抗开裂低烟无卤阻燃电缆料的研制_刘倩如

验条件下（即 主 体 骨 架 材 料 １００ 份，Ｍｇ（ＯＨ）２ １３０ 份 ，抗 氧 化 剂 ２．５ 份 ，其 他 加 工 助 剂 ６ 份 ），对 分 别 采
一部分为锚固基 团，可 与 Ａｌ（ＯＨ）３及 Ｍｇ（ＯＨ）２中 的羟基（－ＯＨ）基 团 生 成 离 子 键；另 一 部 分 为 溶 剂
用传统表面活性 剂（Ａ－１５１）和 自 制 超 分 散 剂 进 行 无 化聚合链，可与主 体 聚 合 物 更 好 地 相 容。 由 表 ４ 可
ＨＤＰＥ １２５～１３５ 强 度 高 ，韧 性 好 ，刚 度 强
高 较高
好
ＬＤＰＥ ＬＬＤＰＥ
９０～１００ ９４～１０８ 机械强度 强度高，韧性
较差 好，刚度强
低
较高
低
高
较好
好
２ 试验结果与讨论
２．１ 骨 架 主 体 材 料 的 配 比 为了获得抗开裂低烟无卤阻燃电缆料骨架主体
材 料 的 最 佳 配 比 ，我 们 在 同 样 试 验 条 件 下 （主 体 骨 架 材料１００份，Ｍｇ（ＯＨ）２１３０ 份，抗 氧 化 剂 ２．５ 份，其 他加工助剂６份，采用空 气 热 老 化 （１３５ ℃，１０ｄ））， 对不同 ＥＶＡ／ＨＤＰＥ 配比共混时低烟无卤阻燃电缆 料的性能进 行 了 测 定，结 果 可 参 见 表 ３。 电 缆 护 套 开裂的主要原因是 弯 曲 受 力，并 且 电 缆 料 的 机 械 性 能要求是抗拉强度≥１０ ＭＰａ，断裂伸长 率 ≥１５０％，
石化公司的 ＨＤＰＥ；Ｍｇ（ＯＨ）２用表面活性剂进行表 面 处 理 后 使 用 ；红 磷 ，市 售 。 在 试 验 中 所 用 的 主 要 设
备 与 仪 器 可 参 见 表 ２。
表１ ＨＤＰＥ、ＬＤＰＥ、ＬＬＤＰＥ 的性能对比
性能参数 软 化 温 度／℃
机来自百度文库性能
拉伸强度 断裂伸长率 抗环境应力 开裂性
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光纤与电缆及其应用技术 Ｏｐｔｉｃａｌ Ｆｉｂｅｒ ＆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｃａｂｌｅ
檪檪檪檪殏 线缆材料
抗开裂低烟无卤阻燃电缆料的研制
２０１３ 年 第 １ 期 Ｎｏ．１ ２０１３
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刘倩如
（珠海汉胜科技股份有限公司，广东 珠海 ５１９１８０）
［摘 要］ 通过研究低烟无卤阻燃电缆 料 基 体 树 脂 的 选 择 及 其 不 同 配 比 、无 机 阻 燃 剂 填 料 表 面 处 理 方 式 以 及 Ｍｇ（ＯＨ）２与红磷复配阻燃体系对材料力学性能及阻燃性 能 的 影 响 ，设 计 了 具 有 抗 开 裂 性 能 的 低 烟 无 卤 阻 燃 电 缆 料 的配方，即 ＥＶＡ ６５～７５份，ＨＤＰＥ ２５～３５份，Ｍｇ（ＯＨ）２９０～１１０ 份，红 磷 ８ 份，超 分 散 剂 １０～２０ 份，抗 氧 化 剂 ２．５ 份 ，其 他 助 剂 ６～８ 份 。 测 试 结 果 表 明 ，所 研 制 的 低 烟 无 卤 阻 燃 电 缆 料 具 有 良 好 的 抗 开 裂 性 能 及 阻 燃 性 能 。 ［关 键 词 ］ 高 密 度 聚 乙 烯 ；低 烟 ；无 卤 ；氢 氧 化 镁 ；抗 开 裂 性 ［中 图 分 类 号 ］ ＴＭ２４８ ［文 献 标 识 码 ］ Ｂ ［文 章 编 号 ］ １００６－１９０８（２０１３）０１－００１７－０３
Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ Ｃｒａｃｋ－Ｒｅｔａｒｄａｎｔ，ＬＳＨＦ Ｆｌａｍｅ－ Ｒｅｔａｒｄａｎｔ Ｃａｂｌｅ Ｊａｃｋｅｔ Ｃｏｍｐｏｕｎｄ
ＬＩＵ Ｑｉａｎ－ｒｕ
（Ｚｈｕｈａｉ Ｈａｎｓｅｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｚｈｕｈａｉ ５１９１８０，Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｏｕｇｈ ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｔｈｅ ｃｈｏｉｃｅ ａｎｄ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｆｏｒｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｍａｔｒｉｘ ｆｏｒ ｃｒａｃｋ－ｒｅｔａｒｄａｎｔ，ＬＳＨＦ ｃａｂｌｅ ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ，ａｎｄ ｔｈｅ ｉｍｐａｃｔ ｏｆ ｉｎｏｒｇａｎｉｃ ｆｌａｍｅ－ｒｅｔａｒｄａｎｔ ａｇｅｎｔ ｓｕｒｆａｃｅ ｔｒｅａｔｉｎｇ，ａｎｄ ｔｈｅ ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｆｌａｍｅ－ ｒｅｔａｒｄａｎｔ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ Ｍｇ（ＯＨ）２／ｒｅｄ－ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ ｏｎ ｔｈｅ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ａｎｄ ｆｌａｍｅ－ｒｅｔａｒｄａｎｔ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ，ａ ＬＳＨＦ ｆｌａｍｅ－ ｒｅｔａｒｄａｎｔ ｆｏｒｍｕｌａｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ｃｒａｃｋ－ｒｅｔａｒｄａｎｔ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｉｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｗｈｉｃｈ ｃｏｎｓｉｓｔｓ ｏｆ ＥＶＡ ６５～７５ｐａｒｔｓ，ＨＤＰＥ ２５～ ３５ｐａｒｔｓ，Ｍｇ（ＯＨ）２ ９０～１１０ｐａｒｔｓ，ｒｅｄ－ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ ８ｐａｒｔｓ，ｈｙｐｅｒｄｉｓｐｅｒｓａｎｔ １０～２０ｐａｒｔｓ，ａｎｔｉｏｘｉｄａｎｔ ２．５ｐａｒｔｓ， ａｎｄ ｏｔｈｅｒ ａｉｄ ａｇｅｎｔ ６～８ ｐａｒｔｓ．Ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｒｅｓｕｌｔ ｓｈｏｗｓ ｔｈａｔ ｔｈｉｓ ｋｉｎｄ ｏｆ ｃｏｍｐｏｕｎｄ ｈａｓ ｅｘｃｅｌｌｅｎｔ ｃｒａｃｋ－ ｒｅｔａｒｄａｎｃｙ ａｎｄ ｆｌａｍｅ－ｒｅｔａｒｄａｎｔ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＨＤＰＥ；ｌｏｗ－ｓｍｏｋｅ；ｈａｌｏｇｅｎｆｒｅｅ；ｍａｇｎｅｓｉｕｍ ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ；ｃｒａｃｋ－ｒｅｔａｒｄａｎｔ
