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相容性合金技术对高柔性无卤材料的开发与应用

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相容性合金技术对高柔性无卤材料的开发与应用

发布日期:2016-12-12 00:00 来源:http://www.szolloy.com 点击:

引言:随着电线电缆无卤阻燃市场的不断发展与应用,各种新型电线电缆材料项目研究被推出。这些新项目材料推出的主要目标基本上都是要解决无卤阻燃电线电缆材料在各种热力学性能、无卤阻燃性能和加工性能之间如何平衡和兼顾这一问题 。    


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无卤电缆材料的高柔性化一直是业界的难题,因为,电缆材料做成高柔性以后,容易以牺牲其它性能为代价,如耐温严重下降,力学性能差、耐化学环境能力弱等,造成材料性能严重失衡,所以在高柔性电缆材料领域能很好地进行突破,特别是能满足多元化应用需求的则少见报道。欧龙优公司根据自己产品研发的多年经验,突破性地应用相容性合金技术就行业中大家普遍关注的柔性电缆材料如何在柔软性、热力学性能、无卤阻燃性能以及其它相关性能之间如何保持平衡和兼顾中找到了方案,解决问题,并相应地开发了几种重要新材料。下面分别通过几项重要产品开发实例举例予以说明。


一、耐高温125℃耐油免辐照交联无卤阻燃高柔性热塑弹性体材料的开发


1.项目要求与难度


一般来说,电线电缆材料要满足单一的一、两方面的要求是相对比较容易做到的,但是同时满足多种性能指标要求,其难度就比较大了。本项目所要求的难度指标至少有5个:耐高温:125 ℃;耐油:我们这里耐油要求材料耐汽油、柴油等燃料油;高柔性:要求材料软硬度低于邵氏硬度90A,一般达80-85A;阻燃性:无卤阻燃,阻燃性好;免辐照交联,加工方便。


同时还有其它必须满足要求的力学性能指标,如拉伸强度大于10MPa以上,断裂伸长率大于200%以上等等。以上几项指标,同时满足要求,应该说的确有难度,我们认为,用常规的手段或单一的材料是很难满足其要求,目前,常规的无卤电缆材料大多数用的是聚烯烃、TPE、TPU以及PPO(聚苯醚)。但是,大家知道,这些常规材料是达不到我们需要开发的材料目的要求,这就要求我们要考虑应用复合材料,共混改性,才有可能实现目标,即必须利用共混改性合金技术并开发新的功能性相容剂,才有可能开发出这种新材料。


2.利用合金技术开发耐油耐高温高柔性无卤阻燃电缆料


利用合金技术开发新材料,第一步就是选材,即选用合适材料在一起改性,才有可能实现目标。第二步,就是考虑如何将这些材料进行共混,才能实现性能良好互补,因为多数材料都是不容易相容的,如材料不能很好相容,是达不到初始设计目标的。   


因此,我们的开发思路如下: 


①选材。PPO材料:阻燃性好、易自熄,耐高温、电性能优良,与SEBS等弹性体相容性好,但是它耐油性差,一般如汽油、柴油中一泡就容易胀大;尼龙:耐油性优良,同时耐高温,与PPO共混,克服其耐油性不良的缺点;SEBS:具有优良的弹性和柔性,耐低温性优良,可制作柔性材料    


②制备相容剂。这里有两种相容剂,一种是PPO/尼龙合金相容剂,另一种是SEBS与PPO/尼龙合金共混相容剂,两种相容剂都是我公司自身制得,因为欧龙优公司是国内相容剂技术研发、生产与应用最早的专业化厂家之一。   


③材料共混。利用这些基本材料各自的性能特点,通过相容剂,再配入优良的无卤阻燃体系,进行共混改性,制备出无卤、高阻燃、高柔性、耐高温电线电缆材料。 


3.产品设计成功的关键


该产品成功开发的关键在于材料之间的相容性,只有良好的相容性,才能使材料达到均一融合,从而性能互补,否则,前述要求的指标很难完美实现,即要么耐高温、耐老化达不到要求,要么耐油性达不到要求,要么力学性能如拉伸强度、断裂伸长率等达不到要求等等。我们利用自己的相容剂技术,将上述几种材料进行共混,制得PPO/尼龙/SEBS等共混合金,很好地发挥了各材料互补优势,并配备优良的无卤阻燃体系,开发出高性能耐油、耐高温、高柔性无卤阻燃材料。


4.欧龙优开发的耐油耐高温合金阻燃电缆材料性能


我们开发的耐油耐高温合金阻燃电缆材料性能如下:


 ① 拉伸强度:12-15MPa,断裂伸长率:250-400%;

 ② 软硬度(邵氏A):80-85A,高柔性;

 ③ 比重轻,为1.05,材料省;

