无卤阻燃电缆料研究进展

孙安

摘 要：综述了近几年无卤阻燃聚烯烃电缆料的研究进展，主要从金属氢氧化物阻燃体系、膨胀型阻燃体系、有机硅阻燃体系、硼系阻燃体系及纳米阻燃体系等方面分析了无卤阻燃电缆料的发展现状，并展望了应用无卤阻燃技术电缆料的发展方向。

关键词：无卤阻燃 电缆料 研究进展

中图分类号：TQ325.1 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）12（a）-0056-02

因聚烯烃具有质量轻、无毒、流动性好、容易加工成型、优良的电性能、良好的耐腐蚀性和力学性能，被广泛应用于电线电缆行业和建筑领域等。但聚烯烃阻燃性能极差，氧指数在17～19范围内，属于易燃材料，尤其在燃烧时有滴落物产生，极易造成火势蔓延，造成生命财产损失[1]。所以聚烯烃材料阻燃性能的研究，受到了极大的关注，也取得了巨大的成功。

现在普遍使用的电线电缆绝缘料中依靠添加阻燃剂，来提高阻燃性能，常用的阻燃剂有金属氢氧化物阻燃剂、磷系阻燃剂、膨胀型阻燃剂、有机硅阻燃剂和硼系阻燃剂，也大量采用改性阻燃剂和复配体系的阻燃剂。该文综述了近几年无卤阻燃聚烯烃电缆料的研究进展。

1 金属氢氧化物阻燃体系

金属氢氧化物作为阻燃剂添加到无卤阻燃聚烯烃电缆料中，主要有两种：氢氧化镁（MH）和氢氧化铝（ATH）。这是因为其具有三重功能：阻燃、抑烟和填充。但是，MH和ATH的缺点也较为明显，主要体现在填充量大、亲水疏油、与非极性聚合物材料相容性差，对聚合物材料的力学性能和加工性能有很大的影响。

陈敏等[2]采用不同牌号的ATH作为阻燃剂，研究树脂材料的阻燃性能，结果表明，使用104LEO作为阻燃剂，并用硅烷偶聯剂对其进行表面处理，树脂体系的极限氧指数达到34，阻燃性能明显提高。同时，经过表面处理的ATH树脂体系的吸水量低于3%，是聚合物体系正常的吸水量范围。

江玉等[3]采用ATH和MH复配，并用使用MF对其进行微胶囊改性，得到M-MA，并通过熔融共混法制备了EVA/M-MA复合材料，通过对其阻燃性能的研究表明，EVA/M-MA体系的极限氧指数随着M-MA的增加而增加。

2 磷系阻燃体系

磷系阻燃剂是一类应用广泛的无卤阻燃剂，其具有良好的热稳定性、不挥发等性能。同时磷系阻燃剂燃烧时发烟量和毒性较低。红磷作为磷系阻燃剂的代表，因其含磷量高，只含有阻燃元素P，所以阻燃效率高，但是红磷吸湿释放有毒气体。因此红磷的改性研究受到很大的关注。

朱超等[4]采用双层包覆的方法改性合成了白度化微胶囊阻燃剂，性能测试表明，白度化红磷的吸水性为0.149%，吸水性变小，具有更高的稳定性。阻燃剂的着火点随着其完全包覆程度而变化，当包覆程度越高时，着火点越高，也就是阻燃效果越好。

王会娅[5]采用添加阻燃剂FR来改善PE的阻燃性能。通过LOI方法研究阻燃剂FR对PE阻燃性能的影响，结果表明，当阻燃剂FR添加量为10 wt%时，PE体系的LOI值是24.2%；当阻燃剂FR添加量为30%时，PE体系的LOI值为25.8%，阻燃性能得到显著提升。通过SEM分析得出，在燃烧初期，FR会促使PE形成连续的致密炭层，对气体起到了阻隔的作用。

