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作者:小编 浏览人数: 次更新时间:2025-07-11
硅橡胶因其优异的耐高低温性、电气绝缘性和耐候性,被广泛应用于高压电缆的绝缘层材料中。然而,在某些极端工况下,如短路、过载或外部火源侵袭时,硅橡胶材料仍存在一定的燃烧风险。
为提升硅橡胶高压线的阻燃性能,行业内逐渐采用多种阻燃剂进行复配使用。
硅橡胶是一种以Si-O为主链的有机硅高分子材料,具有以下优势:
· 耐温范围广:可在-60℃至200℃之间长期使用;
· 电绝缘性能优异;
· 抗紫外线、抗臭氧老化能力强;
· 柔软性好,适用于复杂布线环境。
尽管如此,硅橡胶本质上属于易燃材料,其极限氧指数(LOI)仅为20%左右,遇火易燃烧,并伴随滴落现象,存在引发二次火灾的风险。因此,在高压线缆的实际应用中,必须通过添加阻燃剂来提高其防火能力。
氢氧化镁是一种典型的无卤环保型阻燃剂,其主要作用体现在以下几个方面:
在高温条件下(约340℃),氢氧化镁发生脱水分解反应,吸收大量热量,从而有效降低材料表面温度,延缓燃烧进程。
分解产物中的水蒸气可稀释氧气浓度,同时生成的氧化镁覆盖在材料表面,形成致密的隔热层,抑制热量传递和氧气接触。
氢氧化镁在燃烧过程中不会释放有毒气体或腐蚀性烟雾,符合当前绿色制造的发展趋势。
尽管氢氧化镁具备诸多优点,但由于其填充量大、分散性差等问题,在单独使用时往往难以达到理想的阻燃效果,因此常与其他阻燃剂配合使用。
苯氧基磷酸酯是一类含磷阻燃剂,常见于聚氨酯、环氧树脂、硅橡胶等材料中。其主要功能包括:
苯氧基磷酸酯在受热时能释放出自由基捕捉剂,中断燃烧链式反应,起到气相阻燃作用。
它还能在材料表面催化形成致密碳层,增强材料的隔热性能,减少热量向内部传导。
相比传统阻燃剂,苯氧基磷酸酯具有较好的溶解性和相容性,有助于改善硅橡胶体系的流变性能和加工工艺。
当氢氧化镁与苯氧基磷酸酯结合使用时,两者可产生良好的协同效应。氢氧化镁提供物理隔离和吸热降温,而苯氧基磷酸酯则强化化学阻燃路径,共同提升整体阻燃效率。
在实际生产中,氢氧化镁与苯氧基磷酸酯的复配比例需根据具体产品要求进行优化。一般而言,氢氧化镁用量控制在60~100份之间,苯氧基磷酸酯则添加5~15份,既能满足UL94 V-0级阻燃标准,又不会对硅橡胶的机械性能造成过大影响。
· 预混处理:将氢氧化镁进行表面活化改性,提高其在硅橡胶中的分散性;
· 共混造粒:将改性后的氢氧化镁与苯氧基磷酸酯一同加入硅橡胶基体中,通过双螺杆挤出机进行充分混合;
· 成型加工:采用挤出工艺制备高压线缆绝缘层,确保材料均匀分布;
· 性能测试:对成品线缆进行垂直燃烧试验、极限氧指数测试、热重分析等,验证其综合性能。
实验数据显示,添加该复配体系的硅橡胶高压线相较于未添加样品,在以下方面有明显提升:
· 极限氧指数由20%提升至30%以上;
· 垂直燃烧等级达到UL94 V-0级;
· 燃烧时烟密度大幅降低,无刺激性气味;
· 材料柔韧性保持良好,拉伸强度变化不大。
这些结果表明,氢氧化镁与苯氧基磷酸酯的合理搭配,不仅提升了硅橡胶高压线的阻燃性能,也兼顾了其力学性能与加工适应性。
目前,国内多家线缆制造企业已开始在新能源汽车高压线束、轨道交通用电缆、数据中心供电系统等领域推广使用氢氧化镁/苯氧基磷酸酯复配阻燃体系。特别是在新能源汽车领域,由于整车电气系统电压等级不断提高,对高压线缆的安
善与推广应用,这一组合有望在未来发挥更大作用,助力构建更加安全、可靠的电力传输体系。