無鹵低煙阻燃電纜行業(yè)研究報(bào)告—基礎(chǔ)篇

電線電纜行業(yè)研究報(bào)告

1
電纜的發(fā)展概況

電線電纜是輸送電（磁）能、傳輸信息和實(shí)現(xiàn)電磁能量轉(zhuǎn)換的線材產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域，被喻為國民經(jīng)濟(jì)的“血管”與“神經(jīng)”。電線電纜制造業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)中最大的配套行業(yè)之一，是機(jī)械行業(yè)中僅次于汽車行業(yè)的第二大產(chǎn)業(yè)。電線電纜產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于電力、能源、建筑、交通、通信、汽車以及石油化工等領(lǐng)域，其發(fā)展受國際、國內(nèi)宏觀經(jīng)濟(jì)環(huán)境、國家經(jīng)濟(jì)政策、產(chǎn)業(yè)政策走向以及各相關(guān)行業(yè)發(fā)展?fàn)顩r的影響，與國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展密切相關(guān)。
1.1 普通電纜
電纜通常是由幾根或幾組導(dǎo)線絞合而成的類似繩索的電纜，每組導(dǎo)線之間相互絕緣，并常圍繞著一根中心扭成，整個(gè)外面包有高度絕緣的覆蓋層。
電纜主要由以下4部分組成：

 

結(jié)構(gòu)	特點(diǎn)	常用材料
導(dǎo)電線心	高電導(dǎo)率材料	銅或鋁
絕緣層	高的絕緣電阻和擊穿電場(chǎng)強(qiáng)度，低的介質(zhì)損耗和介電常數(shù)	油浸紙、聚氯乙烯、聚乙烯、交聯(lián)聚乙烯、橡皮等
密封護(hù)套	保護(hù)絕緣線心免受機(jī)械、水分、化學(xué)物品、光等的損傷	一般采用鉛或鋁擠壓密封護(hù)套
保護(hù)覆 蓋層	保護(hù)密封護(hù)套免受機(jī)械損傷	一般采用鍍鋅鋼帶、鋼絲或銅帶、銅絲等作為鎧甲包繞在護(hù)套外，并在外層外面涂以瀝青或包繞浸漬黃麻層或擠壓聚乙烯、聚氯乙烯套

 
結(jié)構(gòu)
特點(diǎn)
常用材料
導(dǎo)電線心
高電導(dǎo)率材料
銅或鋁
絕緣層
高的絕緣電阻和擊穿電場(chǎng)強(qiáng)度，低的介質(zhì)損耗和介電常數(shù)
油浸紙、聚氯乙烯、聚乙烯、交聯(lián)聚乙烯、橡皮等
密封護(hù)套
保護(hù)絕緣線心免受機(jī)械、水分、化學(xué)物品、光等的損傷
一般采用鉛或鋁擠壓密封護(hù)套
保護(hù)覆
蓋層
保護(hù)密封護(hù)套免受機(jī)械損傷
一般采用鍍鋅鋼帶、鋼絲或銅帶、銅絲等作為鎧甲包繞在護(hù)套外，并在外層外面涂以瀝青或包繞浸漬黃麻層或擠壓聚乙烯、聚氯乙烯套
 
普通電纜使用大量絕緣塑料材料，容易燃燒，已經(jīng)造成許多災(zāi)難，所以后來發(fā)展了阻燃電纜。
 
1.2 阻燃電纜
1.2.1 阻燃電纜的定義
阻燃電纜是指在規(guī)定試驗(yàn)條件下，試樣被燃燒，在撤去試驗(yàn)火源后，火焰的蔓延僅在限定范圍內(nèi)，殘焰或殘灼在限定時(shí)間內(nèi)能自行熄滅的電纜。
它的根本特性是：在火災(zāi)情況下有可能被燒壞而不能運(yùn)行，但可阻止火勢(shì)的蔓延。
阻燃電纜的結(jié)構(gòu)和普通電纜基本相同，不同之處在于它的絕緣層、護(hù)套、外護(hù)層以及輔助材料(包帶及填充)全部或部分采用阻燃材料（阻燃劑）。
 
