阻燃PVC电缆料的基本配方

1、阻燃PVC电缆料的基本配方孙大沂（上海电塩厂，200093）© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. hUpz/A© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. hUpz/A100540100可变PVC价格便宜，性能优良.阻燃性 能好，因此在阻燃电缆制造中，得到广泛 的应用。但是，一般阻燃PVC电缆燃烧时， 会产生大*的烟雾和有

2、害的HC1气体，妨 碍救火工作，损伤人体和腐蚀仪器设 备。最近对电缆安全提出新要求，不仅阻 燃性要好，而且燃烧时烟雾和有害气体的 发生应尽可能减少。为此，一般阻燃PVC 电缆料已不能満足实际使用要求，开发阻 燃性好，同时燃烧时烟雾和有害气体 （HC1等）发生量少的P.VC电缆料已成为一 项虞要任务。一.一般阻燃的PVC的基本配方硬质PVC具有非常高的阻燃性，氧指 数可达40以上，而适合于电线电缆用的软 质PVC护层，由于加工时必须添加定爲 的易燃性增塑剂，导致氧指数降低，为25 左右。为了能满足成束电缆垂直燃烧试验 要求，PVC的氧指数应为30左右。为此 配方中采用忝加阻燃剂Sb2O3和将一部

3、分 易燃增塑剂改为阻燃增塑刑的方法，来提 髙PVC的阻燃性。1. $3的港加效果为了提高电线电缆用软质PVC的阻 燃性，可在配方中添加阻燃剂Sbzo3e利 用协同阻燃作用，可以明显地捉高其阻燃 性。表1为试验基本配方（I）,用来研究 添加不同量SSO$时的PVC阻燃性能。» 1试萬:ME方（I）PVC （份） 稳定剂（份） DOP （份） SbtOs图1表示在试验基本配方（I）中添加 不同*Sb2O3时的阻燃效果。由图1可 知，随着SbzOs添加量的增加，PVC的阻 燃性提高。当氧指数达到2425时，能满 足单根电缆燃烧试验要求，当氧指数达到 30以上时，能符合成束电缆垂直燃烧试验耍

4、求。由图1可知，在PVC中S&Os达到一 定含量后，其阻燃性趋于饱和。因此，在 实际配方中，还可添加一些氯化石蜡与 SbzOs起使用，进一步提高其阻燃效果。2.阻燃增型剂TCP的添加效果软质PVC含有大最的易燃增塑剂 OOP,为了提髙阻燃性，可将易燃增塑» 2 试方（H）PVC （份）100穏定剂（份）5Sb,o（份）5增塑剂（份）30 60剂DOP改为阻燃增塑剂TCP。表2为试验基本配方（I，而表3表 示在试验基本配方（I）中添加不同种类增 塑剂后的PVC阻燃性能。由表3可知，含 阻燃增塑剂TCP的PVC具有较高氧指数, 它比含DOP的PVC氧指数约高出5。图 2表示含不同

5、种类增塑剂时PVC的阻燃 性能。由图2可知，当增塑剂含量增加 时，氧指数会宜线下降，并且下降的快慢 程度基本相同，与增塑剂的种类无关。« 3试方（K）中灣加不同 种粪堆刑冷的PVO阻魅性能配方编号123456DOP （份）304560TCP （份）一304560OI33.831.628938.236634.2由此可见，使用TCP作增塑剂，不仅 起增塑作用，还有阻燃作用。但是，TCP 用得过多，会使PVC的其它性能下降， 因此只能将易燃增塑剂DOP的一部分改 用阻燃增塑剂TCF代替。一、低HC1阻燃PVC的基本配方上述的一般阻燃PVC物料燃烧时， 会释放出大量的HC1气体，其浓度为30

6、0 mg/g以上。HCI是一种非常有毒的腐蚀性 气体。为了降低PVC燃烧时HCI气体的 发生量，可添加CaCOg作为HC1气体的捕 获剂，其效果很好。添加CaCOs后，PVC 燃烧时产生的HQ气体浓度可降低到100mg/g以下。CaCO3对HC1的捕获机理可用下面反 应式表示，2HCl+CaCO3*CaCl2 + H：O + CO#由于生成的CaClx极其稳定，在PVC燃烧 温度时也不分解。因此，CaCO3作为HC1 的捕获剂具有明显的效果。表4为试验庭本配方（L）,用来研究 不同含SCaCO3的PVC在燃烧时的HC1发 生量。炭4 试方（川）PVC （份）100稳定剂（份）5增塑剂（份）45

7、SbtOi （份）5CaCOa （份）080图3表示在试验荃本配方（I）中，添 加不同量的CaCO3的PVC在燃烧时的HC1 发生址由图3可知，随着.CaCO$添加蚩 的增加，HC1发生豐减少，并且当CaCO.的含超过80份时，HC1发生量显示饱和图 3 CaOOva?VC燃烧 时ECH发生量由于/加C1CO3的PVC在燃烧时HC1 气体发生量滅少，从而使PVC的氧指数 降低(见图4)。但是，添加CaCOs主 要作用是捕获PVC燃烧时所释放的HCI, 而对PVC的发烟性则影响不大。图4 CaCOj-Jv加尿与PVC氧指数三、低烟阻燃PVC的基本配方在阻燃PVC配方中，通常添加阻燃 刑Sb2O3

