浅谈硅烷自然交联低烟无卤聚烯烃绝缘料应用前景

周青海 王军棋

摘  要：低烟无卤聚烯烃材料作为安全、环保、绿色能源材料得到了电线电缆领域的一致认可。随着建筑行业消防安全领域的日益严谨，电线电缆领域适应领域的开拓与发展，低烟无卤聚烯烃材料随着电线电缆产品种类的增多，各类各性能材料也相继被研发使用，该文主要介绍低烟无卤聚烯烃绝缘料在电线电缆行业中的应用。

关键词：硅烷;低烟无卤聚烯烃材料;电线电缆

中图分类号：TM215               文献标志码：A

0 前言

随着城市的发展，地面上的高楼大厦密集度增加，使地下轨道交通、城市管廊项目得到开发。电线电缆需求量越来越大，辐射密集度越来越高。同时因为电线电缆质量问题造成消防安全灾难事故也频繁发生，如何降低火灾的发生概率及发生火灾的死亡率，低烟、无卤、阻燃、耐火、环保、安全已成为电线电缆领域所共同研发的方向。

随着建筑行业消防安全及公众安全意识的提高，对于涉及公众安全的建筑场所象：酒店、商场、车站、机场等，对于电线电缆要求低烟、无卤、阻燃、耐火、环保，安全成为一个重要的使用性能指标，传统家装JB/T 8734—2017的BV电线已经无法满足市场需要，新型JB/T 10491—2004的WDZ-BYJ电线即低烟无卤阻燃交联聚乙烯绝缘铜芯电线。

WD：无卤低烟，指绝缘、保护层材料在火焰中燃烧产生的有毒烟雾在要求的数值以下，用于较大公共场合（象大型商场）配电;Z 表示阻燃，BYJ 是交联聚乙烯绝缘的电线， WDZ-BYJF表示铜芯辐照交联低烟无卤阻燃聚乙烯绝缘电线电缆。

WDZ-BYJ电线，环保型新一代阻燃型交联低烟无卤聚烯烃作绝缘的更新换代产品，具有优异的阻燃、低烟、低毒性能，克服了传统的含卤聚合物燃烧时产生大量烟雾使人窒息和腐蚀仪器设备的缺陷，代表了当今电线电缆的发展趋势。

1 常用的交联型低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料

交联低烟无卤聚烯烃作绝缘料交联后，可提高材料的机械性能、耐热性能、耐环境应力开裂等性能，拓宽材料的应用范围、提高材料的可靠性和寿命。目前国内常用的交联型低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料主要有辐照交联、紫外光交联和硅烷交联3种。

1.1 辐照交联料

辐照交联料是国内使用最早而且是目前用量最多的交联型低烟无卤阻燃聚烯烃绝缘材料。但是由于国内大部分电缆厂没有辐照设备，现在对于辐照设备的安装及附属成本过高。所以这些厂家如果使用辐照交联料，必须采用外委加工的方式来完成辐照交联。这样不但成本（辐照成本和运输成本）增加而且产品质量和交货期不能自己控制。所以整体综合考虑，辐照交联料方式而言其产品性能最为可靠稳定，但是其成本（设备成本）较高，国内线缆市场竞争力太低。

1.2 紫外光交联料

紫外光交联技术虽然克服了上述辐照交联弊端，可以在线一次性交联，也是近年来应用较多的材料。但是由于其使用的是紫外光在线交联方式，因此其生产效率较低，挤出速度太快容易出现不交联现象，太慢容易出现过交联现象，并且紫外灯管需要经常更换，如果没有及时更换，产品也会出现不交联现象，而且何时更换灯管不好确定。一旦经过紫外光交联的电线没有交联好，则不可以重复交联。而且交联料的颜色也会影响交联程度。

總而言之紫外光交联料作为一种继辐照交联料后新开发研究的新型材料，受其材质性能和和设备影响，采用该材料其配套设备还要进一步进行开发研究，因此其材料应用受到设备及其材料本身存在一定局限性。

1.3 硅烷交联料

硅烷交联低烟无卤阻燃聚烯烃绝缘料是将硅烷交联技术和无卤阻燃技术有机结合，应用于电缆材料中而形成的一个新的电缆料。它不但生产效率高（有些厂家生产速度可达95 m/min），而且交联方便，既可选择温水或蒸汽交联，亦可选择自然交联。同时其交联质量稳定，交联程度基本不受颜色影响。