1.2.2 阻燃電纜的分類
根據(jù)電纜阻燃材料的不同，阻燃電纜分為含鹵阻燃電纜及無鹵阻燃電纜兩大類。
電纜類別
阻燃物
含鹵阻燃
溴系阻燃劑 DBDPO,TBBA及其共聚物；氯系阻燃劑環(huán)狀芳香化合物；含鹵磷酸系含鹵素的磷酸酯類阻燃劑。
無鹵阻燃
磷系化合物；金屬氫氧化物；硅系阻燃劑；磷氮系阻燃劑
根據(jù)電纜阻燃材料的化學(xué)成分不同，阻燃電纜分為有機(jī)類阻燃電纜及無機(jī)類阻燃電纜兩大類。

電纜類別	阻燃物
含鹵阻燃	溴系阻燃劑 DBDPO,TBBA及其共聚物；氯系阻燃劑環(huán)狀芳香化合物；含鹵磷酸系含鹵素的磷酸酯類阻燃劑。
無鹵阻燃	磷系化合物；金屬氫氧化物；硅系阻燃劑；磷氮系阻燃劑

根據(jù)電纜阻燃材料的化學(xué)成分不同，阻燃電纜分為有機(jī)類阻燃電纜及無機(jī)類阻燃電纜兩大類。

電纜類別	阻燃物
有機(jī)類阻燃	磷系阻燃劑磷酸酯，含磷多元醇；含磷胺類含氮化合物磷酸銨；碳酸銨硅系阻燃劑；高分子阻燃劑氯化聚苯乙烯，氯化聚氯乙烯，芳香族工程塑料，有機(jī)硅聚合物
無機(jī)類阻燃	水合金屬化合物氫氧化鋁，氫氧化鎂；硅系阻燃劑其他無機(jī)阻燃劑；硼系化合物；含銻、含鉬化合物；錫酸鋅

電纜類別
阻燃物
有機(jī)類阻燃
磷系阻燃劑磷酸酯，含磷多元醇；含磷胺類含氮化合物磷酸銨；碳酸銨硅系阻燃劑；高分子阻燃劑氯化聚苯乙烯，氯化聚氯乙烯，芳香族工程塑料，有機(jī)硅聚合物
無機(jī)類阻燃
水合金屬化合物氫氧化鋁，氫氧化鎂；硅系阻燃劑其他無機(jī)阻燃劑；硼系化合物；含銻、含鉬化合物；錫酸鋅
 
1.2.3 阻燃劑作用機(jī)理
阻燃劑的作用機(jī)理比較復(fù)雜﹐相同的阻燃劑在不同的聚合物中的阻燃機(jī)理有時(shí)也存在一定的差異。
阻燃機(jī)理根據(jù)作用方式不同分類有五種效應(yīng)：抑制效應(yīng)、鏈轉(zhuǎn)移效應(yīng)、覆蓋效應(yīng)、稀釋效應(yīng)和吸熱效應(yīng)。

阻燃效應(yīng)	機(jī)理
抑制效應(yīng)	捕獲聚合物燃燒生成的活性自由基﹐從而抑制產(chǎn)生活性自由基的鏈鎖反應(yīng)﹐使燃燒減弱
鏈轉(zhuǎn)移效應(yīng)	改變聚合物材料的燃燒模式﹐抑制可燃性氣體的產(chǎn)生
覆蓋效應(yīng)	阻燃劑受熱釋放出的隋性氣體在氣相中隔絕可燃性氣體與氧的接觸﹐或者聚合物表面形成固態(tài)的炭層或液體的膜﹐阻止可燃性氣體的逸出
稀釋效應(yīng)	阻燃劑受熱分解產(chǎn)生的不可燃性氣體稀釋氧和可燃性氣體的濃度﹐使其達(dá)不到繼續(xù)燃燒所必需的條件
吸熱效應(yīng)	阻燃劑受熱分解吸收大量燃燒熱﹐使聚合物材料溫度上升困難。

