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评价文档：影响硅烷交联架空电缆热延伸性能的原因分析--《电线电缆》2006年02期
影响硅烷交联架空电缆热延伸性能的原因分析
【摘要】：对生产实践中碰到的硅烷交联聚乙烯绝缘架空电缆绝缘热延伸性能不合格所引起的原因进行分析,并提出了解决的措施。
【作者单位】：
【关键词】：
【分类号】：TM247【正文快照】：
1前言硅烷交联聚乙烯绝缘架空电缆具有优异的绝缘性能、机械性能、耐热不变形性能,这是由它的分子结构所决定的。由于交联过程把聚乙烯分子的线性状态通过交联剂搭桥变成了网状结构,大分子链间上下左右紧密联结在一起,增强了抵抗外力破坏的能力[1]。但在实际生产交联聚乙烯绝
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【引证文献】
中国期刊全文数据库
赵爱利;竺佩琦;杨令衡;杨大伟;;[J];石化技术与应用;2010年06期
【参考文献】
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刘新民;[D];中国海洋大学;2003年
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段景宽,罗炎,王亚珍;[J];桂林电子工业学院学报;2005年03期
龚方红,俞强,李锦春,林明德;[J];功能高分子学报;1999年03期
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马志领;[D];河北大学;2004年
殷勤俭;[D];四川大学;2007年
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刘俊;[D];广东工业大学;2011年
董欣伟;[D];长春工业大学;2011年
查琳琳;[D];浙江大学;2003年
何庆龙;[D];西北工业大学;2003年
李运德;[D];北京化工大学;2002年
安彦杰;[D];大庆石油学院;2005年
孙阿彬;[D];青岛科技大学;2006年
刘静;[D];辽宁工程技术大学;2007年
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夏琳;[D];青岛科技大学;2007年
【同被引文献】
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刘震,黄兆阁,冯绍华,马玉,孙英侠;[J];工程塑料应用;2000年03期
李秀峰;荣文光;胡旭辉;高彧;;[J];电线电缆;2006年03期
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谢侃;张建耀;刘少成;许平;陈冬梅;张佐光;;[J];高分子材料科学与工程;2006年01期
刘少成;张建耀;朱国庆;许平;;[J];合成树脂及塑料;2005年05期
王诚,叶路,马成国,侯君颖;[J];哈尔滨理工大学学报;1999年04期
姜进宪;[J];黑龙江石油化工;1998年03期
孙欣;张建耀;归文武;;[J];塑料科技;2009年01期
【二级引证文献】
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鲍文波;楚婧;杨洪伟;刘岩;高广刚;;[J];塑料工业;2013年04期
【二级参考文献】
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刘震,黄兆阁,冯绍华,马玉,孙英侠;[J];工程塑料应用;2000年03期
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李养珠;;[J];电线电缆;1984年05期
于洪才;刘连珍;;[J];电线电缆;1986年05期
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龚方红,俞强,李锦春,林明德;[J];高分子材料科学与工程;2000年02期
仇武林,方鲲,麦堪成,曾汉民;[J];高分子材料科学与工程;1998年04期
许晓秋,唐德敏,冯建新,张爽男,杨桦;[J];高分子材料科学与工程;1999年02期
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祝家安;[J];铁道标准设计;1995年03期
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王晋明;[N];电脑报;2001年
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无卤低烟低毒阻燃船用电缆的开发研究
(225770号)
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无卤低烟低毒阻燃船用电缆的开发研究
& & 随着人类社会的发展和科学技术的进步，使人类从自然界中获得了巨大的利益和自由，同时各种事故和灾害也频频发生。而在众多灾害中，电线电缆常常扮演火源和导火线的角色，使火灾迅速扩大蔓延，而产生大量烟雾和毒气，并损坏了贵重的电子仪器和设备，严重影响消防救援和现场人员的撤离，从而扩大了灾害。为此，无卤、低烟、低毒阻燃电力电缆需求旺盛，并广泛地应用于国民经济的各个部门。
& & 我国在“电线电缆产品发展规划研究”中，“九五”计划及2010年设想中提到：从用户当前的需求和今后的发展来看，关键是要上水平（质量水平与技术水平），发展派生、延伸型、组合型、紧凑型的品种，以及研究一些高技术性能的品种。例如无卤低烟低毒型橡套电缆和塑料电缆，中压级船用电缆等。本文介绍了无卤低烟低毒阻燃船用电缆的开发研究。
2 总体研究思路与预计需达到的要求
& & 无卤低烟低毒阻燃船用电缆开发研究思路，是从搜集资料、结构设计、材料选购、配方对比试验、工艺试验、型式试验及试运行试验等各阶段来达到选定技术指标。特别是无卤、低烟、低毒阻燃乙丙绝缘聚稀烃船用电力电缆的配方和工艺等关键技术。配方研制的目的是要统一电缆的物理机械性能、电气性能、阻燃和燃烧性能之间的矛盾；特别是基本上摸索出了一整套生产经验。从而开发出了无卤、低烟、低毒阻燃电力电缆。
& & 无卤、低烟、低毒阻燃电力电缆除了保持普通电缆的一般特性和电气性能外，还应具有以下特点：具有优良的阻燃性能；电缆材料燃烧时逸出的气体毒性较低；逸出的卤素气体、气体水溶液PH值及导电率低，具有低腐蚀性能；电缆燃烧时生成烟雾少。
