酰胺的接枝物。

(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)——此类聚合物原本为聚氯乙烯的改性剂。由于其分子主链结构中增加了一个极性很强的羰基，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为主，添加一定量的增强剂与相容剂。

2.2 阻燃剂

阻燃剂采用传统的无机阻燃体系，即氢氧化铝、氢氧化镁等。为了保证材料有良好的阻燃性能，添加了某些阻燃助剂。

2.3 增塑剂

增塑剂选用具有耐寒作用的产品，如DOZ、DOS等。

2.4 其它助剂

包括抗氧体系、加工润滑体系、交联体系等。

在耐油耐低温无卤阻燃电缆料中，机械性能、耐油性能与耐低温性能之间存在着一定的矛盾，配方设计时须根据具体的要求加以平衡。

3 性能实测值

表1为我们所研制的一个配方的性能实测结果与标准GB/T 12528—2008要求的比较。从表1中可以看出，所研制材料的机械性能、耐油性能以及耐低温性能均能达到该标准的要求，尤其在低温和耐油性能方面，明显优于标准要求。

表2为我们所研制产品与市场上同类产品的对比测试结果。

表2中三家公司为目前国内电缆料的知名企业，尤其在无卤阻燃电缆料领域。从表中可以看出，我们所研制的产品在耐低温与耐油性能方面明显优于他们，唯一不足的地方就是机械性能要差些，但还能达到标准的要求，并有一定的裕度。这三家企业的产品在耐油性能方面勉强通过，而在耐低温方面要通过－40℃的低温卷绕则存在着一定的难度。