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低烟无卤阻燃材料的特性、应用问题和新材料发展讨论

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低烟无卤阻燃材料的特性、应用问题和新材料发展讨论

发布日期:2020-03-04 00:00 来源:http://www.szolloy.com 点击:

   低烟无卤阻燃材料的特性、应用问题和新材料发展讨论


一、低烟无卤阻燃材料基本认识介绍

    1、低烟无卤发展是大势所趋

    电线电缆用外覆层如护套、绝缘材料,基本都是高分子材料,传统上用的材料有橡胶、聚氯乙烯,聚乙烯等,其中聚氯乙烯材料因为价格便宜、性能不错,应用最为广泛。但是,随着人们对环保、安全意识的提高,低烟无卤材料则逐步受到人们的重视,发展极为迅速。这是因为:传统的PVC材料在燃烧时会产生含氯化氢的有毒气体的烟雾,这不仅影响人们对救灾工作的顺利进行,而且对生命财产造成第二次灾害。因此有些欧美国家如瑞士、德国、瑞典、美国、以及日本以及其它一些国家,这些国家的相关机构已经制定了严格的法律,限制或将最终取消PVC的工业应用。聚氯乙烯电缆的限制已经是一个全球性的趋势,而低烟无卤电缆将会是未来发展的主流。低烟无卤电缆料目前大多是以聚烯烃材料为基体树脂,加入氢氧化物(如氢氧化镁、氢氧化铝)等无卤阻燃剂,再加入多种助剂改善其加工性能、使用性能而得。当然,不同行业的使用要求和使用环境不同,如电性能、力学性能、耐热、耐油、抗老化、耐低温等,低烟无卤电缆料的材料配方和要求也不相同。

    2、低烟无卤料的基本特点介绍

    (1)传统PVC材料基本特点:

    我们传统用的电缆外覆层材料PVC材料,其分子式为(C2H3Cl)n,结构简式为 [CH2-CHCl]n,它为无定形结构的白色粉末,相对密度1.4左右,玻璃化温77~90℃,170℃左右开始分解,对光和热的稳定性差,在100℃以上或经长时间阳光曝晒,就会分解而产生氯化氢,并进一步自动催化分解,引起变色,物理机械性能也迅速下降,在实际应用中因加入稳定剂提高了对热和光的稳定性。聚氯乙烯(PVC)树脂是没有毒性的,聚氯乙烯单体则有剧毒,聚氯乙烯制品是否有毒,一要看其在聚合过程中的残留单体是否脱除到一定的要求,二是要看其在加工过程中加入的助剂是否有毒。如PVC中氯乙烯单体如果含量过高,尤其是在高温环境下,容易分解出对人体有致癌作用的物质;另外,加工PVC材料配方中用的增塑剂、稳定剂等如果选择不好,也容易对人体造成一定的危害。

   (2)低烟无卤阻燃材料基本特点:

    低烟无卤阻燃料最初始发展是从聚乙烯(PE)无卤阻燃开始的,PE,其分子式为(C2H4)n,结构简式为[CH2-CH2]n,从分子式和结构式来看,其与PVC其实就差一个氯元素,但是二者性能却有本质上的差别。从阻燃上来说,PVC树脂与PE树脂差别较大,PVC相对来说难燃,燃烧火焰带黄色且有浓浓的黑烟,而PE本身极易燃烧,燃烧火焰为略带蓝色,烟极少。阻燃PE因为添加了其它改性材料成分而使材料燃烧时带有一定白色烟雾,但总体来说,比PVC烟雾要少很多。到后来,以PE为基础或起点,发展了系列低烟无卤阻燃料,如以PE为主材,通过共混改性的方式,发展了PE加EVA,PP,POE等系列改性阻燃低烟无卤料,这些PE、PP、EVA、POE等材料,都是乙烯与其它单体的共聚物,所以,都称为聚烯烃材料,他们加阻燃剂改性后的材料统称为低烟无卤阻燃聚烯烃材料或低烟无卤阻燃电缆料。但需要注意的是,这些聚烯烃材料,因共聚单体结构的不同,其性能上具有很大的差别,另外,分子量大小、单体比例以及分子量分布等的不同,其材料的力学性能、软硬度、耐温等也是不同的。另外,在共混改性中,各材料组成和配比的不同,也使得材料性能各不相同。所以,高明的材料改性学从业人员,需要对各种材料的性能特点以及加工性有着全面的理解和认识,才能按需配料,制得性能合理的低烟无卤阻燃材料。