8、,其缺点是在燃烧过程中会产生 大童黑烟。为了减少发烟量，可以添加 Al(OH),.硼酸锌、MoO$等。1. AI(OH)s的添加效果AKOH),受热300匕时会分解出冬并 变成蒸汽，吸收大量热量，从而抑制喩烧 的PVCifi度上升，同时水蒸汽能稀释可 燃性气体和黑烟，使炭微粒在裔温时氧化 成气体,因此A1(OH3能提髙PVC的阻 燃性并抑制发烟。表5为试验基本配方(W),用来研究 DVC在不同含董Al(OH)3W况下的阻燃 性和发烟性(表6)。由表6可如，当 Al(OH)s和SbzOs同时使用时，阻燃性和 发烟性都能得到改善，当添加鱼增加时， 效果将更为明显.» 5 试方(“)PVC

9、 （份100稳定刑(份)5增塑剂(份)45Sb2Os （份。：0A1（OH）3（份）050» 6试S*E方(N)中灣加不阿 A 1(OH),时的PVCJfl魅性和发熠性最大減光系ftCs max为标准IIS D120!规定 的判断材料发烟性的參数.按下式求得： Cs-max=(2.303/L)log(100/Tmin) 式中L袞示光路长(O.bm).Tmin表示最小透光 率()2.硼酸锌MoOs的添加效果为了改善FVC燃烧时的发烟性，除 了在PVC中添加Ai(OH)$外，还可添加 其它金属化合物，如硼酸锌，MqO3, 来抑制其发烟址。表7为试验基本配方(V),用来研究 添加不同种类金

10、属化合物的PVC阻燃性 和发烟性(见表8)。硼酸锌是一种分散性好的细结晶粉 未，容易分散于各种树脂中，它勻Sb2O3- 起使用，可以提髙阻燃性，减少发烟燉。同© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. hUpz/A* 7试验签本ie方（V）衰9试越墓*配方（可）PVC （份） 稳定剂（份） 增塑剂（份）.SbxO3 （份） 金尿比合物（份）10054555« 8试方（V）中澤加确锌MoO.j&FVO的限加性和发烟饯配方编号'12硏战锌

11、（份）5-MoOs (份)50133.832.0Cs- max2.0632.931.年，MOO3与S62O3 起使用也能取得类 应效果。3. AI（OH）3和硼酸锌协同效果Al（0H）3与硼酸锌具有相似作用，既 能提高阻燃性，又能起减少烟雾，因此将 它衍一起使用时，会取得非常好的效果。 表9为试验基本配方（0，用来研究添加 Al（0H）3和硼酸锌的PVC发烟性（见表 10） o由表10可知，滅烟效果非常明显。四结束语通过上述对PVC试验基本配方的研 究，习得到如下结论，.1添加阻燃剂Sb2O3.阻燃增塑剂 TCP,可以提奇PVC的阻燃性。2.逅加CaCO3,作为HC1气体的捕 获剂，可以明显地

12、降低PVC燃烧时的HC1 发烟量。（上接35页参考文猷（1 ） H.Janeschitz-KriegL Rheol, Acta. 18 693 -701（1979）（2）J.L. White, Polym Eng Scil544 （1975） （3 ） C.D. Han- <Multiphase Flovr in poly- mtr processing* P 129t P212 AcademicPVC (份)100稳定剂（份）5增超剂（份）45Al(0H)a (份)50硼酸锌（份）&»10试方（、1）中潘利Al (OH)和WWPVOMJBtt配方编号12増宠剂（份DO

13、P15TCP15Al(OH)i (份)5050硼酸锌（份）55Cs- max1.960.983.为了诫少PVC燃烧时的发烟量，可以在PVC中添加减烟剂。根据以上结论，选择合适的阻燃剂.HC1捕获剂和滅烟剂，即在提高PVC的阻 燃性与降低HC1和烟雾发生量之间寻找一 个适合方案，则可制造出氧指数在30以 上，HC1气体发生量在100mg/g以下，同 时又能符合电缆绝缴和护套性能要求的 阻燃PVC电缆料。参考文献（1）加藤瓠低烟殂燃电缆的开发.大日日本 电仪时报、1983年笫69号2）西泽仁.高分子阻燃化技术的进步.聚合 物文摘.】989年笫2期3）玖野垛也等.服燃和控制通馆电缆电气 评论儿1988年第3号（4）薛恩铤等.阻燃科学及应用>国防工业 出版社（该文红编者删改）Press N.Y.(1981)(4) 金日光主编.宮聚物漩变学及其在加工中 的应用第八章化工出版社(1986)(5) C.D.Han. <Rheology in polymer preces sing».chap.ll. Academic press, N.Y.(1976)(6 ) S. Middlemen.