超细氢氧化铝在热塑性低烟无卤阻燃电缆中的性能研究

朱应宝

（内蒙古大唐国际再生资源开发有限公司，内蒙古 呼和浩特 010206）

1 问题的提出

随着人们安全意识的提高，不但地铁工程、工业建筑强制要求使用阻燃电缆；民用建筑也全面推广阻燃电缆；特别是卤素阻燃剂应用方案的全面禁止，低烟无卤阻燃剂的应用得到迅速发展。超细氢氧化铝由于其具有填充、低烟、阻燃的显著功效，在热塑性阻燃电缆材料中，得到广泛应用。

目前热塑性塑料中应用最广泛的无卤阻燃剂是超细氢氧化铝（ATH），其D50粒度一般在2.0μm左右，是一种白色、无毒、无味的粉末，具有两性、含结晶水、脱水温度高的特点[4，5]。由于生产方法、技术装备、研发能力和质量管控水平的不同，产品质量良莠不齐。目前高端阻燃电缆超细氢氧化铝的应用，仍然由德国马丁公司和德国Nabal tec公司的产品为主。非常可喜的是，国内已经出现以洛阳中超和中铝新材料为代表的企业，不断加强产品研发，全力提升产品质量，生产的高质量的超细氢氧化铝产品，已经达到或超过国外产品的性能指标，在高端阻燃电缆领域，占有一席之地。

本文主要通过选取有代表性的：德国马丁公司104LEO、德国Nabal tec公司APYRAL40CD、洛阳中超新材料AH-01DH、中铝新材料H-WF-01同类型阻燃氢氧化铝产品，研究不同种类的ATH在现有低烟无卤阻燃复合电缆材料配方中，对ATH单个配方原料进行替代应用性能对比测试，为国内电缆行业超细氢氧化铝的使用，提供一定的参考依据。

2 实验研究与测定

2.1 主要原料

树脂包括：EVA，牌号V6020M，江苏斯尔邦石化有限公司；mLLD PE，牌号3518CB，埃克森美孚。阻燃剂包括：德国马丁公司104LEO，德国Nabal tec公司APYRAL40CD，洛阳中超新材料AH-01DH，中铝H-WF-01。辅料包括：相容剂MAH-LLDPE，牌号：JCP-1000，上海久聚高分子，硅酮母料，抗氧剂1010。

2.2 实验配方

EVA 60g、mLLD PE 30g、MAH-LLDPE 10g、硅酮母料4g、抗氧剂1010g；代表产品：德国104LEO 170g(配方1)、德国APYRAL40CD 170g(配方2)、洛阳中超AH-01DH 170g(配方3)、中铝新材料H-WF-01 170g(配方 4)。

2.3 样片的制备

按配方比例，称取基础树脂、氢氧化铝、相容剂、硅酮母料、抗氧剂，将原料加入密炼机，单螺杆挤出造粒机，通过密炼、熔融挤出，切粒、冷却，制得低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料粒子[1-3]。

2.4 测试方法

拉伸强度、断裂伸长率GB T 1040.1-2006；熔融指数GB/T 3682.2-2018；体积电阻率GB T 1410-2006；极限氧指数GB T 1040.1-2009；吸水率GB T 1034-2008。

3 结果与讨论

3.1 加工性能

表1 加工性能参数

表1列出了实验结果，其中添加了104LEO氢氧化铝的样品拉伸强度最高，添加了AH-01DH氢氧化铝的样品断裂伸长率最大，添加了104LEO与添加了AH-01DH的样品熔融指数最高。综合来看，马丁公司104LEO与中超新材料AH-01DH的氢氧化铝作为填料添加至热塑性塑料后，性能最佳。

3.2 极限氧指数

表2 添加不同氢氧化铝后电缆料的氧指数

由表2可以看出，在相同的低烟无卤电缆料基材配方中，采用不同品牌的氢氧化铝得到了不同的氧指数，其中中超新材料的AH-01DH产品的氧指数已达到35.3，超过了进口产品104LEO、APYRAL40CD，这可能与AH-01DH的粒径、吸油值、比表面积等性能具有较好的综合优势有关，粒径小，比表面积大，相对阻燃性能要好，同时产品吸油值低，也能很好满足电缆料的加工性能要求。

3.3 电阻率

表3列出了实验结果，其中添加了104LEO氢氧化铝的体积电阻率最大，但各样品的体积电阻率相差不大，都在10%以内，这说明所选的四种超细氢氧化铝在添加至热塑性塑料后，电绝缘性能相差不大，都能满足要求。

表3 添加不同氢氧化铝后电缆料的体积电阻率

3.4 吸水性

低烟无卤阻燃材料中聚合物的吸水量越大，其绝缘性能越差，将配方1、配方2、配方3、配方4的样条70℃条件下，连续浸水7天后吸水率分别达到了2.15%、2.21%、2.13%、2.57%，均是聚合物正常的吸水量范围，其中添加了AH-01DH氢氧化铝的吸水率最小。

4 结论

通过以上试验研究和数据分析我们可以看出：

（1）随着国内对阻燃级超细氢氧化铝生产过程研究的不断深入，产品质量得到迅速提升。通过与世界先进公司的超细氢氧化铝性能指标的对比，国内主流生产厂家洛阳中超新材料和中铝新材料的超细氢氧化铝产品性能指标，已经达到国外同类产品的先进水平。

（2）对使用不同超细氢氧化铝阻燃剂的热塑性低烟无卤阻燃电缆料进行了加工性能、极限氧指数、电阻率、吸水性等指标的试验测试，实验数据充分说明，国内以洛阳中超新材料为代表的超细氢氧化铝阻燃剂在低烟无卤阻燃电缆中，可完全替代进口产品。