無鹵阻燃電纜料研究進展

孫安

摘 要：綜述了近幾年無鹵阻燃聚烯烴電纜料的研究進展，主要從金屬氫氧化物阻燃體系、膨脹型阻燃體系、有機硅阻燃體系、硼系阻燃體系及納米阻燃體系等方面分析了無鹵阻燃電纜料的發展現狀，并展望了應用無鹵阻燃技術電纜料的發展方向。

關鍵詞：無鹵阻燃 電纜料 研究進展

中圖分類號：TQ325.1 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）12（a）-0056-02

因聚烯烴具有質量輕、無毒、流動性好、容易加工成型、優良的電性能、良好的耐腐蝕性和力學性能，被廣泛應用于電線電纜行業和建筑領域等。但聚烯烴阻燃性能極差，氧指數在17～19范圍內，屬于易燃材料，尤其在燃燒時有滴落物產生，極易造成火勢蔓延，造成生命財產損失[1]。所以聚烯烴材料阻燃性能的研究，受到了極大的關注，也取得了巨大的成功。

現在普遍使用的電線電纜絕緣料中依靠添加阻燃劑，來提高阻燃性能，常用的阻燃劑有金屬氫氧化物阻燃劑、磷系阻燃劑、膨脹型阻燃劑、有機硅阻燃劑和硼系阻燃劑，也大量采用改性阻燃劑和復配體系的阻燃劑。該文綜述了近幾年無鹵阻燃聚烯烴電纜料的研究進展。

1 金屬氫氧化物阻燃體系

金屬氫氧化物作為阻燃劑添加到無鹵阻燃聚烯烴電纜料中，主要有兩種：氫氧化鎂（MH）和氫氧化鋁（ATH）。這是因為其具有三重功能：阻燃、抑煙和填充。但是，MH和ATH的缺點也較為明顯，主要體現在填充量大、親水疏油、與非極性聚合物材料相容性差，對聚合物材料的力學性能和加工性能有很大的影響。

陳敏等[2]采用不同牌號的ATH作為阻燃劑，研究樹脂材料的阻燃性能，結果表明，使用104LEO作為阻燃劑，并用硅烷偶聯劑對其進行表面處理，樹脂體系的極限氧指數達到34，阻燃性能明顯提高。同時，經過表面處理的ATH樹脂體系的吸水量低于3%，是聚合物體系正常的吸水量范圍。

江玉等[3]采用ATH和MH復配，并用使用MF對其進行微膠囊改性，得到M-MA，并通過熔融共混法制備了EVA/M-MA復合材料，通過對其阻燃性能的研究表明，EVA/M-MA體系的極限氧指數隨著M-MA的增加而增加。

2 磷系阻燃體系

磷系阻燃劑是一類應用廣泛的無鹵阻燃劑，其具有良好的熱穩定性、不揮發等性能。同時磷系阻燃劑燃燒時發煙量和毒性較低。紅磷作為磷系阻燃劑的代表，因其含磷量高，只含有阻燃元素P，所以阻燃效率高，但是紅磷吸濕釋放有毒氣體。因此紅磷的改性研究受到很大的關注。

朱超等[4]采用雙層包覆的方法改性合成了白度化微膠囊阻燃劑，性能測試表明，白度化紅磷的吸水性為0.149%，吸水性變小，具有更高的穩定性。阻燃劑的著火點隨著其完全包覆程度而變化，當包覆程度越高時，著火點越高，也就是阻燃效果越好。

王會婭[5]采用添加阻燃劑FR來改善PE的阻燃性能。通過LOI方法研究阻燃劑FR對PE阻燃性能的影響，結果表明，當阻燃劑FR添加量為10 wt%時，PE體系的LOI值是24.2%；當阻燃劑FR添加量為30%時，PE體系的LOI值為25.8%，阻燃性能得到顯著提升。通過SEM分析得出，在燃燒初期，FR會促使PE形成連續的致密炭層，對氣體起到了阻隔的作用。

