電纜用阻燃綁扎帶的研制

楊宏艷

(沈陽(yáng)天榮電纜材料有限公司，遼寧 沈陽(yáng)110027)

0 引言

電纜的阻燃一般采用的方法是在成纜線芯外包扎2～3層阻燃帶作為阻燃層。文獻(xiàn)［1］研制的電纜用無(wú)鹵低煙阻燃帶，其采用中堿玻璃纖維布作為骨架材料，易導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)工人皮膚發(fā)癢和由于吸入玻璃纖維引起呼吸道疾病。并且由于沒(méi)有自粘性，帶材本身比較硬，包繞不是很緊密，給后續(xù)工藝帶來(lái)困難。

為解決上述問(wèn)題，我公司研制開(kāi)發(fā)了電纜用阻燃綁扎帶。產(chǎn)品阻燃效果理想，綁扎纜芯更牢固，同時(shí)制造工藝簡(jiǎn)單，技術(shù)性能穩(wěn)定并降低了生產(chǎn)成本。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)原料

純丙乳液、氫氧化鎂(1250目)、三芳基磷酸酯、磷酸鋁、羧甲基纖維素，工業(yè)級(jí)，市售;氧化鋯，進(jìn)口。

1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備及儀器

BME1000XL高剪切乳化機(jī)，上海威廣機(jī)械制造有限公司;LD-1000電子拉伸試驗(yàn)機(jī)，濟(jì)南試驗(yàn)儀器設(shè)備廠;FA2204B電子天平，上海精密科學(xué)儀器有限公司;400～125千分尺，桂林量具刃具有限責(zé)任公司;M606B數(shù)顯氧指數(shù)儀，青島山紡儀器有限公司。

1.3 試樣的制備

配方(質(zhì)量份數(shù)):純丙乳液30份，氫氧化鎂38份，三芳基磷酸酯1份，磷酸鋁1份，羧甲基纖維素0.01份，氧化鋯1份，自來(lái)水30份。

1.4 工藝

按照配方比例準(zhǔn)確稱取原料，將純丙乳液和自來(lái)水加入到高剪切乳化機(jī)容器中，然后加入氫氧化鎂、三芳基磷酸酯、磷酸鋁和氧化鋯，最后加入羧甲基纖維素。當(dāng)所有粉體全部溶解在液體組分中時(shí)，停止運(yùn)行。出料，即得阻燃膠。

將上述膠液通過(guò)復(fù)合的方式，雙面涂覆于滌絲綢上，線速度8 m/min。

然后經(jīng)烘干、分切得到阻燃綁扎帶產(chǎn)品。

1.5 測(cè)試項(xiàng)目及方法(見(jiàn)表1)

表1 測(cè)試項(xiàng)目及方法

2 材料的選擇

2.1 基材的選擇

本實(shí)驗(yàn)選擇滌絲綢作為基材，而未選擇文獻(xiàn)［1、2］中采用的中堿玻璃纖維布，是因?yàn)?

(1)在加工過(guò)程中，易導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)工人皮膚過(guò)敏和由于吸入玻璃纖維引起的呼吸系統(tǒng)疾病;

(2)由于玻璃纖維布的單重大，相應(yīng)地增加了產(chǎn)品的重量;

(3)玻璃纖維延伸率極低，外力增大時(shí)，易造成布的脆性斷裂。

故選擇具有強(qiáng)度高、彈性模量大、耐熱性好、化學(xué)穩(wěn)定性優(yōu)良等特點(diǎn)的滌絲綢作為成纜綁扎用帶的基材。

2.2 紡織乳液的選擇

目前常用的紡織乳液為純丙乳液、苯丙乳液和醋丙乳液。

純丙乳液:具有優(yōu)良的耐酸、耐堿、耐老化、耐候性、抗回粘性和低溫柔韌性，且無(wú)毒性和無(wú)腐蝕性，但價(jià)格相對(duì)高些。

苯丙乳液:有良好的耐候、耐堿、耐水性，韌性和彈性相對(duì)較低，產(chǎn)品中留有乳化劑等雜質(zhì)，難以完全除凈，有損電性能。

醋丙乳液:耐水、耐堿和耐候性不理想，但低溫成膜性相對(duì)較佳［3-5］。

本實(shí)驗(yàn)選用純丙乳液。

2.3 阻燃劑的選擇

選擇實(shí)用的阻燃劑，需在滿足基本要求的情況下，在其他要求間折衷，取得最佳的綜合平衡［6］。

2.3.1 阻燃劑類別

阻燃劑種類繁多，按化合物類型來(lái)分，阻燃劑可分為無(wú)機(jī)阻燃劑和有機(jī)阻燃劑兩大類［7］。

(1)無(wú)機(jī)阻燃劑

無(wú)機(jī)阻燃劑具有價(jià)格低、發(fā)煙小、不產(chǎn)生腐蝕性氣體和有毒氣體，且熱穩(wěn)定性好、不揮發(fā)、不析出等特點(diǎn)，包括磷系:紅磷、聚磷酸銨、磷酸鹽等;銻系:三氧化二銻、五氧化二銻等;錫系:氧化錫、氫氧化錫等;鉬系:氧化鉬、八鉬酸銨等;鋯系:氧化鋯、氫氧化鋯等;硼系:硼酸鋅、偏硼酸鋇等;以及需要填充量大才能達(dá)到阻燃效果的，如:氫氧化鋁、氫氧化鎂、碳酸鈣等［8］。

