淺談硅烷自然交聯(lián)低煙無(wú)鹵聚烯烴絕緣料應(yīng)用前景

周青海 王軍棋

摘 ?要：低煙無(wú)鹵聚烯烴材料作為安全、環(huán)保、綠色能源材料得到了電線電纜領(lǐng)域的一致認(rèn)可。隨著建筑行業(yè)消防安全領(lǐng)域的日益嚴(yán)謹(jǐn)，電線電纜領(lǐng)域適應(yīng)領(lǐng)域的開(kāi)拓與發(fā)展，低煙無(wú)鹵聚烯烴材料隨著電線電纜產(chǎn)品種類的增多，各類各性能材料也相繼被研發(fā)使用，該文主要介紹低煙無(wú)鹵聚烯烴絕緣料在電線電纜行業(yè)中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：硅烷;低煙無(wú)鹵聚烯烴材料;電線電纜

中圖分類號(hào)：TM215 ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 前言

隨著城市的發(fā)展，地面上的高樓大廈密集度增加，使地下軌道交通、城市管廊項(xiàng)目得到開(kāi)發(fā)。電線電纜需求量越來(lái)越大，輻射密集度越來(lái)越高。同時(shí)因?yàn)殡娋€電纜質(zhì)量問(wèn)題造成消防安全災(zāi)難事故也頻繁發(fā)生，如何降低火災(zāi)的發(fā)生概率及發(fā)生火災(zāi)的死亡率，低煙、無(wú)鹵、阻燃、耐火、環(huán)保、安全已成為電線電纜領(lǐng)域所共同研發(fā)的方向。

隨著建筑行業(yè)消防安全及公眾安全意識(shí)的提高，對(duì)于涉及公眾安全的建筑場(chǎng)所象：酒店、商場(chǎng)、車站、機(jī)場(chǎng)等，對(duì)于電線電纜要求低煙、無(wú)鹵、阻燃、耐火、環(huán)保，安全成為一個(gè)重要的使用性能指標(biāo)，傳統(tǒng)家裝JB/T 8734—2017的BV電線已經(jīng)無(wú)法滿足市場(chǎng)需要，新型JB/T 10491—2004的WDZ-BYJ電線即低煙無(wú)鹵阻燃交聯(lián)聚乙烯絕緣銅芯電線。

WD：無(wú)鹵低煙，指絕緣、保護(hù)層材料在火焰中燃燒產(chǎn)生的有毒煙霧在要求的數(shù)值以下，用于較大公共場(chǎng)合（象大型商場(chǎng)）配電;Z 表示阻燃，BYJ 是交聯(lián)聚乙烯絕緣的電線， WDZ-BYJF表示銅芯輻照交聯(lián)低煙無(wú)鹵阻燃聚乙烯絕緣電線電纜。

WDZ-BYJ電線，環(huán)保型新一代阻燃型交聯(lián)低煙無(wú)鹵聚烯烴作絕緣的更新?lián)Q代產(chǎn)品，具有優(yōu)異的阻燃、低煙、低毒性能，克服了傳統(tǒng)的含鹵聚合物燃燒時(shí)產(chǎn)生大量煙霧使人窒息和腐蝕儀器設(shè)備的缺陷，代表了當(dāng)今電線電纜的發(fā)展趨勢(shì)。

1 常用的交聯(lián)型低煙無(wú)鹵阻燃聚烯烴電纜料

交聯(lián)低煙無(wú)鹵聚烯烴作絕緣料交聯(lián)后，可提高材料的機(jī)械性能、耐熱性能、耐環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂等性能，拓寬材料的應(yīng)用范圍、提高材料的可靠性和壽命。目前國(guó)內(nèi)常用的交聯(lián)型低煙無(wú)鹵阻燃聚烯烴電纜料主要有輻照交聯(lián)、紫外光交聯(lián)和硅烷交聯(lián)3種。

1.1 輻照交聯(lián)料

輻照交聯(lián)料是國(guó)內(nèi)使用最早而且是目前用量最多的交聯(lián)型低煙無(wú)鹵阻燃聚烯烴絕緣材料。但是由于國(guó)內(nèi)大部分電纜廠沒(méi)有輻照設(shè)備，現(xiàn)在對(duì)于輻照設(shè)備的安裝及附屬成本過(guò)高。所以這些廠家如果使用輻照交聯(lián)料，必須采用外委加工的方式來(lái)完成輻照交聯(lián)。這樣不但成本（輻照成本和運(yùn)輸成本）增加而且產(chǎn)品質(zhì)量和交貨期不能自己控制。所以整體綜合考慮，輻照交聯(lián)料方式而言其產(chǎn)品性能最為可靠穩(wěn)定，但是其成本（設(shè)備成本）較高，國(guó)內(nèi)線纜市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力太低。

