电缆胶中阻燃剂的质量分数分别为0、5%、10%、15%和20%,分别对添加磷系阻燃剂TCPP、TEP和IPP的PU电缆胶氧指数进行了测定及比较,结果如表1所示。
由表1可见，随阻燃剂含量的增加,PU电缆胶的氧指数依次上升。其中TCPP与IPP的阻燃效果较好，添加10%时试样的氧指数分别为26.0%和25. 5%(无阻燃剂的试样氧指数仅为22. 0%),添加20%时试样的氧指数分别可达27.5%和27.0%,可见磷系阻燃剂的引人能明显提高聚氨酯电缆胶的阻燃性能。
通过垂直燃烧法分别对添加质量分数10%的TCPP、TEP或期据的PU电缆胶试样的燃烧时间进行了测定及比较,结果见表2。
由表2可见，添加的3种阻燃剂均使PU电缆胶的各燃烧时间一下子就下降,其阻燃等级均达到FV-0级,阻燃性能得到提高，其中TCPP与IPP的阻燃效果更佳。
进一步采用垂直燃烧法对试样在燃烧10、20、30、40和50s时的燃烧残留物进行测定,得到各试样的质量损失与燃烧时间的关系，结果如图1所示。
由图1可见,与未添加阻燃剂的试样相比,添加阻燃剂的试样的质量损失量及速率明显降低,其中TCPP阻燃的聚氨酯材料的质量损失下降幅度最大,其次是IPP阻燃的,说明这两种阻燃剂能及时有效地隔绝热量的传递,减缓试样的热分解,从而使试样的质量损失及质量损失速率明显降低。TEP阻燃PU电缆胶前期的损失较大,原因是部分TEP受热挥发,没有起到受热分解阻燃的作用。
改变TCPP、TEP、IPP的质量分数分别为0、5%、10%、15%和20%,对添加各阻燃剂的PU电缆胶力学性能进行了测定及比较，结果如图2所示由图2可见，阻燃剂加入后，PU电缆胶的拉伸强度和断裂伸长率均有不同程度的下降,且随着添加量的增大,下降的幅度也随之增大，这可能是阻燃剂的加入影响到B组分中固化剂、液态填料的相对含量,故应控制其添加量或调整配方。当阻燃剂TCPP和IPP质量分数分别都为20%时,PU电缆胶的拉伸强度、断裂伸长率分别为2.14 MPa、532%及2.25 MPa、519%,仍能达到GB/T 19250- -2013《 聚氨酯防水涂料》标准及电缆胶的力学性能要求。
对添加阻燃剂TCPP、TEP或IPP质量分数分别为0..5%、10%、15%和20%的PU电缆胶的体积电阻率进行了测定及比较,考察其电绝缘性能,结果如图3所示。
由图3可见，加人阻燃剂后,PU电缆胶的体积电阻率均稍有下降,其中TCPP与IPP的降幅较小。整体看来,当添加量达20%时，含各阻燃剂的试样的体积电阻率仍大于行业要求的1x100 Q.cm,达到电缆胶的电绝缘要求。
测定手香数0%阻燃剂的PU电缆胶的透光率,考察了各阻燃剂对于PU电缆胶透明性的影响,结果如图4所示。
由图4可见,加人10%阻燃剂的PU电缆胶透光率较未添加阻燃剂的有所下降,但其中TCPP的影响较小。
对添加10%阻燃剂的PU电缆胶进行热失重(TG)分析,观察程序控温下样品的质量与温度变化关系,以考察各阻燃剂对PU电缆胶耐热性的影响,TG曲线所示。
由图5的TG曲线和热分析结果可知,阻燃剂TCPP和IPP使得试样分解温度明显升高,失重50%的温度Tsm分别为394 C和389 C,较无阻燃剂的试样(Tom为386 C)分别提高了7 C和3 C,说明这两种阻燃剂能吸收或转移热量,减缓聚氨酯的分解。而TEP的Tyor有所降低原因是TEP受热挥发,质量损失增加所致。加入阻燃剂后,各试样在本次测试的最高温度(425C)下的残留物也明显高于无阻燃剂的,其中TCPP阻燃电缆胶的残留物最多,说明阻燃剂有促进成炭的作用。
为进一步分析阻燃剂对PU电缆胶耐热性的影响,分别测定了添加10%阻燃剂时PU电缆胶的热分析差示扫描量热(DSC)曲线,观察样品的分解放热参数。结果见图6。
图6的DSC研究结果为,加入各阻燃剂后,各试样的分解放热峰温度由无阻燃剂的364C分别增大到加TCPP的373C、加TEP的369C和加IPP的371 C ,放热峰值也依次由4. 88 mV/mg分别降低到2.55.3. 55和3. 02 mV/mg,总放热量(DSC曲线与横纵坐标轴围成的面积)也明显降低,TCPP的降低最多,进一步说明各阻燃剂能减缓聚氨酯的分解。
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