阻燃效應(yīng)
機(jī)理
抑制效應(yīng)
捕獲聚合物燃燒生成的活性自由基﹐從而抑制產(chǎn)生活性自由基的鏈鎖反應(yīng)﹐使燃燒減弱
鏈轉(zhuǎn)移效應(yīng)
改變聚合物材料的燃燒模式﹐抑制可燃性氣體的產(chǎn)生
覆蓋效應(yīng)
阻燃劑受熱釋放出的隋性氣體在氣相中隔絕可燃性氣體與氧的接觸﹐或者聚合物表面形成固態(tài)的炭層或液體的膜﹐阻止可燃性氣體的逸出
稀釋效應(yīng)
阻燃劑受熱分解產(chǎn)生的不可燃性氣體稀釋氧和可燃性氣體的濃度﹐使其達(dá)不到繼續(xù)燃燒所必需的條件
吸熱效應(yīng)
阻燃劑受熱分解吸收大量燃燒熱﹐使聚合物材料溫度上升困難。
 
接下來對(duì)幾種助燃劑的具體機(jī)理進(jìn)行研究：
（一）鹵系阻燃劑阻燃機(jī)理
①單獨(dú)使用鹵系阻燃劑。主要在氣相中延緩或者阻止聚合物的燃燒。鹵系阻燃劑在高溫下分解生成鹵化氫﹐可作為自由基終止劑捕捉聚合物燃燒鏈?zhǔn)街械幕钚宰杂苫鵒H.﹑O.﹑H.,生成活性較低的鹵素自由基﹐從而減弱或終止氣相燃燒中的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)達(dá)到阻燃的的。
    HX+H.→H2+X.
    HX+O.→OH+X.
    2H.+ZnMoO4→ZnO+Mo4+O2+H2O
鹵化氯還能稀釋空氣中的氧﹐覆蓋于材料表面阻隔空氣﹐使材料的燃燒速度降低。
 
②鹵系阻燃劑與氧化銻的協(xié)同作用。鹵化氫與氧化銻反應(yīng)生成鹵化銻﹐其是決定阻燃作用的關(guān)鍵因素。
鹵化銻具有優(yōu)異的阻燃作用表現(xiàn)如下﹕
1.鹵—氧化銻為分解為吸熱反應(yīng)﹐可降低聚合物的燃燒溫度和分解速度；
2.鹵化銻蒸氣能較長時(shí)間停留在氣相中﹐有效稀釋可燃性氣體。同時(shí)覆蓋在聚合物表
面﹐可隔熱﹑隔氧；
3.液態(tài)及固態(tài)鹵化銻微粒的表面效應(yīng)可降低火焰能量；
4.在火焰下層的固態(tài)或熔融態(tài)聚合物中﹐鹵化銻能促進(jìn)成炭反應(yīng)﹐相對(duì)減緩聚合物分解生成可燃性氣體的速度﹐同時(shí)生成的炭層又可將聚合物封閉﹐阻止可燃性氣體逸出和進(jìn)入燃燒區(qū)；
5.三鹵化銻在燃燒區(qū)可捕捉氣相中維持燃燒鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的活性自由基﹐改變氣相燃燒的反應(yīng)模式﹐減少反應(yīng)熱而使火焰猝滅。五溴苯與氧化銻的比例在（1~3）﹕1的范圍內(nèi)阻燃效果最好。

（二）磷系阻燃劑阻燃機(jī)理
    磷系阻燃劑阻燃的材料燃燒時(shí)可生成較多的焦炭﹐減少可燃性氣體的生成量﹐使被阻燃材料的質(zhì)量損失率大大降低﹐但燃燒時(shí)生成的煙量較大。有機(jī)磷系阻燃劑可同時(shí)在凝聚相及氣相中發(fā)揮阻燃作用﹐但以在凝聚相中為主。有機(jī)磷系阻燃劑的阻燃機(jī)理隨著其結(jié)構(gòu)﹑聚合物類型及燃燒條件的不同也存在一定的差異。
有機(jī)磷系阻燃劑在高聚物受熱被引燃時(shí):
①首先，分解生成磷酸﹐磷酸脫水生成偏磷酸，偏磷酸聚合生成聚偏磷酸﹐這類酸對(duì)含羥基聚合物的脫水成炭具有催化作用，加速了成炭過程。成炭的結(jié)果是在材料表面形成石墨狀的焦炭層﹐這種炭層難燃﹑隔熱﹑隔氧，從而使傳至材料表面的熱量減少﹐熱分解緩慢﹔
②其次，羥基聚合物的脫水系吸熱反應(yīng)，脫水形成的水蒸氣又能稀釋大氣中的氧氣及可燃性氣體﹐有助于使燃燒中斷﹔
③最后，燃燒生成的聚偏磷酸可在材料表面形成一層覆蓋于焦炭層的液膜﹐降低焦炭層的透氣性并保護(hù)焦炭層不被繼續(xù)氧化﹐也有利于提高材料的阻燃性。
有機(jī)磷系阻燃劑的凝聚相阻燃機(jī)理基本是基于羥基聚合物的﹐故有機(jī)磷系阻燃劑在環(huán)氧樹脂﹑聚氨酯中阻燃作用較大﹐而對(duì)不含有羥基的聚合物作用較小。磷系阻燃劑與鹵系阻燃劑有協(xié)同作用﹐并且依賴于聚合物的類型。
 
