納米高嶺土是當(dāng)前納米黏土技術(shù)的又一突破,在各類型電線電纜有著廣泛的應(yīng)用。
在電線電纜行業(yè)中,應(yīng)用有幾大優(yōu)勢(shì):
電絕緣性 可以同煅燒高嶺土相媲美,但是綜合力學(xué)性能相對(duì)于目前電纜用活性煅燒高嶺土(陶土)而言有著本質(zhì)的提高。 力學(xué)性能 納米高嶺土具有“納米黏土”所特有的二維層狀納米結(jié)構(gòu),其力學(xué)性能不論在橡膠還是塑料中都要優(yōu)于目前電線電纜用煅燒高嶺土(絕緣層)、納米/超細(xì)碳酸鈣等其他礦物填料。 阻燃性能 納米黏土的阻燃性被譽(yù)為當(dāng)今阻燃技術(shù)的又一途徑。納米高嶺土產(chǎn)品在塑料阻燃領(lǐng)域已經(jīng)有完善的應(yīng)用技術(shù)與經(jīng)驗(yàn)。在電線電纜中可以起到良好的協(xié)從阻燃作用,降低阻燃成本并提高性能。 加工簡(jiǎn)單 納米高嶺土采用一步插層改性法制備,工藝成本低廉,可直接制備已表面處理的好的納米高嶺土,應(yīng)用簡(jiǎn)單。 價(jià)格優(yōu)勢(shì) 由于工藝特殊,其價(jià)格要低于目前電線電纜用的礦物材料,如活性煅燒高嶺土、氫氧化鎂 (MDH)、氫氧化鋁(ATH)、有機(jī)蒙脫土(MMT)等,性價(jià)比高。 I,PVC絕緣電線電纜產(chǎn)品解決方案
PVC電線電纜料有耐化學(xué)穩(wěn)定性、阻燃性、耐磨、強(qiáng)度較高、電絕緣性高等優(yōu)點(diǎn)。但是也有熱穩(wěn)定性差,受光、熱及氧的作用后容易老化等缺點(diǎn)。
加入納米高嶺土后具備如下優(yōu)勢(shì):
★提高好電絕緣性 ★提高體系的綜合力學(xué)性能 ★良好外觀、光澤、顏色等特性 ★特殊的表面改性技術(shù),促進(jìn)納米高嶺土的良好分散 ★在燃燒情況下,促進(jìn)PVC層形成炭層,阻隔燃燒,降低有害氣體生成。
部分檢測(cè)結(jié)果:
表1 PVC絕緣電纜的部分性能 電性能 | 單位 | 標(biāo)準(zhǔn)值 | 檢測(cè)值 | 絕緣電阻 | M∩/Kfv | 2.25 | 4.48 | 火花電壓 | KV | 6 | 6 | 物理性能 | 單位 | 標(biāo)準(zhǔn)值 | 檢測(cè)值 | 拉斷力 | Kgf/Lds | ----- | 11.44 | 伸長(zhǎng)率 | % | 100 | 330 | 抗張強(qiáng)度 | Kgf/inch2 | 1500 | 1929 | 粘著力 | ---- | <2mm | 8P/30s,脫距<1mm | 比重 | g/cm3 | 1.45 | 1.46 | 阻燃性 | 燃燒次數(shù) | 1次 | 2次 | 3次 | 4次 | 5次 | | 燃燒時(shí)間 | 8S | 0 | 0 | 0 | 0 | 應(yīng)用領(lǐng)域:運(yùn)用于PVC絕緣層電纜,代替目前常用的煅燒高嶺土及其他材料。 使用方法:加入6-12份作為功能性填料。
II,非交聯(lián)聚烯烴(彈性體)阻燃護(hù)套、絕緣電線電纜產(chǎn)品解決方案 PE、EVA、TPE等體系的電線電纜料是未來(lái)環(huán)保性電線電纜料的發(fā)展趨勢(shì)之一。尤其是無(wú)鹵阻燃電纜是未來(lái)發(fā)展的重要方向。而納米高嶺土作為納米黏土技術(shù)的一個(gè)發(fā)展方向,在此領(lǐng)域有著非常有競(jìng)爭(zhēng)力的應(yīng)用優(yōu)勢(shì): ★增強(qiáng)電性能 ★提高阻燃性能,降低常規(guī)阻燃劑用量,從而大幅度提高體系綜合力學(xué)性能 ★提高環(huán)保性 ★良好外觀、光澤、顏色等特性
表2 部分無(wú)鹵體系電纜料方案 體系配方探討 | 絕緣+阻燃體系 | 阻燃護(hù)套體系 | 高性能體系 | 常規(guī) | 改進(jìn) | 常規(guī) | 改進(jìn) | 常規(guī) | 改進(jìn) | EVA | 100 | 100 | 50 | 50 | | | TPE | | | | | 100 | 100 | LDPE | | | 25 | 25 | | | EVA-MAH/PE-MAH或其他相容劑 | 15左右 | 15左右 | 15左右 | 15左右 | 酌情 | 酌情 | ATH | | | 60 | 55 | 60 | 55 | MDH | 100 | 70--80 | 60 | 40 | 60 | 40 | RP(紅磷) | 10 | 10 | | | | | 納米高嶺土 | 0 | 20-30 | 0 | 20-30 | 0 | 20-30 | 阻燃 | V-0 | V-0 | V-0 | V-0 | V-0 | V-0 | | <DIV align=center>點(diǎn)評(píng)</DIV> | 1、利用納米黏土對(duì)于阻燃的協(xié)效,在保持材料阻燃性能不變的情況下,利用納米黏土的特性大幅度提高體系的力學(xué)性能。