共剂辅助过氧化物硫化无卤阻燃EPDM电缆护套材料的性能优化与机理研究

这篇综述系统研究了过氧化物（DCP/BIBP）与共剂（TAIC/HVPBD/TMPTMA/ZDMA）对无卤阻燃（HFFR）EPDM复合材料硫化特性、力学性能和阻燃性能的影响，揭示了ZDMA作为共剂在提升材料机械强度（12.1 MPa）和极限氧指数（LOI 29.5%）中的协同作用，为电缆护套材料的环保化与高性能化提供了实验依据。

　　

1 引言

乙烯丙烯二烯橡胶（EPDM）因其优异的介电性能和耐候性，被广泛用作电缆绝缘材料。然而，纯EPDM极易燃烧，需通过添加阻燃剂改善性能。传统含卤阻燃剂燃烧时释放有毒气体，促使无卤阻燃（HFFR）体系成为研究热点。本研究聚焦过氧化物（DCP/BIBP）与四种共剂（TAIC/HVPBD/TMPTMA/ZDMA）协同膨胀型阻燃剂（IFR）对EPDM复合材料性能的影响，旨在开发兼具力学强度和阻燃性能的电缆护套材料。

2 材料与方法

实验采用EPDM（Keltan 5470C）为基体，搭配无机阻燃剂（ATH/MDH）和IFR系统（APP/PER/EG）。通过两步密炼工艺制备复合材料，利用流变仪测试硫化特性（ML/MH/t_s2/t₉₀），并评估力学性能（拉伸强度/断裂伸长率）、热老化（100°C×168 h）及阻燃性能（LOI）。

3 结果与讨论

4.1 流变性能

ZDMA作为I型共剂显著缩短硫化诱导时间（t_s2 0.28 min），其离子交联作用使DZK配方的MH值达25.38 dNm。DCP因半衰期较短，比BIBP体系快约20%完成硫化。

4.2 力学性能

ZDMA使PZ样品拉伸强度达12.14 MPa，但断裂伸长率降低至150%。TMPTMA在保持中等强度（8.5 MPa）的同时，赋予材料优异柔韧性（伸长率220%）。IFR的加入使LOI提升20%，但导致拉伸强度下降约15%。

4.3 阻燃性能

IFR系统使LOI从24.2%提升至29.5%，其中DCP-ZDMA组合表现最优。TAIC虽降低LOI，但其交联效率使材料通过UL-94 V-0评级。

5 结论

ZDMA与BIBP组合在力学强度（12.1 MPa）和LOI（29.5%）上表现最佳，而DCP-TMPTMA适合需要高弹性的场景。IFR系统虽改善阻燃性，但需平衡其对机械性能的负面影响。该研究为电缆护套材料的环保化设计提供了重要数据支撑。