（三）膨脹型阻燃劑阻燃機(jī)理
    膨脹型阻燃劑克服了傳統(tǒng)阻燃技朮的缺點(diǎn)﹐具有高阻燃﹑低煙﹑無腐蝕性氣體產(chǎn)生﹑無熔滴行為等特點(diǎn)。
膨脹型阻燃劑通過形成多孔泡沫炭層在凝聚相起阻燃作用﹐炭層經(jīng)以下幾步形成﹕
①在較低溫度（150oC左右﹐具體取決于酸源和其它組分的性質(zhì)）下﹐由酸源放出能酯化多元醇和作為脫水劑的有機(jī)酸；
②在稍高溫度下﹐無機(jī)酸與多元醇（碳源）進(jìn)行酯化反應(yīng)﹐而體系中的胺則作為酯化反應(yīng)的催化劑﹐使酯化反應(yīng)加速進(jìn)行；
③體系在酯化反一色前或酯化過程中熔化；
④反應(yīng)過程中產(chǎn)生的水蒸氣和由氣源產(chǎn)生的不燃性氣體使已處于熔融狀態(tài)的體系膨脹發(fā)泡﹐同時(shí)多元醇和酯繼續(xù)脫水炭化﹐形成無機(jī)物及炭殘余物﹐使體系進(jìn)一步膨脹發(fā)泡；
⑤反應(yīng)接近完成時(shí)﹐體系膠化的固化﹐最后形成多孔泡沫炭層。

（四）無機(jī)阻燃劑的阻燃機(jī)理
    氫氧化鋁與氫氧化鎂在高溫下通過分解吸收大量的熱量﹐生成的水蒸氣可以稀釋空氣中的氧氣濃度﹐從而延緩聚合物的熱降解速度﹐減慢或抑制聚合物的燃燒﹐促進(jìn)炭化﹑抑制煙霧的形成。
根據(jù)這一原理﹐選擇金屬氫氧化物時(shí)﹐其分解溫度和吸熱量是兩項(xiàng)重要的指標(biāo)。
①氫氧化鋁
2Al(OH)3→Al2O3+3H2O
氫氧化鋁受熱時(shí)脫水（主要在230~330℃中進(jìn)行），其結(jié)晶水的析出分三個(gè)階段。第一個(gè)吸熱峰值在230℃左右，相當(dāng)于三水合氧化鋁部分失水轉(zhuǎn)變?yōu)閱嗡涎趸X；第二個(gè)吸熱峰值在300℃左右，相當(dāng)于單水合氧化鋁進(jìn)一步失水轉(zhuǎn)變?yōu)榻Y(jié)晶氧化鋁；第三個(gè)吸熱峰位于500℃左右，相當(dāng)于單水合氧化鋁進(jìn)一步分解轉(zhuǎn)化為Al2O3，此外，氫氧化鋁的起始脫水溫度和吸熱峰值的位置，跟氫氧化鋁的粒度、粒度分布、純度和加熱條件有關(guān)系。
②氫氧化鎂
Mg(OH)2→MgO+H2O
氫氧化鎂在受熱時(shí)（340-490℃）發(fā)生分解吸收燃燒物表面熱量起到阻燃作用；同時(shí)釋放出大量水分稀釋燃物表面的氧氣，分解生成的活性氧化鎂附著于可燃物表面又進(jìn)一步阻止了燃燒的進(jìn)行。 
③碳酸鈣    
   碳酸鈣雖然也有較高的吸熱量﹐由于其分解溫度比聚合物的分解出很多﹐故不能做阻燃劑用。即使與聚合物分解生成的HCL反應(yīng)﹐由于碳酸鈣在固相﹑HCL在氣相﹐兩者的反應(yīng)速度和進(jìn)程受到制約﹐沒有明顯的阻燃作用。
雖然氫氧化鋁和氫氧化鎂比碳酸鈣的阻燃效率要高的多﹐但仍需要加入60%才能起到明顯作用.
④硼酸鋅
硼酸鋅作為阻燃劑可同時(shí)在凝聚相和氣相中發(fā)揮作用。在凝聚相中﹐硼酸鋅在火焰作用下能熔化﹑脫水形成玻璃態(tài)的包覆層﹐進(jìn)一步生成無機(jī)炭層﹐同時(shí)可促進(jìn)聚合物成炭﹐從而減緩聚合物的分解及可燃性氣體的生成速度﹐達(dá)到阻燃和抑煙的效果﹔氣相中﹐硼酸鋅由于分解產(chǎn)生水蒸氣而吸熱﹐當(dāng)與鹵系阻燃劑并秀或用于含鹵樹脂時(shí)﹐生成鹵化鋅﹑鹵化硼﹐在氣相中捕獲自由HO．﹑H．發(fā)揮氣相阻燃作用。
    2ZnO．3B2O3+12HCL→Zn(OH)Cl+ZnCL2+3BCl+3BHO2+4H2O
  鋅的固體熔體對(duì)PVC有抑煙作用﹐體系中含有3.5%--4%的鋅有很好的抑煙性能﹐這是在燃燒過程中生成的劉易斯酸ZnCL2能促進(jìn)PVC有脫氫反應(yīng)形成反式的烯烴結(jié)構(gòu)﹐有利于分子間的成環(huán)作用及炭化物的生成。