表 ２ 试 验 中 所 用 的 主 要 设 备 与 仪 器
ＨＤＰＥ 力学性 能 很 好，发 烟 量 很 低，但 其 分 子 是 非 极性，与 无 机 填 料 相 容 性 极 差，而 乙 烯－醋 酸 乙 烯 共 聚物（ＥＶＡ）的拉伸强度比 ＨＤＰＥ 小，断裂伸长率比 ＨＤＰＥ 大，并且 分 子 具 有 极 性 键，与 无 机 填 料 相 容 性较 ＨＤＰＥ 好，因 此，ＥＶＡ／ＨＤＰＥ 共 混 可 得 到 力 学性能优异而且与无机填料具有良好相容性的骨架 材料。在试验中所用的主要原材料包括韩国三星公 司的 ＥＶＡ，其 中 醋 酸 乙 烯 （ＶＡ）含 量 为 １８％；扬 子
２．２ 无 机 阻 燃 剂 填 料 的 表 面 处 理 方 式
是一种特殊高效的 表 面 活 性 剂，是 针 对 阻 燃 剂 及 基
为了研究不同无机阻燃剂填料表面处理方式对 体树脂的结 构 及 表 面 特 性 设 计 的 。 ［３－４］ 自 制 超 分 散
抗开裂低烟无卤阻 燃 电 缆 料 的 影 响，我 们 在 同 样 试 剂的分子结构有两 个 不 同 性 能 和 功 能 的 部 分 组 成，
０ 引 言
近年来，随 着 我 国 ３Ｇ 网 络、城 市 轨 道 交 通、铁 路、楼宇建 设 等 工 程 的 大 力 发 展，移 动 通 信 用 射 频 （ＲＦ）电缆、漏 泄 电 缆、铁 路 信 号 缆 等 射 频 电 缆 的 需 求量急剧上升，促使 低 烟 无 卤 阻 燃 电 缆 料 的 使 用 量 迅速增长。我国对于低烟无卤阻燃电缆料的研究和 生产已有十几年历 史，虽 然 随 着 该 材 料 技 术 的 不 断 改 进 ，与 十 年 前 相 比 ，低 烟 无 卤 阻 燃 电 缆 料 的 挤 出 工 艺和速度已有了很 大 的 提 升，但 是 一 直 困 扰 着 业 界 的低烟无卤阻燃电缆护套易开裂的问题却始终未能 解决。
［收 稿 日 期 ］ ２０１２－０７－２３ ［作者简介］ 刘倩如（１９８２－），女，广东人，珠海 汉 胜 科 技 股
份有限公司助理工程师． ［作者地址］ 广东省 珠 海 市 斗 门 区 新 青 科 技 工 业 园 珠 峰 大
道 １ 号 ，珠 海 汉 胜 科 技 股 份 有 限 公 司 ，５１９１８０
机阻燃剂填料表面处理的低烟无卤阻燃电缆料的性 见，采用我们自制的 超 分 散 剂 进 行 无 机 阻 燃 剂 填 料
能进行了测 定，结 果 见 表 ４。 我 们 自 制 的 超 分 散 剂 表面处理的低烟无卤阻燃电缆料的总体性能较好。
刘 倩 如 ：抗 开 裂 低 烟 无 卤 阻 燃 电 缆 料 的 研 制
ＥＶＡ／ＨＤＰＥ ２∶１ １１ １９０ １３．０ －１８ ３２
１∶１ １３．２ １２０ １０．２ －１４
３２
ＨＤＰＥ
１４ １００ １０．０ －１０ ２９
注：１）表中性能参数抗拉强度和断裂伸长率分别按 ＧＢ／Ｔ １０４０．１—２００６标准测试，氧指数按 ＧＢ／Ｔ ２４０６．２—２００９标准测试，下同［２］。
１ 试验材料与试验方法