二、低烟无卤阻燃电缆材料常见类别以及使用特点

    热塑性的低烟无卤料一般为普通耐温等级的,如70℃-90℃等级的,热固性的都是交联型,耐温等级可为90℃-150℃。普通低烟无卤料经过交联以后,材料由热塑性的线型结构变成热固性的网状结构,材料不溶不熔,耐温大大提高。现在低烟无卤料交联的方式有电子加速器的辐照交联,紫外光交联以及硅烷自然交联三种方式,一般较常用的方式是电子加速器的辐照交联,这样材料的交联相对比较彻底,交联后的材料耐温相对也较高,但是缺点是,加工周期长,尤其是一些线缆绝缘和护套都要进行辐照,前后导来导去,相当麻烦,但是,这是目前,生产高温低烟无卤电缆常用的方式。紫外光交联就是照射装置就安装在电缆生产线上,它可以使材料边生产边交联,比较方便,但是关于紫外光照射的局限性,由于本人接触不多,所以不予以较多评论。硅烷交联电缆线一般需要专用水煮或蒸汽煮系统,所以也有其局限性。

常规的低烟无卤阻燃料使用的阻燃剂一般为氢氧化镁、氢氧化铝阻燃剂,有的在二者的基础上再加些协助阻燃剂,使阻燃性进一步提高。由于氢氧化镁、氢氧化铝等阻燃剂具有一定的吸水性,这些材料放置后容易吸收空气中的水分,所以,在材料热熔化加工产品的时候,会导致材料的成分与水反应而发泡甚至发生降解,导致材料表面不良、性能下降(包括力学性能和耐温以及长期老化性),所以,低烟无卤材料,在使用加工前必须充分干燥,否则会导致制品不良,产生使用风险。另外,由于聚烯烃原料一般为颗粒状,而聚烯烃所用阻燃剂氢氧化镁、氢氧化铝为粉状材料,且需要加入50-60%以上的比例,才能达到很好的阻燃性,因此,此类材料体系的比重一般都较高,一般在1.4-1.5左右,而且,阻燃剂与聚烯烃的分散和混合均匀性对材料性能影响变得十分重要,一些低烟无卤阻燃料的质量问题与此有重大关系。低烟无卤阻燃料一般用氧指数高低来衡量材料阻燃性的高低,氧指数越高,阻燃性相对越好。但是对于线缆来说,氧指数多少并不一定决定线缆阻燃的好坏,这个跟线缆的粗细和结构也有关系。另外,有些材质的无卤料,如TPE,柔性PPO等,由于其成炭性好,氧指数不高,其实也能达到很好的阻燃性。材料阻燃性与阻燃剂和阻燃协效剂等的使用量和比例有关,一般阻燃剂在增加材料的阻燃性的同时,对材料的力学性能(如拉伸强度、伸长率等)和耐温都有影响,所以,材料配方中,各组分添加的平衡性和协调性十分重要,也体现出一个材料工程师的能力水平。

三、低烟无卤阻燃电缆常见的与材料有关的品质问题,原因及预防措施建议

     电线电缆作为工业的血管,其使用的广泛性和重要性无需质疑,电缆的使用安全性也是大家十分重视和关心的问题,电缆的安全性问题其实就是电缆的品质问题,而迄今为止,电缆的品质问题大多数跟其外层绝缘或护套层使用的高分子材料有关。低烟无卤材料相对PVC材料来说,由于其材料种类和加工工艺要复杂一些,而且其技术发展年限也相对较短,人们对其规律的认识还不太透切,所以需要我们对其做更深刻的探讨和研究。电缆的品质与电缆设计的结构和选择的材料性质和品质有关,低烟无卤阻燃材料大多使用的是聚烯烃阻燃体系,从力学性能来讲,聚烯烃本身具有较好的强度和韧性,拉伸强度和断裂伸长率较高,但在加入大量的无机氢氧化物阻燃剂(一般占比达40-70%)以后,材料的力学性能受到很大影响,如果控制不好,就可能影响电缆的使用安全性。另外无机阻燃剂的分散均匀性,如果处理不好,会造成材料性能的不稳定,特别是出现局部缺陷,如开裂、析出、冒油等现象。由于大多数聚烯烃材料是以无机阻燃剂为主,无机阻燃剂在电缆材料中按比例算是变成了主要成分,而无机阻燃剂本身无力学强度、韧性,所以当材料所做制品非常薄时,是容易产生脆裂缺陷的。所以实际上,大多数阻燃聚烯烃材料不适合生产薄壁线缆,这个在设计线缆选材时应予以考虑。