1.2 紫外光交聯(lián)料

紫外光交聯(lián)技術(shù)雖然克服了上述輻照交聯(lián)弊端，可以在線一次性交聯(lián)，也是近年來(lái)應(yīng)用較多的材料。但是由于其使用的是紫外光在線交聯(lián)方式，因此其生產(chǎn)效率較低，擠出速度太快容易出現(xiàn)不交聯(lián)現(xiàn)象，太慢容易出現(xiàn)過(guò)交聯(lián)現(xiàn)象，并且紫外燈管需要經(jīng)常更換，如果沒(méi)有及時(shí)更換，產(chǎn)品也會(huì)出現(xiàn)不交聯(lián)現(xiàn)象，而且何時(shí)更換燈管不好確定。一旦經(jīng)過(guò)紫外光交聯(lián)的電線沒(méi)有交聯(lián)好，則不可以重復(fù)交聯(lián)。而且交聯(lián)料的顏色也會(huì)影響交聯(lián)程度。

總而言之紫外光交聯(lián)料作為一種繼輻照交聯(lián)料后新開(kāi)發(fā)研究的新型材料，受其材質(zhì)性能和和設(shè)備影響，采用該材料其配套設(shè)備還要進(jìn)一步進(jìn)行開(kāi)發(fā)研究，因此其材料應(yīng)用受到設(shè)備及其材料本身存在一定局限性。

1.3 硅烷交聯(lián)料

硅烷交聯(lián)低煙無(wú)鹵阻燃聚烯烴絕緣料是將硅烷交聯(lián)技術(shù)和無(wú)鹵阻燃技術(shù)有機(jī)結(jié)合，應(yīng)用于電纜材料中而形成的一個(gè)新的電纜料。它不但生產(chǎn)效率高（有些廠家生產(chǎn)速度可達(dá)95 m/min），而且交聯(lián)方便，既可選擇溫水或蒸汽交聯(lián)，亦可選擇自然交聯(lián)。同時(shí)其交聯(lián)質(zhì)量穩(wěn)定，交聯(lián)程度基本不受顏色影響。

1.4 硅烷自然交聯(lián)料

硅烷自然交聯(lián)低煙無(wú)鹵阻燃聚烯烴絕緣料，是在硅烷交聯(lián)低煙無(wú)鹵阻燃聚烯烴絕緣料基礎(chǔ)上通過(guò)改變其引發(fā)劑、氧化劑配比含量，應(yīng)用于電纜材料中而形成的一個(gè)電纜料新品種。它不但生產(chǎn)效率高而且交聯(lián)方便，相比硅烷交聯(lián)料的溫水、蒸汽交聯(lián)最重要可選擇自然交聯(lián)。同時(shí)其交聯(lián)質(zhì)量穩(wěn)定，應(yīng)用于電纜類產(chǎn)品生產(chǎn)操作靈活性較高。

硅烷自然交聯(lián)低煙無(wú)鹵阻燃聚烯烴絕緣料的生產(chǎn)工藝卻相當(dāng)復(fù)雜，技術(shù)難度大，所以在國(guó)內(nèi)至今未能大批量使用。甚至有些廠家還在試驗(yàn)研究階段，電纜行業(yè)中的工程技術(shù)人員對(duì)此產(chǎn)品的生產(chǎn)和使用情況認(rèn)識(shí)也較淺。而該材料綜合其使用性價(jià)比較高，將會(huì)是未來(lái)所研究開(kāi)發(fā)的方向。

2 硅烷自然交聯(lián)低煙無(wú)鹵聚烯烴絕緣料的研發(fā)使用前景

硅烷交聯(lián)低煙無(wú)鹵材料長(zhǎng)期以來(lái)一直是材料研發(fā)領(lǐng)域的熱點(diǎn)課題，上海交通大學(xué)的江平開(kāi)教授在2007年就指導(dǎo)學(xué)生研究了硅烷交聯(lián)聚烯烴彈性體無(wú)鹵阻燃復(fù)合材料，其采用氫氧化鎂為阻燃劑，研究了阻燃劑用量、硅烷用量、DCP用量等對(duì)POE、EVA體系的聚烯烴材料阻燃、交聯(lián)等性能的影響。大連工業(yè)大學(xué)劉旭等同樣采用氫氧化鎂作為阻燃劑，以單螺桿擠出機(jī)為反應(yīng)器，研究了交聯(lián)度、氫氧化鎂和EVA用量對(duì)復(fù)合體系阻燃性能、力學(xué)性能的影響以及EVA對(duì)硅烷交聯(lián)氫氧化鎂復(fù)合材料微光結(jié)構(gòu)的影響。綜上所述，在研發(fā)此材料時(shí)對(duì)下述關(guān)鍵材料選擇至關(guān)重要：基體樹(shù)脂的選擇、引發(fā)劑的選擇、阻燃劑的選擇、硅烷交聯(lián)劑的選擇、催化劑的選擇、抗氧劑等材料的選擇，同時(shí)也提倡行業(yè)內(nèi)的各個(gè)生產(chǎn)及研發(fā)機(jī)構(gòu)提供性能優(yōu)越材料共同進(jìn)行開(kāi)發(fā)利用。