(2)有機(jī)阻燃劑

有機(jī)阻燃劑，按其所含的阻燃元素可分為磷系、鹵系(氯系和溴系)等。

RoHS和REACH等法律法規(guī)限制了鹵系(氯系和溴系)阻燃劑的使用，在全球無(wú)鹵化的大環(huán)境下，鹵系(氯系和溴系)不在本實(shí)驗(yàn)選擇范圍之內(nèi)，因?yàn)槠淙紵a(chǎn)物一旦進(jìn)入大氣就很難除去，嚴(yán)重地污染了大氣環(huán)境，甚至能造成臭氧層的破壞［9］。

磷系阻燃劑阻燃效果好，但對(duì)高聚物的機(jī)械性能影響較大。有機(jī)磷阻燃劑包括磷酸酯、膦酸及膦酸酯、膦氧化合物、環(huán)狀磷酸酯、含磷二元醇及多元醇［10］。磷系阻燃劑發(fā)煙量大、易水解、熱穩(wěn)定性差且毒性大，因而限制了其應(yīng)用。

2.3.2 本實(shí)驗(yàn)采用的阻燃劑

本實(shí)驗(yàn)采用氫氧化鎂、三芳基磷酸酯、磷酸鋁復(fù)配的阻燃劑。

氫氧化鎂:氫氧化鎂分解時(shí)不產(chǎn)生腐蝕性和有毒氣體，而且它呈堿性，可以吸收和中和燃燒時(shí)釋放出的酸性氣體，分解生成的活性氧化鎂也可以吸收燃燒時(shí)產(chǎn)生的有害氣體、煙霧和未完全燃燒的熔化殘留物，消除煙霧，使熔滴的產(chǎn)生過(guò)程停止，從而達(dá)到阻燃的目的。

三芳基磷酸酯:良好的阻燃性且兼有增塑性，無(wú)毒，生物可降解，有利于環(huán)境保護(hù)和使用者的健康;不影響材料的機(jī)械性能，在低溫下也有非常好的加工性能;相容性好。

磷酸鋁:耐高溫和耐候性能好。

2.4 助劑的選擇

本實(shí)驗(yàn)選擇羧甲基纖維素鈉，具有粘合、增稠、增強(qiáng)、乳化等作用。氧化鋯:具有較好的熱穩(wěn)定性和耐酸堿性。

3 制作的阻燃綁扎帶的性能

所得制品性能見(jiàn)表2。

表2 電纜用阻燃綁扎帶性能

4 結(jié)束語(yǔ)

本實(shí)驗(yàn)以滌絲綢為基材，并配合阻燃膠制備電纜用阻燃綁扎帶，產(chǎn)品阻燃效果理想，綁扎纜芯更牢固，提高了消防安全性能，同時(shí)制造工藝簡(jiǎn)單，技術(shù)性能穩(wěn)定且降低了生產(chǎn)成本。

［1］曠天申，孫玉良，楊 剛.阻燃電纜的結(jié)構(gòu)材料無(wú)鹵低煙阻燃帶研制［J］.電線電纜，1999(2):36-38.

［2］楊宏艷.電纜用半導(dǎo)電阻燃帶的研究［J］.電線電纜，2010(5):26-28.

［3］劉淑霞，焦書(shū)科.水性丙烯酸系樹(shù)脂涂料的制備、性能和應(yīng)用［J］.高分子通報(bào)，1992(1):52-56.

［4］張心壓.有機(jī)硅氧烷改性丙烯酸酯微乳液的合成及其性能與應(yīng)用研究［D］.華南理工大學(xué)碩士論文，2003.

［5］張華騰，庚美月.純丙乳液合成涂料的研究［J］.高橋石化，2001，16(5):8-9.

［6］歐育湘.實(shí)用阻燃技術(shù)［M］.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2002.133-134.

［7］高維英.磷氮型膨脹阻燃最新研究動(dòng)態(tài)［J］.武警學(xué)院學(xué)報(bào)，2008，24(12):12-16.

［8］周向東，易 輝，陳學(xué)遂.國(guó)內(nèi)外用于紡織品阻燃劑的發(fā)展動(dòng)態(tài)［J］.印染助劑，2008，25(9):6-9.

［9］歐育湘.多溴二苯醚阻燃體系熱裂及燃燒產(chǎn)物的研究［J］.阻燃材料與技術(shù)，1997(2):7-12.

［10］余宗萍，許江松，楊 軍.磷酸酯改性的丙烯酸酯低聚物的合成［J］.涂料工業(yè)，2005，35(9):41-43.