耐高温型HDPE无卤阻燃电缆料的研究.doc

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1、耐高温型HDPE无卤阻燃电缆料的研究摘要：本文使用高密度的聚乙烯（HDPE）、乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）、以及耐高温弹性体、无卤阻燃剂进行复配,形成一种耐高温型HDPE无卤阻燃电缆料。并针对该种耐高温型HDPE无卤阻燃体系进行研究和讨论。该体系具有很好的阻燃性，其氧指数超过30%。同时，通过氧化物交联之后，该体系的耐高温能力也有了很好的提升，能于1509以下保持结构稳定。针对以上特性，本文分析并探讨了共混体系的阻燃效果、电性能、力学性能和高温耐受度的影响因素。结果发现：注入阻燃剂的能有效减少共混体系的机械性能，也能有效减少其体积电阻率，使得其阻燃效果和热老化性有明显提

2、升，而能承受高温的树脂添加和交联能提升体系的阻燃效果，强化其热老化性能。关键词：阻燃；交联；耐高温；电缆料HDPE以其价格便宜、力学性能出众、电绝缘性较佳等优势，在电线电缆的绝缘中被广泛使用。不过它易于燃烧，且不能在高于9（rc的环境下长期使用，导致其在部分环境下不能使用，故而人们采取了多种方式提升其耐高温性能，曾试过接枝、注入高性能要换机等来共混改性。一、实验步骤（一）实验原材料高密度聚乙烯；EVA-1,EVA-2,进口；阻燃剂Al（0H）3,lurn；耐高温弹性体母粒；过氧化二异丙苯、抗氧剂等，市均有售。（二）实验设备和仪器电子天平、密炼机、微控电子材料试验机、平板硫

3、化机、恒温鼓风干燥箱、高阻测试仪、氧指数仪、热重分析仪。（三）制备共混体系按照设定配方，先把高密度聚乙烯、耐高温母粒、乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）和抗氧剂置于密炼机中，设置温度为140°C,每分钟60转，实施熔融共混5分钟，使得其和共混物融为一体。最后把混有少量过氧化二异丙苯的二甲酮加入到共混体系当中，迅速取料以避免共混料在密炼机中出现的交联。把可交联胚料置于平板硫化机中加以硫化，保持模具15MPa压力和18CTC两个条件，进行十分钟的硫化和五分钟的冷压。就能获得厚度在3mm±下的交联聚烯痊薄片，然后就可以做成各种尺寸的试样来测定性能。(%1)性能检测1.拉伸性能依据G

4、B/T1040-1992对哑铃状试样样品的断裂伸长率e以及抗拉强度o进行测试。拉伸速率设置在每分钟100mm。2•恒温鼓风干燥箱老化将恒温鼓风干燥箱设置158°C,老化168h,在依据GB/T1040-1992对样品率e以及o进行测试。计算保留率K。K二A/QX100%(1)其中A是老化处理后的拉伸强度，Q为老化前的拉伸强度。3.氧指数依据GB/T2406-1993对样本L0I进行测定。4.体积电阻率依据GB/T1410-1989对平行试样中电流方向的电位梯度和电流密度J之比进行测定。二、结果和讨论(%1)基本配方的选择一般情况下，通常使用添加Al(0H)3,Mg(OH)

5、2等无机粉体替代有机阻燃剂，实现无卤阻燃的目的。但是，非极性的HDPE与表面强极性的Al(0H)3,Mg(OH)2相容性很差。所以，本实验采用乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)来作为基料。实验配方如表1所示。通过加工温度变化可以看出，由于EVA-2改善了HDPE与Al(0H)3的共混效果，加工性能明显好转。注：交联前为配方的共混体系；交联后为过氧化物DCP加入0.5%的交联体系。(%1)力学性能的影响因素在表1所示力学性能测试中发现，高密度聚乙烯/耐高温母粒/Al(0H)3三元共混体系的相容性较差，力学性能严重下降。交联后尽管拉伸强度显著增加，不过断裂伸长率却严重下降，所以应

6、加入相容剂。(%1)阻燃性能的影响因素电缆使用的高分子材料都属于可燃类，氧指数基本小于20%。所以，一般工业上都通过加入阻燃剂的方式来达到阻燃的目的。在调整Al(OH)3用量后发现，没有阻燃剂的高密度聚乙烯/乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)共混体系的氧指数仅有18.1%,易于在空气中燃烧，但在Al(OH)3的添加量为20份时，氧指数就升至22.7%(一般氧指数大于27%的可看做是阻燃性材料)，所以无卤阻燃剂有着较小的阻燃效率。共混体系中混入10份耐高温母粒后，氧指数有了显著改善，Al(OH)3添加量为20份，氧指数将为32.4%,表明耐高温母粒和阻燃剂能够起到协同效果。同时

7、，编号B,C的各项氧指数没有明显差异。可以看出,交联与否对阻燃性几乎没有影响。(%1)耐高温性能的影响因素耐高温性能是电缆料的一项重要评价指标，一般通过高于玻璃化转变温度的烘箱老化试验测得。如表1的实验结果所示,在158°C,168h的老化试验后，交联后样片拉伸强度和断裂伸长率的保留率＞70%,说明该样品的耐温等级达到1501。究其原因，配方中抗氧体系具有很好的热稳定性，经过交联后，抗氧体系没有遭到破坏，在老化之后，各项力学性能仍有较高的保留率。(%1)该配方体系对电性能的影响下图展示了Al(0H)3使用量对共混体系交联前后p