3 膨胀型阻燃体系

膨胀型阻燃剂是以含有磷、氮和碳元素为主的一种复合阻燃剂。采用膨胀型阻燃体系的塑料在燃烧时，表面产生炭质泡沫层，起到抑制燃烧的效果，并且低烟和低毒。

黄科等[6]采用APP和DPER复配的膨胀型阻燃剂，并使用硅酸盐类协效剂ZEO和MMT，阻燃EVA，对其体系阻燃性能研究，结果表明，当APP为35 phr，DPER为5 phr，EVA体系阻燃性能最佳，当加入1.5 phr的ZEO和2 phr的MMT时，EVA体系的阻燃性能显著提高。

孟圆圆等[7]利用IFR和自制的蒙脱土（OMMT）协同阻燃LLDPE，测试体系的LOI，研究结果表明，当IFR添加量为30份，OMMT添加量为2%时，LLDPE体系的LOI值提高到25.2%。通过SEM分析测试得知，OMMT/IFR/LLDPE体系燃烧残留物可以形成褶皱的炭层，阻隔基体与燃烧区的热质传递，使得阻燃性能显著提高。

4 有机硅阻燃体系

有机硅阻燃剂包括聚硅氧烷、有机硅氧烷、硅树脂和硅氧烷共聚物等。由于其具有阻燃效率高、低烟和环境友好等特点，这使得其发展受到关注。硅氧烷链段可以提高材料的氧指数，并且燃烧后的成炭量也会增加，这可以降低体系的热释放量。

李运涛等[8]利用氨基硅烷、苯基硅烷和DOPO衍生物为原料，制备了含有P、N和Si 3种元素的阻燃剂。用自制的有机硅阻燃剂阻燃PP，试验结果表明，当有机硅阻燃剂用量为25%时，体系的LOI值为25.7%，UL-94阻燃级别可以达到V-0级。

张鑫等[9]采用硅橡胶、马来酸酐和聚乙烯制备了新型相容剂，并对复合材料的LOI进行了研究，结果表明，当相容剂的用量为10 wt%时，无机阻燃剂在基体树脂中分散较好，阻燃体系的氧指数为34%。

5 结语

随着科技的进步，经济的飞速发展，建筑、航空航天、地铁和通信等领域都要求使用具有无卤阻燃性能的电线电缆，无卤阻燃剂的需求量大大地增加，加大了阻燃剂的研究发展。未来，阻燃剂将向低烟、低毒和环境友好型方向发展。对已有的阻燃剂进行超细化、改性和复配等研究，这必然是阻燃剂未来的研究方向。

参考文献

[1] 赵斌，张胜，王菊琳，等.无卤阻燃聚烯烃电缆料的研究进展[J].中国塑料，2011，25（9）：61-65.

[2] 陈敏，张建耀，张丽本，等.氢氧化铝在热塑性低烟无卤阻燃材料中的性能研究[J].技术管理，2014（11）：108-109.

[3] 江玉，谷晓昱，赵静然，等.氢氧化镁/氢氧化铝混合微胶囊阻燃剂的制备及其性能研究[J].中国塑料，2014，28（8）：22-26.

[4] 朱超，李惠萍，陈世军，等.白度化微胶囊红磷阻燃剂的研究与制备[J].现代化工，2015，35（4）：116-118.

[5] 王会娅.无卤阻燃聚乙烯材料的制备及性能[J].塑料，2015，44（4）：60-63.

[6] 陈少华，刘石磊，杨林，等.磷氮硅一体化膨胀型阻燃剂阻燃聚丙烯[J].高分子材料科学与工程，2013，29（5）：129-132.

[7] 黄科，张婧，刘思阳，等.膨胀型无卤阻燃材料的制备及其辐照交联工艺研究[J].塑料工业，2013，41（5）：120-122.

[8] 李运涛，郭荣誉，范娇娇，等.新型有机硅阻燃剂的合成及其表征[J].陕西科技大学学报，2015，33（1）：90-94.

[9] 张鑫，杨荣，邹国享，等.含硅阻燃大分子相容剂的制备及其在无卤阻燃聚乙烯复合材料中的协效作用[J].复合材料学报，2015，32（6）：1618-1624.