聚乙烯通常 作 为 电 缆 料 的 骨 架 主 体 材 料，表 １ 中对 高 密 度 聚 乙 烯 （ＨＤＰＥ）、低 密 度 聚 乙 烯 （ＬＤＰＥ）、线性低 密 度 聚 乙 烯 （ＬＬＤＰＥ）的 相 关 性 能 进行了对比。由于造成低烟无卤阻燃电缆护套开裂 的 原 因 主 要 是 弯 曲 受 力 和 受 热，故 我 们 选 择 了
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表 ４ 不 同 无 机 阻 燃 剂 填 料 表 面 处 理 方 式 对低烟无卤阻燃电缆料性能的影响
性能参数 抗 拉 强 度／ＭＰａ 断 裂 伸 长 率／％ 抗 拉 强 度 变 化 率／％ 断 裂 伸 长 率 变 化 率／％ 氧 指 数 （ＯＩ） 高温抗开裂（１３０ ℃，５ｋｇ，１ｈ）１）
表３ 不同 ＥＶＡ／ＨＤＰＥ 配比共混时低烟无卤阻燃电缆料的性能１）
性能参数
抗 拉 强 度／ＭＰａ 断 裂 伸 长 率／％ 抗 拉 强 度 变 化 率／％ 断 裂 伸 长 率 变 化 率／％ 氧 指 数 （ＯＩ）
ＥＶＡ
７．０ ３５０ １５．０ －２５ ３３
３∶１ １０ ３００
１２．８ －２１ ３２
名称 双辊炼塑机 平板硫化机 电子拉力 试验机 氧指数测定仪 热老化试验箱 抗开裂 试验仪器
型号 ＳＫ－１６０Ｂ
０．５ｔ ＫＤ－１（０～
１ｋＮ） ＹＧ８１３ 型 ＸＧ－Ｃ２ 型
自制
生产厂家 上海轻化机械厂 上海第一橡胶机械厂
深圳市凯强利机械公司
常州第二纺织仪器厂 江苏省启东实验仪器厂
上海凯波特种电缆料 厂有限公司
通常低烟无卤阻燃电缆护套开裂具有以下特 点：在电缆成盘时低 烟 无 卤 阻 燃 电 缆 护 套 往 往 发 生 开裂，尤其位于缆盘 最 外 层 的 向 阳 面 的 低 烟 无 卤 阻 燃电缆护套；大规格 低 烟 无 卤 阻 燃 电 缆 的 护 套 比 小 规格低烟无卤阻燃 电 缆 的 护 套 更 易 发 生 开 裂；夏 季 发生低烟无卤阻燃护套开裂的概率比冬季大。业界 普遍认为电缆弯曲受力 和 ［１］ 受热是导致上述问 题 的 原因。为了使业界不再受低烟无卤阻燃电缆护套开 裂问题的困扰，必须 重 新 研 发 一 种 综 合 性 能 优 良 且 抗开裂性能优良的低烟无卤阻燃电缆料。
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光纤与电缆及其应用技术
２０１３ 年 第 １ 期
ＨＤＰＥ 作为本 次 研 发 的 抗 开 裂 低 烟 无 卤 阻 燃 电 缆 匀，混合一定时间后出料在平板硫化机上，最后分别
料的骨架主体材料 之 一，以 提 高 低 烟 无 卤 阻 燃 电 缆 压成１ｃｍ 和３ｃｍ 厚的试样。
料 热 态 时 的 强 度 ，从 而 提 高 其 热 态 时 的 抗 开 裂 性 能 。
在试验时我们先对原 材 料 Ｍｇ（ＯＨ）２进 行 了 预 机械性能越好的电 缆 料 抗 开 裂 性 能 也 相 应 提 高，由 处理，即 先 将 Ｍｇ（ＯＨ）２ 置 于 烘 箱 内 在 ８０ ℃ 下 烘 表３可见，ＥＶＡ／ＨＤＰＥ 配比为３∶１和 ２∶１的 低 烟 无 ２ｈ，再 加 入 表 面 处 理 剂 在 高 速 混 炼 机 内 混 炼 １０ 卤阻燃电缆料的性 能 都 可 满 足 要 求，但 它 们 在 抗 拉 ｍｉｎ，取出 后 继 续 置 于 烘 箱 内 烘 ２ｈ。 在 试 样 制 备 强度和断裂伸长率 的 指 标 各 有 优 势，因 此 配 比 在 两 时，我们将双辊炼塑机升温至１２０ ℃左右，在熔融状 者之间的 ＥＶＡ／ＨＤＰＥ 低烟无卤阻燃电缆料性能是 态下将 ＨＤＰＥ、Ｍｇ（ＯＨ）２、ＥＶＡ 和各种助剂 混 合 均 最佳的。