农业新科技张新
【摘 要】采用改性纳米氢氧化镁Mg(OH)2、微胶囊化红磷(MRP)和热塑性酚醛树脂(PF-T)与低密度聚乙烯(LDPE)复配成低烟无卤阻燃电缆料.通过反复试验得出基料LDPE为100份(质量份),(PF-T)、MRP和纳米Mg(0H)2的份数比为25:8:40时协同效果最佳,其氧指数达到36,水平燃烧通过FH-1,拉伸强度达13MPa,断裂伸长率为370%.热失重结果表明,协效阻燃体系提高了该复合材料的质量保持率,失重速率明显降低;流变试验表明,添加了PF-T后复合材料的平衡扭矩明显降低;用电子扫描显微镜对复合材料的微观结构分析发现,PF-T和LDPE相容性很好,没有界面产生,无机材料在基料中有很好的分散性. 【期刊名称】《电线电缆》
桂林旅游高等专科学校学报
【年(卷),期】2010(000)001
【总页数】3页(P29-31)
【关键词】低密度聚乙烯;改性纳米氢氧化镁;微胶囊化红磷;热塑性酚醛树脂;阻燃协效
【作 者】张新
【作者单位】江苏亨通线缆科技有限公司,江苏,吴江,215234 【正文语种】中 文
【中图分类】TM215.1
聚烯烃类高分子材料是一种易燃材料，用其制作的电线电缆，当周围环境发生火灾后，火焰会沿着线缆迅速蔓延到整个线路，导致火焰的蔓延和扩大，因此，应该选择含阻燃剂的阻燃电线电缆。卤系阻燃剂以其添加量少、阻燃效果显著而得到广泛应用，在阻燃聚烯烃领域中曾占有重要地位。但此类含卤阻燃材料在燃烧时发烟量大，会产生大量腐蚀性气体和有毒气体，给灭火、逃离和恢复工作带来很大困难，并造成二次危害。胎儿标本
因此，应选择低烟无卤阻燃电缆。经多年攻关和努力，目前已研制了多种低烟无卤阻燃电缆并广泛应用于核电站、城市轨道、地铁、医院和高层建筑等场所。
根据本公司特种电缆项目部提出的开发计划，结合国内外复合阻燃剂的应用情况，初步试
验已经取得了阶段性进展。笔者在材料试验室采用成炭性好的热塑性酚醛树脂[1，2](PF-T)/微胶囊化红磷(MRP)/改性纳米Mg(OH)2与低密度聚乙烯(LDPE)复配成新型低烟无卤阻燃LDPE电缆料。研究了PF-T、MRP和改性纳米Mg(OH)2对其阻燃和力学性能的影响；通过PF-T、MRP和改性纳米Mg(OH)2并用，大大降低氢氧化镁的用量，不仅使材料阻燃和加工性能均得以改善，而且力学性能的降低也很小。至于新型低烟无卤阻燃电缆料能否用于工业生产还需进一步验证。
2．1 主要试剂及原料
纳米Mg(OH)2，(d50为86．9)，大连亚科技太新材料有限公司；微胶囊化红磷(MRP)，北京蓝星精细化工有限公司；PF-T，山东莱芜润达化工有限公司；硬脂酸，天津恒兴化学制造有限公司；去离子水，自制；牌号为PE-F-18D012(7042)低密度聚乙烯，中国石油大庆石化公司；抗氧剂1010，市售。
2．2 主要试验仪器、设备
热失重仪(Pyris 6 TGA型)，美国Perkin Elmer公司；双辊筒开放式塑炼机(SK-160B型)，上
海橡胶机械厂；平板硫化机(QLB-D型)，上海橡胶机械厂；氧指数测定仪(HC-2CZ型)，南京市方山分析仪器设备厂；交流耐压试验机，上海蓝波电压技术设备有限公司；2C-90型的高绝缘电阻测量仪，上海精密科学技术有限公司；水平垂直燃烧试验仪(AG 5100型)，珠海安规测试有限公司；电热恒温水浴锅(PKS-12型)，上海经济区嘉兴市中新医疗仪器有限公司；增力电动搅拌器(DJ1C型)，江苏大地自动化仪器厂；真空风干燥箱(101-1型)，上海市实验仪器总厂；扫描电镜分析仪(FEI Sirion 200型)，荷兰飞利浦公司。
2．3 样品及其试样的制备
将纳米Mg(OH)2与一定量的硬脂酸和去离子水加到三口烧瓶中，将装有反应物的三口烧瓶放入一定温度的电热恒温水浴锅，开动增力搅拌器(转速在700 r/min)并开始计时，等反应到一定时间后取出样品，并经抽滤、真空风干后待用。
按照配方称取原料，加入一定量的抗氧剂，在130 ℃的双辊开炼机上熔融混合10 min，然后在平板硫化机上压制成1 mm和3 mm厚的薄片。
2．4 性能测试王磊晓芬小说免费阅读
氧指数测试。按照GB/T 2406—1993标准测定阻燃复合材料的氧指数，试样尺寸为：110 mm×6．5 mm×3 mm。
水平燃烧测试。按照GB/T 2408—1996标准测定阻燃复合材料的水平燃烧等级，试样尺寸为：125 mm×13．0 mm×3．0 mm。
力学性能测试。按照GB/T 1040—92《塑料拉伸性能试验方法》标准测定阻燃复合材料的力学性能，最大拉力为500 N，拉伸速度为20 mm/min，试样基本尺寸100 mm×6 mm×1 mm。
