塑料知識:硅酮母粒在電纜材料中的應用
來源：sdxdbj.cn 發布時間：2023年04月19日
塑料知識:硅酮(tong)母粒在電纜材料中的應用
含有較高(gao)分子量硅酮，以聚烯烴或礦物粉為(wei)載體的母料（顆粒狀(zhuang)或干粉狀(zhuang)）為(wei)加工助(zhu)劑(ji)。首先(xian)，它被用作潤滑劑(ji)或流變改(gai)性劑(ji)。當它被發現與金屬(shu)水合物合作用作阻燃增效劑(ji)時，劑(ji)量突然增加，國內廠(chang)家如雨后春筍般涌現。
商(shang)用硅酮母料(liao)的技術(shu)參(can)數應包(bao)括以(yi)下內容：
(1)硅(gui)酮含量(liang):應明(ming)確注明(ming)。用作阻(zu)燃(ran)增效劑時，含量(liang)在40~80%之間(jian)。
用作流變改性劑時，含(han)量(liang)在5~50%之(zhi)間
(2)載體(ti):應考慮(lv)與硅酮或用(yong)戶(hu)主配(pei)方(fang)基材(cai)的相容性，并注明(ming)載體(ti)的聚合物名稱和(he)熔化(hua)指數(shu)，供用(yong)戶(hu)在設(she)計配(pei)方(fang)時參考。如果以無(wu)機礦物粉為載體(ti)，應注明(ming)粉末名稱。無(wu)機粉的白(bai)度(du)和(he)細度(du)對客戶(hu)來說非常重要，所(suo)以應該盡量選擇白(bai)色(se)和(he)微米級的粉末。
1、無(wu)鹵阻燃增效(xiao)劑
近年來，阻(zu)燃(ran)電纜無(wu)鹵(lu)化發展迅速。據初(chu)步統計，每年以20-50%的速度增長。去年（2009年），中國在(zai)電纜行業使(shi)用(yong)了近10萬噸無(wu)鹵(lu)阻(zu)燃(ran)電纜材料(liao)。這些材料(liao)大多(duo)是金屬水合物[Al(OH)3或Mg(OH)2]作為阻(zu)燃(ran)劑，配方中的添加量超過60%。即便如(ru)此，無(wu)鹵(lu)阻(zu)燃(ran)料(liao)仍存在(zai)阻(zu)燃(ran)效(xiao)果差的問(wen)題(ti)，尤(you)其是氧(yang)指數低、自熄性差。試驗表明(ming)，適量添加硅(gui)酮對氧(yang)指數的提高非(fei)常明(ming)顯(xian)，尤(you)其是Mg(OH)2體(ti)系協同(tong)。
試(shi)驗(yan)還表(biao)(biao)明(ming)，氧指(zhi)數大于36的(de)無鹵阻(zu)燃(ran)(ran)料(liao)可(ke)通(tong)過單個垂直燃(ran)(ran)燒試(shi)驗(yan)使大部分(fen)外徑(jing)大于3mm的(de)電線電纜，原因是配(pei)方中加入(ru)了(le)(le)硅酮，降(jiang)低了(le)(le)電線燃(ran)(ran)燒時(shi)的(de)熱(re)釋放速度(du)，在(zai)燃(ran)(ran)燒表(biao)(biao)面形(xing)成了(le)(le)二氧化硅覆蓋膜，隔離(li)了(le)(le)新鮮空(kong)氣的(de)進(jin)入(ru)。
二、潤滑劑或流(liu)變改(gai)性劑
1聚(ju)乙烯料
眾所周知，在(zai)擠壓(ya)聚(ju)(ju)乙(yi)烯(xi)(xi)絕緣(yuan)或(huo)(huo)護套電線(xian)電纜時(shi)(shi)，經(jing)常會(hui)出現“鯊魚(yu)皮(pi)”現象，特(te)別是(shi)在(zai)擠壓(ya)線(xian)性(xing)聚(ju)(ju)乙(yi)烯(xi)(xi)時(shi)(shi)（LLDPE）或(huo)(huo)聚(ju)(ju)乙(yi)烯(xi)(xi)(ULDPE或(huo)(huo)POE）當時(shi)(shi)。擠出交(jiao)聯聚(ju)(ju)乙(yi)烯(xi)(xi)材料(liao)（無論是(shi)過氧化物(wu)交(jiao)聯還(huan)是(shi)硅烷交(jiao)聯），也有(you)時(shi)(shi)會(hui)出現“鯊魚(yu)皮(pi)”現象，因(yin)為材料(liao)配方(fang)中的潤(run)滑系統考慮(lv)不足。目前，國際慣(guan)例是(shi)在(zai)配方(fang)中添(tian)加微(wei)量氟聚(ju)(ju)合物(wu)，但成(cheng)本高，應用有(you)限。
