随着我国冶金、电力、电子、自动化及信息化网络等行业的迅猛发展,使得与之配套的电线电缆特别是阻燃电线电缆的用量急剧增加,包括电力电缆、控制电缆、信号电缆、仪器仪表电缆、计算机电缆等。传统的阻燃电缆一般采用聚氯乙烯做为护套,虽然聚氯乙烯材料具有阻燃性好、价廉、挤出工艺好等特点,但由于其含有卤素,燃烧时会放出大量卤化氢气体和浓烟,造成火灾的“二次危害”,从而加大了火灾的损失。尤其是很多科学研究已证实,卤化物对人体健康与环境所造成的损害已愈来愈严重,人们越来越重视环保,欧盟和日本一些大公司例Sony、Toshiba等都提出了对聚氯乙烯限制使用的条例;在国内,北京市供电局1998年3月发文规定禁止PVC类电线电缆在该局系统内使用,2002年华东建筑设计研究院推出的《民用建筑电线电缆防火设计规程》明确提出了使用低烟无卤电线电缆的要求。以上这些,使得不含卤素的低烟无卤阻燃电缆料得到广泛的使用并呈现出很大的发展潜力,特别是在地铁、船舰、高层建筑和石油平台用电缆、家用电器用电线、汽车低压电线等场合大有完全取代聚氯乙烯之势。
目前使用的低烟无卤阻燃电缆料通常有聚烯烃和乙丙橡胶两大类,其中以低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料为主流,本文将对低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料的配方技术、性能、挤塑设备及工艺做一分析。一、配方技术低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料通常由聚烯烃共混树脂加阻燃填充剂氢氧化铝、氢氧化镁和一些为了提高耐热寿命而添加的适量抗氧剂组合而成。有时为了降低其燃烧时的发烟量,还加入了一些发烟抑制剂,如钒、镍、钳、铁、硅、氟系化合物。比阻燃机理为:燃烧时,阻燃埴充剂氢气化铝、氢气化镁会释放出结品水,吸收大量热量;与此同时,脱水反应会产生大量水蒸汽,它可以稀释可燃性气体,从而阻止燃烧,另外会在材料表面形成一层不熔不燃的包化物硬壳,阻断了高聚物与外界热氧反应的通道,终材料阻燃、白熄。 低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料要具有较好的阻燃性,配方中氢氧化铝、氢氧化镁必须有较大的填充量,通常要达到150 份以上,而大量的无机阻燃剂填充必将导致材料在物理机械性能、电气性能和挤塑工艺性能方面大大劣化。为了解决其阻燃性和物理机械等性能方面的平衡,使材料能充分满足终使用的技术要求,常用的方法有:一方面对聚烯烃材料进行改性、接枝,以提高聚烯烃材料极性;另一方面是对无机阻燃剂的表面进行化学改性,通常用偶联剂处理。
随着电缆材料阻燃技术的发展,新型的阻燃电缆也不断产生,从原米普通的阻燃电缆发展到低烟低卤阻燃电缆和低烟无卤阻燃电缆。这说明近年对阻燃电缆的要求越来越高。在欧美日等国,环保型电线电缆已成为所有电缆品种的主流产品,政府严禁使用或进口非环保型电缆。
普通的阻燃材料中含有大量的卤,在燃烧的时候会产生大量的烟雾和有毒的腐蚀性卤化氢气体,而无卤阻燃主要选择在聚烯烃中实现,所以低烟无卤电缆将是以后发展的主要趋势
电线电缆挤出设备的主要部件是螺杆,它关系到挤出机的应用范围和生产效率,为适应不同塑料加工的需要,螺杆的型式有许多种。低烟无卤阻燃电缆料中含有高填充的氢氧化镁或氢氧化铝,所以对于螺杆的选用来说一般选用普通型的螺杆而且它的压缩比不能过大,一般在1:1~1:2.5之间比较适宜。
B、挤出过程中还有一个影响低烟无卤电缆料挤出的重要因素,那就是挤出机的冷却装置,因为低烟无卤材料的特殊性,在挤出过程中,因磨擦而产生大的热量,这就要求挤出设备要有良好的冷却装置,才能控制工艺温度。这是一个不可忽视的问题,如果温度过高将使线缆
的表面产生很大的气孔,温度过低又会使设备的整机电流加大,容易损伤设备。