& & 额定电压0.6/1kV及以下 无卤低烟低毒阻燃船用电缆的主要技术特性如下：
& & 产品应符合GB9331.1“额定电压0.6/1kV及以下船用电力电缆和电线”标准的要求；
& & 船用电缆用的绝缘材料，应符合IEC18A(France)58的要求；
& & 船用电缆用的无卤护套材料，应符合IEC18A(CO)81的要求；
& & 电缆燃烧时生成气体的试验，应符合IEC754-1.2的要求；
& & 电缆小样材料燃烧生成物毒性指数的测定，应符合 NES713的要求；
& & 电缆成束垂直燃烧试验，应符合 GB12666.5 C类或B类的要求；
& & 燃烧烟浓度试验，应符合 GB12666.7的要求。
3 研制的技术关键及措施方案
& & （1） 船用无卤低烟低毒阻燃电力电缆产品技术文件编制。目前国内尚无无卤低烟低毒阻燃电力电缆产品的行业或国家标准，所以只能参考国际标准制定产品技术文件；
& & （2） 无卤阻燃绝缘材料，参考国际标准IEC18A(France)58“关于改善船用电力电缆无卤阻燃绝缘材料性能要求” ，并且氧指数不小于25。无卤阻燃护套材料，参考国际标准 IEC18A(CO)81“船用电力电缆无卤低烟低毒阻燃护套材料性能要求”，并且氧指数不小于40；
& & （3） 成品电缆的成束垂直燃烧试验、燃烧烟浓度试验、电缆燃烧时生成气体的试验及小样材料燃烧生成物毒性指数的测定，应配备专用检测设备。然而设备大都进口，动用资金较多，所以利用电缆行业检测中心和各厂配备专用检测设备，便于加快开发进度；
& & （4） 配方实践证明，材料的物理机械性能、电气性能及特殊要求的性能是与材料组分存在一定的关系的，采用数理统计方法和计算机技术是研究配方设计的捷径，因此，决定采用“中心复合正交旋转配方设计”软件和人工经验相结合的方法进行配方设计，即使这样，配方设计工作量还是相当大的；
& & （5） 无卤阻燃护套料加工较困难。因护套料选用不含卤素的聚稀烃和超细阻燃剂，所以混炼时粘辊，升温快，这不但加大了混炼的劳动强度，也容易造成设备和人身事故。为此，必须反复调整配方的加工工艺；
& & （6） 无卤阻燃护套挤制较困难。由于无卤阻燃护套料中含有较多的水合氧化铝和水合氧化镁填充剂，导致胶料硬度高，挤橡时生热大，护套挤制困难。经过生产实践，加强温度控制或采用热喂料，可以消除挤出脱节和外径不均的现象。
4 主要实验研究
& & 船用无卤低烟低毒阻燃电力电缆开发，关键技术是研制阻燃绝缘和护套橡料。所谓阻燃橡料，是指能延缓着火、降低火焰传播速度，且在离开外部火焰后，其自身燃烧火焰能迅速自行熄灭的橡料。作为电缆的基料，都是含有碳和氢的高分子有机化合物，因而，电缆不论是由于过载和短路造成绝缘过热起火，还是外部火灾引燃电缆护套材料起火，实际都是聚合物在燃烧，研究抑制电缆燃烧机理致关重要。
& & 评价聚合物可燃性，最常用的方法是氧指数法。氧指数表示试样在氧气和氮气的混合物中燃烧时所需的最低含氧量。氧指数越大，表示聚合物可燃性越小，阻燃性能越好。船用无卤低烟低毒阻燃电力电缆采用的主体材料是乙丙橡胶和聚稀烃，其本身氧指数约为20，要想达到技术关键指标，必须进行材料的配方设计：
& & （1） 无卤阻燃绝缘材料的配方设计。在三元乙丙橡胶为基的阻燃电缆料中，其硫化体系对阻燃性的影响较大。试验结果表明：硫化剂DCP用量增加，胶料的交联度和氧指数（OI）增大，但DCP用量过大时，可能导致可燃性物质增加。因而DCP用量一般以3.0重量份为宜；共硫化剂TAIC的用量为0.5～2.0重量份时，胶料的氧指数显著增大；共硫化剂TAIC/HVA-2的并用比为 1.0/0.5时，胶料的氧指数增大10%～15%。
& &&&无卤低烟低毒阻燃船用电力电缆绝缘料配方（重量份）：三元乙丙胶 100；氧化锌 10；硬脂酸 2；防老剂 2；石蜡油 10；TAIC 2.0；HVA-2 1.0；DCP 3.0；煅烧陶土 30；超细滑石粉 30；Sb2O3 10；水合金属氧化物若干。其性能见表1。
表1 无卤低烟电缆绝缘料的主要性能要求
&DIV align=center&试验项目&/DIV&
&DIV align=center&技术要求&/DIV&
&DIV align=center&实测值&/DIV&
老化前试样
&DIV align=right&&/DIV&
&DIV align=right&&/DIV&
& & 抗张强度/MPa
&DIV align=center&≥9.0&/DIV&
&DIV align=center&11.7&/DIV&
& & 断裂伸长率(%)
&DIV align=center&≥120&/DIV&
&DIV align=center&220&/DIV&
空气箱热老化试验
&DIV align=right&&/DIV&
&DIV align=right&&/DIV&
& & 老化条件(135±2℃×168h)
&DIV align=right&&/DIV&
&DIV align=right&&/DIV&
& & 老化后抗张强度变化率
&DIV align=center&≤±25&/DIV&
&DIV align=center&+4&/DIV&
& & 老化后断裂伸长率变化率
&DIV align=center&≤±25&/DIV&
&DIV align=center&-3&/DIV&
空气弹老化试验
&DIV align=right&&/DIV&
&DIV align=right&&/DIV&
& & 老化条件(127±1℃×40h)
&DIV align=right&&/DIV&
&DIV align=right&&/DIV&
& & 老化后抗张强度变化率(%)
&DIV align=center&≤±30&/DIV&
&DIV align=center&+17&/DIV&
& & 老化后断裂伸长率变化率(%)
&DIV align=center&≤±30&/DIV&
&DIV align=center&-8&/DIV&
热延伸试验①
&DIV align=right&&/DIV&
&DIV align=right&&/DIV&
& & 载荷下伸长率(%)
&DIV align=center&≤175&/DIV&
&DIV align=center&+22&/DIV&
& & 冷却后永久变形(%)
&DIV align=center&≤15&/DIV&
&DIV align=center&3&/DIV&
耐臭氧试验②
&DIV align=center&表面不开裂&/DIV&
&DIV align=center&通过 &/DIV&
氧指数（自定）