3 膨脹型阻燃體系

膨脹型阻燃劑是以含有磷、氮和碳元素為主的一種復合阻燃劑。采用膨脹型阻燃體系的塑料在燃燒時，表面產生炭質泡沫層，起到抑制燃燒的效果，并且低煙和低毒。

黃科等[6]采用APP和DPER復配的膨脹型阻燃劑，并使用硅酸鹽類協效劑ZEO和MMT，阻燃EVA，對其體系阻燃性能研究，結果表明，當APP為35 phr，DPER為5 phr，EVA體系阻燃性能最佳，當加入1.5 phr的ZEO和2 phr的MMT時，EVA體系的阻燃性能顯著提高。

孟圓圓等[7]利用IFR和自制的蒙脫土（OMMT）協同阻燃LLDPE，測試體系的LOI，研究結果表明，當IFR添加量為30份，OMMT添加量為2%時，LLDPE體系的LOI值提高到25.2%。通過SEM分析測試得知，OMMT/IFR/LLDPE體系燃燒殘留物可以形成褶皺的炭層，阻隔基體與燃燒區的熱質傳遞，使得阻燃性能顯著提高。

4 有機硅阻燃體系

有機硅阻燃劑包括聚硅氧烷、有機硅氧烷、硅樹脂和硅氧烷共聚物等。由于其具有阻燃效率高、低煙和環境友好等特點，這使得其發展受到關注。硅氧烷鏈段可以提高材料的氧指數，并且燃燒后的成炭量也會增加，這可以降低體系的熱釋放量。

李運濤等[8]利用氨基硅烷、苯基硅烷和DOPO衍生物為原料，制備了含有P、N和Si 3種元素的阻燃劑。用自制的有機硅阻燃劑阻燃PP，試驗結果表明，當有機硅阻燃劑用量為25%時，體系的LOI值為25.7%，UL-94阻燃級別可以達到V-0級。

張鑫等[9]采用硅橡膠、馬來酸酐和聚乙烯制備了新型相容劑，并對復合材料的LOI進行了研究，結果表明，當相容劑的用量為10 wt%時，無機阻燃劑在基體樹脂中分散較好，阻燃體系的氧指數為34%。

5 結語

隨著科技的進步，經濟的飛速發展，建筑、航空航天、地鐵和通信等領域都要求使用具有無鹵阻燃性能的電線電纜，無鹵阻燃劑的需求量大大地增加，加大了阻燃劑的研究發展。未來，阻燃劑將向低煙、低毒和環境友好型方向發展。對已有的阻燃劑進行超細化、改性和復配等研究，這必然是阻燃劑未來的研究方向。

參考文獻

[1] 趙斌，張勝，王菊琳，等.無鹵阻燃聚烯烴電纜料的研究進展[J].中國塑料，2011，25（9）：61-65.

[2] 陳敏，張建耀，張麗本，等.氫氧化鋁在熱塑性低煙無鹵阻燃材料中的性能研究[J].技術管理，2014（11）：108-109.

[3] 江玉，谷曉昱，趙靜然，等.氫氧化鎂/氫氧化鋁混合微膠囊阻燃劑的制備及其性能研究[J].中國塑料，2014，28（8）：22-26.

[4] 朱超，李惠萍，陳世軍，等.白度化微膠囊紅磷阻燃劑的研究與制備[J].現代化工，2015，35（4）：116-118.

[5] 王會婭.無鹵阻燃聚乙烯材料的制備及性能[J].塑料，2015，44（4）：60-63.

[6] 陳少華，劉石磊，楊林，等.磷氮硅一體化膨脹型阻燃劑阻燃聚丙烯[J].高分子材料科學與工程，2013，29（5）：129-132.

[7] 黃科，張婧，劉思陽，等.膨脹型無鹵阻燃材料的制備及其輻照交聯工藝研究[J].塑料工業，2013，41（5）：120-122.

[8] 李運濤，郭榮譽，范嬌嬌，等.新型有機硅阻燃劑的合成及其表征[J].陜西科技大學學報，2015，33（1）：90-94.

[9] 張鑫，楊榮，鄒國享，等.含硅阻燃大分子相容劑的制備及其在無鹵阻燃聚乙烯復合材料中的協效作用[J].復合材料學報，2015，32（6）：1618-1624.