納米黏土協(xié)從阻燃代表了未來(lái)阻燃的一個(gè)發(fā)展方向。 2、提供優(yōu)良的電絕緣性 | 應(yīng)用領(lǐng)域:PE、EVA、TPE護(hù)套、絕緣料及無(wú)鹵阻燃料 使用方法:對(duì)于無(wú)鹵體系,采用降低阻燃劑含量,增加一定納米高嶺土量的原則,略修改配方即可 表3 納米高嶺土應(yīng)用于無(wú)鹵體系指導(dǎo) | 體系 | 單位 | 通用配方 | 修正配方 | 常用阻燃電纜配方體系/及建議使用體系 | PE、EVA、TPE等 | Phr | 100 | 100 | 無(wú)機(jī)阻燃劑 | Phr | 100-120 | 80-100 | | 納米高嶺土 | phr | 0 | 10-30 | 建議體系與常規(guī)體系性能對(duì)比 | 阻燃性能 | 力學(xué)性能 | 加工性能 | 密度 | 成本 | → | ↑↑ | ↑ | →或↓ | ↓ | 注: →表示基本不變 ↑表示指標(biāo)提高 ↓表示指標(biāo)降低
★納米高嶺土可以代替10-30phr的無(wú)機(jī)阻燃劑,然后等量代替,在不影響阻燃性能的基礎(chǔ)上,可以降低阻燃劑用量,利用本身納米材料在性能提高方面的優(yōu)勢(shì),在不增加密度、成本等前提下,可以大幅度提高性能和改善加工性能。 ★ 無(wú)機(jī)阻燃劑代表:氫氧化鎂(MDH)、氫氧化鋁(ATH) 紅磷(RP)等阻燃體系 ★ 為了提高性能,無(wú)機(jī)體系常采用 MDH+P、MDH+ATH等體系的復(fù)合阻燃
納米高嶺土基本物性
片層平均直徑 (Average diameter of flakes) | 300-500nm | 吸油值 (Oil absorption) | 45±5ml/100g | 片層平均厚度 (Average thickness offlakes) | 20-50nm | 水分 (water content) | ≤1.0% | 比表面積 (Surface area) | 32m2/g | 325目篩余量 (325 mesh residue) | ≤0.02% | 白度 (Brightness) | 75%-85% | 表觀密度 (Density) | 0.8g/cm3 | pH值(可調(diào)整) | 7.0-8.0 | 燒失量(≤) | 0.16 | 密度 | 2.45-2.55 | 重金屬 | 符合RoHS標(biāo)準(zhǔn) | ★本產(chǎn)品生產(chǎn)及運(yùn)用技術(shù)受中國(guó)國(guó)家專利保護(hù),專利號(hào):ZL02 1 58192.4 ★本產(chǎn)品為高校產(chǎn)學(xué)研轉(zhuǎn)化項(xiàng)目,教育部科技成果鑒定水平:國(guó)際領(lǐng)先 ★本產(chǎn)品生產(chǎn)及應(yīng)用技術(shù)為國(guó)家發(fā)改委科技型企業(yè)創(chuàng)新項(xiàng)目支持單位 ★本公司通過(guò)ISO 9001:2000 國(guó)際質(zhì)量體系認(rèn)證,產(chǎn)品符合RoHS重金屬含量要求,可提供高環(huán)保性產(chǎn)品 ★版權(quán)申明:本說(shuō)明書(shū)數(shù)據(jù)由北京橡膠工業(yè)研究院、北京化工大學(xué)、中國(guó)礦業(yè)大學(xué)、青島科技大學(xué)、其他合作企業(yè)提供,三興高新材料有限公司擁有此說(shuō)明書(shū)內(nèi)所有資料的版權(quán),未經(jīng)本公司的明確書(shū)面許可,任何人不得對(duì)本說(shuō)明書(shū)內(nèi)容進(jìn)行修改、復(fù)制、抄襲、剽竊、販賣、散播或是將其用于任何商業(yè)目的。
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