&DIV align=center&≥25&/DIV&
&DIV align=center&27&/DIV&
& &&&① 试验条件：空气温度200±2℃，载荷时间15min，机械应力20MPa。
& &&&② 试验条件：臭氧浓度(按体积)0.025%～0.030%，时间30h。
（2） 无卤阻燃护套材料的配方设计。若使以乙烯-醋酸乙烯脂共聚物（EVA）为基料的护套材料符合低卤低烟无毒的要求，常用无机阻燃剂填充。试验表明，采用氢氧化铝、氢氧化镁等效果显著。橡料在受热后，氢氧化铝、氢氧化镁会脱水分解，释放结晶水，并吸收大量热量，从而降低聚合物表面温度，阻止燃烧蔓延以达到阻燃目的。当氢氧化铝与沉淀法白炭黑、陶土、MgCO3, 滑石粉共混时，橡料更具有良好的阻燃性，尤以加了MgCO3效果最好。最好选用改性处理和超细（纳米）粒径的上述无机阻燃剂，这不但可以提高阻燃性，而且便于混炼加工。
& & 无卤低烟低毒阻燃船用电力电缆护套配方（重量份）：乙华平 100；氧化锌 10；硬脂酸 2；防老剂X 2；石蜡油 10；TAIC 1.0；HVA-2 0.5；DCP 3.0；Sb2O3 10；炭黑 2.0；MgCO3 15；水合金属氧化物若干。其性能见表2。
表2 无卤低烟护套料的主要性能要求
&DIV align=center&试验项目&/DIV&
&DIV align=center&技术要求&/DIV&
&DIV align=center&实测值&/DIV&
老化前试样
&DIV align=right&&/DIV&
&DIV align=right&&/DIV&
& & 抗张强度/MPa
&DIV align=center&≥9.0&/DIV&
&DIV align=center&13.0&/DIV&
& & 断裂伸长率(%)
&DIV align=center&≥125&/DIV&
&DIV align=center&180&/DIV&
空气箱热老化试验
&DIV align=right&&/DIV&
&DIV align=right&&/DIV&
& & 老化条件(120±2℃×168h)
&DIV align=right&&/DIV&
&DIV align=right&&/DIV&
& & 老化后抗张强度变化率
&DIV align=center&≤±30&/DIV&
&DIV align=center&+8&/DIV&
& & 老化后断裂伸长率变化率
&DIV align=center&≤±30&/DIV&
&DIV align=center&-6&/DIV&
&DIV align=right&&/DIV&
&DIV align=right&&/DIV&
& & 试验条件(100±2℃×24h)
&DIV align=right&&/DIV&
&DIV align=right&&/DIV&
& & 浸油后抗张强度变化率(%)
&DIV align=center&≤±40&/DIV&
&DIV align=center&+7&/DIV&
& & 浸油后断裂伸长率变化率(%)
&DIV align=center&≤±40&/DIV&
&DIV align=center&-6&/DIV&
热延伸试验①
& & 载荷下伸长率(%)
&DIV align=center&≤175&/DIV&
&DIV align=center&+25&/DIV&
& & 冷却后永久变形(%)
&DIV align=center&≤25&/DIV&
&DIV align=center&-7&/DIV&
氧指数（自定）
&DIV align=center&≥40&/DIV&
&DIV align=center&47&/DIV&
& & ① 试验条件：空气温度200±2℃，载荷时间15min，机械应力20MPa。
& & 注：无卤低烟护套料的主要性能要求是参照IEC92-359 SHF2。
& & （3） 无卤阻燃绝缘材料和护套材料低毒、低腐蚀性的改善。当阻燃绝缘材料和护套材料中加入氧化锑金属氧化物阻燃剂时，电缆燃烧受热分解，释放出氢卤酸和卤元素时，它们与氧化锑反应，生成三卤化锑、氧化卤锑和水，从而稀释可燃气体，使材料具有低毒、低腐蚀性。
& & （4）无卤低烟低毒阻燃船用电力电缆的产品试验。对橡胶的配合体系采用计算机配方辅助设计，以便更进一步优化配合材料的最佳配比，更好地提高产品的价值比。为此通过与某船舶研究院联系，试制了两种规格无卤低烟低毒阻燃船用电力电缆样品。该产品为了达到理想的阻燃效果，成缆时采用无碱玻璃布绕包后再挤制护套，并送原机械工业部上海电缆研究所测试，全部性能合格，特别是燃烧烟浓度的透光率达89%，产品已经用户使用，性能优越。产品性能见表3。
表3 无卤低烟低毒阻燃船用电力电缆性能
&DIV align=center&试验项目&/DIV&
&DIV align=center&技术要求&/DIV&
&DIV align=center&实测值&/DIV&
燃烧气体腐蚀性试验
&DIV align=right&&/DIV&
&DIV align=right&&/DIV&
& & 试验条件(750～800℃×0.5h)
&DIV align=right&&/DIV&
&DIV align=right&&/DIV&
& & 水溶液的PH值
&DIV align=center&≥4.3&/DIV&
&DIV align=center&6.2&/DIV&
& & 水溶液的电导率/(μS/mm)
&DIV align=center&≤10&/DIV&
&DIV align=center&3.8&/DIV&
毒性指数(绝缘材料)
&DIV align=center&≤5&/DIV&
&DIV align=center&1.0&/DIV&
绝缘电阻试验
&DIV align=right&&/DIV&
&DIV align=right&&/DIV&
& & 20℃时体积电阻常数Ki/(MΩ·km)
&DIV align=center&≥3670&/DIV&
&DIV align=center&9700&/DIV&
& & 85℃时体积电阻常数Ki/(MΩ·km)
&DIV align=center&≥3.67&/DIV&
&DIV align=center&10.2&/DIV&
交流电压试验
&DIV align=right&&/DIV&
&DIV align=right&&/DIV&
& & 3.5kV(5min)
&DIV align=center&通过&/DIV&
&DIV align=center&通过&/DIV&
& & 1.8kV(4h)
&DIV align=center&通过&/DIV&
&DIV align=center&通过&/DIV&
