低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料抗开裂性能的研究
随着合成材料工业的发展,阻燃化已成为合成材料改性的一个重要内容。阳燃材料的研究也备受关注。目前全球阻燃剂市场上最常用的溴系阻燃剂,其添加量相对较少,阻燃效率却比较高。但由于其燃烧时释放出大量烟雾和有毒、腐蚀性气体,污染环境,因此,使用范围越来越受到限制。欧盟颁布《关于在电气电子设备中限制使用某些有害物质指令》.限制某些含溴阻燃剂在电子电气产品中的使用,因此,高阻燃、低毒、低烟、无腐蚀性气体产生的无卤型阻燃材料已成为阻燃材料研发的趋势。无毒、抑烟的无卤无机阻燃剂,如改性的氢氧化铝、氢氧化镁、硼酸锌等,特别是可用于较高温度的氢氧化镁,将进一步得到开发和应用。
低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料是一种环保型产品。该阻燃体系一般使用氢氧化镁、氢氧化铝作为阻燃剂。但由于无机阻燃剂单独使用时填充量大,严重影响高分子基体材料的加工性能,并降低了其力学性能。随着填充量的增加,间隔了聚合物分子链间的连续性,减少了大分子链间的缠结,降低了材料的强度和韧性。又因树脂与无机阻燃剂的膨胀系数相差较大,在热胀冷缩的过程中,由于不均匀收缩而出现结构缺陷,产生内应力工。这是电缆产品的致命缺陷。作者研究了特种抗开裂阻燃协同剂对低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料的抗开裂性能的影响
1、试验
1.1主要原料
乙烯一醋酸乙烯共聚物(EVA)VS 430,韩国乐天石化公司,氢氧化镁(经表面处理),海龙镁普科技有限公司;抗开裂阻燃协同剂自制;抗氧剂 1010天津和安隆新材料股份有限公司。
1.2设备及仪器
哈克转矩流变仪RM一200C,哈尔滨哈普仪器有限公司;
平板硫化机PLB一400,上海轻工机械股份有限公司;
压力成型机45吨压力成型机,上海第一橡塑机械厂;
双辊混炼机XK一160,上海第一橡塑机械厂;拉力机EMT·2303·B,深圳市新三思材料检测有限公司;氧指数仪J &2,久滨仪器(上海)有限公司。
1 3试样制备
为了研究抗开裂阻燃协同剂对聚烯烃电缆料性能的影响,制定了3组试验配方,如表1所示。
精确称量干燥的EVA树脂,放人哈克转矩流变仪的200 ml-混炼器中,混炼至扭矩平衡;按试验配方放人预先干燥的氢氧化镁及其他助剂等混炼,等待扭矩平衡后出料;然后在平板硫化机中, 170 ℃下热压8 min,常温下冷压5min制成厚度为1 mm片材。
1 4性能测试
拉伸性能按照GB/T 1040一1992,使用万能电子拉力机测试。拉伸前,试样在室温下水平放置 24 h,拉伸试验于室温下进行。拉伸速率为200 mm/min,试样厚度为1 mm.极限氧指数按GB/T2406一1993测试。试样尺寸为100 mmX6.5 mmX3 mm〔2〕
抗开裂试验:按GB/T295L 6一1997测试。
2、结果与分析
2.1力学性能
对树脂及不同配方的低烟无卤阻燃护套料,按照GB/T 1040一1992测试,测试结果见表2。
由表1可见:配方1树脂的拉伸强度为18,6 Mpa,断裂伸长率为660%。配方2为普通阻燃护套料,拉伸强度为10,0MPa,断裂伸长率为 124%。配方3为添加抗开裂阻燃协同剂的阻燃护套料,拉伸强度为9,8 MPa,与配方2的相差不大;断裂伸长率为168%,与配方2的提高了35.5%。加人抗开裂阻燃协同剂后,材料力学性能提高。
2,2阻燃性能
对树脂及不同配方的低烟无卤阻燃护套料进行阻燃性能评价。按GB/T 2406一1993测试极限氧指数,测试结果见表3。
由表2可见:配方1树脂的极限氧指数为 17,8%;添加氢氧化镁阻燃剂后,极限氧指数明显提高,配方2的为3 7.8%;配方3的为41. 7%,与配方2的相比,提高了10.3%[3-4]
加人抗开裂阻燃协同剂后,阻燃性能提高,并且燃烧后结壳效果略好,如图1所示。
2、3抗开裂试验对不同配方的低烟无卤阻燃护套料,按CYB/ T 295L 6一1997进行抗开裂试验。分别在1佣,135, 150 ℃下测试,时间均为1 h,测试结果见表4。
加人抗开裂阻燃协同剂后,抗开裂效果明显。配方2为普通阻燃护套料,100 ℃下抗开裂试验结果为通过;135 ℃和巧0 ℃下试验,表观有融化的现象。配方3为添加抗开裂阻燃协同剂的阻燃护套料,抗开裂试验全部通过,如图2所示。
加人抗开裂阻燃协同剂后,氢氧化镁在树脂中更好分散,有利于填料与树脂的界面结合,起到强化界面结合、限制分了链段运动等作用,防止裂纹与裂缝的产生,提高了抗开裂能力,降低了对材料力学性能的影响
在与抗开裂试验相同的条件下,按照GB/T 1040一1992进行拉伸性能试验,测试结果见表5.6
由表5,6可见:配方3阻燃护套料在3种不同的热应力开裂条件下,拉伸强度有所增强,断裂伸长率则缓慢下降。100 ℃下,拉伸强度变化率为 23巧%,断裂伸长率变化率为一4.8%;135 ℃下,拉伸强度变化率为24.5%,断裂伸长率变化率为一1L 9%;150 ℃下,拉伸强度变化率为2& 6%,断裂伸长率变化率为一26.2%
配方2阻燃护套料能通过100℃测试,135 ℃ 和150 ℃下拉伸性能试验,料片变形或熔化,无法测试。
3、结论
(1)加人抗开裂阻燃协同剂后,断裂伸长率由 124%提高至168%,拉伸强度变化率为一巳0%·
(2)加人抗开裂阻燃协同剂后,极限氧指数有所上升,由37,8%提高至4L 7%。
(3)加人抗开裂阻燃协同剂后,抗开裂效果明显,全部符合测试要求。