125℃低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料的制备

摘要

近年来，随着经济的发展，环保意识的提高，对生产和生活中使用的电线电缆要求也越来越高；绿色环保已经成为电线电缆行业的风向标。聚烯烃是一种来源广泛、易加工的塑料，由于其具有优异的电学性能、力学性能而被广泛应用于电线电缆行业。但是聚烯烃材料也有其明显的缺点，就是阻燃性能差，遇火遇热易燃，把它作为电线电缆的材料时，容易引起火灾，对人身和财产造成不可估量的损失。氢氧化镁作为一种来源广泛、价格低廉、阻燃性好的绿色环保阻燃剂，被经常用于阻燃聚烯烃材料。氢氧化镁作为阻燃剂加入到聚烯烃材料中，不仅能够改善材料的阻燃性能，还能起到抑烟、填充效果，而且还能降低材料的成本。本论文通过熔融挤出法制备了聚烯烃/氢氧化镁复合材料，研究了聚烯烃种类、氢氧化镁含量以及复配对复合材料力学性能、热学性能和阻燃性能的影响，具体包括以下几个方面的内容：
　　（1）利用熔融挤出法制备了一系列 LLDPE/EVA/Mg(OH)2复合材料，研究了不同配比聚烯烃和Mg(OH)2含量对复合材料性能的影响。结果表明：当LLDPE:EVA=70:30时，材料的断裂伸长率最好，达到了520％。随着 Mg(OH)2含量的增加，LLDPE/EVA/Mg(OH)2复合材料的抗伸强度、耐热温度、极限氧指数等都得到了明显的改善，在100份基体树脂中加入40份Mg(OH)2时，拉伸强度达到14.0 MPa，热变形温度提高了约35℃，极限氧指数达到了27%。但复合材料的断裂伸长率出现下降趋势，说明Mg(OH)2和聚烯烃基体之间的相容性较差；10份微胶囊化红磷的加入能够提高复合材料的极限氧指数和透光率。
　　（2）研究了界面相容剂对 LLDPE/EVA/Mg(OH)2复合材料性能的影响。随着界面相容剂EVA-g-MAH含量的增加，LLDPE/EVA/Mg(OH)2复合材料的力学性能、阻燃性能都得到了提高，而烟密度则降低。当EVA-g-MAH含量为10份时，抗拉强度提高了18.4%，断裂伸长率提高了30%，极限氧指数达到31.4%。SEM观察发现：界面相容剂的加入提高了Mg(OH)2和LLDPE/EVA树脂之间的相容性。
　　（3）考察了辐射改性对 LLDPE/EVA/Mg(OH)2复合材料性能的影响。辐射改性后，复合材料的拉伸强度、凝胶含量、热变形温度随辐射剂量的增加而提高，当辐射剂量为40 kGy时，复合材料的拉伸强度达到了15.9 MPa，复合材料的凝胶含量达到了72.5%，热变形温度提高到135℃。而且辐射改性提高了复合材料的热老化性能，使耐温等级达到125℃。
　　本工作得出的125℃低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料的主要原料最佳配方（质量份数）如下：LLDPE70份，EVA30份，Mg(OH)240份，微胶囊化红磷10份，EVA-g-MAH10份，交联敏化剂TAIC1.5份，复配抗氧剂（1010、168）2份。辐射工艺最佳辐射剂量为40 kGy。

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1 绪论

1.1 阻燃聚烯烃的研究进展

1.1.1 有卤阻燃聚烯烃的研究进展

1.1.2 无卤阻燃聚烯烃的研究进展

1.2 无卤阻燃剂的种类

1.2.1 金属氢氧化物

1.2.2 磷系阻燃剂

1.2.3 氮系阻燃剂

1.3 聚烯烃的交联

1.3.1 辐射交联

1.3.2 过氧化物交联

1.3.3 硅烷交联

1.4 课题的研究意义及内容

1.4.1 研究意义

1.4.2 研究内容

2 LLDPE/EVA/Mg(OH)2复合材料的制备与性能

2.1 实验部分

2.1.1 主要原料

2.1.2 仪器设备

2.1.3 Mg(OH)2的复配

2.1.4 LLDPE/EVA/Mg(OH)2复合材料的制备

2.1.5 性能测试及表征

2.2 结果与讨论

2.2.1 EVA的含量对LLDPE/EVA共混体系的影响

2.2.2 Mg(OH)2含量对复合材料力学性能的影响

2.2.3 Mg(OH)2含量对复合材料热性能的影响

2.2.4 LLDPE/EVA/Mg(OH)2复合材料的热失重

2.2.5 LLDPE/EVA/Mg(OH)2复合材料的熔融结晶行为

2.2.6 Mg(OH)2含量对复合材料阻燃性能的影响

2.2.7 Mg(OH)2含量对复合材料烟密度的影响

2.2.8 微胶囊化红磷含量对复合材料性能的影响

2.3 小结

3 界面相容剂对LLDPE/EVA/Mg(OH)2复合材料的影响

3.1 实验部分

3.1.1 主要原料及试剂

3.1.2 仪器设备

3.1.3 界面相容剂的制备

3.1.4 复合材料的制备

3.1.5 性能测试及表征

3.2 结果与讨论

3.2.1 不同界面相容剂对复合材料力学性能的影响

3.2.2 EVA-g-MAH含量对复合材料力学性能的影响

3.2.3 EVA-g-MAH含量对复合材料阻燃性能的影响

3.2.4 EVA-g-MAH含量对复合材料烟密度的影响

3.2.5 加入EVA-g-MAH前后复合材料的断面形貌

3.3 小结

4 LLDPE/EVA/Mg(OH)2复合材料的辐射改性

4.1 实验部分

4.1.1 主要原料及试剂

4.1.2 仪器设备

4.1.3 复合材料的制备

4.1.4 复合材料凝胶含量的测定

4.1.5 辐射后复合材料的性能测试及表征

4.2 结果与讨论

4.2.1 两种交联敏化剂对复合材料力学性能的影响

4.2.2 辐射对复合材料凝胶含量的影响

4.2.3 辐射对复合材料力学性能的影响

4.2.4 辐射对复合材料热性能的影响

4.2.5 辐射对复合材料熔融结晶行为影响

4.2.6 辐射对复合材料热老化性能的影响

4.2.7 辐射对复合材料热延伸性能的影响

4.3 小结

5 结论

参考文献

个人简历

致谢