阻燃剂对低烟无卤聚烯烃电缆料性能的影响

随着我国地铁、轻轨等城市交通运输系统的迅速发展，机车车辆电缆的需求量逐渐增大。为了降低轨道线路发生火灾的风险，加强机车车辆电缆运行的安全性成为轨道交通发展的必然要求。因此，对在密闭性更强的环境中运行的机车车辆、地铁所用电缆提出了更高的要求，开发耐油、耐高低温、力学和电气性能优异的低烟无卤阻燃电缆料成为机车车辆电缆的发展方向研究表明，通过添加大量的无机氢氧化物可显著提高复合材料的阻燃性能，但通常会降低力学性能，对无机氢氧化物进行表面改性或添加协效剂，可使复合材料的性能得到改善。HER将硬脂酸改性处理的氢氧化镁(MDH)加入到乙烯-醋酸乙烯酯共聚物/极低密度聚乙烯EVA/VLDPE)中，发现硬脂酸可加速MDH 的脱水反应和减缓基体主链降解，促进复合材料成炭，使其阻燃效率提高。XUM 5]研究发现，有机硅阻燃增效剂可增强阻燃粉体与基体树脂的界面作用力，使粉体在基体中分散更均匀，从而提高复合材料的力学性能。霍蛟龙等将环氧基有机化合物通过硅烷偶联剂KH-550 锚固在MDH 上，制备了插层接枝的MDH 阻燃剂，并将其与EVA 共混制备了复合材料，结果表明改性的EVA 复合材料断裂伸长率明显提高，垂直燃烧性能提高至UL V-0 级。

影响无卤阻燃材料性能的因素较多，如阻燃剂添加量、粒径、种类等。张建耀等[7]将有机蒙脱土加入到P/MDH 中，发现随着蒙脱土用量的增加，引入了杂质离子，复合材料的体积电阻率降低。YEL将可膨胀石墨(EG)与MDH 复配加入到EVA 中，发现随着EG 粒径和膨胀率的增加，复合材料的热分解温度上升，热稳定性提高。赵榕晶等研究发现氢氧化铝(ATH)粒径越小，比表面积越大，活性位置点越多，吸热脱水反应速率越快，EVA/ATH 复合材料的氧指数越高。徐亚新等研究了三聚氰胺氰尿酸盐与MDH 的阻燃作用，发现两者具有协效性，将其作为填料加入EVA 中制备得到的复合材料氧指数提升，力学性能得到改善，断裂伸长率明显提高。

通常无机阻燃剂的添加量要达到50%以上才能达到良好的阻燃效果，但添加量太高时，其在基体中的分散存在不确定性，而复合材料的燃烧行为与填料种类、分散状态之间关系的研究报道较少。本研究以EVA/LLDPE/POE 共混物为基体，氢氧化铝(ATH)和氢氧化镁(MDH)为阻燃剂，采用熔融共混法制备无卤阻燃复合材料，采用扫描电子显微镜(SEM)观察ATH 和ATH/MDH 阻燃剂在基体中的分散状态，研究不同种类阻燃剂及其用量对复合材料力学性能、热稳定性、阻燃性能、动态燃烧性能的影响，多角度探究其阻燃机理。

（1） 随着阻燃剂填充量的增加，试样的拉伸强度和断裂伸长率降低，弹性模量提高，氧指数提高；而在相近填充量下，填充ATH/MDH 复配阻燃体系试样的拉伸强度和断裂伸长率较低，MDH 对氧指数的影响不大。

（2） 与单一ATH 阻燃体系相比，ATH/MDH 复配体系使材料在更宽范围内吸热分解，生成的金属氧化物固熔体可与基体树脂形成多层次的结构层，能有效延缓聚烯烃的热降解和提高复合材料的热稳定性。

（3） ATH/MDH 复配具有良好的协效阻燃作用，使复合材料的pHRR 和pSPR 降低、FPI 提高。炭层结构的质量与阻燃剂在基体中的分散状态有关，当ATH 和MDH 的质量比为126∶12 时，试样中阻燃剂与基体界面结合较好，炭层结构更连续致密，呈现出光滑紧凑的残余物外观。