（五）抑煙作用機(jī)理
    聚合物的發(fā)煙性是由于燃燒不完全或生成石墨狀微粒而引起的﹐阻燃性能越好﹐聚合物的燃燒越不完全﹐生成的煙就越多﹐因此阻燃和抑煙本身就是一對(duì)矛盾。
①聚合物燃燒時(shí)﹐本身就釋放出大量的煙霧﹔
②由于加入鹵—銻阻燃劑或者磷酸酯阻燃劑后﹐使發(fā)煙量增大。
前一種情況需要加入抑煙劑來抑制其發(fā)煙過程﹔后一種情況應(yīng)該盡量不使用發(fā)煙量增大的阻燃劑。根據(jù)聚合物燃燒成煙機(jī)理可知﹐抑制燃燒產(chǎn)生的煙霧實(shí)質(zhì)上就是抑制聚合物分解的可燃性氣體向空氣中的擴(kuò)散﹑加速氣相中可燃性氣體轉(zhuǎn)化為水和CO2的過程﹐在液相中促進(jìn)成炭反應(yīng)并將成炭微粒吸咐在燃燒物表面的過程。
 
從以上可以看出，含鹵阻燃電纜的絕緣層、護(hù)套、外護(hù)層以及輔助材料(包帶及填充)全部或部分采用含鹵的聚乙烯(PVC)阻燃材料，雖然具有良好的阻燃特性。但是，該種電纜在燃燒時(shí)釋放大量的煙霧和鹵化氫氣體，所以火災(zāi)時(shí)的能見度低，給人員的安全疏散和消防帶來很大的妨礙，而人則更多地為有毒氣體窒息致死，造成重大生命和財(cái)產(chǎn)危害。同時(shí)鹵化氫氣體與空氣中的水一旦反應(yīng)后，即生成"鹵化氫酸"，嚴(yán)重腐蝕儀器設(shè)備、建筑物造成"二次災(zāi)害"。
因此低煙無鹵阻燃劑成為發(fā)展的必然方向！

2
低煙無鹵阻燃電纜

 

2.1 低煙無鹵阻燃電纜的定義
低煙無鹵阻燃電纜是指不含鹵素(F、Cl、Br、I、At)、不含鉛鎘鉻汞等環(huán)境物質(zhì)的膠料制成，這種絕緣材料不僅具有優(yōu)良的阻燃性能，而且構(gòu)成低煙無鹵電纜的材料不含鹵素，燃燒時(shí)的腐蝕性和毒性較低，產(chǎn)生極少量的煙霧，從而減少了對(duì)人體、儀器及設(shè)備的損害，有利于發(fā)生火災(zāi)時(shí)的及時(shí)救援。
目前低煙無鹵阻燃TPE材料廣泛用的阻燃劑的是無鹵阻燃添加劑，主要以磷系化合物和金屬氫氧化物為主，還有硅系阻燃劑及磷氮系阻燃劑等。
 
