【摘 要】
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电线电缆是输送电能、传递信息和制造各种设备的重要器材,电线电缆行业是我国经济建设重要的支撑产业,广泛应用于能源、交通、信息和石油化工等领域。由于电线电缆的工作环境较为特殊,如果在使用过程中出现了短路、过载等问题,很容易引起电线电缆的过热,这有可能使护套料燃烧,并引发火灾。提升电线电缆护套材料的阻燃性能是保证人民生命财产安全和经济发展的必要条件,高效、安全、环境友好的阻燃线缆材料研究始终是电线电缆领
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电线电缆是输送电能、传递信息和制造各种设备的重要器材,电线电缆行业是我国经济建设重要的支撑产业,广泛应用于能源、交通、信息和石油化工等领域。由于电线电缆的工作环境较为特殊,如果在使用过程中出现了短路、过载等问题,很容易引起电线电缆的过热,这有可能使护套料燃烧,并引发火灾。提升电线电缆护套材料的阻燃性能是保证人民生命财产安全和经济发展的必要条件,高效、安全、环境友好的阻燃线缆材料研究始终是电线电缆领域关注的共性技术问题。乙烯基聚合物如聚乙烯（PE）、乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）等由于其优异的综合性能广泛用作电线电缆的护套材料,但因化学组成原因,具有较高的可燃性。本文开发了一系列乙烯-醋酸乙烯共聚物/线性低密度聚乙烯（LLDPE）基的低烟无卤阻燃聚烯烃材料,以期用于电线线缆护套材料,并研究了主体阻燃剂、协效阻燃剂以及加工方式对其综合性能的影响规律。首先,本文开发了氢氧化铝（ATH）/氢氧化镁（MH）与氢氧化铝/碳酸钙镁石混合物（HH）两种阻燃体系的乙烯基聚合物阻燃材料,研究了主体阻燃剂的种类和配比对两种阻燃材料的力学、热力学和阻燃等方面的性能的影响。研究发现,随着氢氧化镁和碳酸钙镁石混合物含量的增加,两种阻燃材料的力学性能和热稳定性都得到了提升;同时材料的阻燃性能测试显示,ATH与MH、HH两种阻燃剂间存在着协同效应,当阻燃剂的添加总量为150phr,且ATH与MH、HH的填充比例分别为1:1和1:3时,阻燃材料的协效阻燃效果最好,此时阻燃材料的极限氧指数较高,UL-94等级都达到了V-1级。其后,本文使用了碱式硫酸镁（MHSH）晶须作为阻燃复合材料的协效阻燃剂,研究了双螺杆挤出机和双轴偏心转子挤出机两种加工方式对阻燃材料的性能影响。研究发现,偏心转子挤出机制备的阻燃材料的综合性能有明显的增强,当MHSH晶须的含量达到30phr时,复合材料的拉伸强度达到了13.37MPa,极限氧指数达到37.9%,并且UL-94等级达到V-0级。结果证明,MHSH晶须在燃烧后仍然保持着纤维状结构,可以起到加固残炭的作用,同时对于一维结构的MHSH晶须,双轴偏心转子挤出机的拉伸流场能够更好的将其分散在聚合物基体中,并保留其纤维状的结构,从而增强MHSH晶须协效阻燃的能力。再后,本文使用了有机蒙脱土（OMMT）作为阻燃材料的协效阻燃剂,研究并对比了双螺杆挤出机和双轴偏心转子挤出机两种加工设备制备ATH/MH/OMMT复合材料。对比两种加工设备制备的阻燃复合材料的性能发现,双轴偏心转子挤出机可以有效减少OMMT的用量,提高其协效阻燃效率。研究发现,只加入7.5phr的OMMT时,复合材料即可达到38.5%的极限氧指数,同时UL-94等级达到V-0级。通过燃烧残留物的扫描电子显微镜图片和复合材料的X射线衍射的结果来看,OMMT在燃烧后会形成一种特殊的片层状结构,这种结构可以有效的阻碍残炭内外物质和能量的交换;同时在双轴偏心转子挤出机带来的拉伸流场作用下,OMMT在聚合物基体中出现了剥离和插层现象,这对提升复合材料的阻燃性能具有很大帮助。
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