摘要:本文介绍了低烟无卤聚烯烃电缆料常用抗氧剂的种类,抗氧剂体系选用的原则,以及抗氧剂体系有效性的评价方法,对低烟无卤聚烯烃电缆料开发人员有一定的指导作用。
关键词:低烟无卤、聚烯烃、电缆料、抗氧剂
一、高分子聚合物的降解、老化
高分子聚合物在加工、贮存、使用过程中,受到热、光、氧、外力、化学品、生物等一种或数种的作用,微观会表现为聚合物分子量变小,我们称之为降解,而宏观的物理化学性质和力学性质会逐渐变差,我们称之为老化。低烟无卤聚烯烃电缆料是以聚烯烃材料如聚乙烯(PE)、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)、乙烯-辛烯共聚物(POE)、聚丙烯(PP)等为基材,阻燃剂如氢氧化物、磷氮化合物等和加工助剂等共混造粒而成,其中的聚烯烃材料也存在着同样的问题。
高分子聚合物在热或光的作用下会形成激发态的分子,当能量足够高,分子链就会断裂形成自由基,自由基可以在聚合物内部形成链式反应,继续引发降解,也可能引起交联。如果环境中存在氧气或臭氧,还会诱发一系列氧化反应,形成氢过氧化物(ROOH),并进一步分解成为羰基。如果聚合物中存在残余的催化剂金属离子,或在加工、使用中带入金属离子如铜、铁、锰、钴等, 会加速聚合物的氧化降解反应。对于一些缩聚型的聚合物如聚酯、聚酰胺等,在酸、碱存在的情况下也会发生降解。或者在一些极端情况下,如存在高能粒子辐射,直接可以使分子量断裂。在绝大多数情况下,人们主要考察电缆材料在常规使用环境下的光、热、氧老化情况。
高分子聚合物的降解和老化除了和外界因素有关,其本身的结构也有一定关系。例如PVC受热极容易分解释放出HCl其他,所以不加稳定剂就无法加工。EVA的VA含量越高也就越容易降解。而PP中因为含有叔碳离子,所以加热时对氧非常敏感。而对于含有一些双键甚至三键的聚合物,如含丁二烯、异戊二烯或其衍生物的橡胶,也更容易热氧老化。而对于分子结构中含有芳环结构的材料如聚苯乙烯、聚苯等,即使在较强在光热条件下,也不易发生降解、老化。
为了延缓聚合物的降解速度和防止老化:一个方案可以对外界的光和热进行屏蔽,如加入炭黑和UV吸收剂等吸收和屏蔽光线中的紫外线,或者加上防护层;另外就是在材料中加入抗氧剂,通过捕获自由基、抑制活性自由基的连锁反应、络合重金属使其活性降低而不至于催化聚合物发生降解反应等。
