在现代电缆制造中,低烟无卤化合物LSZH已成为一种不可或缺的材料系统。
它在火灾情况下能显著减少烟雾和有毒气体的释放,被广泛应用于地铁、高层建筑、数据中心、医院等对安全要求极高的场所。
然而,低烟无卤材料的配方设计并不只是“无卤+阻燃”这么简单。
配方工程师必须在阻燃效率、机械强度和加工性能之间找到最佳平衡点。
(本文为非工程人员撰写)
LSZH材料通常由聚烯烃基聚合物+无机阻燃剂+助剂体系组成。
以下是典型成分分类:
成分类别 | 常用材料 | 功能说明 |
基础聚合物 | EVA、PE、EBA、POE | 提供柔韧性、加工性、机械强度 |
阻燃剂 | 氢氧化铝(ATH)、氢氧化镁 (MDH) | 吸热降温,抑制燃烧,释放水蒸气稀释可燃气体 |
相容剂 | 马来酸酐接枝聚烯烃(PO-g-MA) | 增强填料与树脂的界面结合,提升机械性能 |
润滑剂/加工助剂 | 石蜡油、EBS、氧化聚乙烯蜡 | 改善流动性、表面质量、加工稳定性 |
抗氧化剂 | Irganox 1010 + 168等 | 防止热氧老化,延长使用寿命 |
配方中无机阻燃剂的加入量通常高达50%–65%,这是实现阻燃性能的基础,但也带来机械性能下降与加工难度上升的挑战。
LSZH材料采用物理阻燃机制,依赖无机阻燃剂在高温下吸热并释放水蒸气来延缓燃烧。
配方应满足以下标准:
氧指数LOI≥30%(越高越阻燃)
垂直燃烧IEC 60332-1 / -3 合格
烟密度Ds≤150(ASTM E662)
卤酸气释放IEC 60754-1为0
阻燃策略建议:
选择粒径细小、表面处理良好的ATH或MDH提高分散性;
复配使用ATH与MDH,兼顾分解温度与阻燃效率;
增加极性相容剂,提升高填充体系中的结构稳定性。
高阻燃体系往往牺牲了柔性与强度。
尤其在低温环境或电缆反复弯曲场景中,配方必须保持如下指标:
拉伸强度≥10 MPa
断裂伸长率≥150%
热延伸率≤175%(200℃)
冷弯无裂纹(-15℃)
配方优化策略:
提高EBA、POE等柔性聚合物比例;
使用马来酸酐接枝共聚物增强粘结力;
控制阻燃剂的颗粒形态,减少材料脆性;
在必要时引入微量交联体系提升抗蠕变性。
高填充带来的高粘度使得LSZH材料在挤出、注塑等加工环节面临流动性不足、制品表面粗糙等问题。
典型问题及改进措施:
加工问题 | 原因 | 解决建议 |
熔体破裂 | 熔体粘度过高 | 引入润滑剂,降低剪切速率 |
表面麻点 | 填料分散不均 | 使用球形填料+分散剂体系 |
挤出不稳 | 剪切-热不平衡 | 采用分段温控+真空排气 |
工艺建议参数(参考):
挤出温度区间:180℃–210℃
螺杆转速控制:低速高背压型,确保均质混炼
模头设计:短流道+内表面镜面处理,减少剪切死角
示例 1:通用型LSZH护套材料(高阻燃+中等柔韧)
材料 | 比例(wt%) |
EVA(28%VA) | 25% |
ATH(D50=2μm) | 55% |
POE弹性体 | 8% |
相容剂(PO-g-MA) | 2% |
润滑剂+抗氧化剂 | 3% |
其他助剂 | 7% |
性能结果:
LOI:32%
拉伸强度:11 MPa
延伸率:180%
烟密度Ds:110
下一页
低烟无卤材料在新能源汽车中的应用