消息

简介：解决高负荷 ATH/MDH 阻燃聚烯烃化合物加工难题

在电缆行业，严格的阻燃要求对于确保火灾发生时人员和设备的安全至关重要。氢氧化铝 (ATH) 和氢氧化镁 (MDH) 作为无卤阻燃剂，因其环保、低烟无毒、无腐蚀性气体释放等特性，广泛应用于聚烯烃电缆料中。然而，要达到所需的阻燃性能，通常需要在聚烯烃基质中加入高含量的 ATH 和 MDH（通常为 50-70 wt% 或更高）。

高填料含量虽然显著提升了阻燃性能，但也带来了严峻的加工挑战，例如熔体粘度增加、流动性降低、机械性能受损、表面质量变差等，严重限制了生产效率和产品质量。

本文旨在系统地探讨高含量ATH/MDH阻燃聚烯烃化合物在电缆应用中面临的加工挑战。基于市场反馈和实践经验，本文提出了以下几点建议：识别 有效的加工添加剂为了应对这些挑战。本文提供的见解旨在帮助电线电缆制造商在使用高负荷ATH/MDH阻燃聚烯烃化合物时优化配方并改进生产工艺。

了解 ATH 和 MDH 阻燃剂

ATH 和 MDH 是两种主要的无机无卤阻燃剂，广泛应用于聚合物材料，尤其适用于对安全和环保标准要求较高的电缆应用。它们通过吸热分解和释放水分发挥作用，稀释可燃气体并在材料表面形成保护性氧化层，从而抑制燃烧并减少烟雾。ATH 的分解温度约为 200–220°C，而 MDH 的分解温度更高，为 330–340°C，因此 MDH 更适用于在高温下加工的聚合物。

1. ATH和MDH的阻燃机理包括：

1.1.吸热分解：

加热时，ATH（Al(OH)₃）和MDH（Mg(OH)₂）发生吸热分解，吸收大量热量，降低聚合物温度，从而延缓热降解。

ATH：2Al(OH)₃ → Al2O₃ + 3H2O，ΔH ≈ 1051 J/g

MDH：Mg(OH)₂ → MgO + H₂O，ΔH ≈ 1316 J/g

1.2. 水蒸气释放：

释放的水蒸气稀释了聚合物周围的可燃气体，并限制了氧气的进入，从而抑制了燃烧。

1.3. 保护层的形成：

生成的金属氧化物（Al₂O₃和MgO）与聚合物炭层结合形成致密的保护层，阻挡热量和氧气的渗透，并阻碍可燃气体的释放。

1.4. 烟雾抑制：

保护层还能吸附烟雾颗粒，降低整体烟雾密度。

尽管它们具有优异的阻燃性能和环境效益，但要达到高阻燃等级通常需要 50–70 wt% 或更多的 ATH/MDH，这是后续加工挑战的主要原因。
2. 高负荷ATH/MDH聚烯烃在电缆应用中的关键加工挑战

2.1. 流变性能变差：

高填料含量会急剧增加熔体粘度并降低流动性。这使得挤出过程中的塑化和流动更加困难，需要更高的加工温度和剪切力，从而增加能耗并加速设备磨损。熔体流动性降低还会限制挤出速度和生产效率。

2.2. 机械性能降低：

大量无机填料会稀释聚合物基质，显著降低拉伸强度、断裂伸长率和冲击强度。例如，加入50%或更多的ATH/MDH可能会使拉伸强度降低约40%或更多，这对柔性和耐用的电缆材料构成了挑战。

2.3. 分散问题：

ATH和MDH颗粒经常在聚合物基体中聚集，导致应力集中点、机械性能下降以及表面粗糙或气泡等挤出缺陷。

2.4、表面质量差：

熔体粘度高、分散性差以及填料与聚合物的相容性有限，会导致挤出物表面粗糙或不平整，从而形成“鲨鱼皮”或模头积料。模头处的积料（模头滴料）会影响外观和连续生产。

2.5. 电气性能影响：

填料含量高且分散不均匀会影响体积电阻率等介电性能。此外，ATH/MDH 的吸湿性相对较高，这可能会影响潮湿环境下的电气性能和长期稳定性。

2.6. 加工窗口狭窄：

高负荷阻燃聚烯烃的加工温度范围较窄。ATH 在 200°C 左右开始分解，而 MDH 在 330°C 左右分解。需要精确的温度控制，以防止过早分解，并确保阻燃性能和材料完整性。

这些挑战使得高负荷 ATH/MDH 聚烯烃的加工变得复杂，并凸显了有效加工助剂的必要性。

因此，为了应对这些挑战，电缆行业开发并应用了各种加工助剂。这些助剂可以改善聚合物-填料界面相容性，降低熔体粘度，增强填料分散性，从而优化加工性能和最终机械性能。

哪些加工助剂对于解决电缆行业应用中高负荷 ATH/MDH 阻燃聚烯烃化合物的加工和表面质量问题最有效？

有机硅添加剂和生产助剂：

SILIKE 提供多种聚硅氧烷基加工助剂适用于标准热塑性塑料和工程塑料，有助于优化加工工艺并提升成品性能。我们的解决方案涵盖值得信赖的 LYSI-401 有机硅母粒，以及创新的 SC920 添加剂，旨在提高高负荷、无卤 LSZH 和 HFFR LSZH 电缆挤出的效率和可靠性。

具体来说，SILIKE UHMW硅基润滑加工添加剂已证明对电缆中ATH/MDH阻燃聚烯烃化合物有益。主要效果包括：

1.降低熔体粘度：聚硅氧烷在加工过程中迁移到熔体表面，形成润滑膜，减少与设备的摩擦并提高流动性。

2. 增强分散性：硅基添加剂促进ATH/MDH在聚合物基质中的均匀分布，最大限度地减少颗粒聚集。

3. 改善表面质量：LYSI-401硅胶母粒减少模具积料和熔体破裂，产生更光滑的挤出物表面，缺陷更少。

4.更快的生产线速度：有机硅加工助剂 SC920适用于线缆高速挤出，有效防止线径不稳定、螺杆打滑等现象，提高生产效率，在相同能耗下，挤出量提升10%。

5.改善机械性能：通过增强填料分散性和界面粘合性，有机硅母粒可提高复合材料的耐磨性和机械性能，例如冲击性能和断裂伸长率。

6.阻燃协同作用和抑烟作用：硅氧烷添加剂可以略微增强阻燃性能（例如，提高LOI）并减少烟雾排放。

SILIKE是亚太地区领先的有机硅添加剂、加工助剂和热塑性有机硅弹性体生产商。

我们的有机硅加工助剂广泛应用于热塑性塑料和电缆行业，以优化加工、改善填料分散、降低熔体粘度、以更高的效率提供更光滑的表面。

其中，LYSI-401有机硅母粒和SC920创新型有机硅加工助剂是适用于ATH/MDH阻燃聚烯烃配方的成熟解决方案，尤其适用于低烟无卤（LSZH）和无卤阻燃（HFFR）电缆挤出。通过整合SILIKE有机硅添加剂和生产助剂，制造商可以实现稳定的生产和始终如一的质量。

If you are looking for silicone processing aids for ATH/MDH compounds, polysiloxane additives for flame-retardant polyolefins, silicone masterbatch for LSZH / HFFR cables, improve dispersion in ATH/MDH cable compounds, reduce melt viscosity flame-retardant polyolefin extrusion, cable extrusion processing additives, silicone-based extrusion aids for wires and cables, please visit www.siliketech.com or contact us at amy.wang@silike.cn to learn more.