电容增率试验
&DIV align=right&&/DIV&
&DIV align=right&&/DIV&
& & △ C1(%)
&DIV align=center&≤15&/DIV&
&DIV align=center&3.7&/DIV&
& & △ C2(%)
&DIV align=center&≤5&/DIV&
&DIV align=center&1.4&/DIV&
低温试验 ①
&DIV align=right&&/DIV&
&DIV align=right&&/DIV&
& & 低温卷绕试验(D≤12.5mm)
&DIV align=center&表面不开裂&/DIV&
&DIV align=center&通过&/DIV&
& & 低温拉伸试验 伸长率(%)
&DIV align=center&≥20&/DIV&
&DIV align=center&通过&/DIV&
& & 低温冲击试验
&DIV align=center&表面不开裂&/DIV&
&DIV align=center&通过&/DIV&
&DIV align=right&&/DIV&
&DIV align=right&&/DIV&
& & 成束燃烧试验
&DIV align=center&通过&/DIV&
&DIV align=center&通过&/DIV&
& & 燃烧烟浓度试验
&DIV align=center&通过&/DIV&
&DIV align=center&通过&/DIV&
& & 氢卤酸气体量试验试验/(mg/g)
&DIV align=center&≤5&/DIV&
&DIV align=center&1.8&/DIV&
& & 毒性指数试验
&DIV align=center&≤5&/DIV&
&DIV align=center&2.1&/DIV&
& & ① 低温试验条件：将试样放入低温试验箱中，试验温度调节为-15℃±2℃，放置时间为16h。
& & （1） 该产品已通过上海电缆研究所组织的专家鉴定，且荣获原机械工业部科技成果三等奖；
& & （2） 该电缆的应用将大大提高船舶的安全性；
& & （3） 通过对该电缆的成本分析，该电缆的材料及制造成本略高于普通阻燃型的船用电缆。
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线缆用橡胶的技术进展
作者：中石化南化公司
随着我国电力工业及相关工业的快速发展，给电线电缆行业发展带来良好商机，目前我国电线随着高质量、高要求电线电缆及其附件需求越来越大，乙丙、丁腈、硅、乙烯-醋酸乙烯及填充改性的用量逐年增加，很多材料更趋向于弹性体化，成为了电线电缆用的热点品种和技术开发应用主要方向。
◆ 加工技术
由于混合料存在易粘连、易焦烧、不易贮存和运输等特点，因此电线电缆行业凡是生产类线缆的企业均采用自产自用的方式，生产加工方式有开炼机+辗页机；密炼机+开炼机+辗页机；连续混炼造粒机等，其中连续混炼造粒机加工方式代表着线缆用加工技术的方向，20世纪90年代后期才开始在一些外资企业中使用，连续混炼造粒机与造粒工作原理相似，其优点是设备紧凑效率高，可以将整条生产线从称量到加料、混炼、造粒和包装做成封闭系统，自动化程度高，大大减少了粉尘污染，产品质量稳定、可靠、粒料流动性好，便于下道工序挤出的喂料，该生产线只适合粉状、粒状或者液体状胶的生产，目前从世界线缆料发展趋势来看，粉状、粒状或液体胶品种和数量在不断增加。国内下列品种原胶均已商品化：粒状天然胶、粒状乙丙胶、液体丁苯胶、粉装氯化聚乙烯、粉状丁腈胶等。国内已经有数家企业可以生产“连续混炼造粒机”。而且价格与“密炼+开炼+辗页”生产线相当，因此国内线缆生产企业应加快加工技术进步，采用连续混炼造粒机技术。
◆ 线缆用料
1、氯化聚乙烯
树脂状氯化聚乙烯（CPE）一般具有一定的结晶度和较高粘度，具有门尼粘度高、胶料加工和挤出困难等缺点，影响其在电线电缆行业应用，近年来国内成功开发了弹性体型氯化聚乙烯（CM），解决了国内线缆行业长期高价进口国外CM或使用难以加工的CPE问题。CM作为阻燃、耐候性优良的特种，特别适用于电缆护套和家电电缆。
杭州科利化工有限公司自行开发技术，成功解决了单用相对分子量低的高密度聚乙烯来生产低门尼粘度和非结晶性CM过程中易结团、难干燥及产生焦垢等问题，该公司开发出的CM352（通用型）和CM352（低门尼粘度型），与美国陶氏化学公司相应同类产品CM0136和CM0636性能进行分析和比较。国内几家采用进口大长径比（16-20：1）挤出机和连续管式高压（1.8-2.0MPa）蒸汽硫化机生产电线电缆的外资企业对国产的CM352和CM352L试用表明与国外同类产品性能相当，适合连续混炼造粒；电线电缆老化性能明显改善和拉伸强度有一定提高；电绝缘性能比CPE高；而且使线缆表面的光亮度大幅度提高；采用该胶料生产出的电线电缆产品符合美国保险商协会相关标准规定，目前国产的CM已经在阻燃VDE、ULHDN和YZW等电线电缆中大量使用。
潍坊亚星化学股份有限公司成功研发的Weipren? CM硫化胶产品经北京工业设计院全面测试，与氯丁（CR），氯磺化（CSM），三元乙丙（EPDM），丁腈（NBR），丁苯（SBR）对比，CM硫化胶的拉伸性能、耐候性、耐臭氧性、耐热性、耐寒性、阻燃性、颜色稳定性均为优良。亚星Weipren?CM色泽洁白，可以配制颜色鲜艳的胶料，还可用作井下标志电压等级的黄色和红色矿用阻燃电缆护套；亚星XH-01A护套胶料作为65℃一般不延燃橡皮护套胶料，应用于空调机、电梯、电焊机等电缆护套；XH-03A胶料可用于井下煤矿使用的阻燃电缆护套，其燃烧性能已通过GB标准中成束燃烧试验；其他还可制成无气味船用阻燃电缆等。
丁腈在线缆中应用主要是作为树脂改性剂，与一些通用形成弹性体，尤其是粉末丁腈，由于其分散性、易操作性、粒子细化等优点，对加工应用、树脂改性和制品性能改善等方面都起到较大改善。丁腈在电线电缆胶料中应用可以大大改善制品耐油、耐寒和耐磨性能。中国专利介绍，由聚氯乙烯树脂、交联聚氯乙烯树脂、粉末丁腈和一些填充剂、助剂等组成一种新型电线电缆料，具有的柔软性、良好的亚光效果，且耐油、耐磨和耐酸碱等性能获得提高，可以替代乙丙作为高性能的电线电缆绝缘护套。丁腈还可以与聚丙烯采用动态硫化和增容技术生产生产弹性体，由于丁腈和聚丙烯的分子结构和极性不同，溶解度参数、界面张力相差甚大，两者相容性很差，将增容化技术运用于动态硫化法体系中，可以得到性能优良的丁腈-聚丙烯弹性体，主要用于制造电线电缆护套和一些胶管、垫片等。
