國(guó)外聚烯烴電纜用阻燃劑的技術(shù)演進(jìn)

劉翠

摘 要：針對(duì)人們迫切希望開發(fā)出阻燃性能和力學(xué)性能均優(yōu)良的聚烯烴電纜料，文章以國(guó)外重點(diǎn)專利為切入點(diǎn)，分析了國(guó)外聚烯烴電纜用阻燃劑的技術(shù)演進(jìn)，對(duì)開發(fā)阻燃聚烯烴電纜料提供借鑒了作用。

關(guān)鍵詞：國(guó)外；重點(diǎn)專利；阻燃劑；技術(shù)演進(jìn)

開發(fā)出阻燃性能優(yōu)異的聚烯烴電纜料一直是人們研究的重點(diǎn)，而提高聚烯烴電纜料阻燃性則主要采用添加阻燃劑。通過(guò)檢索國(guó)外重點(diǎn)專利，理清了國(guó)外聚烯烴用阻燃劑的技術(shù)演進(jìn)，為開發(fā)阻燃性能優(yōu)異的聚烯烴電纜料提供了借鑒意義。

日本矢崎總業(yè)株式會(huì)社于2001年申請(qǐng)了專利JP2002356591A[1]，研究了100份聚丙烯、10-500份含有特定比例的丙烯和乙烯單元的丙烯嵌段共聚物、1-50份的溴系阻燃劑以及1-30份的阻燃助劑，阻燃助劑是（如三氧化銻）銻化合物和硼化合物（如硼酸鋅和硼砂），具有較好的阻燃效果。

上述溴系阻燃劑屬于鹵素阻燃劑的典型代表，均會(huì)產(chǎn)生鹵化氫氣體，有毒且不環(huán)保。為了獲得更加環(huán)保的阻燃劑，人們積極致力于無(wú)鹵阻燃劑的研發(fā)。

日本的藤倉(cāng)電線株式會(huì)社于1984年申請(qǐng)了專利JPS60189114A[2]，其是以20～80份的聚烯烴為基材，加入50～200份的金屬水合物阻燃劑以及2～50份的紅磷。紅磷主要是產(chǎn)生加速碳化的作用，得到的組合物制備的絕緣電纜氧指數(shù)均在32以上，且不產(chǎn)生鹵化氫這種有毒氣體。

上述金屬水合物阻燃劑代表了氫氧化物阻燃劑，使用其作為阻燃劑，會(huì)帶來(lái)聚合物力學(xué)性能的損失和加工性能的損失，彌補(bǔ)上述阻燃劑的缺陷是氫氧化物阻燃劑的一大技術(shù)分支。

日本的住友電氣工業(yè)株式會(huì)社于1982年申請(qǐng)的專利JPS59117

549A[3]是以醋酸乙烯含量在50-85%的EVA為基材，阻燃抑制煙劑使用的是二價(jià)或三價(jià)的金屬碳酸鹽或氫氧化物和硼酸鋅，二者的重量比在0.25-0.75之間，基于基材100份，阻燃抑制煙劑總量100份，氧指數(shù)在30以上，煙密度低于100。其中，該申請(qǐng)?zhí)峒傲硕r(jià)或三價(jià)的金屬碳酸鹽或氫氧化物大量使用產(chǎn)生的弊端，即降低材料的力學(xué)性能。本申請(qǐng)采用的方法是采用輻照交聯(lián)組合物，進(jìn)而改進(jìn)了其力學(xué)性能。

納巴爾特有限公司于2003申請(qǐng)了專利JP2004156030A[4]，其含有20-60重量%的熱塑性和/或交聯(lián)的或可交聯(lián)的彈性體，可以是聚烯烴和40-80重量%的阻燃劑，通過(guò)使用具有特定粒徑的氫氧化鋁，使氫氧化鋁獲得了良好的分散，進(jìn)而使聚合物混合物具有非常好的力學(xué)和阻燃性能，同時(shí)還具有優(yōu)異的熔融流動(dòng)性。

由上可見，通過(guò)使用對(duì)氫氧化物阻燃劑包容性較好的基材，如EVA對(duì)組合物進(jìn)行交聯(lián)，對(duì)氫氧化物阻燃劑進(jìn)行細(xì)化、表面處理，均是令氫氧化物阻燃劑帶來(lái)力學(xué)性能下降的有效方式。

拓寬無(wú)鹵阻燃劑的種類及其配合，在使用上也是無(wú)鹵阻燃劑的一個(gè)重要分支。

美國(guó)通用電氣于1986年申請(qǐng)了專利US4808647A[5]，其以聚烯烴、聚苯醚為基材，芳環(huán)磷酸酯和溴系化合物為阻燃劑，再加上交聯(lián)劑制備絕緣材料。其中，磷酸酯和溴系化合物的結(jié)構(gòu)如下：

，得到的組合物制備的導(dǎo)線通過(guò)垂直燃燒試驗(yàn)，無(wú)滴落、不易燃。

杜邦公司于2010年申請(qǐng)了專利US2015155075A[6]，其是以聚丙烯和TPE作為基材，使用如下式的膨脹型阻燃劑，通過(guò)了模擬的VW-1測(cè)試。

式1的膨脹型阻燃劑

其中M是以下的至少一種：三聚氰胺基團(tuán)，嗎啉基團(tuán)，哌嗪基團(tuán)，哌啶基團(tuán)、烷基羥基和式2的三嗪聚合物，式2如下。

通過(guò)對(duì)上述國(guó)外重點(diǎn)專利的分析可知，以溴系阻燃劑為代表的鹵素阻燃劑、金屬水合物阻燃劑代表的無(wú)機(jī)阻燃劑、磷系阻燃劑和膨脹阻燃劑是阻燃劑的常用品種。鹵素阻燃劑和無(wú)機(jī)阻燃劑是最常用的兩大阻燃劑品種，彌補(bǔ)了無(wú)機(jī)阻燃劑帶來(lái)聚合物的力學(xué)性能、加工性能的損失和拓寬無(wú)鹵阻燃劑的種類。因此，它們與無(wú)機(jī)阻燃的配合是無(wú)機(jī)阻燃劑的重要分支。

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