超細氫氧化鋁在熱塑性低煙無鹵阻燃電纜中的性能研究

朱應寶

（內(nèi)蒙古大唐國際再生資源開發(fā)有限公司，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010206）

1 問題的提出

隨著人們安全意識的提高，不但地鐵工程、工業(yè)建筑強制要求使用阻燃電纜；民用建筑也全面推廣阻燃電纜；特別是鹵素阻燃劑應用方案的全面禁止，低煙無鹵阻燃劑的應用得到迅速發(fā)展。超細氫氧化鋁由于其具有填充、低煙、阻燃的顯著功效，在熱塑性阻燃電纜材料中，得到廣泛應用。

目前熱塑性塑料中應用最廣泛的無鹵阻燃劑是超細氫氧化鋁（ATH），其D50粒度一般在2.0μm左右，是一種白色、無毒、無味的粉末，具有兩性、含結(jié)晶水、脫水溫度高的特點[4，5]。由于生產(chǎn)方法、技術(shù)裝備、研發(fā)能力和質(zhì)量管控水平的不同，產(chǎn)品質(zhì)量良莠不齊。目前高端阻燃電纜超細氫氧化鋁的應用，仍然由德國馬丁公司和德國Nabal tec公司的產(chǎn)品為主。非?？上驳氖?，國內(nèi)已經(jīng)出現(xiàn)以洛陽中超和中鋁新材料為代表的企業(yè)，不斷加強產(chǎn)品研發(fā)，全力提升產(chǎn)品質(zhì)量，生產(chǎn)的高質(zhì)量的超細氫氧化鋁產(chǎn)品，已經(jīng)達到或超過國外產(chǎn)品的性能指標，在高端阻燃電纜領(lǐng)域，占有一席之地。

本文主要通過選取有代表性的：德國馬丁公司104LEO、德國Nabal tec公司APYRAL40CD、洛陽中超新材料AH-01DH、中鋁新材料H-WF-01同類型阻燃氫氧化鋁產(chǎn)品，研究不同種類的ATH在現(xiàn)有低煙無鹵阻燃復合電纜材料配方中，對ATH單個配方原料進行替代應用性能對比測試，為國內(nèi)電纜行業(yè)超細氫氧化鋁的使用，提供一定的參考依據(jù)。

2 實驗研究與測定

2.1 主要原料

樹脂包括：EVA，牌號V6020M，江蘇斯爾邦石化有限公司；mLLD PE，牌號3518CB，埃克森美孚。阻燃劑包括：德國馬丁公司104LEO，德國Nabal tec公司APYRAL40CD，洛陽中超新材料AH-01DH，中鋁H-WF-01。輔料包括：相容劑MAH-LLDPE，牌號：JCP-1000，上海久聚高分子，硅酮母料，抗氧劑1010。

2.2 實驗配方

EVA 60g、mLLD PE 30g、MAH-LLDPE 10g、硅酮母料4g、抗氧劑1010g；代表產(chǎn)品：德國104LEO 170g(配方1)、德國APYRAL40CD 170g(配方2)、洛陽中超AH-01DH 170g(配方3)、中鋁新材料H-WF-01 170g(配方 4)。

2.3 樣片的制備

按配方比例，稱取基礎(chǔ)樹脂、氫氧化鋁、相容劑、硅酮母料、抗氧劑，將原料加入密煉機，單螺桿擠出造粒機，通過密煉、熔融擠出，切粒、冷卻，制得低煙無鹵阻燃聚烯烴電纜料粒子[1-3]。

2.4 測試方法

拉伸強度、斷裂伸長率GB T 1040.1-2006；熔融指數(shù)GB/T 3682.2-2018；體積電阻率GB T 1410-2006；極限氧指數(shù)GB T 1040.1-2009；吸水率GB T 1034-2008。

3 結(jié)果與討論

3.1 加工性能

表1 加工性能參數(shù)

表1列出了實驗結(jié)果，其中添加了104LEO氫氧化鋁的樣品拉伸強度最高，添加了AH-01DH氫氧化鋁的樣品斷裂伸長率最大，添加了104LEO與添加了AH-01DH的樣品熔融指數(shù)最高。綜合來看，馬丁公司104LEO與中超新材料AH-01DH的氫氧化鋁作為填料添加至熱塑性塑料后，性能最佳。

3.2 極限氧指數(shù)

表2 添加不同氫氧化鋁后電纜料的氧指數(shù)

由表2可以看出，在相同的低煙無鹵電纜料基材配方中，采用不同品牌的氫氧化鋁得到了不同的氧指數(shù)，其中中超新材料的AH-01DH產(chǎn)品的氧指數(shù)已達到35.3，超過了進口產(chǎn)品104LEO、APYRAL40CD，這可能與AH-01DH的粒徑、吸油值、比表面積等性能具有較好的綜合優(yōu)勢有關(guān)，粒徑小，比表面積大，相對阻燃性能要好，同時產(chǎn)品吸油值低，也能很好滿足電纜料的加工性能要求。

3.3 電阻率

表3列出了實驗結(jié)果，其中添加了104LEO氫氧化鋁的體積電阻率最大，但各樣品的體積電阻率相差不大，都在10%以內(nèi)，這說明所選的四種超細氫氧化鋁在添加至熱塑性塑料后，電絕緣性能相差不大，都能滿足要求。

表3 添加不同氫氧化鋁后電纜料的體積電阻率

3.4 吸水性

低煙無鹵阻燃材料中聚合物的吸水量越大，其絕緣性能越差，將配方1、配方2、配方3、配方4的樣條70℃條件下，連續(xù)浸水7天后吸水率分別達到了2.15%、2.21%、2.13%、2.57%，均是聚合物正常的吸水量范圍，其中添加了AH-01DH氫氧化鋁的吸水率最小。

4 結(jié)論

通過以上試驗研究和數(shù)據(jù)分析我們可以看出：

（1）隨著國內(nèi)對阻燃級超細氫氧化鋁生產(chǎn)過程研究的不斷深入，產(chǎn)品質(zhì)量得到迅速提升。通過與世界先進公司的超細氫氧化鋁性能指標的對比，國內(nèi)主流生產(chǎn)廠家洛陽中超新材料和中鋁新材料的超細氫氧化鋁產(chǎn)品性能指標，已經(jīng)達到國外同類產(chǎn)品的先進水平。

（2）對使用不同超細氫氧化鋁阻燃劑的熱塑性低煙無鹵阻燃電纜料進行了加工性能、極限氧指數(shù)、電阻率、吸水性等指標的試驗測試，實驗數(shù)據(jù)充分說明，國內(nèi)以洛陽中超新材料為代表的超細氫氧化鋁阻燃劑在低煙無鹵阻燃電纜中，可完全替代進口產(chǎn)品。