由于具有饱和的主链，乙丙可以采用不同的配方，但是多数乙丙均具有耐臭氧、耐热、耐湿气、低温柔性、宽拉伸强度范围及极好的电绝缘性能，这些性能在电气领域中是特别重要的，因此在中压和高压绝缘电线电缆、电缆连接件及聚合物绝缘子的生产中增加了乙丙的使用量。以前这些领域主要由聚氯乙烯占领，随着全球范围内环保要求和压力日益增加，聚氯乙烯已被公认为有严重的环境污染问题，在燃烧过程中会释放出含氯有毒气体，另外需要使用大量重金属稳定剂等缺点。同时由于乙丙对UV辐射的低敏感性、低毒性和优异耐化学药品性，因此乙丙在电线电缆市场份额已不断增加。值得注意的是乙丙是易燃的，需要加高浓度的阻燃剂加以保护，通常情况下，为了使乙丙具有良好的阻燃，通常情况下，阻燃剂的用量需要高达100份，另外乙丙与其他相比价格比较昂贵，可以通过填充大量的填料来获取廉价的最终产品。
国外资料报道了乙丙作为电线电缆料的一个标准配方，三元乙丙，100份；炭黑N330，22份；氢氧化铝，150份；氧化锌，5份；硬脂酸，1份；硫磺，1.5份；石蜡油，25份；促进剂M（硫基苯并噻唑），0.5份、促进剂TMTD（四甲基二硫化秋兰姆）1.0份。该配方试验显示胶料的拉伸强度、撕裂强度、介电性能等比较理想。
硅的电气性能受温度影响很小，是一种性能优异且稳定的绝缘材料，采用其制造电线电缆不仅可以在恶劣环境下工作，而且在满负荷运行条件下具有高可靠性的保障，尤其是随着我国电线电缆及附件标准进一步向国际标准接轨，硅成为电力工业中最具有潜力的品种，广泛应用于绝缘子、高性能电线电缆及附件的主要胶料。如国内多家电缆企业生产的300/500V、450/750V耐火特性为A类的等不同规格的硅绝缘耐火电线电缆在地铁、过江隧道、大型建筑等项目工程电力设备配套，性能非常稳定。目前国外公司推出新型耐火电缆多以硅为主，如耐克森公司最新推出的新型耐火电缆PYROLYON E Enhandced，就是采用双层硅绝缘层。国内资料报道作为耐水电缆硅配方为：甲基苯基乙烯基硅100份、三甲氧基乙烯基硅烷0.5份、4#气相法白炭黑量50份、低分子羟基硅油3-5份、铂化合物0.01份、过氧化物交联剂1-2份、其他3-5份。
此外，电线电缆线路中各种终端及中间接头等是电力工业中是非常重要的附件，目前国家明确提出要大力推广硅制造的电力电缆附件，硅预制型收缩电线电缆附件成为电缆附件发展的焦点和趋势，硅预制型冷收缩电缆附件与传统的热收缩电缆附件相比，在性能、质量、电网安全等方面有了大幅度提高；抗漏电起痕性优良，具有优良耐辐射特性，疏水性好，安装后与电缆本体粘为一体、可有效降低电缆终端的放电量。
但制造硅冷缩式电缆附件对原材料和机器设备均要求比较高，目前材料主要进口美国GE公司、DOW Corning、德国Wacker等少数公司；国内晨光公司产品也有使用。国外资料报道作为电缆附件硅料的配方为：液体硅，组份一般为双组份，主体聚合物为乙烯基封端硅油、分子量为200-1500；催化剂为铂化合物、交联剂为含氢硅油、有阻聚剂；高温硫化硅，组份为单组份、主体聚合物为甲基乙烯基生胶、分子量为，催化剂为有机过氧化物、交联剂为硅生胶上的甲基和乙烯基、没有阻聚剂。
5、改性线缆胶料
随着技术的飞速发展，材料与宏观材料复合后，可以使复合材料表现出许多特殊的性能，因此电线电缆胶料的材料填充改性已成线缆胶料研究开发的热点，如采用SiO2对电缆绝缘和护套常用的普通材料进行填充改性，可有效提高的抗撕裂强度、降低材料硬度、提高塑性，改善加工性能。同时还可以采用级ZnO、氢氧化铝、氢氧化镁等对线缆胶料进行改性，不仅改善加工性能还可以有限改善胶料的介电特性等。
◆ 未来方向
随着我国电力、建筑、交通、通讯、石油化工等工业的发展，对电线电缆性能和数量提出更高要求，因此线缆用胶也逐渐高档化、特种化和专用化，目前我国电线电缆用还存在很多问题：一是线缆用胶品种和性能无法满足国内需求，如硅、高性能氯化聚乙烯、丁腈、乙丙等；二是配合技术落后，今后国内要借鉴国外经验，尤其要紧跟国外电线电缆“绿色化”进程，加大配合研究，开发出专用、高性能的胶料；三是加工技术相当落后，有条件企业应加快引进国外加工设备加以消化吸收。
线缆阻燃材料和阻燃技术的发展
& & 摘& &要:随着经济建设速度的不断加快，阻燃线缆被广泛地应用于各种场合。线缆阻燃材料的合理选择是提高线缆安全性能和减少火灾隐患的关键。对线缆阻燃材料的阻燃方法、阻燃剂的种类和选用原则等进行了阐述，并针对不同的线缆基体聚合物提出了相应的阻燃剂体系。最后还介绍了线缆阻燃技术的发展趋势。
关键词:阻燃线缆;阻燃方法;阻燃剂;极限氧指数
& & １ 前 言
& & 近年来，随着经济建设速度的不断加快，各种大型工业设施、高层商业建筑、地下建筑和居民住宅数量的逐渐增多，线缆的使用总量越来越大，且敷设的密集度也越来越高。由于线缆老化而导致短路、自燃等原因引起的电气火灾事故日趋频繁，造成的损失日益严重。这使人们认识到，除了要增强防火安全意识外，还应制定严格的相关标准，大力推广应用各种线缆用阻燃材料，制造出各种类型的防火阻燃电缆。
& & 目前有许多国际组织和国家颁布了一系列的防火标准，如国际电工委员会ＩＥＣ ３３２系列、电气技术标准化欧洲委员会ＣＥＮＥＬＥＣＨＤ ４０５、美国国家电气规程ＮＥＣＮａｔｉｏｎａｌ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｃｏｄｅ８００条款和７７０条款、加拿大电气标准ＣＥＣＣａｎａｄｉａｎ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｃｏｄｅ、英国ＢＳ ４０６６等。其中ＮＥＣ、加拿大标准协会ＣＳＡ和美国安全实验室ＵＬＵｎｄｅｒ Ｗｒｉｔｅｒ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ标准及规范是国际上广泛接受的电气安全要求。这些标准的颁布加快了新型防火线缆的研究与开发。
& & 线缆结构的设计和材料的选用对于线缆的防火性能都有较大的影响，如金属铠装层可以有效地防止线缆着火低烟聚氯乙烯ＰＶＣ、无卤低烟ＬＳＺＨ材料、高温材料可以控制火焰的蔓延及有毒烟雾的产生。而尤以线缆阻燃材料的合理选择是提高线缆安全性能和减少火灾隐患的关键措施之一。
& & ２ 线缆材料的阻燃机理
& & 线缆阻燃材料是在以基体聚合物或称树脂为主体，加入增塑剂、热稳定剂、润滑剂、抗氧化剂、抗紫外线剂等的体系中增加了阻燃成分，从而起到阻止材料被引燃和抑制火焰传播的作用。
& & ２．１ 线缆材料的燃烧行为及阻燃方式
& & ２．１．１ 线缆材料的燃烧行为