     对线缆来说,人们根据线缆的实际需要和现实存在问题,总结规律,设计了各种类别线缆的安规标准。这些标准,是行业实践经验的累积总结,一般情况,如果线缆材料各种性能只要符合安规标准要求,基本上使用是没有什么问题的。

    但是,现实中,一些材料尽管满足了安规测试或行业测试标准要求,线缆还是会经常出现一些品质问题。对低烟无卤阻燃材料和线缆来说,常见的品质问题出现在以下几方面:

    1、材料开裂、脆化 

    2、材料表面析出白雾、粉末

    3、材料冒油

    4、材料表面粗糙

以上几个问题是低烟无卤阻燃电缆料较常见的品质问题,也是最可怕的品质问题,除了第4个问题可以通过即时品质控制来把控外,其它3个问题还难以即时把控,而且出现问题后,后果还较为严重,对客户、对公司都会造成难以挽回的损失。

下面,根据本人个人经验,我们分别就这些问题如何发生的以及怎样尽力预防给以看法和建议:

 1、关于材料开裂、脆化

    这个主要是电缆线经过使用一段时间后所发生的,其产生原因非常复杂,具体本人认为有以下几个因素导致(有些是几个方面因素综合造成的):

    1)材料本身力学性能差,经不起一些线缆在使用环境中因发生反复或多次受外力折弯而脆裂,如果是这样,我们就要求材料增加一些柔性,并增加材料的拉伸强度、断裂伸长率以及抗抗撕裂强度。

    (2)材料配方不合理,如配方中一些原始材料组分较容易发生内应力开裂(譬如说一些低烟无卤料,其本身看起来力学性能测试不错,但还是发生开裂问题,可能跟这个有关),所以配方中应去掉易发生应力开裂的组分;或者材料组分相容性不好,导致材料宏观融合而微观不相容,受不了外力或长期使用而产生开裂。

    (3)材料中无机阻燃剂组分因分散不均匀,导致局部不受力而易产生开裂、脆化。这个要求材料厂商做低烟无卤料生产时,改善设备、加强生产工艺和生产过程品质管控,防止此类事件发生。

   (4)线缆因使用环境复杂,而材料选择或设计时没有考虑周全,如温度高、户外的阳光照射、冬天或北方的低温。这个就要求材料在选择时,要将设计要求向材料供应者尽量表达清楚。 

    (5) 一些线缆在使用过程中接触了一些化学溶剂等等,而材料设计在这些方面又没有作出相应要求或防范测试,线缆在使用过程中是很容易发生开裂或脆裂等质量事故的。因此,我们要求使用低烟无卤料时,要根据使用环境情况,分别采取办法提高材料耐高温性(按不同的耐温等级情况,提高材料耐老化性能测试),提高材料低温性(低温脆化测试),提高材料的耐候性(紫外光照射试验)以及提高材料的耐化学溶剂性(如汽油、柴油、机油、酸碱性等等)。当然,材料这些性能提高,是以成本为代价的,所以,材料使用者也要这方面向供应商作出必要的让步。

    2、材料表面析出白雾、粉末

    材料表面析出白雾、粉末等问题,跟材料配方中使用的助剂不当有很大关系,有些认为跟使用的阻燃剂不当有关,但是低烟无卤阻燃材料生产厂的上游阻燃剂也是经过处理加工的,他们的阻燃剂所添加的助剂不当也会造成阻燃材料产生析出。一般低烟无卤阻燃材料析出主要原因是:

    (1)润滑剂添加不当,润滑剂一般为低分子聚合物或有机化合物,它们添加在低烟无卤料中起改善材料流动加工性或提高外表光滑性的作用,不同润滑剂与主体材料的相容性不一样,如添加合理,自然对提高材料加工性有很大帮助,但如何添加比例不合理,少了,对加工性改善效果不明显,多了又会导致析出,所以,合理把控非常重要。