2.2 主要的無鹵阻燃劑的介紹
2.2.1 磷系化合物阻燃劑
磷系阻燃劑大都是液體，主要用于PU、PVC等塑料，主要包含：磷酸酯和含鹵磷酸酯及鹵化磷等，廣泛地用于環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、聚酯、聚碳酸酯、聚氨酯、聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、ABS等。
目前磷系化合物阻燃劑發(fā)展方向：
①大分子化。小分子磷系阻燃劑的主要缺點(diǎn)是揮發(fā)性大、耐熱性不高，目前正努力開發(fā)大分子量的化合物和齊聚物，如GreatLake公司的Firemacster836為鹵化磷酸酯，含有磷、溴、氯，具有很低的粘度，特別適合用于澆注制品和PU軟泡塑料中。
②具有阻燃和增塑、阻燃和交聯(lián)的多功能化。阻燃增塑劑特別是低溫下增塑作用主要用于PVC制品中，如國內(nèi)生產(chǎn)的二異丙苯磷酸酯。阻燃交聯(lián)劑是一些具有反應(yīng)活性的含磷多元醇類，不僅可用作PU的反應(yīng)型阻燃劑，而且還與溴系阻燃劑并用于環(huán)氧樹脂中，可大大減少溴阻燃劑的用量。磷系阻燃劑今后還要向低毒化發(fā)展，不僅解決產(chǎn)品本身的毒性，還要考慮燃燒分解產(chǎn)物的毒性以及廢品的環(huán)境污染問題，甚至還要考慮生產(chǎn)、銷售、貯運(yùn)過程中的毒性問題。
 
2.2.2 金屬氫氧化物
（1）氫氧化鎂
氫氧化鎂為白色粉末，無毒、無味、無腐蝕，其熱分解溫度為390-430℃。主要用于軟磁鐵氧體、CPE、CPC阻燃劑。廣泛應(yīng)用于EVA、PP、PE、PVC、PS、HIPS、ABS、PA、PC等塑料橡膠中，也可用于不飽和聚脂和油漆、涂料中。是一種高填充量和添加型的無機(jī)阻燃劑和抑煙劑。
氫氧化鎂在整個(gè)阻燃過程中不但沒有任何有害物質(zhì)產(chǎn)生，而且其分解的產(chǎn)物在阻燃的同時(shí)還能夠大量吸收橡膠、塑料等高分子燃燒所產(chǎn)生的有害氣體和煙霧，活性氧化鎂不斷吸收未完全燃燒的熔化殘留物，從使燃燒很快停止的同時(shí)消除煙霧、阻止熔滴，是一種新興的環(huán)保型無機(jī)阻燃劑。
活性氫氧化鎂阻燃劑不含有氯（Cl）、溴（Br）等鹵族元素，有很好的阻燃抑煙作用，是橡膠、塑料等高分子材料理想的低煙無鹵填充型阻燃劑。由于分解溫度比較高（340℃），更適用于EVA、PE、PP、ABS等成型溫度高的產(chǎn)品。主要用于電線電纜的阻燃絕緣料和護(hù)套料，防火填料，注塑色母料等。
 
（2）氫氧化鋁
氫氧化鋁（ATH）又稱三水合氧化鋁，分子式為Al(OH)3 ，相對(duì)質(zhì)量為78.00。氫氧化鋁為白色粉末，無味、無毒，相對(duì)密度2.42，200℃以上開始失水，變成氧化鋁，不溶于水或醇，溶于熱硫酸、鹽酸及堿中。
氫氧化鋁廣泛應(yīng)用于阻燃PP、PE、EVA、ABS、HIPS、PVC、環(huán)氧樹脂、不飽和聚酯、丙烯酸酯、軟質(zhì)聚氨酯泡沫塑料、橡膠、乳膠、涂料等，改性后也可用作PA阻燃。
用氫氧化鋁阻燃時(shí)，多于其他阻燃劑復(fù)配使用，單一的氫氧化鋁的阻燃效率不夠，對(duì)添加量要求嚴(yán)格的基材，大量的添加會(huì)影響基材的阻燃性能和其他性能。

