年绝缘材料通讯第期硅烷交联阻燃聚烯烃电缆料的研究泽院学程吴工东与科韩志学料友材显学大张工理滨哈尔介绍了硅烷交联无卤阻燃体系各性能的影响因素，通过对其阻燃性能，拉伸性能和介电性能的测试，得到较好的无卤阻燃剂与配比，通过树脂改性及阻燃剂的表面处理，使无机填料与树脂相容性提高，得到较好性能的阻燃体系。

　　叙词交联聚乙始绝缘料硅烷交联无卤阻枯盆指数前言聚乙的交联技术是改性的重要手段之一。

　　交联后的可显著地提高耐环境应力开裂性能及高温下的力学性能，并改善其综合性能。

　　聚乙烯的交联通常有三种方法，第一种是较成熟的有机过氧化物交联法，利用过氧化物提供自由基诱发的分子间一键合第二种为辐照交联法，是用高能射线引发自由基形成，类似于过氧化物诱发的交联，只是后者一键形成是在结晶熔点以下第三种为硅烷交联法，交联网是一形成的三维立体结构，交联温度也低于晶体熔点。

　　硅烷交联聚乙烯又分三种方法两步法，即法一步法，如法和较新的空气旋转法共聚法即用乙烯基硅烷与乙烯在反应釜共聚，使乙烯基硅烷均匀地分布于聚乙烯分子链中。

　　两步法是由美国公司将有机硅室温硫化橡胶的基本原理应用到聚烯烃聚合反应中。

　　年瑞士公司和美国公司发明了一步法，它是将及全部助剂混合，接着由挤出机挤出包覆电缆，其工艺简单，引入的杂质较少，中低压电缆均适用。

　　该法生产的硅烷交联电缆尚无产品出售，主要出售专利技术及设备。

　　除此之外，还有德国的公司瑞士公司提供生产设备。

　　在我国已有上海电缆厂福建南平电缆厂两家先后安装了这种设备。

　　由于乙烯一乙烯基硅烷共聚物是在反应中制备，故它能确保较高的纯度，可避免由于过氧化物引发剂分解产生的水树枝，‘。

　　也基本免除了过氧化物分解残留物的污染，大大地提高了交联的电绝缘性能。

　　该电缆料除适用于低压电缆的制造外，更适用于中压电缆。

　　英国公司日本三菱油化美国公司等先后推出硅烷共聚物电缆料。

　　我国四川电缆厂南昌电缆厂等已将这种材料用于架空绝缘电缆控制电线等产品的生产。

　　聚乙烯材料的氧指数为18左右，属易燃材料，在有外部火源或内部故障时，电缆很容易发生燃烧。

　　电线电缆一旦发生火灾，就成为火灾的传播通路而使火灾扩大。

　　为了应付万一发生的火灾，使损失降到最小，近几十年来各国不断对电线电缆的阻燃性进行研究，以期实现高阻燃化。

　　随着硅烷交联技术的应用日益广泛，硅烷交联电缆的阻燃也成了众多电缆厂家急需解决的问题。

　　国外已有日本电线电缆公司开发出了含卤阻燃技术旧本三菱油化推出阻燃级IL一S一硅烷共聚物电线料，氧指数达但纵观国内外线缆阻燃化趋势，线缆阻燃已由易产生二次灾害的含卤阻燃向低烟无毒的无卤阻燃技术发年绝缘材料通讯第期展，然而其与含卤阻燃相比，无卤阻燃效率还较低。

　　由于需要添加大剂量无卤阻燃剂以达到一定的阻燃性能，这对硅烷交联技术提出了新的课题田。

　　本文重点研究以为基础树脂，采用硅烷交联两步法，加入大剂量无卤阻燃剂以达到一定阻燃性能，而其它性能也符合电缆料的要求。

　　5）以二甲苯作溶剂回流24后干燥，测定试样的凝胶含量。

　　工艺路线处理无卤阻嫉剂一嘿料丝片材丝毕梦健提汇P乙催化母料实验部分原材料低密度聚乙烯熔融指数大庆石油化工总厂生产乙烯基硅烷哈尔滨化工研究所生产和平均粒径拌山东济宁开发区五环公司产犯工业品有机锡化学纯。