    (2)抗氧化剂添加不当,抗氧化剂也是如此,添加比例一定要适当,如,少了,达不到提高材料热氧老化的作用,多了,又会导致材料表面析出、发白,等等。

    检查的方法,一般情况,可以用双85试验1-7天,有些,2-3小时,就会发现析出问题,有些2-3天会发现析出问题,一般长达7天试验就差不多了。但是有些材料,有析出风险,双85,也不一定检查出问题。有些材料,放在密封干净的透明塑胶袋中放置15-30天,也会检查发生析出的问题,一般材料放置30天,如表面还是干干净净的,则材料基本无析出风险。当然,这两种方法都可以综合使用检测。

    3、 材料冒油•   

    一般的聚烯烃低烟无卤材料产生冒油问题的可能性较少,但是一些软质聚烯烃材料或TPE等弹性体,由于配方中加入了一些软化油,如添加不当,可能会产生冒油析出问题,另外,有些聚烯烃阻燃材料中,加入了液体阻燃剂,这些液体阻燃剂或软化油使用不当,与基体材料相容性不好,经过一段时间使用后,就会从表面逐步析出,产生冒油问题。冒油问题也可以通过与上述2中一样的方法进行检测。但是,我们要注意的是,如经过双85测试的材料,有时表面有稍微轻量的渗油问题,材料实际使用过程中不一定产生冒油问题,所以,这个要酌情分析。因为,我们的很多线缆,环境使用温度不会达到85℃,所以实际上有可能不析出。这个,我们是不是将标准降到85%的湿度,40-60℃的温度进行测试看看?这个请大家自己摸索。

     4、材料加工表面粗糙不良

    (1)水分未干燥原因 。因为低烟无卤阻燃料所用阻燃剂基本都容易吸收空气中的水分,这些水分留在材料中,材料在螺杆中高温加工时,其中的水分就会产生大量汽包,而导致材料表面粗糙不良,或者甚至材料的水分会导致材料中一些组分在螺杆中的高温下与水发生化学反应,导致材料降解,造成材料一些力学性能、老化性能下降,使材料后期使用产生不良品质风险。所以,低烟无卤材料生产加工之前,一定要经烘干干燥处理,否则也会产生如前面介绍的品质问题,因此,我们作为材料使用者要充分重视此问题。一些材料加工厂,把品质问题一股脑儿推给材料厂商,是不对的,毕竟产生品质问题,对谁都不好。

    (2)加工温度过低或过高原因。

    (3)材料本身润滑不当或配方不当原因   

四、无卤阻燃线缆涉及到的环保和安规标准简介

      1、无卤阻燃材料物质环保标准

     (1)卤素含量限制

     卤素是指氟(F)、氯(Cl)、溴(Br)、碘(I),只要材料中没这几种元素,就是无卤,无卤要求并不是要求真正的不含卤素(实事上,对无卤电缆料中完全无卤几乎不可能,因为,自来水中就含有氯,氯也并不是有毒的,主要看它的存在化合物形式,如我们吃的食盐氯化钠就是以氯为主要成分)。无卤是要求卤素含量在一定标准以下,各个行业标准也是不一样,我们线缆行业Rohs标准要求是氯(Cl)、溴(Br)含量分别小于900ppm,氯+溴总含量小于1500ppm。或者有些是要求燃烧后产生卤化氢气体溶于水后的PH值≧4.3(弱酸性)。二者判断的标准方法不一样,其实际是一样的,都是通过各自的方式对材料的卤素予以限制。

   (2)欧盟ROHS有害物质限制

    欧盟对出口到其区域的产品需要进行有害物质限制,而出台了欧盟ROHS有害物质强制性限制标准。目前欧盟有害物质强制性标准限制版本为ROHS 2.0,ROHS 2.0原先强制要求测试6项,2019年7月22日起要求强制测试十项。

    六项测试标准限值:Pb铅 1000PPM ,Cd镉 100PPM,Hg汞1000PPM,Cr(VI)六价铬 1000PPM,PBBs多溴化联苯1000PPM,PBDEs多溴联苯醚 1000PPM。

    十项测试标准限值:Pb铅 1000PPM,Cd镉100PPM,Hg汞 1000PPM,Cr(VI)六价铬 1000PPM PBBs多溴化联苯 1000PPM,PBDEs多溴联苯醚1000PPM,DEHP邻苯二甲酸二乙基己酯 1000PPM,BBP邻苯二甲酸丁苄酯 1000PPM,DBP邻苯二甲酸二丁酯1000PPM,DIBP邻苯二甲酸二异丁酯 1000PMM。