& & 线缆材料燃烧的机理如图１所示。线缆材料的燃烧行为可用以下几个性能参数来描述１ 点燃材料的难易程度。可用临界氧指数ＣＯＩ或极限氧指数ＬＯＩ来定义，该值越高，说明该材料的着火以及火焰蔓延越困难。通常，ＣＯＩ≥３０％阻燃ＬＯＩ≤２３％可燃ＬＯＩ在２４％－２８％之间稍阻燃ＬＯＩ在２９％－３５％之间阻燃ＬＯＩ≥３６％高阻燃。２ 火在材料表面蔓延的速度。３ 耐燃性，即火烧穿材料的速度。４ 释热速率ＨＲＲ。５ 火熄灭的难易程度。６ 生烟性，包括发烟量、烟发生的速度和烟的成分。７ 产生的毒性气体的成分、数量和生成的速度。
& & ２．１．２ 线缆材料的阻燃方式
& & 线缆材料的阻燃可以通过用化学或物理的方法，改变聚合物的组成结构，以达到阻燃效果，如在聚合物分子中加入起着阻燃作用的元素，如溴、氯、磷、锑、硼等用化学交联或辐照交联，使线性聚合物大分子变成具有三度空间网状、体型结构的物质，提高其热稳定性和成炭性。也可以通过添加阻燃剂到基体聚合物中，燃烧时，阻燃成分以不同的方式与机制在聚合物燃烧的不同区域进行阻燃。阻燃剂进行阻燃的方式有如下几种
& & １ 气相阻燃，即在气相中抑制聚合物燃烧反应中起链增长作用的自由基，从而达到阻燃效果。阻燃剂在气相燃烧区捕捉燃烧反应中的自由基，从而阻止火焰的传播，使燃烧区的火焰密度下降，最终使燃烧反应速度下降直至终止。
& & ２ 凝聚相阻燃，即在固相中阻止聚合物的热分解和阻止聚合物释放出可燃气体，从而达到阻燃效果。阻燃剂在高温下形成熔融玻璃状物质或泡沫炭层覆盖在聚合物表面，隔绝热量和氧气，阻止可燃气体向外逸出，从而达到阻燃目的。
& & ３ 中断热交换，即将聚合物产生的热量带走而不反馈到聚合物上使聚合物不断分解，从而达到阻燃效果。阻燃剂在高温下发生强烈的吸热反应，吸收燃烧放出的部分热量，降低可燃物表面的温度，有效地抑制可燃性气体的生成，阻止燃烧的蔓延。阻燃剂受热释放出不燃气体，将可燃物分解出来的可燃气体稀释，使可燃气体的浓度降低到燃烧极限以下同时该不燃气体也降低了燃烧区内的氧气浓度，抑制了燃烧继续进行，以达到阻燃的作用。
& & ４ 成炭作用，即在聚合物热降解时生成炭，可减少挥发物的产生，且粘性的炭层覆盖在聚合物表面，使聚合物同火焰隔绝，使进一步热降解变得困难，最终起到阻燃作用。此外，炭层还能阻止其内部的热分解产生物进入气相参与燃烧过程。通常成炭量增加１／３，则生烟量减少１／２，欲使材料的阻燃级别达到ＵＬ９４，Ｖ２０，成炭量至少应达到３０％。
& & ５ 协同效应，即各组分的共同效果大于各组分的单独作用之和。协同效应最典型的是锑２卤协同效应，氧化锑常用形态Ｓｂ２Ｏ３与含氯或含溴阻燃剂并用。在气相，氧化锑与卤素生成三卤化锑，而三卤化锑是火焰的抑制剂，它捕捉火焰中的Ｈ．、ＨＯ．等自由基，三卤化锑蒸汽可较长时间停留在燃烧区，稀释可燃性气体，并覆盖在聚合物表面而隔热，降低聚合物分解温度、分解速度，生成的炭层可将聚合物封闭，阻止可燃性气体逸出。还有一些卤化锑在凝聚相作为成炭的催化剂和在凝聚相表面充当自由基的捕捉剂。还有其它协同效应，诸如氧化锑－非卤协同效应、磷－卤协同效应、氮－卤协同效应、磷－磷协同效应等。
& & ３ 线缆材料阻燃剂的选用原则和种类
& & 阻燃剂是阻止材料被引燃并抑制火焰进一步蔓延的添加剂。阻燃剂可分成反应型和添加型两种。其中反应型阻燃剂是在聚合物合成过程中就引入阻燃元素添加型阻燃剂是在对树脂进行成型加工时加入，通常为一个复合的阻燃体系。
& & ３．１ 线缆材料阻燃剂的选用原则
& & １ 阻燃剂、阻燃填料和阻燃协效剂等必须与基体聚合物有较好的相容性。
& & ２ 阻燃剂与基体聚合物在热分解上越匹配，阻燃剂的效率就越高，即用较少的阻燃剂可达到同样的阻燃效果。
& & 根据大量理论与实践证明，只有阻燃剂的热分解曲线全部低于基体聚合物的热分解曲线，使阻燃剂热分解产生的气体、碎片物等持续包围在基体聚合物周围，阻燃剂的作用才能有效发挥如图２所示并且阻燃剂的热分解曲线比基体聚合物的热分解曲线低约６０７５ｅ时阻燃效果最好还要注意阻燃剂热分解温度与基体聚合物加工温度的差距和匹配。
& & ３ 阻燃剂在基体聚合物加工温度范围内的状态，最好是熔化后的流动态，并且阻燃剂的分解温度与基体聚合物加工温度有较大间隔，即应选择那些熔点在基体聚合物加工温度以下，而分解温度又远高于此加工温度的阻燃剂。
& & ４ 选择阻燃剂体系时应考虑充分利用协同作用，尽量减少阻燃剂的用量，以期线缆阻燃材料的物理机械性能与基体聚合物的相比降低不多。
& & ５ 可采用氧指数曲线斜率法来判断阻燃剂的阻燃效率如图３所示。以同一基体聚合物为标准，氧指数曲线斜率越大，阻燃剂的阻燃效率越高。
& & ３．２ 阻燃剂的种类
& & １ 卤系阻燃剂。卤系阻燃剂以其阻燃效率高、用量少、对基体材料的性能影响小、价格适中等优点在阻燃剂领域占有重要地位，尤以溴系、氯系阻燃剂使用范围较广。但卤系阻燃剂在热裂解及燃烧时生成大量的烟尘及腐蚀性气体，对环境有一定污染，特别是对人员伤亡会造成大的影响。其中多溴联苯ＰＢＤＢ和多溴联苯醚ＰＢＤＢＥ被认为燃烧后会产生二英类致癌物质。因此，采用新型无卤阻燃剂已成为一种发展的趋势。
& & ２ 含磷阻燃剂。含磷阻燃剂是一种无卤阻燃剂，具有阻燃、增塑双重作用，可代替含卤阻燃剂，以满足环保安全的要求。含磷阻燃剂能够阻燃、隔热、隔氧，且生烟量少，不易形成有毒气体和腐蚀性气体，在受热时可产生结构稳定的交联状固体物质或炭化层。
& & ３ 无机氢氧化物阻燃剂。无机氢氧化物是一类重要的阻燃剂，其具有低毒、低烟或抑烟、低腐蚀，价格低廉等优点，广泛应用于各种领域。随着阻燃剂无卤化的要求日益提高，无机氢氧化物的需求有增长趋势。线缆中最常用的无机氢氧化物阻燃剂有ＡｌＯＨ３ＡＴＨ和ＭｇＯＨ２ＭＨ。ＡｌＯＨ３通常被称为三水合氧化铝。
& & 在使用中，无机氢氧化物阻燃剂的主要问题是在基体聚合物中添加量较大一般在５０％以上，易导致材料的加工性能和物理性能下降并且其是亲水性物质，而基体聚合物是亲油性，两者互不相容，降低了其分散性，从而限制了无机氢氧化物阻燃剂的填充量。
& & ４ 含硅阻燃剂。含硅阻燃剂及其阻燃技术目前得到了广泛的研究，其阻燃的聚合物具有低烟、无毒，燃烧热值低，火焰传播速度慢等优点。有多种含硅阻燃技术已实用化，如通过接枝反应，在聚合物中引入硅原子或硅基团添加硅树脂粉末加入高分子量的硅油与有机金属化合物，白炭黑硅橡胶与金属化合物并用聚合物Ｐ粘土纳米复合材料加入硅酸盐硅胶与碳酸钾并用等。
& & ５ 氮系阻燃剂。氮系阻燃剂主要通过分解吸热及生成不燃性气体以稀释可燃物而发挥作用。其具有无卤、低毒、低烟、不产生腐蚀性气体，并且价廉、抗紫外线等优点。
& & ６ 其它无机阻燃剂或消烟剂。锑系阻燃剂几乎总是和卤素并用，利用两者的协同效应。其中Ｓｂ２Ｏ３是最重要和应用最广的卤系阻燃剂的协效剂。硼系阻燃剂中最重要的是硼酸锌，其具有抑烟、阻燃、抑阴燃、改善漏电痕迹指数等作用。钙化合物、钼化合物、铁化合物是阻燃体系中常用的阻燃填料或消烟剂。
