EPDM／EVA无卤阻燃绝缘材料的开发与应用

本文介绍了使用EVA的并用来改善乙丙橡胶的加工工艺性,提高阻燃性。

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橡

胶

工

业

19 9 8年第 4 3卷

E D E A无卤阻燃绝缘材料的开发与应用 P M/ VL ‘~

是道虎一~

(尔滨理工大学东区研究生院 1 2哈 3

104 ) 5 0 0

枣(东德州市液压机具厂山

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绝缘材料所用高聚物在受热熔化时易产生可燃气体，高温时易与氧作用发生燃烧。在 为了达到阻燃目的，统的方法是采用含卤传

工性能下降。因此，克服其影响，用乙烯为常含量较高的 E DM,乙烯含量增加时， P但橡胶的加工性能变差，了改善其加工性，必为有要与其它结晶性低的共聚物并用，常用的现就是 E VA。

聚合物和添加含卤阻燃剂，但一旦发生火灾， 又会产生大量的烟雾和有毒的腐蚀性卤化氢气体，成二次灾难其次，含卤聚合物作造用绝缘材料或在绝缘材料中添加含卤材料，都会降低材料的介电性能。因此，必要开发一有

E VA的性能主要受醋酸乙烯 ( VA)量重百分比，子量和分子支化的影响随 VA百分分含量的增加，融指数增大，子极性也提熔分

种不产生卤化氢的低烟无毒、腐蚀性或低无毒、低腐蚀性的无卤阻燃绝缘材料。 无卤阻燃绝缘材料一般采用不含卤素的聚烯烃作为主体材料。本文主要研究采用美国杜邦公司生产的 Nod l2 2 P re 7 2E DM和 EvxEVA( 1酸乙烯共聚物 )用， la _ r乙烯一醋并添 加一定量的水合金属氧化物、机填料和加无}●

高，有利于无机填料的混合，会引起胶料这但

粘辊、材料的介电性能及机械性能下降。 试验发现， E D E在 P M/ VA并用体系中当 VA百分含量一定时， EVA用量增加，随 机械性能增强，介电性能却下降。当 E但 VA用量一定时，百分含量越高，工性能越 VA加好，介电性能却下降。综合考虑各方面因但素，本研究中 t P M选用 Nod l 7 2在 E D re 2 2 . EVA选用 VA含量在 l一 3、融指 5 5熔数在 2 5范围内的 E— VA。

、/

工助剂等

加工而成的阻燃绝缘材料。 ,

L1 E A厦 E A/ P M的选用 V V ED由于 E D为易燃高聚物，使之具有 P M为

阻燃性能，必须添加大量的水合金属氧化物。 但试验发现 其用量的增加，械性能和加随机

2阻燃剂的选用试验发现， E DM/ VA中 .加大量在 P E添

a i e, e a e h ln— i mi e wa h s f iin . m n s h x m t y e e d a n s t e mo te fce t Th r f r a l lv l ft e c m p t i z r e p e e r b e e e h o o ai le b i wa b u . sa o t 6 Th o rt em eti d x,h e t rt e p o e t s o h l n . b e dwih b t el we h l n e t e b te h r p r i ft e b e d A ln e t e

t rp o e t sc ud b b an d b d ig p e oi e i 4 2 tn bc lrd (/ . ) c rtv e r p ri o l e o t ie y a dn h n l rsn 2 0/ i iho ie 8 0 5 u a ie e ca d a c r an lv l f d o t l h h lt ls i ie n n e t i e e ic y t a e p a tc r a d HA F r i f r i g a e t o p a z en o cn g n . Ke w r s N B . y od R PP, l n t e m o l si ls o b e d, h r p a t e a t me . y a ial— u a l c r d n m c l c r be y

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第 5期

吴道虎等. P E DM/ VA无卤阻燃绝缘材料的开发与应用 E

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的水台金属氧化物如氢氧化铝 ( ATH)氢氧、化镁和氢氧化钙等，改善了阻燃性 t却大虽但大降低了绝缘材料的机械、电性能。因此，介 在满足阻燃性能的同时，尽量减少这类阻要燃剂的用量，用磷系阻燃剂、酸锌 ( B)多硼 z 和三氧化钼等。 2 1 A t和 Z . TI B及磷系阻燃剂的使用效果试验发现， ATH、氧化镁、 B及磷 当氢 Z系阻燃剂的用量超过 1 0份时 t械性能及 2机介电性能急剧下降，烟量也增加，中氢氧发其

化镁的影响最大，即使用偶联剂处理过的氢氧化镁也是如此。于此，配方不采用氢氧鉴本化镁。含水 Z的阻燃机理与 AT相同， B H当温度在 3 0以上时，释放结晶水 t时还 0℃它同有助于降低烟密度，试验结果示于附表。其附表阻燃剂的使用效果

作用不可忽略，能明显减少热回流。配方它在中若添加一些重质无机填料 t灰烬效应”。则

越发明显。这是因为重质无机填料有良好的热传导性，高聚物燃烧时，与高聚物燃烧在它的灰烬一并覆盖在高聚物表面，隔绝氧，到达阻燃功效；外火焰可通过灰烬的缓慢传热另

过程，得水台化台物的吸热分解反应进行使得更为充分，高聚物表面得到充分冷却，使以达到阻燃之目的。这一点在发生火灾时对阻止火焰蔓延起很大作用。 若在配方中添加偶联剂，出现火焰之在前，促使裂”象发生 t许火焰通过，会崩现容 减弱“烬效应”灰。偶联剂的加人在某种程度上虽可改善橡胶的电绝缘性能，却使阻燃但性下降，因此，满足电绝缘性能的同时 .在它应尽量少用。

