采用復合基體樹脂是獲得具有優良綜合性能的基體材料的有效手段。J. T.Yeh等在LDPE中加人E/VAC作為改性樹脂,研究發現E/VAC能增加LDPE與無機阻燃劑的界面作用力,并能促進材料燃燒生成炭層,從而使材料的阻燃、抑煙性能得到改善。何震海在無鹵阻燃電纜料的研制中,也提出E/VAC能提高LDPE的阻燃性能。在這些研究中,都得出了E/VAC可以有效促進結炭的結論。但在LDPE/(E/VAC)復合體系中缺少有效的成炭組分,為了得到較高的阻燃性能,LDPE的用量必須低于E/VAC的用量。而E/VAC又是比LDPE成本更高的樹脂,顯然是不可行的。因此嘗試在LDPE/(E/VAC)體系中添加有效成炭組分,而E/EAK是有效的成炭組分,且與LDPE和E/VAC相容,不影響力學性能。筆者嘗試以LDPE為主體成分,適當配合E/VAC和E/EAK作為無鹵阻燃電纜料的樹脂體系。無鹵電纜料造粒機表2示出3種樹脂不同配比時對電纜料拉伸及阻燃性能的影響:從表2可以看出,在保持基體樹脂/復配阻燃劑質量比為60/40時,改變E/VAC與E/EAK的比例,對材料的拉伸性能影響不大。而與表1的結果比較可以看出,在LDPE中加人了E/VAC和E/EAK后,材料的氧指數明顯提高。當LDPE/(E/VAC)/(E/EAK)配比為40:.4:16~40:8:12時具有較好的效果,可以得到綜合性能優良的無鹵阻燃電纜料。無鹵電纜料造粒機2.3 燃體系在基體樹脂中的分散無鹵電纜料造粒機
雖然采用多組分協效阻燃體系可以降低Al(OH)3的填充量,但其填充量依舊較高,因此有必要關注阻燃劑在基體樹脂中的分散,高填充下容易出現分散不均勻的問題,這會影響阻燃電纜的力學性能。導致阻燃劑分散不勻主要有兩方面的因素一:一是阻燃劑大多是以超細粉末存在,而市售的LDPE基體樹脂大多是較大粒徑的顆粒,如果以大量的粉末和顆粒混合直接在雙螺桿擠出機中造粒,將在擠出機的料倉中發生樹脂顆粒與阻燃劑粉末的分離,導致不同時間段所得到的粒料中阻燃劑的含量差別較大,這是時間尺度上分散不均勻;二是由于無機阻燃劑與LDPE樹脂不相容(此時需要加入南京塑泰LDPE相容劑),而無機阻燃劑粒徑較小且容易團聚,LDPE熔體又屬于高粘流體,這些因素導致阻燃劑很難在基體樹脂中均勻分散,這是空間尺度上的分散不均勻。無鹵電纜料造粒機
對于時間尺度上的不均勻,本研究采用先制備高濃度阻燃劑母粒后與基體樹脂混合即多步混料造粒的制備工藝,這可以解決先后造粒中阻燃劑濃度差別的問題。在制備阻燃母粒時,選用低分子量的聚乙烯蠟作為載體,聚乙烯蠟熔體粘度小,有利于無機阻燃劑的分散,同時又與電纜料基體樹脂LDPE相容,不影響LDPE的性質,還能作為電纜料加工時的潤滑劑使用。無鹵電纜料造粒機
解決無機阻燃劑在基體樹脂中的空間分散不均勻,則需要對無機顆粒進行表面處理或添加相容劑,以改善無機顆粒的表面特性,增強與基體樹脂的相容性。在本研究中,既利用聚硅氧烷對無機顆粒表面的包覆處理,又添加了高分子相容劑LDPE-g-MAH,增加了無機顆粒與基體材料的相互作用。圖1為無機阻燃劑改性前后在基體樹脂中分布情況的SEM照片,如圖1a所示,未進行復配表面處理和添加相容劑時,Al(OH)3出現了團聚現象,而且Al(OH)3顆粒與基體材料并沒有很好相容;如圖1b所示,當對Al(OH)3顆粒進行了表面處理并添加相容劑后,解決了Al(OH)3團聚問題并且Al(OH)3顆粒能很好地與基體材料溶為一體。對Al(OH)3顆粒進行表面處理,除了可以改變Al(OH)3顆粒表面性質,同時在表面形成保護層,避免Al(OH)3顆粒長時間使用被CO2所消耗,有利于阻燃劑的持續作用。使用高分子相容劑,除了增加兩相界面的相互作用,保證材料有足夠的拉伸強度,同時利用了高分子長鏈與基體的纏繞作用,可以有效提高材料的斷裂伸長率。