& & ４ 线缆阻燃材料的基体聚合物
& & ４．１ 聚氯乙烯
& & 目前聚氯乙烯ＰＶＣ是线缆护套的主要材料，在线缆材料中使用量最大。其含氯量达到５６％，氧指数为４２．５，属于自熄性聚合物。由于添加了增塑剂、填充剂以及其他配合剂，聚氯乙烯的阻燃性下降３０％，氧指数仅为２０，属可燃物。为提高聚氯乙烯的阻燃性可添加有机磷酸酯、卤代磷酸酯、含卤阻燃剂、Ｓｂ２Ｏ３、无机阻燃剂等。在对聚氯乙烯进行阻燃化的同时，还要考虑其抑烟性。在聚氯乙烯中，添加Ｓｂ２Ｏ３，具有协同效应添加碳酸钙，可降低有害气体的产生，尤其是微粒碳酸钙的效果特别好添加５０％的ＤＯＰ邻苯二甲酸二异辛酯配合ＭｏＯ３，可降低７０％的发烟性添加２％的ＭｇＯＨ２与ＭｏＯ３、八钼酸铵等抑烟剂，其生烟量可减少７０％８０％，氧指数可提高３个单位。
& & ４．２ 聚乙烯及其它乙烯共聚物
& & 在线缆生产中大量使用着聚乙烯ＰＥ，其种类较多，有低密度聚乙烯ＬＤＰＥ、线性低密度聚乙烯ＬＬＤＰＥ、中密度聚乙烯ＭＤＰＥ、高密度聚乙烯等。同时，用来替代ＰＶＣ作为无卤、低烟、低气味阻燃材料的基体材料的聚丙烯ＰＰ和以乙烯－醋酸乙烯ＥＶＡ为代表的烯烃共聚物的应用也日趋增多。
& & 但是聚烯烃的氧指数只有１７．４左右，属易燃材料。通常这些基体材料需添加各种阻燃剂大多数是两种或两种以上的阻燃剂组合，或与其他已有一定阻燃性能的聚合物共混，或改变其组成与结构用接枝、交联等方法，使其获得阻燃性，例如交联聚乙烯ＸＬＰＥ、硅烷交联聚乙烯、氯化聚乙烯ＣＭ、氯磺化聚乙烯ＣＳＭ等。添加的阻燃剂的组合体系可分为三类：１ 含卤阻燃剂与氧化锑、硼酸锌、多聚磷酸铵的组合２ 前类组合再加上无机阻燃剂或无机阻燃填料及一些金属氧化物３ 无卤阻燃体系主要以含磷、含氮、含硼、含硅阻燃剂的组合。
& & 此外，利用茂金属催化的乙烯或乙烯共聚物用于无卤阻燃材料，可容纳较多的阻燃剂，如ＡＴＨ和ＭｇＯＨ２，但自身仍保持弹性。
& & ４．３ 热塑性弹性体ＴＰＥ
& & 线缆制造中经常采用热塑性弹性体材料。其中聚酰胺ＰＡ为无卤热塑性材料，但其在燃烧中会有熔融滴落现象，因此选用阻燃剂时要考虑防熔滴。聚酰胺常用的阻燃剂有溴化物、氯化物、磷化物、含氮化合物和一些含硫化合物。聚苯乙烯ＰＳ和聚酯常用于耐高温线缆的薄壁绝缘挤制。由于ＰＳ的加工温度较高，一般通过添加芳香族溴化物进行阻燃。
& & ４．４ 热固性弹性体
& & 二元乙丙橡胶ＥＰＭ、三元乙丙橡胶ＥＰＤＭ、氯丁橡胶ＣＲ、丁腈橡胶ＮＢＲ、乙烯－醋酸乙烯酯橡胶ＥＶＭ等常用于线缆护套及绝缘层的制造。其常用的阻燃体系是溴－锑共协效体系，为了减少生烟量，常常使用协效剂ＭｇＯＨ２和ＡｌＯＨ３。近年来又开发出磷－氮膨胀体系用于线缆阻燃材料的制造。
& & ４．５ 氟聚合物和其它耐高温材料
& & 由于特殊的化学结构而使自身带有阻燃性的聚合物有聚四氟乙烯ＰＴＦＥ、乙烯－四氟乙烯共聚物ＥＴＦＥ、四氟乙烯－六氟丙烯共聚物ＦＥＰ、全氟烷氧基聚合物ＰＦＡ、聚酰亚胺ＰＩＡ、聚醚砜ＰＥＳ、聚醚醚酮ＰＥＥＫ等。这些聚合物无需改性或阻燃处理，具有耐高温、抗氧化、不易燃氧指数高、能自熄等特点。但氟聚合物可能因被要求“无卤”而被聚
酮材料代替，如聚醚醚酮ＰＥＥＫ能耐高温２６０℃，与ＰＶＣ、ＰＴＦＥ和其它阻燃聚合物相比，它燃烧时释放的烟和酸气较少，且比ＰＴＦＥ轻４０％，在航天和运载工具中应用具有一定优势。
& & ４．６ 光纤材料
& & 光纤护套和套管材料大都选用热塑性聚酯。为了保护环境和防止火灾，一些光缆厂家已相继开发出环保光缆和阻燃光缆，应用于楼宇及家庭等环境。在室内光缆中采用了添加阻燃剂的聚酰胺，以及无卤阻燃材料。
& & ５ 线缆材料阻燃技术的发展
& & ５．１ 纳米技术
& & ２０世纪后期出现的纳米技术与纳米材料已成为当今科学与技术领域的新热点。目前人们把尺寸在１１００ｎｍ范围内的粉体定义为钠米级超细微粉体。当物质达到钠米级后，其颗粒将拥有一些独特的性质：高强度、高硬度、抗热震、抗氧化。它的二次功能特性——超大的比表面可高达１００ｍ２／ｇ带来了高的表面能、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应。将纳米技术用于线缆材料的阻燃，可使线缆阻燃材料的阻燃消烟性能有很大的飞跃。特别是解决了填充大量无机阻燃剂填料时，使基体聚合物物理机械性能恶化的问题。现在国内外已研制出纳米ＭｇＯＨ２ＰＰ－ＣａＣＯ３、ＨＤＰＥ－ＣａＣＯ３、尼龙２６２蒙脱土等纳米复合材料以及纳米级沉淀ＣａＣＯ３。
& & 纳米ＭｇＯＨ２是一种无毒无味无腐蚀性，兼有阻燃、抑烟、填料三种功能的新型阻燃剂。在高温分解时，纳米ＭｇＯＨ２可吸收大量的热量并生成一定量的水蒸汽显著降低材料的温度，从而起到了阻燃效果，更重要的是纳米ＭｇＯＨ２分解后的固体产物具有很大的比表面及很强的碱性，能及时地吸收材料热分解释放的酸性气体和烟雾，从而起到抑烟消烟的作用。其可应用于无卤阻燃低烟电线电缆护套，满足核电级电缆的技术要求。
& & 目前聚合物－层状硅酸盐纳米复合材料研究较多，由于我国的层状硅酸盐蒙脱土资源丰富且价格低廉，因此蒙脱土－聚合物纳米复合材料的研发是最具现实意义和潜力的。有实验发现，仅将少量层状硅酸盐加入到聚合物中含５％左右即可降低聚合物的可燃性。其阻燃机理是燃烧时能成炭，炭隔断了下面聚合物与热源的接触，阻止生成挥发物和挥发物向外扩散。与传统阻燃材料相比，阻燃聚合物纳米复合材料只要少量的纳米粒子便能提高聚合物阻燃性，且对聚合物机械性能几乎没有影响。现已有国外公司能提供线缆用阻燃聚烯烃纳米复合材料。
& & 将常规无机有机阻燃剂与纳米无机物纳米蒙脱土等和聚合物聚烯烃聚酰胺聚酯等组成二元或三元纳米复合材料的研究工作也在开展中。根据相关报道，如将纳米无机物与ＡｌＯＨ３并用，其阻燃效果明显优于单用ＡｌＯＨ３，而且ＡｌＯＨ３用量可大幅减少。
& & ５．２ 微胶囊化技术
& & 将无机或有机阻燃剂进行微胶囊化Ｍｉｃｒｏｅｎ２ｃａｐｓｕｌａｔｉｏｎ是当前阻燃技术研究的热点，现已进入了实用阶段。尤其对于ＡｌＯＨ３、ＭｇＯＨ２用硅烷钛酸酯进行表面处理已实现工业化。微胶囊化是把阻燃剂研碎分散成微粒后，用有机物或无机物进行包裹，形成微胶囊阻燃剂；或以比表面很大的无机物作为载体，将阻燃剂吸附在这些无机物载体的空隙中，形成蜂窝式微胶囊阻燃剂。阻燃剂的微胶囊化可改善阻燃剂与基体聚合物的相容性并且减小因阻燃剂的加入使原聚合物的物理机械性能的降低，改善阻燃剂的热稳定性，扩大阻燃剂的应用范围。
& & ５．３ 辐照交联技术
