耐油耐低溫型低煙無鹵阻燃電纜料的研究

葛小言

(上海電纜研究所，上海200093)

0 引言

近年來，隨著國家對環保與安全的重視，在一些大型建筑或公共場所，如大型商場、娛樂場所、地鐵、車站、船舶、核電站等都要求采用低煙無鹵阻燃電纜。這導致低煙無鹵阻燃電纜料的需求在這幾年快速地增長。據粗略統計，僅長三角地區2009年無鹵阻燃電纜料的產量就達到了10萬t左右，可見國內無鹵阻燃電纜料從上世紀90年代末的興起到如今的規模，增長速度是非常快的。

無鹵阻燃電纜料不僅在產品產量上取得了快速的增長，在產品的性能與種類上也有了更高的要求。像機車電纜、船用電纜等，不僅要求低煙無鹵阻燃，還要求耐油、耐低溫等，而目前市場上常規的低煙無鹵阻燃電纜料在耐油和耐低溫的性能指標上存在著矛盾，要么耐油通過而耐低溫通不過，要么耐低溫通過耐油通不過，很難達到二者之間的平衡。

目前，制造無鹵阻燃料的聚合物大多采用聚烯烴材料，尤以乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)為主。其優點一是價格比較低，二是工藝操作簡便，三是制得的阻燃料燃燒時發煙量低、毒性小;但其主要缺點是耐油性差，與礦物填料結合力弱。

EVA的耐油性能與醋酸乙烯(VA)的含量是相關的。VA含量越高，耐油性越好，但耐低溫性會隨之降低。而通過添加增塑劑可以很好地改善耐低溫性，只是在材料的機械性能上會有所降低。本研究通過選用高VA含量的EVA和采用增塑劑增塑的方法開展了一系列的配方研究工作。

1 機車車輛用耐油耐低溫無鹵阻燃電纜料的性能要求

在目前的電線電纜標準中，機車線對耐油、耐低溫及機械性能的要求較為嚴格，本研究將以GB/T 12528—2008，機車線標準中的要求作為材料試驗的測試依據及材料性能的考核指標［1］。

2 配方設計

2.1 基礎樹脂

根據極性相似相容的原理，由于聚烯烴是非極性或弱極性聚合物，其極性的強弱程度與礦物油相近，所以很容易與礦物油相溶。為了克服這一缺點，在配方設計時，應盡可能選用含有極性基團的聚合物或接枝物，現舉例如下:

(1)乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)及其接枝聚合物——EVA的極性隨著分子內VA含量的增加而增強。當VA含量超過28%時，此聚合物已具備一定的耐油性。但是根據經驗仍達不到耐油電線電纜標準的要求;若將VA含量超過28%的EVA共聚物實行接枝，可進一步增加極性。目前市場上有貨的多是EVA與馬來酸酐接枝物，也有少量是EVA與酰胺的接枝物。

(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)——此類聚合物原本為聚氯乙烯的改性劑。由于其分子主鏈結構中增加了一個極性很強的羰基，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為主，添加一定量的增強劑與相容劑。

2.2 阻燃劑

阻燃劑采用傳統的無機阻燃體系，即氫氧化鋁、氫氧化鎂等。為了保證材料有良好的阻燃性能，添加了某些阻燃助劑。

2.3 增塑劑

增塑劑選用具有耐寒作用的產品，如DOZ、DOS等。

2.4 其它助劑

包括抗氧體系、加工潤滑體系、交聯體系等。

在耐油耐低溫無鹵阻燃電纜料中，機械性能、耐油性能與耐低溫性能之間存在著一定的矛盾，配方設計時須根據具體的要求加以平衡。

3 性能實測值

表1為我們所研制的一個配方的性能實測結果與標準GB/T 12528—2008要求的比較。從表1中可以看出，所研制材料的機械性能、耐油性能以及耐低溫性能均能達到該標準的要求，尤其在低溫和耐油性能方面，明顯優于標準要求。

表2為我們所研制產品與市場上同類產品的對比測試結果。

表2中三家公司為目前國內電纜料的知名企業，尤其在無鹵阻燃電纜料領域。從表中可以看出，我們所研制的產品在耐低溫與耐油性能方面明顯優于他們，唯一不足的地方就是機械性能要差些，但還能達到標準的要求，并有一定的裕度。這三家企業的產品在耐油性能方面勉強通過，而在耐低溫方面要通過－40℃的低溫卷繞則存在著一定的難度。

表1 實測性能與標準要求之比較

表2 對比測試結果

4 結束語

通過采用高VA含量的EVA和采用增塑劑增塑的方法可以很好地解決耐油耐低溫的問題，所研制的電纜料可滿足GB/T 12528—2008標準對耐油耐低溫無鹵阻燃電纜料的要求，并在耐油、耐低溫性能方面優于國內同行企業的相關產品。

［1］GB/T 12528—2008 交流額定電壓3 kV及以下軌道交通車輛用電纜［S］.

［2］金標義.幾種適合作無鹵阻燃耐油料的材料性能介紹［C］//電纜材料面向“十一五”發展與應用技術研討會論文集，2005.128-130.

［3］張祥華，李強杰，任 政.耐油型無鹵阻燃輻照料的研究［C］//全國輻射化工新材料新產品產業化研討會論文集，2008.53-55.