通(tong)過試驗，在聚(ju)(ju)乙烯(xi)或(huo)交聯聚(ju)(ju)乙烯(xi)中加入微量較高分子量硅酮（0.1-0.2%），可(ke)有(you)效防止鯊魚皮的產生(sheng)。同時，借助其潤滑作(zuo)用，可(ke)有(you)效降(jiang)低擠出扭矩(ju)，避免(mian)因過載而拖動電機(ji)停機(ji)。
硅(gui)酮(tong)(tong)作(zuo)為潤滑劑，由于(yu)添加量很小，需要使(shi)(shi)硅(gui)酮(tong)(tong)在材(cai)料(liao)中(zhong)(zhong)均(jun)勻(yun)(yun)分(fen)布(bu)，以使(shi)(shi)硅(gui)酮(tong)(tong)在加工過程中(zhong)(zhong)發(fa)揮作(zuo)用。由于(yu)硅(gui)在化(hua)(hua)學(xue)上是惰(duo)性的，它不會與配方中(zhong)(zhong)的成分(fen)發(fa)生化(hua)(hua)學(xue)作(zuo)用。建議電(dian)纜廠在塑化(hua)(hua)造粒時均(jun)勻(yun)(yun)混合硅(gui)酮(tong)(tong)，以有利于(yu)電(dian)纜廠的使(shi)(shi)用。
2無鹵阻燃(ran)料
上述材料(liao)含有大量阻(zu)燃劑(ji)（礦物粉），粘度高，流(liu)(liu)動(dong)(dong)性(xing)(xing)(xing)差(cha)(cha)；粘度高，擠出時(shi)電(dian)機難以拖動(dong)(dong)，流(liu)(liu)動(dong)(dong)性(xing)(xing)(xing)差(cha)(cha)，擠出時(shi)膠量小(xiao)。因(yin)此，電(dian)纜廠擠壓(ya)無(wu)鹵電(dian)纜時(shi)，其(qi)效(xiao)率(lv)僅為聚氯(lv)乙(yi)烯的(de)(de)1/2~1/3。在無(wu)鹵配方中(zhong)適當添加一定量的(de)(de)硅酮(tong)，不僅提高了(le)材料(liao)的(de)(de)阻(zu)燃性(xing)(xing)(xing)能，而且顯著提高了(le)擠壓(ya)流(liu)(liu)動(dong)(dong)性(xing)(xing)(xing)，降(jiang)低了(le)材料(liao)的(de)(de)粘度。
含有較高(gao)分子量硅酮，以聚烯烴或礦物粉為(wei)載體的母料（顆粒狀(zhuang)或干粉狀(zhuang)）為(wei)加工助(zhu)劑(ji)。首先(xian)，它被用作潤滑劑(ji)或流變改(gai)性劑(ji)。當它被發現與金屬(shu)水合物合作用作阻燃增效劑(ji)時，劑(ji)量突然增加，國內廠(chang)家如雨后春筍般涌現。
商(shang)用硅酮母料(liao)的技術(shu)參(can)數應包(bao)括以(yi)下內容：
(1)硅(gui)酮含量(liang):應明(ming)確注明(ming)。用作阻(zu)燃(ran)增效劑時，含量(liang)在40~80%之間(jian)。
用作流變改性劑時，含(han)量(liang)在5~50%之(zhi)間
(2)載體(ti):應考慮(lv)與硅酮或用(yong)戶(hu)主配(pei)方(fang)基材(cai)的相容性，并注明(ming)載體(ti)的聚合物名稱和(he)熔化(hua)指數(shu)，供用(yong)戶(hu)在設(she)計配(pei)方(fang)時參考。如果以無(wu)機礦物粉為載體(ti)，應注明(ming)粉末名稱。無(wu)機粉的白(bai)度(du)和(he)細度(du)對客戶(hu)來說非常重要，所(suo)以應該盡量選擇白(bai)色(se)和(he)微米級的粉末。
1、無(wu)鹵阻燃增效(xiao)劑
近年來，阻(zu)燃(ran)電纜無(wu)鹵(lu)化發展迅速。據初(chu)步統計，每年以20-50%的速度增長。去年（2009年），中國在(zai)電纜行業使(shi)用(yong)了近10萬噸無(wu)鹵(lu)阻(zu)燃(ran)電纜材料(liao)。這些材料(liao)大多(duo)是金屬水合物[Al(OH)3或Mg(OH)2]作為阻(zu)燃(ran)劑，配方中的添加量超過60%。即便如(ru)此，無(wu)鹵(lu)阻(zu)燃(ran)料(liao)仍存在(zai)阻(zu)燃(ran)效(xiao)果差的問(wen)題(ti)，尤(you)其是氧(yang)指數低、自熄性差。試驗表明(ming)，適量添加硅(gui)酮對氧(yang)指數的提高非(fei)常明(ming)顯(xian)，尤(you)其是Mg(OH)2體(ti)系協同(tong)。
