低煙無鹵阻燃聚烯烴電纜料抗開裂性能的研究
隨著合成材料工業的發展,阻燃化已成為合成材料改性的一個重要內容。陽燃材料的研究也備受關注。目前全球阻燃劑市場上最常用的溴系阻燃劑,其添加量相對較少,阻燃效率卻比較高。但由于其燃燒時釋放出大量煙霧和有毒、腐蝕性氣體,污染環境,因此,使用范圍越來越受到限制。歐盟頒布《關于在電氣電子設備中限制使用某些有害物質指令》.限制某些含溴阻燃劑在電子電氣產品中的使用,因此,高阻燃、低毒、低煙、無腐蝕性氣體產生的無鹵型阻燃材料已成為阻燃材料研發的趨勢。無毒、抑煙的無鹵無機阻燃劑,如改性的氫氧化鋁、氫氧化鎂、硼酸鋅等,特別是可用于較高溫度的氫氧化鎂,將進一步得到開發和應用。
低煙無鹵阻燃聚烯烴電纜料是一種環保型產品。該阻燃體系一般使用氫氧化鎂、氫氧化鋁作為阻燃劑。但由于無機阻燃劑單獨使用時填充量大,嚴重影響高分子基體材料的加工性能,并降低了其力學性能。隨著填充量的增加,間隔了聚合物分子鏈間的連續性,減少了大分子鏈間的纏結,降低了材料的強度和韌性。又因樹脂與無機阻燃劑的膨脹系數相差較大,在熱脹冷縮的過程中,由于不均勻收縮而出現結構缺陷,產生內應力工。這是電纜產品的致命缺陷。作者研究了特種抗開裂阻燃協同劑對低煙無鹵阻燃聚烯烴電纜料的抗開裂性能的影響
1、試驗
1.1主要原料
乙烯一醋酸乙烯共聚物(EVA)VS 430,韓國樂天石化公司,氫氧化鎂(經表面處理),海龍鎂普科技有限公司;抗開裂阻燃協同劑自制;抗氧劑 1010天津和安隆新材料股份有限公司。
1.2設備及儀器
哈克轉矩流變儀RM一200C,哈爾濱哈普儀器有限公司;
平板硫化機PLB一400,上海輕工機械股份有限公司;
壓力成型機45噸壓力成型機,上海第一橡塑機械廠;
雙輥混煉機XK一160,上海第一橡塑機械廠;拉力機EMT·2303·B,深圳市新三思材料檢測有限公司;氧指數儀J &2,久濱儀器(上海)有限公司。
1 3試樣制備
為了研究抗開裂阻燃協同劑對聚烯烴電纜料性能的影響,制定了3組試驗配方,如表1所示。
精確稱量干燥的EVA樹脂,放人哈克轉矩流變儀的200 ml-混煉器中,混煉至扭矩平衡;按試驗配方放人預先干燥的氫氧化鎂及其他助劑等混煉,等待扭矩平衡后出料;然后在平板硫化機中, 170 ℃下熱壓8 min,常溫下冷壓5min制成厚度為1 mm片材。
1 4性能測試
拉伸性能按照GB/T 1040一1992,使用萬能電子拉力機測試。拉伸前,試樣在室溫下水平放置 24 h,拉伸試驗于室溫下進行。拉伸速率為200 mm/min,試樣厚度為1 mm.極限氧指數按GB/T2406一1993測試。試樣尺寸為100 mmX6.5 mmX3 mm〔2〕
抗開裂試驗:按GB/T295L 6一1997測試。
2、結果與分析
2.1力學性能
對樹脂及不同配方的低煙無鹵阻燃護套料,按照GB/T 1040一1992測試,測試結果見表2。
由表1可見:配方1樹脂的拉伸強度為18,6 Mpa,斷裂伸長率為660%。配方2為普通阻燃護套料,拉伸強度為10,0MPa,斷裂伸長率為 124%。配方3為添加抗開裂阻燃協同劑的阻燃護套料,拉伸強度為9,8 MPa,與配方2的相差不大;斷裂伸長率為168%,與配方2的提高了35.5%。加人抗開裂阻燃協同劑后,材料力學性能提高。
2,2阻燃性能
對樹脂及不同配方的低煙無鹵阻燃護套料進行阻燃性能評價。按GB/T 2406一1993測試極限氧指數,測試結果見表3。
由表2可見:配方1樹脂的極限氧指數為 17,8%;添加氫氧化鎂阻燃劑后,極限氧指數明顯提高,配方2的為3 7.8%;配方3的為41. 7%,與配方2的相比,提高了10.3%[3-4]
加人抗開裂阻燃協同劑后,阻燃性能提高,并且燃燒后結殼效果略好,如圖1所示。
2、3抗開裂試驗對不同配方的低煙無鹵阻燃護套料,按CYB/ T 295L 6一1997進行抗開裂試驗。分別在1傭,135, 150 ℃下測試,時間均為1 h,測試結果見表4。
加人抗開裂阻燃協同劑后,抗開裂效果明顯。配方2為普通阻燃護套料,100 ℃下抗開裂試驗結果為通過;135 ℃和巧0 ℃下試驗,表觀有融化的現象。配方3為添加抗開裂阻燃協同劑的阻燃護套料,抗開裂試驗全部通過,如圖2所示。
加人抗開裂阻燃協同劑后,氫氧化鎂在樹脂中更好分散,有利于填料與樹脂的界面結合,起到強化界面結合、限制分了鏈段運動等作用,防止裂紋與裂縫的產生,提高了抗開裂能力,降低了對材料力學性能的影響
在與抗開裂試驗相同的條件下,按照GB/T 1040一1992進行拉伸性能試驗,測試結果見表5.6
由表5,6可見:配方3阻燃護套料在3種不同的熱應力開裂條件下,拉伸強度有所增強,斷裂伸長率則緩慢下降。100 ℃下,拉伸強度變化率為 23巧%,斷裂伸長率變化率為一4.8%;135 ℃下,拉伸強度變化率為24.5%,斷裂伸長率變化率為一1L 9%;150 ℃下,拉伸強度變化率為2& 6%,斷裂伸長率變化率為一26.2%
配方2阻燃護套料能通過100℃測試,135 ℃ 和150 ℃下拉伸性能試驗,料片變形或熔化,無法測試。
3、結論
(1)加人抗開裂阻燃協同劑后,斷裂伸長率由 124%提高至168%,拉伸強度變化率為一巳0%·
(2)加人抗開裂阻燃協同劑后,極限氧指數有所上升,由37,8%提高至4L 7%。
(3)加人抗開裂阻燃協同劑后,抗開裂效果明顯,全部符合測試要求。
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