     另外,有些标准中还要求有6P、8P、16P等物质限制,这些所谓的多少P主要是指邻苯二甲酸盐化合物,都是在ROHS六项的基础上增加的清单限制。

    (3)REACH 物质清单

REACH,Registration,Evaluation,Authorization and Restriction ofChemicals,中文意思是指化学品注册、评估、许可和限制,这是欧盟对进入其市场的所有化学品进行预防性管理的法规,于2007年6月1日正式实施。

    2008年6月30日欧盟化学品管理局(ECHA)公布了第一批16种高关注度物质(SVHC)名单,此后陆续增加了高关注度物质(SVHC)名单,到2016年6月20日正式发布REACH法规第十五批高度关注物质(SVHC)清单,总清单到了169种物质,到目前为止,应该有197项,而且还在增加。其意思是:对出口到欧盟的材料,材料中高度关注物质(SVHC),如满足以下条件,按照REACH第7条第(2)款的要求,需要进行通告:(1)该物质已被列入须经许可才能允许使用的候选物质名单中;(2)该物质存在物品中的浓度大于0.1%(重量比W/W);(3)每个制造商或进口商每年制造或者进口的物品中该物质的总量超过1吨;(4)该物质作为此项用途尚未被注册过。

     REACH 物质清单自第一批SVHC公布之后,便受到全球各大知名企业的高度关注,并积极要求其供货合作伙伴提供其产品中SVHC物质的基本信息及具体含量﹐更有大客户直接将这些物质列入其产品中限制使用的物质清单中。但是,由SVHC已经带来以下问题:1.SVHC物质测试的费用不菲,导致供应链各阶层的产品测试成本激增;2.主流厂家给出的许多SVHC往往以令供应商摸不着头脑,无从下手。

     2、无卤阻燃线缆安规标准简介

     无卤阻燃线缆线缆的安规标准非常多,各个领域用的线缆安规标准不同,如通信领域、汽车领域(普通汽车、新能源电动汽车)、建筑领域、轨道交通、船用线缆、化工领域、军工航天领域等等,各领域线缆因使用的环境不同,线缆的安规标准是不同的,而且即使同一领域使用的线缆,使用不同标准,其安规标准也是有较大的区别。如汽车线缆,国标(GB),美标(ASTM),欧标(IEC)等等,测试标准要求和测试方法也是不同。采用不同标准,即使是同一性能指标,得出的数据也是不同的。

     线缆安规标准基本上是行业经过千锤百炼总结出来的,线缆可以安全使用制定的标准,虽然不能100%合理,但如果我们是按照安规标准要求和使用线缆,就基本可以避免或减少后续使用的事故责任。线缆安规标准虽然千变万化,但是总体来说,特别是低烟无卤线缆,基本上包括以下几个主要方面(这里只做简单介绍):

    (1)护套和绝缘层低烟无卤材料力学性能测试

     力学性能通常就是指相关材料在外力作用下表现的力学行为。电缆电线主要是用于电力、电气的输送,出于施工、掩埋、工程架设等方面的考虑,这就要求电线电缆,尤其是起到保护性能的绝缘层、屏蔽层等橡塑组织 ,要有足够的抗拉强度、伸长率等特点。所以电缆电线的力学性能测试就显得尤为重要。力学性能主要有:硬度、拉伸性能、撕裂性能、压缩性能、弯曲性能、冲击性能、摩擦性能、耐疲劳性能等。

    (2)线缆阻燃性测试

     根据线缆使用环境的不同,线缆阻燃要求是不一样,一般有以下几种标准等级:

    (2.1) IEC阻燃等级

    为了评定线缆的阻燃性能优劣,国际电工委员会分别制定了 IEC60332-1、IEC60332-2和IEC60332-3三个标准。IEC60332-1和IEC60332-2分别用来评定单根线缆按倾斜和垂直布放时的阻燃能力(国内对应GB12666.3和GB12666.4标准)。IEC60332-3(国内对应GB12666.5-90)用来评定成束线缆垂直燃烧时的阻燃能力,相比之下成束线缆垂直燃烧时在阻燃能力的要求上要高得多。

    (2.2 )UL阻燃标准

    a 增压级-CMP级 (送风燃烧测试),

    这是 UL防火标准中要求最高的电缆,适用安全标准为UL910,实验规定在装置的水平风道上敷设多条试样,用87.9KW煤气本生灯(300,000BTU/Hr)燃烧20分钟。合格标准为火焰不可延伸到距煤气本生灯火焰前端5英尺以外。光密度的峰值最大为0.5,平均密度值最大为0.15。

    b 干线级-CMR级(直立燃烧测试)

