國外聚烯烴電纜用阻燃劑的技術演進

劉翠

摘 要：針對人們迫切希望開發出阻燃性能和力學性能均優良的聚烯烴電纜料，文章以國外重點專利為切入點，分析了國外聚烯烴電纜用阻燃劑的技術演進，對開發阻燃聚烯烴電纜料提供借鑒了作用。

關鍵詞：國外；重點專利；阻燃劑；技術演進

開發出阻燃性能優異的聚烯烴電纜料一直是人們研究的重點，而提高聚烯烴電纜料阻燃性則主要采用添加阻燃劑。通過檢索國外重點專利，理清了國外聚烯烴用阻燃劑的技術演進，為開發阻燃性能優異的聚烯烴電纜料提供了借鑒意義。

日本矢崎總業株式會社于2001年申請了專利JP2002356591A[1]，研究了100份聚丙烯、10-500份含有特定比例的丙烯和乙烯單元的丙烯嵌段共聚物、1-50份的溴系阻燃劑以及1-30份的阻燃助劑，阻燃助劑是（如三氧化銻）銻化合物和硼化合物（如硼酸鋅和硼砂），具有較好的阻燃效果。

上述溴系阻燃劑屬于鹵素阻燃劑的典型代表，均會產生鹵化氫氣體，有毒且不環保。為了獲得更加環保的阻燃劑，人們積極致力于無鹵阻燃劑的研發。

日本的藤倉電線株式會社于1984年申請了專利JPS60189114A[2]，其是以20～80份的聚烯烴為基材，加入50～200份的金屬水合物阻燃劑以及2～50份的紅磷。紅磷主要是產生加速碳化的作用，得到的組合物制備的絕緣電纜氧指數均在32以上，且不產生鹵化氫這種有毒氣體。

上述金屬水合物阻燃劑代表了氫氧化物阻燃劑，使用其作為阻燃劑，會帶來聚合物力學性能的損失和加工性能的損失，彌補上述阻燃劑的缺陷是氫氧化物阻燃劑的一大技術分支。

日本的住友電氣工業株式會社于1982年申請的專利JPS59117

549A[3]是以醋酸乙烯含量在50-85%的EVA為基材，阻燃抑制煙劑使用的是二價或三價的金屬碳酸鹽或氫氧化物和硼酸鋅，二者的重量比在0.25-0.75之間，基于基材100份，阻燃抑制煙劑總量100份，氧指數在30以上，煙密度低于100。其中，該申請提及了二價或三價的金屬碳酸鹽或氫氧化物大量使用產生的弊端，即降低材料的力學性能。本申請采用的方法是采用輻照交聯組合物，進而改進了其力學性能。

納巴爾特有限公司于2003申請了專利JP2004156030A[4]，其含有20-60重量%的熱塑性和/或交聯的或可交聯的彈性體，可以是聚烯烴和40-80重量%的阻燃劑，通過使用具有特定粒徑的氫氧化鋁，使氫氧化鋁獲得了良好的分散，進而使聚合物混合物具有非常好的力學和阻燃性能，同時還具有優異的熔融流動性。

由上可見，通過使用對氫氧化物阻燃劑包容性較好的基材，如EVA對組合物進行交聯，對氫氧化物阻燃劑進行細化、表面處理，均是令氫氧化物阻燃劑帶來力學性能下降的有效方式。

拓寬無鹵阻燃劑的種類及其配合，在使用上也是無鹵阻燃劑的一個重要分支。

美國通用電氣于1986年申請了專利US4808647A[5]，其以聚烯烴、聚苯醚為基材，芳環磷酸酯和溴系化合物為阻燃劑，再加上交聯劑制備絕緣材料。其中，磷酸酯和溴系化合物的結構如下：

，得到的組合物制備的導線通過垂直燃燒試驗，無滴落、不易燃。

杜邦公司于2010年申請了專利US2015155075A[6]，其是以聚丙烯和TPE作為基材，使用如下式的膨脹型阻燃劑，通過了模擬的VW-1測試。

式1的膨脹型阻燃劑

其中M是以下的至少一種：三聚氰胺基團，嗎啉基團，哌嗪基團，哌啶基團、烷基羥基和式2的三嗪聚合物，式2如下。

通過對上述國外重點專利的分析可知，以溴系阻燃劑為代表的鹵素阻燃劑、金屬水合物阻燃劑代表的無機阻燃劑、磷系阻燃劑和膨脹阻燃劑是阻燃劑的常用品種。鹵素阻燃劑和無機阻燃劑是最常用的兩大阻燃劑品種，彌補了無機阻燃劑帶來聚合物的力學性能、加工性能的損失和拓寬無鹵阻燃劑的種類。因此，它們與無機阻燃的配合是無機阻燃劑的重要分支。

參考文獻

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