近五年來(lái),我國(guó)的阻燃電纜無(wú)鹵化發(fā)展十分迅猛,初步統(tǒng)計(jì),每年以20~50%的速度遞增,我國(guó)去年(2009年)在線(xiàn)纜行業(yè)就用掉了近10萬(wàn)噸的無(wú)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(wú)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(wèn)題。試驗(yàn)表明適量加入硅酮,對(duì)氧指數(shù)的提高十分明顯,尤其是與Mg(OH)2體系協(xié)同(見(jiàn)圖1)。
試驗(yàn)還表明,用氧指數(shù)大于36的無(wú)鹵阻燃料,就可使絕大部分外徑大于3mm的電線(xiàn)電纜通過(guò)單根垂直燃燒試驗(yàn),其原因就在于配方中有硅酮的加入,使電線(xiàn)燃燒時(shí),熱釋放速度降低,同時(shí)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(jìn)入所致。
與同樣作為阻燃增效劑使用的紅磷相比,硅酮無(wú)色、無(wú)味、低煙,而紅磷顏色紫紅,燃燒時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量煙霧和難聞的氣味,所以長(zhǎng)久以來(lái)難以在無(wú)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(shí)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(tuán)聚現(xiàn)象:許多阻燃劑以粉末形式添加,其顆粒間存在較強(qiáng)的范德華力和靜電引力,容易相互吸引團(tuán)聚。例如,納米級(jí)的氫氧化鎂、氫氧化鋁阻燃劑,因其粒徑小、比表面積大,團(tuán)聚傾向更為顯著。這會(huì)導(dǎo)致在基體材料中無(wú)法均勻分散,形成局部濃度過(guò)高或過(guò)低的情況,影響材料整體的阻燃性能。
形成隔離保護(hù)層:硅酮系阻燃劑在高溫燃燒時(shí)粘度比高分子材料小,會(huì)產(chǎn)生相分離,在高分子材料受熱燃燒時(shí)的表面形成硅酮富集層。燃燒時(shí)生成硅酮特有的 - Si-O - 和 - Si-C - 鍵的無(wú)機(jī)隔氧絕熱保護(hù)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。