　　性能测试及仪器设备一型拉力试验机，按一79的规定，在室温下对试样进行拉伸性能的测试一36型高阻计在室温下测量试样的体积电阻率采用一型氧指数测定仪测量试样的值按照一82进行热延伸性能测试性能测试终试片闷矍青试片丝试样丝结果与讨论硅烷交联法的成型机理硅烷交联的成型过程首先是过氧化物受热分解，使之成为化学活性很高的自由基，这些自由基夺取聚乙烯分子链中的氢原子使聚合物主链变为活性游离基，然后再与乙烯基硅烷产生接枝反应，使接枝后的在水及硅醇缩合催化剂的作用下，发生水解缩合得到一一0一C交联键而成网状结构。

　　无卤阻燃剂的阻瀚机理将聚烯烃改性成低烟无卤阻燃材料，可以添加含有结晶水的无机阻燃物，如氢氧化铝氢氧化镁或磷酸盐。

　　我们选择了氢氧化铝和氢氧化镁，其组份大致如表所列。

　　表阻嫩剂分解温度分解吸热量密度结晶水含量白色结晶细粉末白色结晶细粉末氢氧化铝和氢氧化镁的阻嫉作用是受热时释放出大量结晶水，吸收大量热量，从而抑制了树脂基体温度的上升，延缓热分解，降低燃烧速度。

　　当温度达到一定时，二者发生如下反应三竺三一2竺三一脱水反应产生的水蒸汽，能稀释聚乙烯材料燃烧降解时产生的可燃性气体和冲淡周围氧浓度，脱水产生的氧化铝和氧化镁是良好的防火材料，在树脂周围形成隔热和防火屏障，从而起到阻燃作用。

　　氢氧化铝的分解温度低，在高温下阻燃效果不明显，而氢氧化镁的分解温度高，对早期材料温度上升的抑制作用就小，如果氢氧化铝和氢氧化镁按一定比例混合使用飞则在燃烧的各阶段都能起作用，比单一使用效果年绝缘材料通讯第期好。

　　另外，氢氧化铝和氢氧化镁的混合堆砌总体积小闭，使树脂的连续性好，应力集中减少，因而二者填充时表现出阻燃协同效应。

　　力，使两者相容性更好，有利于高分子链的运动，使得伸长率上升。

　　当硅烷的用量达一定量时，增量的硅烷主要起交联剂的作用，从而使交联度增加，限制了分子链的运动，伸长率下降。

　　次辞书带布录一，臼内沙`阻燃剂的表面处理对体系性能影响由于聚乙烯是非极性，其主链上缺乏反应性基团。

　　当无机的金属氢氧化物与之配合时，相容性很差，界面上的亲合性不良，不利于材料的分散，两者之间容易产生空隙，这就导致了大量填充时材料的力学性能的急剧下降，所以改善填料与基体树脂间的亲合性成为重要问题。

　　为了解决无机填料与树脂的亲合性问题，必须在树脂中加入一定量的改性剂，并对无机阻燃剂进行表面处理所选用的树脂改性剂既要和树脂的亲合性好，也要与无机阻燃剂的相容性好，从而在两者之间起到桥梁的作用。

　　对阻燃剂的表面处理主要使用硅烷偶联剂。

　　硅烷偶联剂对有机聚合物及无机物质，金属及金属氧化物有特殊的化学结合能力而被广泛使用。

　　它应用于含有填料的树脂，可使机械性能及介电性能以及在严酷的大气下耐久性得以改善。

　　乙烯墓硅烷的用t对体系的性能影响接枝反应用二为引发剂。

　　为避免接枝时发生过早交联，的用量必须严格控制。

　　一般地，它的用量约为过氧化物交联法用量的下面讨论在不同硅烷用量下，无卤阻燃体系的拉伸性能和凝胶含量的关系。

　　由图看出，无卤阻燃体系的拉伸强度随着硅烷用量的增加而上升，这是因为硅烷量增大，交联后体系所形成的一的网状结构越多，使分子链的运动更加困难，从而强度上升。

　　特别是硅烷用量由。

　　增加到时拉伸强度剧增，更可以看出硅烷所起的作用。

　　而无卤阻燃体系的断裂伸长率却随硅烷用量的增加先是上升，而后又下降，这是因为在添加少量硅烷时，硅烷的加入进一步改善了无机阻燃剂与树脂的亲合能盆卜套岁量汤石厂匕一硅烷含t图硅烷用量与拉伸性能关系八次和翻招粗硅烷含t口口。