   这是 UL标准中商用级电缆,适用安全标准为UL1666。实验规定在模拟直立轴上敷设多条试样,用规定的154.5KW煤气本生灯(527,500BTU/Hr)30分钟。合格标准为火焰不可蔓延到12英尺高的房间的上部。干线级电缆没有烟雾浓度规范,一般用于楼层垂直和水平布线使用。

     c 商用级-CM级(垂直燃烧测试)

     这是 UL标准中商用级电缆,适用安全标准为UL1581。实验规定在垂直8英尺高的支架上敷设多条试样,用规定的20KW带状喷灯燃烧(70,000BTU/Hr)20分钟。合格标准为火焰不可蔓延到电缆的上端并自行熄灭。UL1581和IEC60332-3C类似,只是敷设电缆根数不同。商用级电缆没有烟雾浓度规范,一般仅应用于同一楼层的水平走线,不应用于楼层的垂直布线上。

    (3)电学性能测试:电学性能包括:导体电阻、绝缘电阻、耐电压、工频电压试验、电阻率、介电常数等。

    (4)寿命测试

     寿命测试包括:老化测试(紫外、氙灯、碳弧灯、臭氧)、寿命评估等•老化性能测试包括短期老化和长期老化测试,它们都是用以评估材料使用寿命的手段。

    老化测试项目是指模拟产品在现实使用条件中涉及到的各种因素对产品产生老化的情况进行相应条件加强实验的过程,常见的老化主要有光照老化,湿热老化,热风老化。 

  

五、低烟无卤阻燃电缆料的新材料、新技术及发展应用探讨  

    常规的低烟无卤阻燃材料,大家平时接触的以低烟无卤阻燃聚烯烃材料为主,这也是目前该领域的主流材料。但是,随着无卤阻燃领域技术的进步,无卤阻燃领域最近几年也出现了一些其它新材料和新技术,如大家知道的高性能阻燃TPE,阻燃柔性PPO等等,这些都是相对较新的材料。我们欧龙优公司最近2-3年,又开发了一些独具性能特点的合金弹性体无卤阻燃新材料,这是特种电缆材料发展的新方向,下面我也给大家介绍一下:

   实践证明,通过合金技术可以获得新型弹性体合金材料,并且使材料融入新的性能:既具有良好的耐高温特性、力学性能,又能保持弹性体的优良的弹性和良好的柔韧性以及耐低温特性。我们通过合金技术分别成功开发了耐温等级为105℃、125℃和150℃的弹性体材料,这些材料具有优良的柔韧性(可以从60-90A),拉伸强度高(10-30MPa),耐低温(-50℃以下),耐化学溶剂(如汽、柴油、润滑油、苯类、酮类溶剂等等),而且它们的阻燃材料也能保持良好优越的性能。

    1、欧龙优公司耐高温超柔性弹性体合金以及其无卤阻燃材料的开发与应用

    让弹性体材料暨保持良好的弹性和柔韧性,又具有较高的耐温性,是可以通过合金改性技术来实现的,如,我们开发的一种软硬度为60A左右的高耐温热塑性弹性体材料,材料软硬度虽在60A左右,但可以完好的达到125℃等级材料的耐温要求。该材料测试性能如下表:

     从上表中可以看出,该材料虽经过158℃7天老化,其断裂伸长率却保持很小的变化,甚至正增长,说明该60A的超柔性材料具备很好的高温耐受力。另外,该材料介电常数低,电绝缘性好,同时阻燃性良好,能达到V0(3mm)级,是加工生产多种高端线缆及特种电缆的优质材料。

   2、欧龙优公司耐高温高柔性、高强度、耐溶剂性无卤阻燃合金弹性体材料的开发与应用

  我们利用合金技术开发的一种软硬度为75-78A左右、耐温105-125℃高柔性无卤阻燃材料,该产品不仅具有高柔性,还具有高达14MPa左右的拉伸强度,抗撕裂性好,而且该材料具有很好的耐溶剂性(如耐油性)好,可以做新能源汽车充电桩、高端数据线、电源线等护套和绝缘层材料,代表材料性能如下表:

