
一、体系方案对比与推荐
阻燃方案对比表
| 方案 | 核心组成(PHR) | 阻燃效果 | 对物性影响 | 低烟效果 | 成本 |
| 方案一 | 金属氢氧化物 ATH 120 - 180份+有机硅5 - 15份 | 需高填充量 | ★★★(影响大) | ★★ | 低 |
| 方案二 | 无卤复配膨胀阻燃 AHP 40 - 60 + MCA 20 - 40 + ATH 40 - 60 + ZB 5 - 15 | 总添加量~90 - 130份可达V0 | ★(影响较小) | ★★★ | 中 |
| 方案三 | 专用复合阻燃剂 如JHFR101(60份)或MM - X5(~25 - 30%) | 专为EPDM设计,可达V0 | ★(影响小) | ★★ | 较高 |
| 方案四 | 含卤体系 十溴二苯乙烷+Sb₂O₃(~30 - 50份) | 阻燃效率高 | ★★ | ★(烟密度高) | 中 |
各方案详细说明:
方案一:金属氢氧化物阻燃体系(ATH/MDH体系)
氢氧化铝(ATH)在200-300℃吸热分解(吸热量约1.17kJ/g),释放水蒸气稀释可燃气体。
在EPDM电缆料中典型配方为:EPDM 100份、ATH 120-180份(粒径1-5μm)、有机硅协效剂5-15份、白炭黑20-40份。
优点:成本低,无卤低烟无毒。缺点:添加量过高(常需>150phr),会严重影响物理性能和加工性。
方案二:无卤复配膨胀阻燃体系(推荐首选)
构建“气相阻燃+凝聚相成炭+炭层增强”的多重防护体系。
次磷酸铝(AHP)在凝聚相和气相同时发挥作用,促进脱水成炭,阻燃效率高,添加量相对较少。
MCA与AHP形成经典“P-N协同效应”,显著提升成炭性和气相阻燃。
优点:阻燃效率高,添加量可控(总添加量~90-130phr),低烟效果好,对物性影响小,兼顾耐候性。
方案三:专用复合阻燃剂(商业化产品)
JHFR101:磷氮系复合阻燃剂,用量60份时垂直燃烧达到V0,氧指数30%,压缩永久变形小,耐热空气老化性能好。
MM-X5:环保复合型阻燃剂,添加约25-30%即可达到UL94 V0。
EcoFlame NP-4000:无卤膨胀型,兼具低烟抑烟功能,热稳定性高达230℃,具有较好的UV耐受性。
优点:专为EPDM设计,用量少、效果稳定。缺点:成本较高。
方案四:含卤阻燃体系(十溴二苯乙烷+三氧化二锑)
十溴二苯乙烷具有优异的热稳定性,与三氧化二锑协同,阻燃效率高,添加量相对少。
优点:阻燃效果好。缺点:燃烧时烟密度大,不符合低烟要求;未来REACH合规存在隐患。
二、针对厚制品(40mm)与低烟的特别建议
1、解决厚制品内部阻燃问题: 40mm厚度远超常规测试样条厚度,热积累效应明显,内部可能因缺氧而阻燃效果下降。建议:
阻燃剂添加量需适当增加(在推荐范围上限附近调整)
体系中务必包含硼酸锌(ZB),ZB为低熔点玻璃体,对新生炭层中的孔洞和裂缝有封闭作用,具有良好的抑烟效果
可考虑添加3-8份环烯烃共聚物(COC)作为加工改性剂和协同抑烟剂,COC自身燃烧发烟量极低
2、抑烟强化: 如需进一步降低烟密度,可添加1-3份三氧化钼或钼酸铵作为抑烟协效剂,钼系抑烟剂可捕捉燃烧产生的炭烟自由基,抑制烟粒生成。
三、硫化体系兼容性建议
硫化体系相关信息表
| 硫化体系 | 阻燃剂适配性 | 注意事项 |
| 硫磺硫化 | 通用性好,与大部分阻燃剂兼容 | 需控制含硫量,硫黄用量0.5 - 1.5份 |
| 过氧化物硫化 | 与ZDMA配合效果佳 | ZDMA可使拉伸强度达12.14MPa,LOI达29.5%,但伸长率降至150% |
| 过氧化物+共剂 | 与TMPTMA配合保持柔韧性 | TMPTMA在保持中等强度(8.5MPa)同时,赋予优异柔韧性(伸长率220%) |
建议: 如果后续考虑REACH合规,优先采用过氧化物硫化体系(配合ZDMA或TMPTMA共剂),交联结构更稳定,耐热老化更优,且体系本身无硫,有助于提升UL94评级。
四、关键注意事项
1、配方平衡: 阻燃剂添加会降低力学性能,膨胀型阻燃剂(IFR)加入可使LOI提升20%,但会导致拉伸强度下降约15%,需通过补强体系(白炭黑、炭黑)和硫化体系调整来补偿。
2、 分散与加工: 挤出成型对物料流动性要求较高。建议:
阻燃剂使用前进行表面改性(如硅烷偶联剂KH-550包覆),可提升分散性并改善力学性能
加工温度控制在阻燃剂分解温度以下(ATH约200℃、MDH约340℃、AHP约300℃以上)
采用两步密炼工艺,先混炼阻燃剂与橡胶,再加硫化体系
3、 耐候性保障: 户外使用需配合防老体系。在含卤/无卤阻燃配方中,氧化锌用量3-5份、硬脂酸1-2份,同时添加2-4份防老剂(如RD/MB并用)。
4、硬度控制(目标≤80 Shore A): 方案二推荐总添加量约90-130phr,配合适量的补强填料和加工油,硬度通常可控制在70-80 Shore A范围内。建议先做小试确认具体硬度值,必要时调整补强炭黑/白炭黑用量及增塑剂用量。
5、 REACH前瞻: 建议优先选用无卤体系(方案二或方案三),避免使用十溴二苯醚等受限物质,为未来REACH合规预留空间。
五、推荐配方框架参考
以下以方案二(无卤复配膨胀阻燃体系) 为基础,EPDM生胶以100份为基准:
组分及相关信息表
| 组分 | 推荐份数(PHR) | 作用说明 |
| EPDM生胶 | 100 | 基体 |
| 次磷酸铝(AHP) | 40 - 60 | 主阻燃剂,促进成炭 |
| 三聚氰胺氰尿酸盐(MCA) | 20 - 40 | P - N协同,气相阻燃 |
| 氢氧化铝(ATH) | 40 - 60 | 吸热稀释,降低成本 |
| 硼酸锌(ZB) | 5 - 15 | 协效成炭,抑烟 |
| 环烯烃共聚物(COC) | 3 - 8 | 加工改性,协同抑烟 |
| 白炭黑/炭黑 | 20 - 40 | 补强填料 |
| 氧化锌 | 3 - 5 | 硫化活性剂 |
| 硬脂酸 | 1 - 2 | 加工助剂 |
| 防老剂(RD/MB) | 2 - 4 | 耐候防护 |
| 加工油 | 5 - 15 | 调节硬度与加工性 |
| 硫化剂 | 适量 | 硫磺或过氧化物,按体系选定 |
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