& & 交联技术是将线性结构的聚合物，通过化学方式如加入交联剂等或通过物理方法如辐照，实现大分子的交联反应，使线性聚合物变成具有三度空间网络结构的聚合物。结合辐照交联技术与阻燃技术，所制得的线缆材料具有优良的阻燃性、高耐热性、优秀的物理机械性。通过辐照交联反应可提高聚合物的成炭性，进而提高其阻燃性。影响辐照交联的因素有很多。
& & １ 不同的辐射源具有不同的高能射线类型射线能量范围对聚合物的穿透能力。辐照交联的程度可用下式来评价：
& & 交联度＝×１００％
& & 可以根据实验测得的凝胶量求得该材料的辐照交联度。
& & ２ 一般情况下，材料的辐照交联度随辐照剂量的增加而增加。可以根据辐照剂量的定量关系式Ｃｈｅｒｌｅｓｈｙ－Ｐｉｎｒｅｒ公式来设计聚合物材料的交联度在理论上的辐照剂量。
& & ３ 当辐照温度升高到聚合物的熔点附近时，聚合物分子链可以自由移动，其辐照交联的产率也随之增大。
& & ４ 在辐照交联过程中应避免氧气的存在。
& & ５ 添加敏化剂可使辐照交联加速辐照剂量减小。但聚合物中存在的抗氧剂和填料会影响敏化辐照交联，抗氧剂将阻滞辐照交联进行。
& & ５．４ 膨胀阻燃技术
& & 在燃烧时，加入膨胀型阻燃剂的聚合物的表面会形成泡沫状炭，阻止了热和氧向聚合物内部传递，同时也阻止了聚合物降解产物向火焰扩散，使聚合物的热分解速率小于维持火焰所需的速率，最终熄灭火焰。此外，膨胀的炭化物粘附在燃烧的聚合物熔融区域，防止了滴流，避免了卤素阻燃剂常会出现的火焰蔓延。
& & 大多膨胀阻燃体系中不含卤素，在受热燃烧时，仅释放出少量的烟，且无卤化氢等有毒、有害气体的释放，十分符合当今人们保护生态环境的要求。此外，该体系还可以防止ＰＰＰＡ等聚合物燃烧时产生的熔滴现象。因此膨胀阻燃技术已成为近年来国际阻燃领域广为关注的新型复合阻燃技术。
& & 膨胀阻燃体系一般由三部分组成，即膨胀催化剂磷酸酯类成炭剂多元醇类和膨胀剂喷气剂。在这三者的协同作用下，燃烧时材料表面会形成致密的多孔泡沫炭层，阻止了内层聚合物的进一步降解及可燃物向表面的释放，同时又阻挡了热源向聚合物的传递以及隔绝氧气，从而遏止了火焰的蔓延和传播。
& & 目前膨胀阻燃体系尚有一些不足，阻碍了它们的广泛应用。
& & １ 由于膨胀阻燃剂大部分是低分子物，因此其热稳定性和抗迁移性较差，且易渗出。
& & ２ 与基体聚合物的相容性不佳。
& & ３ 由于膨胀阻燃剂的主要成分有一定的水溶性，且易进行醇解反应，因此最终导致膨胀阻燃聚合物的抗水性差，易吸潮。
& & ５．５ 抑烟技术
& & 据统计，在火灾死亡人员中有三分之二是因为吸入电线电缆燃烧时释放出的有毒气体而窒息死亡。为保证人们的生命安全，世界各国都纷纷制定了线缆燃烧时的发烟量和有毒气体浓度的标准。研究开发新型的低毒低烟雾无害高效阻燃体系是阻燃技术发展的重要趋势。
& & 如前所述，常用的阻燃剂中含有卤磷锑等元素，一旦材料被引燃将释放出大量的有毒气体及对人体和环境有害的残渣。对于ＰＶＣ，其抑烟的重要性已超过了阻燃而对于其他的聚合物，其抑烟和阻燃也应相提并举。目前抑止聚合物燃烧时产生烟雾的主要方法是向其中添加抑烟剂。抑烟剂有无机和有机两大类，前者有ＣａＣＯ３、ＡｌＯＨ３、ＭｇＯＨ２、硼酸锌、ＭｏＯ３、八钼酸铵以及含硅化合物和一些镁铝硅的矿物后者有二茂铁和一些有机酸的盐类。据预测，在未来的十年中，抑烟剂八钼酸铵硼酸锌ＭｇＯＨ２等的年平均用量增长率将超过６％。
& & 近来，新开发了利用纳米材料对聚合物进行抑烟，通过纳米微粒巨大的比表面和宏观量子隧道效应来吸附烟尘，达到消烟目的。以聚烯烃如ＥＶＡ、ＰＥ、ＰＰ为基体聚合物，采用纳米水滑石层柱状双羟基纳米复合金属氧化物，ＬＤＨＳ和纳米ＭｇＯＨ２为阻燃剂其粒径０．１Ｌｍ作为抑烟剂，按电缆护套料的常规生产方法可制得抑烟型无卤阻燃电缆护套专用料。有实验证明，ＬＤＨＳ对ＰＶＣ的阻燃抑烟效果也十分显著，可使ＰＶＣ燃烧时的烟密度大幅度降低，其添加量仅为５％，则ＰＶＣ的抑烟效率可达５０％左右。
& & ５．６ 增容技术
& & 大多数聚合物与低分子物，尤其是无机低分子物是不相容的，不相容的共混物的各组分间存在着物理界面。由于许多价廉、无毒、抑烟的阻燃剂和抑烟剂均是无机低分子物，因此必须进行“增容”，即增加不相容的共混物各组分界面的结合力，提高相分散程度和结构形态的稳定性，使相容的共混物的各方面性能有一定程度的提高。
& & 通常采用偶联剂对无机物进行表面处理以改善相容性的方法有一些不足之处，特别是对力学性能的提高不够理想。现行的增容技术主要是利用带官能团的组分，在熔融共混中形成接枝或嵌段共聚物，在共混界面起增容作用或形成化学键，提高共混组分间的相容性或加入低分子化合物，促进共聚物的形成或促使发生交联反应，以促进共混组分间的相容性。
& & ５．７ 成炭和防熔滴技术
& & 基体聚合物的成炭技术是线缆材料阻燃化的重要方法和途径之一。一般基体聚合物的氧指数越高，其成炭率也越高。在基体聚合物中加入成炭剂或成炭促进剂可促使聚合物成炭，常用的成炭促进剂有氧化铁、氧化钼、钼酸铵等。接枝与交联也可提高基体聚合物的成炭率，ＰＥ、ＰＰ、ＰＶＣ等都可通过辐照交联和化学交联达到成炭效果。此外，有许多阻燃剂也可以促使聚合物在燃烧时成炭，这些阻燃剂包括红磷、微胶囊化红磷、磷酸酯、卤化磷酸酯等含磷阻燃剂硼酸锌等含硼阻燃剂膨胀阻燃剂。
& & 传统的防熔滴剂是硅酸盐类化合物，如滑石粉硅酸钙等，能起物理上防熔滴的作用，但需大量添加效果才明显，而这将导致聚合物物理机械性能的劣化。目前一致认为聚合物的交联成炭防熔滴是密切相关的，而炭化后的炭质层其紧密固化形成的网络结构可以防止聚合物的熔滴。
& & ６ 结束语
& & 进入２１世纪，人们环保意识的增强，对线缆阻燃材料提出了“绿色”化要求。为了适应这一形势，必须开发新型“环境友好”的线缆阻燃材料，改进现有阻燃剂和阻燃材料的生产工艺。例如在卤系阻燃剂的制造过程中，采用在聚合物上载Ｌｅｗｉｓ酸作催化剂在交联聚苯乙烯单体上载三氯化铝来代替金属卤化物催化剂以实现催化剂的多次循环使用纳米超细化技术已应用在阻燃剂的制备中，国外商品化纳米级阻燃剂品种较多，国内目前也开发出了纳米级的Ｓｂ２Ｏ３、十溴二苯醚、ＡＴＨ、ＭｇＯＨ２等，由纳米级阻燃剂制成的线缆纳米阻燃材料大大提高了其各种性能通过聚合物与聚合物的共混来改变聚合物的形态，最终获得聚合物的热降解和燃烧性能的改变，例如尼龙２６和ＥＶＡ的共混可提高体系的成炭能力，聚丙烯／乙烯－丙烯共聚物的共混可提高体系的阻燃性能。
目前阻燃化几乎普及到线缆的全部品种，电力电缆控制电缆信号电缆仪器仪表电缆计算机电缆热电偶电缆室内光缆等。因此线缆阻燃材料的研究与开发将给线缆行业的发展带来新的生命力。
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