   3、 欧龙优公司耐高温高强度弹性体合金无卤阻燃材料的开发与应用

    利用合金技术,可以让性能互补的材料组合成优势材料,如我们开发的如下表所示这种材料,该材料体系不仅阻燃性好,而且拉伸强度高达30MPa左右压缩永久变形率低(小于30%),能很好地抵抗外受持续冲击力,可以应用于许多特殊应用场所需求的产品,如汽车、机车、轨道交通等用密封材料、垫片等配件材料以及高端电线电缆护套、绝缘层等。

     4、 欧龙优公司辐照交联型弹性体合金材料的开发与应用

     为了使弹性体合金材料具有更高的耐温性和满足特定环境产品中的使用要求,我们对合金材料作更进一步的改性,进行交联处理。如在材料中加入敏化剂后,材料用电子辐照加速器进行辐照交联处理,经过辐照交联以后,材料的分子结构由线性结构变成网状结构,材料的耐温性进一步提高,特别是材料的熔点大幅提高后,材料的使用安全性更高,更能满足材料长时间高耐温场所使用。我们根据市场需求开发的耐温等级为150℃的辐照交联弹性体新材料,分别有70A和85A两种软硬度的高柔性无卤阻燃材料,这种材料能够分别很好地满足各种场所对耐温需要达到150℃等级材料应用需求,材料具体性能如下表:

    4.1、 欧龙优公司辐照交联型弹性体耐高温合金材料的优势特点

   我们开发的辐照交联型耐高温弹性体合金材料,更大的优势在于,它较好地弥补了目前市场上其它品种的125-150℃等级耐温材料的缺陷,如与目前市场上应用较多的125-150℃等级辐照联聚烯烃无卤阻燃材料相比,该材料具有以下优势特点:

    1、交联弹性体合金材料柔韧性好、耐低温性更好。交联弹性体合金材料柔韧性能做到70-85A,这样终端用户则可有更多的选择性和使用方便性;而交联阻燃聚烯烃材料柔韧性要做到85A及以下则有很大难度,或者勉强实现了,其它性能指标难以做到具有较好的均衡性。从耐低温性方面看,交联聚烯烃耐低温一般为-40℃,而交联弹性体合金材料耐低温可达-60℃,所以,从使用环境的适应性来看,交联弹性体合金材料适用环境范围更广。

     2、聚烯烃材料辐照交联前,耐温只有70-80℃,辐照交联后,聚烯烃耐温才提高,而交联弹性体合金材料,即使不辐照,其耐温本身也已达125℃,因此,如果材料因为不小心未辐照到位,则聚烯烃材料就会有较大使用风险,而交联弹性体合金材料即使因用户不小心未辐照到位,也比交联聚烯烃材料安全。

     3、交联弹性体合金材料相比较表面质感、耐刮性和柔软性更好。交联弹性体合金材料因柔软和表面耐刮擦性好而质感舒适,而阻燃聚烯烃材料大多应添加了大量的无机阻燃剂而使其质感较硬,表面也非常容易刮白擦伤。因此,交联阻燃弹性体合金材料用户体验感更好,也便于用户安装、拖磨等后续加工处理。

     4、交联弹性体合金材料比重轻,只有0.96,而阻燃交联聚烯烃材料,比重一般在1.3-1.5之间,很显然,交联弹性体合金材料对许多终端成品追求减轻重量的目标是一致的。

     5、交联弹性体合金材料因成炭性更好,其无卤阻燃性比聚烯烃更容易实现,而聚烯烃要实现150℃的无卤阻燃性,则难度相当大,很多聚烯烃材料要实现较好的阻燃性,一般采用的为有卤阻燃体系。因此,加工生产高阻燃性无卤阻燃的成品,交联弹性体合金材料相比交联聚烯烃材料更容易达到目标。

     6、一些阻燃线缆成品有要求达到175℃以上缠绕试验老化要求,150℃交联弹性体合金材料因为其良好的的柔韧性和弹性,则较易达到此要求,而交联阻燃聚烯烃线缆因为材料本身问题是很能达到此要求的。从以上的陈述可见,耐高温弹性体合金材料因为交联,而使其应用扩展了更多的选择性,譬如,我们还通过合金技术,开发了一些耐油(如耐902#、903#双油)耐高温的交联弹性体合金无卤阻燃材料等。

     利用合金技术开发新型材料,一直是改性材料领域的热门课题。利用合金技术开发新型弹性体材料,特别是耐高温弹性体材料,也应该是一个新的发展方向,我们做了很多这方面的探讨和工作,也获得了不少有益的收获,希望能给大家带来一些启示和帮助。

 

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