塑料知識:硅酮母粒在電纜材料中的應(yīng)用
來源：m.umzdt.cn 發(fā)布時間：2023年04月19日
塑料知識:硅酮母粒在電纜材料中的應(yīng)用
含有較高分子量硅酮，以聚烯烴或礦物粉為載體的母料（顆粒狀或干粉狀）為加工助劑。首先，它被用作潤滑劑或流變改性劑。當(dāng)它被發(fā)現(xiàn)與金屬水合物合作用作阻燃增效劑時，劑量突然增加，國內(nèi)廠家如雨后春筍般涌現(xiàn)。
商用硅酮母料的技術(shù)參數(shù)應(yīng)包括以下內(nèi)容：
(1)硅酮含量:應(yīng)明確注明。用作阻燃增效劑時，含量在40~80%之間。
用作流變改性劑時，含量在5~50%之間
(2)載體:應(yīng)考慮與硅酮或用戶主配方基材的相容性，并注明載體的聚合物名稱和熔化指數(shù)，供用戶在設(shè)計配方時參考。如果以無機(jī)礦物粉為載體，應(yīng)注明粉末名稱。無機(jī)粉的白度和細(xì)度對客戶來說非常重要，所以應(yīng)該盡量選擇白色和微米級的粉末。
1、無鹵阻燃增效劑
近年來，阻燃電纜無鹵化發(fā)展迅速。據(jù)初步統(tǒng)計，每年以20-50%的速度增長。去年（2009年），中國在電纜行業(yè)使用了近10萬噸無鹵阻燃電纜材料。這些材料大多是金屬水合物[Al(OH)3或Mg(OH)2]作為阻燃劑，配方中的添加量超過60%。即便如此，無鹵阻燃料仍存在阻燃效果差的問題，尤其是氧指數(shù)低、自熄性差。試驗表明，適量添加硅酮對氧指數(shù)的提高非常明顯，尤其是Mg(OH)2體系協(xié)同。
試驗還表明，氧指數(shù)大于36的無鹵阻燃料可通過單個垂直燃燒試驗使大部分外徑大于3mm的電線電纜，原因是配方中加入了硅酮，降低了電線燃燒時的熱釋放速度，在燃燒表面形成了二氧化硅覆蓋膜，隔離了新鮮空氣的進(jìn)入。
二、潤滑劑或流變改性劑
1聚乙烯料
眾所周知，在擠壓聚乙烯絕緣或護(hù)套電線電纜時，經(jīng)常會出現(xiàn)“鯊魚皮”現(xiàn)象，特別是在擠壓線性聚乙烯時（LLDPE）或聚乙烯(ULDPE或POE）當(dāng)時。擠出交聯(lián)聚乙烯材料（無論是過氧化物交聯(lián)還是硅烷交聯(lián)），也有時會出現(xiàn)“鯊魚皮”現(xiàn)象，因為材料配方中的潤滑系統(tǒng)考慮不足。目前，國際慣例是在配方中添加微量氟聚合物，但成本高，應(yīng)用有限。
通過試驗，在聚乙烯或交聯(lián)聚乙烯中加入微量較高分子量硅酮（0.1-0.2%），可有效防止鯊魚皮的產(chǎn)生。同時，借助其潤滑作用，可有效降低擠出扭矩，避免因過載而拖動電機(jī)停機(jī)。
硅酮作為潤滑劑，由于添加量很小，需要使硅酮在材料中均勻分布，以使硅酮在加工過程中發(fā)揮作用。由于硅在化學(xué)上是惰性的，它不會與配方中的成分發(fā)生化學(xué)作用。建議電纜廠在塑化造粒時均勻混合硅酮，以有利于電纜廠的使用。
2無鹵阻燃料
上述材料含有大量阻燃劑（礦物粉），粘度高，流動性差；粘度高，擠出時電機(jī)難以拖動，流動性差，擠出時膠量小。因此，電纜廠擠壓無鹵電纜時，其效率僅為聚氯乙烯的1/2~1/3。在無鹵配方中適當(dāng)添加一定量的硅酮，不僅提高了材料的阻燃性能，而且顯著提高了擠壓流動性，降低了材料的粘度。