目前國內(nèi)氫氧化鋁用量較多，但隨著高聚物加工溫度的提高，氫氧化鋁易分解，降低阻燃作用，氫氧化鎂較氫氧化鋁具有如下優(yōu)點(diǎn)：
①氫氧化鎂熱分解溫度達(dá)330℃，比氫氧化鋁高100℃，故有利于塑料加工溫度的提高，加快擠塑速度，縮短模塑時(shí)間；
②氫氧化鎂與酸的中和能力強(qiáng)，可較快地中和塑料燃燒過程產(chǎn)生的酸性氣體SO2、NOx、CO2等；
③氫氧化鎂分解能高，有利于吸收燃燒熱，提高阻燃效率；
④氫氧化鎂抑煙能力強(qiáng)、硬度小，對(duì)設(shè)備摩擦小，有助于延長生產(chǎn)設(shè)備壽命。
 
2.2.3 磷氮系阻燃劑
磷－氮系阻燃劑主要是通過磷－氮協(xié)同效應(yīng)作用達(dá)到阻燃目的，具有磷－氮的雙重效應(yīng)，阻燃效果比較好。
聚磷酸銨（APP）的含磷量高達(dá)30％～32％，含氮為14％～16％。這類阻燃劑最突出的特征是燃燒時(shí)的生煙量極低，不產(chǎn)生鹵化氫。由于聚磷酸銨熱穩(wěn)定性好，可替代磷酸銨。
聚磷酸銨為白色結(jié)晶或無定形微細(xì)粉末。APP的水溶性和吸濕性隨聚合物增加而降低。
國內(nèi)按聚合度n的不同可分為水溶性(n＝10～20，相對(duì)分子質(zhì)量1000～2000)和水不溶性(n＞20，相對(duì)分子質(zhì)量大于2000)兩種。n可大于1000。國外把n＜100稱為結(jié)晶相I聚磷酸銨(APPⅠ)，把n＞1000的帶支鏈的APP稱為結(jié)晶相Ⅱ聚磷酸銨(APPⅡ)。n＜100的短鏈APP對(duì)水的敏感性(可水解性)比超長鏈(M＞1000)APP大，而后者的熱穩(wěn)定性和耐水解性較高。長鏈APP在300℃以上才開始分解成磷酸和氨，而短鏈APP在150℃以上就開始分解。
常用的結(jié)晶態(tài)APP為水不溶性長鏈狀聚磷酸銨鹽。APP含磷量大、含氮量高，磷氮體系產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，阻燃性好。相對(duì)密度小，分散性好，化學(xué)穩(wěn)定性好、消煙、毒性低。
APP廣泛應(yīng)用于膨脹型防火涂料、聚乙烯、聚丙稀、聚氨酯、環(huán)氧樹脂、橡膠制品、纖維板及干粉滅火劑等，是一種使用安全的高效磷系非鹵消煙阻燃劑。
APP在聚氨酯硬泡中有很高的阻燃性、尺寸穩(wěn)定性、耐水解性和耐熱性。對(duì)硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料的有毒和腐蝕性氣體生成量，甚至可與未阻燃的同類材料媲美。一氧化碳及氯化氫的生成量也比含鹵聚氨酯泡沫塑料低得多。
聚磷酸銨具有膨脹阻燃功能，故更有利于降煙和抗滴落，雖然為固體，但易于在多元醇中分散。一般來說，含較多聚酯多元醇的聚氨酯組分比聚醚多元醇組分更適合于用APP阻燃。用量5～20份。