2.1 硅烷自然交聯(lián)低煙無(wú)鹵聚烯烴絕緣料的生產(chǎn)方式

硅烷自然交聯(lián)低煙無(wú)鹵聚烯烴絕緣料雖然是在硅烷交聯(lián)低煙無(wú)鹵阻燃聚烯烴絕緣料基礎(chǔ)上研發(fā)的，但是其生產(chǎn)過(guò)程卻比前者要求更嚴(yán)格，生產(chǎn)控制更復(fù)雜。在生產(chǎn)硅烷交自然聯(lián)低煙無(wú)鹵阻燃聚烯烴絕緣料時(shí)，生產(chǎn)過(guò)程中時(shí)刻警惕水分的進(jìn)入。所以在選擇生產(chǎn)工藝時(shí)，必須謹(jǐn)慎。在生產(chǎn)時(shí)，更要嚴(yán)格管理，盡量采用自動(dòng)化或半自動(dòng)化工藝，減少因人為原因?qū)е碌腻e(cuò)誤。

2.2 硅烷自然交聯(lián)低煙無(wú)鹵聚烯烴絕緣料的應(yīng)用

目前國(guó)內(nèi)使用的交聯(lián)低煙無(wú)鹵阻燃聚烯烴絕緣料主要用于布電線中。國(guó)外的產(chǎn)品還可用于太陽(yáng)能、汽車線甚至核電站電纜中。

對(duì)于硅烷自然交聯(lián)低煙無(wú)鹵聚烯烴絕緣料在使用時(shí)，應(yīng)該首先將A料和B料混合均勻，于專門(mén)的低煙無(wú)鹵螺桿擠出機(jī)中擠出。擠出速度許根據(jù)具體設(shè)備和產(chǎn)品規(guī)格而定。產(chǎn)品擠出后的交聯(lián)可采用自然交聯(lián)。一般來(lái)說(shuō)，夏季溫度較高時(shí)可采用自然交聯(lián)，交聯(lián)時(shí)間為3～5天，由于冬季溫度濕度較低，可采用蒸汽交聯(lián)設(shè)備創(chuàng)造自然交聯(lián)所需溫度及濕度環(huán)境加快交聯(lián)速度。采用該方式生產(chǎn)操作更方便，生產(chǎn)成本更低廉。

3 結(jié)語(yǔ)

硅烷自然交聯(lián)低煙無(wú)鹵阻燃聚烯烴絕緣料提供了比輻照交聯(lián)料更簡(jiǎn)便的制造成本，更節(jié)能的交聯(lián)方式，且生產(chǎn)成本低廉、工序簡(jiǎn)單容易操作，同時(shí)應(yīng)用在產(chǎn)品的生產(chǎn)成本更低廉，與紫外光交聯(lián)料對(duì)比材料性能更穩(wěn)定，產(chǎn)品性能更穩(wěn)定，生產(chǎn)效率及生產(chǎn)方式更便捷。得到了越來(lái)越多的電纜制造廠商的好評(píng)，使用量正穩(wěn)步上升。象該材料價(jià)格進(jìn)一步調(diào)整降低，有輻照交聯(lián)絕緣料趨勢(shì)。

采用硅烷自然交聯(lián)低煙無(wú)鹵阻燃聚烯烴絕緣料生產(chǎn)電線有其突出的優(yōu)點(diǎn)，尤其適合我國(guó)電纜行業(yè)形勢(shì)。希望硅烷自然交聯(lián)低煙無(wú)鹵阻燃聚烯烴絕緣料的生產(chǎn)者和使用者應(yīng)不斷加強(qiáng)對(duì)該產(chǎn)品的研究改進(jìn)及提高對(duì)該產(chǎn)品的性能，使該產(chǎn)品性能更優(yōu)異，擴(kuò)大其在電線電纜的更多產(chǎn)品中的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1]張國(guó)強(qiáng).硅烷交聯(lián)聚烯烴彈性體無(wú)鹵阻燃復(fù)合材料的研究[D].上海交通大學(xué)，2007.

[2]劉旭，劉俊龍.硅烷交聯(lián)聚乙烯/氫氧化鎂復(fù)合體系性能研究[J].大連工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2012，31（1）：67-70.