含有較高分子量硅酮，以聚烯烴或礦物粉為載體的母料（顆粒狀或干粉狀）為加工助劑。首先，它被用作潤滑劑或流變改性劑。當(dāng)它被發(fā)現(xiàn)與金屬水合物合作用作阻燃增效劑時，劑量突然增加，國內(nèi)廠家如雨后春筍般涌現(xiàn)。
商用硅酮母料的技術(shù)參數(shù)應(yīng)包括以下內(nèi)容：
(1)硅酮含量:應(yīng)明確注明。用作阻燃增效劑時，含量在40~80%之間。
用作流變改性劑時，含量在5~50%之間
(2)載體:應(yīng)考慮與硅酮或用戶主配方基材的相容性，并注明載體的聚合物名稱和熔化指數(shù)，供用戶在設(shè)計配方時參考。如果以無機(jī)礦物粉為載體，應(yīng)注明粉末名稱。無機(jī)粉的白度和細(xì)度對客戶來說非常重要，所以應(yīng)該盡量選擇白色和微米級的粉末。
1、無鹵阻燃增效劑
近年來，阻燃電纜無鹵化發(fā)展迅速。據(jù)初步統(tǒng)計，每年以20-50%的速度增長。去年（2009年），中國在電纜行業(yè)使用了近10萬噸無鹵阻燃電纜材料。這些材料大多是金屬水合物[Al(OH)3或Mg(OH)2]作為阻燃劑，配方中的添加量超過60%。即便如此，無鹵阻燃料仍存在阻燃效果差的問題，尤其是氧指數(shù)低、自熄性差。試驗表明，適量添加硅酮對氧指數(shù)的提高非常明顯，尤其是Mg(OH)2體系協(xié)同。
試驗還表明，氧指數(shù)大于36的無鹵阻燃料可通過單個垂直燃燒試驗使大部分外徑大于3mm的電線電纜，原因是配方中加入了硅酮，降低了電線燃燒時的熱釋放速度，在燃燒表面形成了二氧化硅覆蓋膜，隔離了新鮮空氣的進(jìn)入。
與同樣用作阻燃增效劑的紅磷相比，硅酮無色、無味、低煙，而紅磷呈紫紅色，燃燒時會產(chǎn)生大量煙霧和異味，因此長期難以在無鹵電纜材料中推廣使用。
二、潤滑劑或流變改性劑
1聚乙烯料
眾所周知，在擠壓聚乙烯絕緣或護(hù)套電線電纜時，經(jīng)常會出現(xiàn)“鯊魚皮”現(xiàn)象，特別是在擠壓線性聚乙烯時（LLDPE）或聚乙烯(ULDPE或POE）當(dāng)時。擠出交聯(lián)聚乙烯材料（無論是過氧化物交聯(lián)還是硅烷交聯(lián)），也有時會出現(xiàn)“鯊魚皮”現(xiàn)象，因為材料配方中的潤滑系統(tǒng)考慮不足。目前，國際慣例是在配方中添加微量氟聚合物，但成本高，應(yīng)用有限。
通過試驗，在聚乙烯或交聯(lián)聚乙烯中加入微量較高分子量硅酮（0.1-0.2%），可有效防止鯊魚皮的產(chǎn)生。同時，借助其潤滑作用，可有效降低擠出扭矩，避免因過載而拖動電機(jī)停機(jī)。
硅酮作為潤滑劑，由于添加量很小，需要使硅酮在材料中均勻分布，以使硅酮在加工過程中發(fā)揮作用。由于硅在化學(xué)上是惰性的，它不會與配方中的成分發(fā)生化學(xué)作用。建議電纜廠在塑化造粒時均勻混合硅酮，以有利于電纜廠的使用。
2無鹵阻燃料
上述材料含有大量阻燃劑（礦物粉），粘度高，流動性差；粘度高，擠出時電機(jī)難以拖動，流動性差，擠出時膠量小。因此，電纜廠擠壓無鹵電纜時，其效率僅為聚氯乙烯的1/2~1/3。在無鹵配方中適當(dāng)添加一定量的硅酮，不僅提高了材料的阻燃性能，而且顯著提高了擠壓流動性，降低了材料的粘度。
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