 ④ 耐温等级:125℃,产品免辐照,直接成型即可达此耐温等级;

 ⑤ 热老化性能:158 ℃,热空气老化七天,拉伸强度和断裂伸长率保留率≥80%;

 ⑥ 热收缩性:150±3℃的烘箱中水平放置15min,温室冷却后测量 任意端最大收缩率不超过2%;

 ⑦ 耐油性:分别于汽油、柴油、机油中浸泡20H,电缆外径变化率≤15%;

 ⑧ 电线阻燃性:达到VW-1级;

 ⑨ 热冲击性:150 ℃热冲击试验,无裂痕,不破裂;

 ⑩ 耐寒性:-60 ℃。


同时产品环保属性:符合低烟、无卤、ROHS、REACH标准,产品为热塑性性可回收利用。 该材料可用于:汽车充电桩电线、轨道交通、汽车用线、船用电缆、石油钻井平台耐泥浆电缆等多种领域。


二、高柔性尼龙材料的开发


这是我们要讨论的另一种用相容合金技术开发的重要柔性材料。尼龙的特性:它是一种重要的工程塑料,具有很高的机械强度,软化点高,耐热,磨擦系数低,耐磨损,自润滑性,吸震性和消音性,耐油,耐弱酸,耐碱和一般溶剂,电绝缘性好,无毒,无臭,耐候性好等等优越性能,因此它在工程塑料中有着非常广泛的应用市场。那么,它能否在电缆领域,特别是柔性电缆领域使用,发挥它的优越性能?我们认为它是可能的。


1.高柔性尼龙的制作难点


尼龙不同于前面PPO材料,(如PPO跟SEBS弹性体本身具有一定相容性,所以制作PPO柔性材料相对容易一些),由于它跟一般弹性体材料如SEBS、POE、EPDM、PE等,不具有相容性,另外,由于尼龙分子排列规整度高,结晶性强,要破坏其分子规整的排列,亦具有相当难度。因此,要制得柔性尼龙,是一件很不容易的事。目前,市场上还未见有高柔性尼龙产品出现。但是,欧龙优公司经过自己的精心设计,利用相容化技术,成功制得出高柔性尼龙弹性体材料。


2.欧龙优的成功突破


目前市场上有很多尼龙和弹性体的相容剂,但这些相容剂,一般只能实现尼龙的半相容,既尼龙与弹性体共混后,材料冲击强度等性能大大提高,但材料本身还是相对较硬,软硬度至少90A以上,还是难以实现柔性。我们利用自创的双接枝技术和相转移转加工技术,所制得的相容剂,具有很好的相容性,其相容剂相容效率很高。它既实现尼龙跟弹性体之间很好的相容,又打破尼龙的晶体结构,使尼龙成功变软,从而制得软硬度可达75-85A的高柔性尼龙弹性体材料。 


3.欧龙优高柔性尼龙性能特点


 ① 硬度:邵氏硬度75-90A;

 ② 比重 :1.05-1.10;

 ③ 拉伸强度:8.0-15 MPa;

 ④ 断裂伸长率 :≥250 %;

 ⑤ 耐油性:汽油 (1H,再放置24H观察)无裂纹,无变形;柴油(1H,再放置24H观察)无裂纹,无变形;

 ⑥ 耐磨性(0.1mm厚度,1mm线径,刮磨速度50-60次/分钟,800g吊重) :≥5000次;

 ⑦ 与传统TPE、TPU等弹性体材料相比,具有极为优良的综合性能:产品高耐磨、耐脏性耐黄变非常好(尤其是白色制品)、耐油、耐溶剂、耐刮擦、可回收循环利用,易加工,加工温度范围宽,是制得高档耳机线、电线电缆、体育用品、密封材料、耐磨垫片、电器部件、汽车零部件、管材、片材、护套及弹性纤维等最为理想的材料。


三、其它高柔性材料


同样的,我们还利用相容性技术还开发了其它的高柔性材料,如高柔性聚烯烃材料,我们的聚烯烃材料软硬度可做到邵氏硬度80A,低烟,无卤阻燃,低成本,亦具有很好的应用价值,特别是在软电缆中应用前景广阔。  


四、结束语


无卤材料的高柔性化,是业界抹不去的一个重要话题,是电线电缆材料发展的重要方向,因为只有电线电缆的高柔性化,才能使电线电缆满足更多领域的多元化的应用。欧龙优公司在高柔性、高阻燃、高性能电缆材料领域已经有多年的成功研发、生产及应用经验和心得,我们愿意同行业各界朋友一起,为无卤材料的高性能化、高柔性化共同探索和讨论,开发出各种多元化高性能产品,并在电线电缆行业很好地发挥它的作用并推广与应用。


相关标签:PP合金材料

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