試(shi)驗(yan)還表(biao)(biao)明(ming)，氧指(zhi)數大于36的(de)無鹵阻(zu)燃(ran)(ran)料(liao)可(ke)通(tong)過單個垂直燃(ran)(ran)燒試(shi)驗(yan)使大部分(fen)外徑(jing)大于3mm的(de)電線電纜，原因是配(pei)方中加入(ru)了(le)(le)硅酮，降(jiang)低了(le)(le)電線燃(ran)(ran)燒時(shi)的(de)熱(re)釋放速度(du)，在(zai)燃(ran)(ran)燒表(biao)(biao)面形(xing)成了(le)(le)二氧化硅覆蓋膜，隔離(li)了(le)(le)新鮮空(kong)氣的(de)進(jin)入(ru)。
與同樣用作阻燃增效(xiao)劑(ji)的紅磷(lin)相(xiang)比，硅酮無色(se)、無味(wei)、低煙，而紅磷(lin)呈紫紅色(se)，燃燒時會產生大(da)量煙霧(wu)和異味(wei)，因此長期難以在無鹵電纜材料中推廣使用。
二、潤滑劑或流(liu)變改(gai)性劑
1聚(ju)乙烯料
眾所周知，在(zai)擠壓(ya)聚(ju)(ju)乙(yi)烯(xi)(xi)絕緣(yuan)或(huo)(huo)護套電線(xian)電纜時(shi)(shi)，經(jing)常會(hui)出現“鯊魚(yu)皮(pi)”現象，特(te)別是(shi)在(zai)擠壓(ya)線(xian)性(xing)聚(ju)(ju)乙(yi)烯(xi)(xi)時(shi)(shi)（LLDPE）或(huo)(huo)聚(ju)(ju)乙(yi)烯(xi)(xi)(ULDPE或(huo)(huo)POE）當時(shi)(shi)。擠出交(jiao)聯聚(ju)(ju)乙(yi)烯(xi)(xi)材料(liao)（無論是(shi)過氧化物(wu)交(jiao)聯還(huan)是(shi)硅烷交(jiao)聯），也有(you)時(shi)(shi)會(hui)出現“鯊魚(yu)皮(pi)”現象，因(yin)為材料(liao)配方(fang)中的潤(run)滑系統考慮(lv)不足。目前，國際慣(guan)例是(shi)在(zai)配方(fang)中添(tian)加微(wei)量氟聚(ju)(ju)合物(wu)，但成(cheng)本高，應用有(you)限。
通(tong)過試驗，在聚(ju)(ju)乙烯(xi)或(huo)交聯聚(ju)(ju)乙烯(xi)中加入微量較高分子量硅酮（0.1-0.2%），可(ke)有(you)效防止鯊魚皮的產生(sheng)。同時，借助其潤滑作(zuo)用，可(ke)有(you)效降(jiang)低擠出扭矩(ju)，避免(mian)因過載而拖動電機(ji)停機(ji)。
硅(gui)酮(tong)(tong)作(zuo)為潤滑劑，由于(yu)添加量很小，需要使(shi)(shi)硅(gui)酮(tong)(tong)在材(cai)料(liao)中(zhong)(zhong)均(jun)勻(yun)(yun)分(fen)布(bu)，以使(shi)(shi)硅(gui)酮(tong)(tong)在加工過程中(zhong)(zhong)發(fa)揮作(zuo)用。由于(yu)硅(gui)在化(hua)(hua)學(xue)上是惰(duo)性的，它不會與配方中(zhong)(zhong)的成分(fen)發(fa)生化(hua)(hua)學(xue)作(zuo)用。建議電(dian)纜廠在塑化(hua)(hua)造粒時均(jun)勻(yun)(yun)混合硅(gui)酮(tong)(tong)，以有利于(yu)電(dian)纜廠的使(shi)(shi)用。
2無鹵阻燃(ran)料
上述材料(liao)含有大量阻(zu)燃劑(ji)（礦物粉），粘度高，流(liu)(liu)動(dong)(dong)性(xing)(xing)(xing)差(cha)(cha)；粘度高，擠出時(shi)電(dian)機難以拖動(dong)(dong)，流(liu)(liu)動(dong)(dong)性(xing)(xing)(xing)差(cha)(cha)，擠出時(shi)膠量小(xiao)。因(yin)此，電(dian)纜廠擠壓(ya)無(wu)鹵電(dian)纜時(shi)，其(qi)效(xiao)率(lv)僅為聚氯(lv)乙(yi)烯的(de)(de)1/2~1/3。在無(wu)鹵配方中(zhong)適當添加一定量的(de)(de)硅酮(tong)，不僅提高了(le)材料(liao)的(de)(de)阻(zu)燃性(xing)(xing)(xing)能，而且顯著提高了(le)擠壓(ya)流(liu)(liu)動(dong)(dong)性(xing)(xing)(xing)，降(jiang)低了(le)材料(liao)的(de)(de)粘度。
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