　　心图硅烷用量与凝胶含量的关系由图可知，体系交联后的凝胶含量随着硅烷用量增加而上开。

　　这是由于硅烷作为交联剂，随其用量的增大引起交联度增大的缘故。

　　然而，与树脂硅烷交联不同的是，即使硅烷用量为也仍有较高凝胶含量，这是因无机填料占很大组份，使绝大部分无卤阻燃剂在回流后仍未脱去，使凝胶含量计算偏高，加上有少量的存在树脂有产生少量凝胶的可能。

　　年绝缘材料通讯第期一不同配比对体系性能的影响由表可见，随着M比例的增加，体系的体积电阻率有所下降，这可能是中含有较多的导电杂质，在电场作用下产生较大离子电导所致。

　　而此时的拉伸强度和伸长率则未有很大的变化。

　　当所占比例增加时，氧指数有较大提高，在M为时，阻燃性能最好，说明和M之间确实存在着一定的协同效应。

　　这主要是由于二者分解温度不同，可对聚乙烯的多个分解阶段发挥效应。

　　此外，由表可看出单独使用和没有两者复合的阻燃效果好。

　　表不同配比时体系性能的变化拉伸强度伸长率级指数体积电阻率重量比写次哥事录粼鉴闷护七J峨一乙，曰ōb厂I六é勺r，曰OU晚口叱叽飞里护璐1.

　　吐叮d芝）侧翻录烈阻燃剂用t对体系性能的影响由图可以看出，随复合阻燃剂的增加，阻燃性能也增加。

　　这是由于无机阻燃剂填充量越大，体系中可燃的所占比例减少，同时，阻燃剂用量增加，材料燃烧时产生耐火的和也越多，在表面形成覆盖隔离层，都有助于阻燃性能的提高。

　　护阻嫌剂含量图阻燃剂用量与拉伸性能的关系阻嫉剂含量图阻燃剂用量与燃烧性能的关系由图可知，随无卤阻燃剂用量增加，材料的拉伸强度与断裂伸长率都下降。

　　在聚乙烯中加入阻燃剂后，无机微粒在聚合物基体中形成聚集体，当材料拉伸时，导致应力集中使复合材料拉伸强度下降同时聚乙烯中添加填料后，填料分布于聚合物分子之间，当受外力次侧彭华属年绝缘材料通讯第期作用时，分子链段取向变得困难，填充量越多，应力集中也越多，使得断裂伸长率下降。

　　文联时间对体系凝胶含的影响将试样置于一定温度的水中进行交联，每隔一定时间取出试样，考察凝胶含量随时间的变化关系图凝胶含量随时间的增加而增加，在一定温度下，硅烷交联受四个因素影响困向体系的扩散速度硅烷的水解速度有机锡催化剂在水解点的扩散催化剂对相邻硅醇缩合的反应速度。

　　时间越长，交联越充分，凝胶含量也就越高。

　　交联时间达以后，凝胶含量变化已趋于平缓，因此可以选取作为交联时间。

　　此外，浸水交联前已有较高的凝胶量，这主要是由于体系中含有的无卤阻燃剂在回流时未被溶去，另外，在接枝过程中也会产生少量的交联。

　　硅烷交联阻姗电缆料的性能在研究过程中根据各种变化规律，确定了较好的配方，测得试样的主要性能指标如表所列。

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　　内矛ōb次喇如创摆时间图交联时间与凝胶含量关系表试样的主要性能指标性能项目单位数值密度拉伸强度断裂伸长率凝胶含量氧指数结论通过对基础树脂改性从而改善了的力学性能，通过无卤阻燃剂的表面处理，可以大大提高阻燃剂与树脂间的亲合性，从而实现硅烷交联的阻燃化。

　　无卤阻嫉剂氢氧化铝和氢氧化镁相互间存在阻燃协同效应，二者配比有一最佳值。

　　确定配方后的硅烷交联阻燃电缆料的性能符合各项要求。

　　热延伸性能负载下伸长率冷却后永久伸长率热老化后性能拉伸强度保留率伸长率保留率体积电阻率日本专利。

　　黄德骏。

　　现代塑料加工应用，郭锡坤。

　　高分子材料，一