硅酮在低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料中应用

硅酮在低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料中的应用摘要：本文主要研究硅酮母粒在低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料中的应用，从对金属水合物的协效阻燃作用及降低低烟无卤材料挤出扭矩方向研究硅酮在低烟无卤阻燃聚烯烃中的应用。关键词：硅酮低烟无卤电缆料具有超高分子量的硅酮，以聚烯烃或矿物粉作为载体制成的硅酮母粒（粉），早在十几年前有道康宁公司引入国内。硅酮母粒（粉）先作为润滑剂或流变改性剂使用，当发现其能与金属水合物阻燃剂协同阻燃，作为阻燃增效剂使用后，国内对硅酮母粒的需求量显著增加。商用的硅酮母料技术参数应包含如下内容：1.硅酮含量：应明确注明；用作阻燃增效剂时，含量在40-80%之间；用作流变改性剂时，含量在5-50之间；2.载体：应考虑与硅酮或用户配方基材的相容性，注明载体的聚合物名称，熔融指数，以便用户在设计配方时参考。如果以无机粉末作为载体，则应注明粉末名称。无机粉末的白度和细度对用户至关重要，应尽可能选用白净、微米级的粉末制作。本文试验是以不同的矿法阻燃剂环境下，改变硅酮母粒的质量分数，测试材料的拉伸性能、阻燃性能与流变性能变化。1、实验部分1.1主要原材料聚乙烯醋酸乙烯酯（eva）：265，美国杜邦产品；相容剂：588d，美国杜邦产品；氢氧化铝：leo104，美国雅宝产品；氢氧化镁：h5iv，美国雅保公司产品；硅酮母粒：mb5002，美国道康宁产品，硅酮含量为50%。1.2主要仪器与设备xk-160开炼机，广东湛江机械厂产；平板硫化机，湖州顺力机械设备厂；氧指数测试仪，南京江宁阻燃仪器厂；流变仪，上海科创试验设备厂。1.3测试方法氧指数测试：gb/t2406-2009。1.4基本配方（质量份）氢氧化铝填充体系基本配方：eva265，70；相容剂588d，30；氢氧化铝leo104，150；其他配合剂，6；硅酮，变量；氢氧化镁填充体系基本配方：eva265，70；相容剂588d，30；氢氧化铝leo104，150；其他配合剂，6；硅酮，变量；1.5制样方法按比例称号材料，将称好的料倒入在流变仪自带小密炼机中密炼，150℃出料，将密炼好的料在120℃的开炼机上薄通5遍，出片，压片测试。记录流变仪测扭矩值。2、结果与讨论2.1硅酮含量对材料阻燃性能的影响从图1可以看出，在氢氧化铝和氢氧化镁阻燃体系中，随着硅酮添加量的增加氧指数均有不同程度的增加。但氢氧化镁体系氧指数的增加幅度明显要比氢氧化铝体系大。说明硅酮对矿法阻燃的低烟无卤体系具有协同阻燃作用。且在燃烧过程中发现添加有硅酮的产品结壳性能更好，烧结物更完整。这可能是在高温条件下材料中的硅与炭发生反应，生成sic成壳结在材料表面，阻止材料与氧气的接触，提高阻燃性能。矿法阻燃剂一直被认为一种低效阻燃剂，用其阻燃添加量较高，对材料阻燃性能影响较大，若能利用硅酮母粒的阻燃增效作用，降低矿法阻燃剂的用量，即可提高材料的机械性能电性能。2.2硅酮添加量对材料混炼扭矩的影响硅酮添加量对材料混合扭矩的影响如图2所示。从图2可以看出，随着硅酮添加量的增加，材料的150℃时的混合扭矩快速下降，对氢氧化铝填充体系几乎成线性关系，氢氧化镁体系下降速度稍慢。这与硅酮本身即是润滑剂有关。硅酮分子为聚甲基乙烯基硅氧烷，其连接在硅上面的硅氧键可以任意角度旋转，从而可使聚硅氧烷分子在材料中起到增韧润滑的作用，降低挤出扭矩。3、结论（1）在矿法阻燃低烟无卤阻燃聚烯烃体系中，硅酮母粒做为一种阻燃增效剂可与金属水合物具有很好的协效阻燃效应，加入可与提高材料的氧指数；在相同阻燃要求下可减少矿法阻燃剂的用量，使材料具有更好的机械性能和电性能。（2）硅酮母粒做为一种润滑剂加入矿法阻燃低烟无卤聚烯烃体系中，可明显降低材料的挤出扭矩，提高电缆的挤出速度。