2 3其它因素 .试样燃烧产生的气体通过水溶液时，水溶液的 p值主要由试样燃烧产生的 HC, H l H S和 C等小分子气体决定。为了减 S,O Oz少这些气体的产生，方中应尽量少用含硫、配 氰和卤等的配合剂，在配方中加人一定量或的碳酸钙或金属氧化物加以吸收。

注； Dm比光罾厦 D,的最大值 (大发烟系披 )授 最，

E VA的热稳定性较低，加人抗氧剂和可防 EVA水解的防水解剂加以改善。紫外光也会引起 E VA的老化，添加 2份左右的可

AS TM 6 2 GB1 6 6 7g E。 4试验 n=面 E 2、 2 6 .￣I C1 3 v

I,

为密 f容器体积 t为火焰中试样表面积， j j^工为光路长度，为光强度。

炭黑或紫外光稳定剂予以抑制。 综上所述，研究以 Nod l22和本 re 7 2 E VA并用作主体材料，用过氧化物作硫化采剂，双键多功能团的酯类或胺类作共硫化台剂， AT Z

以 H, B和磷系阻燃剂作阻燃剂，三氧化钼作抑烟剂，添加一定量重质无机填 再

为了减少阻燃剂的发烟量，其是磷系尤阻燃剂引起的发烟量，舔加一定量的抑烟需剂如三氧化钼、含量较高的无机填料及钒硅

化合物等。其中抑烟效果较为显著的为三氧化钼。其抑烟效果如附表所示2 2煅烧陶土与。烬效应 .灰在测试试样 L I值时发现，烧试样若 O燃在出现火焰之前“裂”试样的 L崩， OI值往往

料和其它辅助配合剂制成胶料。这种组成的胶料可以制成低烟、卤、无低毒或无毒的阻燃绝缘材料。 3加工工艺由于 No d l2 2 r e 7 2与 E VA门尼粘度不

较低为了防止试样“崩裂”增加其粘合性，, 在配方中可添加一定量的煅烧陶土，煅烧且陶土粒径越小，其作用越明显，这就是所谓的“烬效应”灰。灰烬在阻止高聚物燃烧方面的

同，加工带来了一定的困难。密炼机混炼给

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19 9 6年第 1 3卷

时，将 Nodl炼数分钟，投 E先 re混再 VA较为合适，阻燃剂 (括抑烟剂 )阻燃配方中起包在决定性作用，先加，且要与增塑剂交替加宜并

4 0。1 5×7 0 3℃ d热空气老化后：伸强度拉变化率一

9 7一 1 .;断伸长率变化率 . 01扯1 3。 1 0× 4 h× 2 2℃ 0

1 .~ 0 3

^。然后再投其它配合剂。 工艺过程如下： 段混炼完毕！ 二段混炼加硫一

0 5 MP . 5 a空气弹试验后：伸强度变化率拉 7 一 9. .3 2%;断伸长率变化率扯一

9 7一一 1 . . 03

在臭氧浓度 (积)体

0 0 5 - 0 0 0下，化 2 h(E 8 12 1 . 2 . 3老 4 I C 1——

化及硫剂南剂共化

挤。出

第 8条 ):龟裂；OI 3 .— 3;积电后不 L 65 8体

阻率 4 P M/ V阻燃绝缘材料配方和性能 E D E A根据实验设计要求，次试验研究采用本L 3正交设计，择过氧化物 D P、硫化 ‘选 C共

7 6 1 e介电常数 ( 0 z .× 0 n m; 5H,3k 4 V mm~;7 .;H值 4

7p≥ 5 9 .。

2℃) 3 2绝缘介电强度 o .;

剂、 H、 AT EVA为变量因子+ CAD技术进用行多目标规化。得到的 E DM/ VA阻燃绝 P E缘材料的优化配方为： P M+E E D VA i 0 0;硫化剂 D P 35 40共硫化剂 C . .; 2 0 ATH+Z+磷系阻燃剂 .; B氧化钼十陶土加工助剂 3 4; 0 0防老剂 1.一 1 .;它 0O 20其

s结论

() D E 1 EP M/ VA并用体系中选择熔融指数为 2 5 VA百分含量为 1 3的—, 5 5EV A;

15 .

u 0 1 0三 2;2 5 3 0 .— .; 1.。 5 0

() 2 ATH、B、系阻燃剂和三氧化铝并 Z磷用阻燃效果良好，氧化镁对橡胶性能的不氢利影响较大，宜采用；不

该材料的性能为：尼粘度 L(十4门 1 ) i0 0℃ 3 .,门尼焦烧时间 ( 2℃) 85 10 4 .mi;变仪数据 f和。别为 5 2 25 n流 o 0分 . 5和 6 5 n。10×2mi化后：伸强度 -mi 6℃ 8 n硫拉 1 -一 u .MP;扯断伸长率 30 03 7 a 7

()氧化钼和煅烧陶土能产生“烬效 3三灰应”并有抑烟之功效；,

() 4加工工艺对橡胶性能有较大的影响， 应合理选择加工工艺参数收祷日期 1 9一0 0 5]—4 9

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LiJi g' n wu( a o g De ho d a i c o y Z5 0 3) Sh nd a z a Hy r ul Fa t r c 30

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