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低煙無鹵阻燃電線電纜的發(fā)展現(xiàn)狀

3.1 國外的發(fā)展現(xiàn)狀
早在上世紀(jì)80年代國際上開始研制低煙無鹵阻燃材料電線電纜，這種材料的優(yōu)點(diǎn)是低煙、無毒，被明火燃燒時(shí)，產(chǎn)生金屬氧化物和水蒸氣。低煙無鹵阻燃電纜是以無鹵聚烯烴為基體，將被EVA(乙烯-醋酸乙烯酯共聚物)活化了的大量氫氧化鎂或氫氧化鋁捏合在聚乙烯基體中，利用氫氧化物燃燒受熱時(shí)，分解成金屬氧化物和水，實(shí)現(xiàn)阻燃的目的。
發(fā)達(dá)國家一直非常重視低煙無鹵阻燃電線電纜及相關(guān)材料的研發(fā)和推廣使用,特別是在高層建筑、地鐵、車站、機(jī)場(chǎng)、電站和商場(chǎng)等相對(duì)封閉或人員集中的重要建筑和設(shè)施內(nèi)。
近年來發(fā)達(dá)國家又在電氣、電子設(shè)備中限制鉛、鎘等重金屬和聚溴聯(lián)苯(PBB),聚溴聯(lián)苯醚(PBDE)等溴化物的使用,發(fā)達(dá)國家的電子電器業(yè)巨頭紛紛制定了其各自的"綠色計(jì)劃",從而禁止或限制使用對(duì)人體和環(huán)境有害的重金屬和鹵素,并且進(jìn)行了大量的研發(fā)工作,已推出了許多系列“綠色”電子電器用電線電纜。一些國家,如瑞士、德國等,強(qiáng)烈反對(duì)PVC的應(yīng)用,并且已經(jīng)制定了嚴(yán)格的法律,限制并將最終取消PVC的應(yīng)用。
 
3.2 國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀
我國對(duì)于低煙無鹵阻燃電纜的研發(fā)與國際幾乎同步，但是在產(chǎn)品的含金量和附加值方面有所不足。
我國從上世紀(jì)七十年代末開始，由于隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和電氣火災(zāi)事故頻頻發(fā)生，對(duì)阻燃電纜的研制和使用引起了重視。九十年代以來，蘇州電纜廠、杭州電纜廠、上海電纜廠、沈陽電纜廠、四川電纜廠、湘潭電纜廠、無錫電纜廠等率先生產(chǎn)出阻燃絕緣電線等產(chǎn)品。至今，國內(nèi)中小型電線電纜廠都能生產(chǎn)一般的阻燃電線電纜產(chǎn)品。隨著對(duì)安全性和可靠性認(rèn)識(shí)的提高，許多電線電纜用戶對(duì)產(chǎn)品的阻燃性能都提出了要求。
直到2000年以后才逐漸擺脫了完全依賴進(jìn)口的情況。近幾年來，我國不斷加強(qiáng)對(duì)低煙無鹵阻燃電纜的研究和開發(fā)，低煙無鹵阻燃電纜的開發(fā)已列入《國家級(jí)電線電纜、光纜新產(chǎn)品開發(fā)指南》中。在無鹵阻燃劑的開發(fā)和應(yīng)用方面都取得了不少的進(jìn)展，已研制和生產(chǎn)出不少無機(jī)阻燃劑，包括水合氧化鋁系、氧化銻系、稠系、鉑系、無機(jī)磷系，以及鋅、鎂等過渡金屬氧化物、氫氧化物或碳酸鹽等，其中Al(OH)3阻燃劑已形成SR109-SR115系列，計(jì)7個(gè)品種。一些電纜料生產(chǎn)廠現(xiàn)已研制開發(fā)出低煙無鹵阻燃料。
現(xiàn)在國產(chǎn)低煙無鹵阻燃電線電纜及相關(guān)材料性能已經(jīng)符合國家和國際相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，但是人們的環(huán)保安全意識(shí)還需要提升，產(chǎn)品還需要大力推廣。
 

目前來看，在低煙無鹵阻燃電纜產(chǎn)品的質(zhì)量和性能方面，"中國制造"相較于西方國家以及鄰國日本、韓國還存在差距，但是可喜的是，我們看到這樣的差距在一天天減小，尤其是隨著采購單位高度重視建筑的安全問題，因此低煙無鹵阻燃電纜的應(yīng)用范圍在不斷擴(kuò)大，產(chǎn)品質(zhì)量和性能也在不斷的提高。相信在不遠(yuǎn)的未來，國產(chǎn)化低煙無鹵阻燃電纜產(chǎn)品定然能夠滿足項(xiàng)目要求，推動(dòng)本土電纜業(yè)的發(fā)展。

 

摘自：網(wǎng)絡(luò)

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