近五年來,我國的阻燃電纜無鹵化發(fā)展十分迅猛,初步統(tǒng)計,每年以20~50%的速度遞增,我國去年(2009年)在線纜行業(yè)就用掉了近10萬噸的無鹵阻燃電纜料。這些料絕大部分采用金屬水合物[Al(OH)3或Mg(OH)2]作阻燃劑,而且在配方中的添加量都在60%以上。即使如此,無鹵阻燃料仍然存在阻燃效果差,特別是氧指數(shù)低,自熄性差的問題。試驗表明適量加入硅酮,對氧指數(shù)的提高十分明顯,尤其是與Mg(OH)2體系協(xié)同(見圖1)。
試驗還表明,用氧指數(shù)大于36的無鹵阻燃料,就可使絕大部分外徑大于3mm的電線電纜通過單根垂直燃燒試驗,其原因就在于配方中有硅酮的加入,使電線燃燒時,熱釋放速度降低,同時在燃燒表面形成一層二氧化硅的覆蓋膜,隔絕了新鮮空氣的進入所致。
與同樣作為阻燃增效劑使用的紅磷相比,硅酮無色、無味、低煙,而紅磷顏色紫紅,燃燒時會產(chǎn)生大量煙霧和難聞的氣味,所以長久以來難以在無鹵電纜料中推廣使用。
熱穩(wěn)定性直接決定阻燃劑在加工溫度下的性能。若熱穩(wěn)定性差,如某些含氮阻燃劑在高溫加工時易分解,不僅降低阻燃效果,分解產(chǎn)物還可能影響基體材料性能,限制加工溫度范圍,使加工工藝窗口變窄。
團聚現(xiàn)象:許多阻燃劑以粉末形式添加,其顆粒間存在較強的范德華力和靜電引力,容易相互吸引團聚。例如,納米級的氫氧化鎂、氫氧化鋁阻燃劑,因其粒徑小、比表面積大,團聚傾向更為顯著。這會導(dǎo)致在基體材料中無法均勻分散,形成局部濃度過高或過低的情況,影響材料整體的阻燃性能。
形成隔離保護層:硅酮系阻燃劑在高溫燃燒時粘度比高分子材料小,會產(chǎn)生相分離,在高分子材料受熱燃燒時的表面形成硅酮富集層。燃燒時生成硅酮特有的 - Si-O - 和 - Si-C - 鍵的無機隔氧絕熱保護層和阻燃碳化層,可阻止燃燒分解產(chǎn)物外溢,抑制高分子材料分解。