热分解温度的测定。采用美国Perkin-Elmer公司TGA Phyris 6型热重分析仪，测试条件为：氮气保护及水冷，起始温度为50 ℃，终止温度为700 ℃，升温速率为20 ℃/min。
采用FEI Sirion 200型场发射扫描电子显微镜对复合材料的断面形貌进行扫描电镜测试和分析。
3．1 阻燃电缆料的部分指标
将改性纳米Mg(OH)2、PF-T和MRP按不同比例与LDPE进行组合，通过多次试验，最终确定了一个合理科学的复合材料最佳配方(质量比)：改性纳米Mg(OH)2为40，MRP的用量为8，PF-T用量为25，LDPE为100。其各项性能见表1。
3．2 阻燃电缆料的TG和DTG
机甲战士3图1为阻燃电缆料和纯LDPE的热重量分析(TG)和微分热分析(DTG)图。由图中可以看出纯LDPE的热失重温度为470 ℃左右，在600 ℃质量保留率只能达到0．38%。阻燃LDPE电缆料的TG图中有一个较大的失重台阶，其对应的是酚醛、聚乙烯和红磷三者重叠的失重的台阶，一个不明显的失重的台阶可能是Mg(OH)2的失水和酚醛树脂中小分子挥发而造成的。且在温度大于450 ℃时复合材料的热分解速率比纯LDPE的热分解速率明显降低。阻燃的复合材料在温度600 ℃时质量保留率为45%左右。很高的质量保留率可能是由于MRP吸收Mg(OH)2分解释放的大量水分并受热生成的磷酸、偏磷酸、聚偏磷酸等这些有氧酸促使高含碳的PF-T和LDPE脱水炭化造成的，这是使其成炭率提高原因之一。另一个原因是由于Mg(OH)2分解成MgO造成的。这也进一步解释了试样有很好的阻燃性能原因是：(1)PF-T有较高的含炭量，磷的含氧酸覆盖于高含炭量的高聚物表面，可使其表面加速脱水炭化，
形成了很厚的液膜炭层，将氧与可燃性挥发物、热与内部的高聚物基质隔开，减弱或中断燃烧；(2)Mg(OH)2分解产生的水蒸汽更容易释放出并将吸收一定的热量，降低了体系的温度，而且分解生成的氧化物炭层也可均匀地覆盖在材料的表面，从而将热量与聚合物材料分隔开，提高了填料阻燃作用。这也进一步说明了Mg(OH)2、PF-T、MRP三者之间有很好的协效阻燃作用。
3．3 阻燃电缆料流变性能分析
图2为阻燃电缆料的流变特性(扭矩-时间的关系曲线图)。由图中可以看出，纯LDPE的平衡扭矩为4．6 N·m；添加PF-T阻燃电缆料的平衡扭矩在7．8 N·m左右；没有添加PF-T的阻燃电缆料平衡扭矩为12．3左右。由此可见添加PF-T平衡扭矩显著降低。酚醛树脂本身具有很长的碳干主链，因此与LDPE就有很好的相容性。阻燃电缆料的平衡扭矩降低，有利于生产加工成型，也降低机械设备的磨损，延长设备使用寿命，而且节约电能，降低成本。
电价改革方案
3．4 SEM形貌分析
阻燃LDPE电缆料的冲击断口形貌如图3所示。从图中可以看出，Mg(OH)2能均匀地分布在复合材料中，降低了大量的无机粒子对聚合物力学性能的影响。另外断面存在大量的韧窝，这也是提高复合材料韧性的原因。改性纳米Mg(OH)2能均匀的分布在复合材料的原因在于：(1)使用的是改性的纳米Mg(OH)2，较容易均匀分散到基体材料中；(2)活化的Mg(OH)2表面已经包覆了一层有机物，降低了表面能，因此不易团聚；(3)加入了热塑性酚醛树脂，使体系的流动性增加，以及热塑性酚醛树脂在无机粉体之间能充分均匀的填充。因此从在微观上看，没有单个的无机粉体的颗粒或“小孔”，无机粉体得到了更好地包覆。
(1)通过多次配方试验得到最佳配比(质量份)：改性纳米Mg(OH)2为40，MRP为8，PF-T为25，LDPE为100。改进后的阻燃LDPE电缆料的氧指数达到36，水平燃烧可以通过FH-1，这说明PF-T对复合体系有很好的协效阻燃作用。
(2)TG和DTG结果表明，复合体系有很高的质量保留率；流变测试表明，添加了热塑性酚醛树脂后体系的平衡扭矩有所下降；SEM测试结果表明，复合体系有较好的相容性。
【相关文献】
[1] Lee K, Yoon K. Effect of novolac phenol and oligomeric aryl phosphate mixtures on flame retardance enhancement of ABS[J]. Polym Degrad Stab, 2003(81):173-179.
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议