1.4 硅烷自然交联料

硅烷自然交联低烟无卤阻燃聚烯烃绝缘料，是在硅烷交联低烟无卤阻燃聚烯烃绝缘料基础上通过改变其引发剂、氧化剂配比含量，应用于电缆材料中而形成的一个电缆料新品种。它不但生产效率高而且交联方便，相比硅烷交联料的温水、蒸汽交联最重要可选择自然交联。同时其交联质量稳定，应用于电缆类产品生产操作灵活性较高。

硅烷自然交联低烟无卤阻燃聚烯烃绝缘料的生产工艺却相当复杂，技术难度大，所以在国内至今未能大批量使用。甚至有些厂家还在试验研究阶段，电缆行业中的工程技术人员对此产品的生产和使用情况认识也较浅。而该材料综合其使用性价比较高，将会是未来所研究开发的方向。

2 硅烷自然交联低烟无卤聚烯烃绝缘料的研发使用前景

硅烷交联低烟无卤材料长期以来一直是材料研发领域的热点课题，上海交通大学的江平开教授在2007年就指导学生研究了硅烷交联聚烯烃弹性体无卤阻燃复合材料，其采用氢氧化镁为阻燃剂，研究了阻燃剂用量、硅烷用量、DCP用量等对POE、EVA体系的聚烯烃材料阻燃、交联等性能的影响。大连工业大学刘旭等同样采用氢氧化镁作为阻燃剂，以单螺杆挤出机为反应器，研究了交联度、氢氧化镁和EVA用量对复合体系阻燃性能、力学性能的影响以及EVA对硅烷交联氢氧化镁复合材料微光结构的影响。综上所述，在研发此材料时对下述关键材料选择至关重要：基体树脂的选择、引发剂的选择、阻燃剂的选择、硅烷交联剂的选择、催化剂的选择、抗氧剂等材料的选择，同时也提倡行业内的各个生产及研发机构提供性能优越材料共同进行开发利用。

2.1 硅烷自然交联低烟无卤聚烯烃绝缘料的生产方式

硅烷自然交联低烟无卤聚烯烃绝缘料虽然是在硅烷交联低烟无卤阻燃聚烯烃绝缘料基础上研发的，但是其生产过程却比前者要求更严格，生产控制更复杂。在生产硅烷交自然联低烟无卤阻燃聚烯烃绝缘料时，生产过程中时刻警惕水分的进入。所以在选择生产工艺时，必须谨慎。在生产时，更要严格管理，尽量采用自动化或半自动化工艺，减少因人为原因导致的错误。

2.2 硅烷自然交联低烟无卤聚烯烃绝缘料的应用

目前国内使用的交联低烟无卤阻燃聚烯烃绝缘料主要用于布电线中。国外的产品还可用于太阳能、汽车线甚至核电站电缆中。

对于硅烷自然交联低烟无卤聚烯烃绝缘料在使用时，应该首先将A料和B料混合均匀，于专门的低烟无卤螺杆挤出机中挤出。挤出速度许根据具体设备和产品规格而定。产品挤出后的交联可采用自然交联。一般来说，夏季温度较高时可采用自然交联，交联时间为3～5天，由于冬季温度湿度较低，可采用蒸汽交联设备创造自然交联所需温度及湿度环境加快交联速度。采用该方式生产操作更方便，生产成本更低廉。

3 结语

硅烷自然交联低烟无卤阻燃聚烯烃绝缘料提供了比辐照交联料更简便的制造成本，更节能的交联方式，且生产成本低廉、工序简单容易操作，同时应用在产品的生产成本更低廉，与紫外光交联料对比材料性能更稳定，产品性能更稳定，生产效率及生产方式更便捷。得到了越来越多的电缆制造厂商的好评，使用量正稳步上升。象该材料价格进一步调整降低，有辐照交联绝缘料趋势。

采用硅烷自然交联低烟无卤阻燃聚烯烃绝缘料生产电线有其突出的优点，尤其适合我国电缆行业形势。希望硅烷自然交联低烟无卤阻燃聚烯烃绝缘料的生产者和使用者应不断加强对该产品的研究改进及提高对该产品的性能，使该产品性能更优异，扩大其在电线电缆的更多产品中的应用。

参考文献

[1]张国强.硅烷交联聚烯烃弹性体无卤阻燃复合材料的研究[D].上海交通大学，2007.

[2]刘旭，刘俊龙.硅烷交联聚乙烯/氢氧化镁复合体系性能研究[J].大连工业大学学报，2012，31（1）：67-70.