邸宏伟，梁 燕，马建军

（1.宁夏师范学院化学化工学院，宁夏固原 756000；2.宁夏师范学院六盘山资源工程技术研究中心，宁夏固原 756000）

1 实验部分

1.1 实验原料

乙烯-醋酸乙烯酯共聚物（EVA）：Elvax 260 型，美国DuPont 公司；磷酸盐玻璃粉（GD）：广东南海东谷新材料股份有限公司，工业级；叶腊石粉（PL）：灵寿县永辉矿产品加工厂，工业级；三聚氰胺氰尿酸盐（MCA）：山东泰星新材料股份有限公司；有机蒙脱土（OMMT）：美国Nanocor 公司；过氧化二异丙苯（DCP）：国药集团化学试剂有限公司，分析纯。

1.2 实验设备

双螺杆挤出机：HK 26-40D 型，南京科亚化工装备有限公司；平板硫化机：XLB-D500*500*3型，青岛亚东橡塑机械有限公司；马弗炉：KSL-1200J 型，合肥科晶材料技术有限公司。

1.3 料包的制备

将EVA 真空烘干，PL、GD、OMMT、MCA 鼓风烘干，将其中的几种或全部按配方设计的比例混合均匀，制得混合好的料包，备用。

1.4 试样的制备

将配制好的复合材料原料包加入双螺杆挤出机中挤出混炼、造粒，制得共混料。双螺杆挤出机螺杆各区的温度设置为：一区温度：180℃，二区温度：185℃，三区：185℃，四区：185℃，五区：185℃，六区：185℃，机头：190℃。螺杆转速：80r/min。喂料频率：2.0。将共混料加入模具，在平板硫化机上热压3min，温度为180 ℃，压力为10MPa，再冷压3min，裁剪，制得所需尺寸的样条，以供性能测试使用。

1.5 实验表征

1.5.1 弯曲强度测试

测试弯曲强度所用仪器为深圳新三思材料检测有限公司CMT 2000型电子万能试验机，所用陶瓷弯曲强度测试国家标准为GB 6569-2006，样条尺寸：30mm×4mm×3mm（标距×宽×厚），选用传感器为10kN，位移速度为0.5mm/min，测试5根陶瓷样条，取5根样条弯曲强度平均值。

1.5.2 拉伸性能测试

采用CMT 2000型电子万能试验机，按照塑料拉伸强度和断裂伸长率的测定标准GB/T 1040.3-2006，所用试样是1mm厚的哑铃型样条，拉力传感器为200N，位移速度为20mm/min，测试完每根样条，记录拉伸强度和断裂伸长率，并取5根样条拉伸强度和断裂伸长率的平均值。

1.5.3 阻燃性能测试

目前，高分子材料常用的阻燃性能测试方法有垂直燃烧测试法（UL-94）和极限氧指数法（LOI）。

本文采用HC-2C 型氧指数测定仪（南京上元分析仪器有限公司）按照GB/T 2406.2-2009测试标准对EVA 复合材料进行氧指数测试，样条尺寸为130mm×6.5mm×3.2mm，记录测试结果，取2根样条测量值的平均值；采用CZF-4型垂直燃烧仪（南京上元分析仪器有限公司）按照GB/T 2408-2008的测试标准对EVA 复合材料的阻燃性能进行测试，样条尺寸为130mm×13mm×3.2mm，记录测试结果，取5根样条测量值的平均值。

2 结果与讨论

2.1 阻燃性能研究

为了使可陶瓷化EVA 复合材料达到阻燃效果，加入阻燃剂MCA。通过垂直燃烧和氧指数实验测试了可陶瓷化EVA 复合材料的阻燃性能，测试结果见表1。从表1看出，没有阻燃剂MCA 时，EVA/CF/OMMT 复合材料没有阻燃等级（N.R.）。保持OMMT 含量不变，逐渐提高MCA 的含量，当加入25wt%的MCA，EVA/CF/MCA/OMMT 复合材料阻燃性能达到最高等级（V-0级），同时，复合材料的LOI 值达到27.9%，可见，阻燃剂MCA 对EVA/CF/OMMT 复合材料能达到良好的阻燃效果。同时发现，OMMT 不可或缺，对阻燃起到协效作用，当复合材料中只有30%MCA 而不含OMMT 时，阻燃效果立刻变差，垂直燃烧测试结果是无等级（N.R.）。在保持MCA 与OMMT 合计30wt%不变，变化OMMT 含量，EVA复合材料在OMMT 含量为0，3wt%或7wt%时，垂直燃烧测试没有阻燃等级（N.R.），5wt% OMMT 时达到V-0级，显然，OMMT 在MCA 阻燃EVA 复合材料中能起到协同效果，作用不可或缺，但不是越多越好。

表1 EVA复合材料的阻燃性能

2.2 DCP对复合材料力学性能影响

为了弥补添加大量填料对可陶瓷化阻燃EVA 复合材料力学性能的影响，需要添加交联剂DCP 对EVA 复合材料进行交联。不同DCP 含量的EVA 复合材料的拉伸强度和断裂伸长率如表2所示。从表2看出，没交联的复合材料力学性能很差，拉伸强度只有6.8MPa，断裂伸长率只有61.9%，加入交联剂DCP的量分别为0，0.04wt%，0.06wt%，0.08wt%，EVA 复合材料的拉伸强度随着DCP 的增加不断提高。然而，复合材料的断裂伸长率变化趋势不同，先增加后减少，DCP 用量为0.06wt%时断裂伸长率达到最大值231.5%，此时，复合材料的拉伸强度为10.7MPa，达到电缆要求的力学性能[7-8]。显然，0.06wt%的DCP 在提高EVA 复合材料力学性能方面应该是最合适的。

表2 DCP对EVA复合材料力学性能的影响

2.3 陶瓷弯曲强度分析

可陶瓷化阻燃EVA 复合材料分别在温度700℃，800℃，900℃，1000℃烧制陶瓷的弯曲强度结果见表3。从表3 看出，随烧制温度的升高，陶瓷的弯曲强度先升高后下降。在较低的温度700℃，陶瓷的弯曲强度达到4.7MPa；800℃达到11.8MPa；900℃达到最高值20.4MPa。1000℃，陶瓷弯曲强度下降到17.8MPa。显然，陶瓷的质量随烧制温度的升高先提高后降低。

表3 各种温度陶瓷弯曲强度

3 结论

本研究以EVA 为聚合物基体，MCA，OMMT 为复合阻燃剂，与成瓷填料、交联剂等原料共混，制得可陶瓷化阻燃EVA 复合材料。EVA 复合材料阻燃性能和力学性能测试结果表 明，EVA/CF（GD/PL=4:3）/MCA/OMMT/DCP=35/35/25/5/0.06 为最佳配比，阻燃性能达到V-0 级。力学性能满足电缆要求。EVA 复合材料烧制的陶瓷在700℃的弯曲强度为4.7MPa。