1. 电气元件范围及材料要求

连接器和开关在是电气元件中重要组成，在从电力进入家庭或办公室、电器或（工业）设备接入等众多应用。 无论是洗碗机、笔记本电脑、咖啡机、电视机还是汽车、火车、飞机，在用电的地方你都会发现它们的身影。

近年来，在电气设备的研制和创新领域，塑料比以往任何时候都应用的更加广泛，也发挥了更加重要的作用。这是由于塑料本身具有的电绝缘和热绝缘的特点相关的，这允许设计师可以减小元件的尺寸和重量。

塑料的应用非常广泛，但每项应用都必须满足越来越多的各种国际标准。因此，虽然市场上现在使用的塑料种类非常繁多，但是这些塑料都是根据特定用途专门设计制造，以满足各种不同的国际国内标准。在设计一个特定的元件时，最终选择哪一种塑料，在很大程度上取决于塑料的以下性能。

1.1 力学性能

生产电气元件常常选择韧性好、刚度高的材料，例如聚酰胺。利用聚酰胺可以为连接器设计所谓“活铰链”，不但断开和关闭易于操作，而且铰链不会断裂。同样材料的高韧性在接线端子的卡扣连接中尤其重要，能大大提高装配速度。现在电气部件的尺寸越来越小，使用中发热越来越严重，电气部件的抗热老化性能显得非常重要，聚酰胺具有的优良抗热老化性能就非常适合。另外，聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）也具有尺寸稳定性高和耐水解稳定性好的优点。

1.2 电学性能

绝缘性能是一项重要的电学性能指标，一般采用交流电和信号传输时的介电常数表示。介电常数越接近 1，绝缘材料的绝缘效果越好。另一项重要参数是漏电起痕指数（CTI）（单位为伏特），这是一个衡量绝缘材料电击穿（电痕破坏）性能的参数。

电痕破坏是指绝缘材料表面上的电击穿，大的电压差通过在材料表面形成一条碳化漏电痕迹，从而在表面逐渐形成一条导电漏电通道。CTI 值越高，材料的抗电击穿性能就越好。阻燃改性需要在某些纯聚合物中添加了一些无卤阻燃剂，但是，这些阻燃剂的添加需要考虑对聚合物的 CTI 值的影响。

1.3 阻燃性能

大多数塑料的来源是碳氢类化石燃料，因此在遇到热或明火时，塑料容易被引燃。如果电气元件使用塑料制成，必须应注意消防安全，防止在元件通电后或发生故障后有可能产生热量引起的引燃。

欧洲执行的是国际电工委员（IEC）的技术标准，以满足连接器和开关的消防安全要求，这些最重要的标准包括过电流保护断路器标准 IEC 60898、工业控制设备标准 IEC 60947 和家用电器标准 IEC 60335。在欧洲和亚洲，除了执行这些 IEC 标准，也执行美国保险商实验室（UL）制定的许多标准，例如，UL94 V-0 可能是在全世界大部分地区最广泛采用的可燃性测试标准。

IEC 标准的认证基于材料测试或成品元件测试，具体取决于产品的最终用途而定，其中 UL 标准的认证是针对材料而非制品。尽管这些测试方法存在差异，但是，所有测试都有一个共同特点，那就是指定了着火源以及试样暴露于着火源的方式。

最终，在选择合适的电气连接器或开关时，需要考虑消防安全与力学、电学性能之间的平衡。现在，有多种无卤阻燃剂可供选择，因此，聚合物改性生产商得以能优化改性塑料的生产配方。

2. 电气设备常用无卤阻燃剂概述

金属次膦酸盐

金属次膦酸盐：这类阻燃剂适合于玻璃纤维增强型聚酰胺和聚酯，添加量约 20%左右，通常与氮系协效阻燃剂结合使用。金属次膦酸盐的特点是，含磷量高（>23%），不亲水，热稳定性好（耐温高达 320℃），能满足无铅焊接作业的耐热性要求。

金属次膦酸盐的通用结构式

无机金属次磷酸盐

无机金属次磷酸盐是人类很早就认识的一类化学物质，近些年来作为一种阻燃剂活性组分，被应用于商品名为 Phoslite 的多种专有协同混合型阻燃剂中。在满足 UL-94 V2 级阻燃要求的各类聚合物中，尤其是在均聚和共聚聚丙烯中，添加几个百分点含量的无机金属次磷酸盐，可以使在薄片材上测试的灼热丝起燃温度（GWIT）非常高。

无机金属次磷酸盐具有含磷非常高（达 20% - 40%）、热稳定性优异和不易从聚合物中析出的特点，可以应用于聚碳酸酯（PC）、聚碳酸酯/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（PC/ABS）、聚苯乙烯（PS）、热塑性聚氨酯弹性体（TPU）以及聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）和聚酰胺-6（PA6）等某些工程聚合物中。

无机金属次磷酸盐的通用结构式

三聚氰胺聚磷酸盐

三聚氰胺聚磷酸盐（MPP）适用于玻璃纤维增强型聚酰胺 6,6，在该材料添加约 25%的三聚氰胺聚磷酸盐，即可满足 UL V0 级阻燃要求。三聚氰胺聚磷酸盐具有良好的热稳定性（耐温约 300℃），经常作为一种协效阻燃剂与其它磷系阻燃剂结合使用。

三聚氰胺聚磷酸盐的结构式

三聚氰胺氰尿酸盐

三聚氰胺氰尿酸盐（MC）特别适用于不含填料和含矿物填料的聚酰胺。在不含填料的聚酰胺中，添加 10% - 15%的三聚氰胺氰尿酸盐，可以使聚合物达到 UL V0 级阻燃要求。在含少量玻璃填料的聚酰胺-6 中，添加不超过 20%的三聚氰胺氰尿酸盐，可以使聚合物达到 UL V2 级阻燃要求。三聚氰胺氰尿酸盐常作为一种协效阻燃剂与其它磷系阻燃剂结合使用。

无机金属次磷酸盐的通用结构式

红磷

红磷是元素磷的一种聚合体形式，主要用于玻璃纤维增强型聚酰胺-6,6，添加量为 5% - 8%。虽然添加量低，但是，红磷的阻燃效率高，既保证了聚合物优良的力学和电学性能，又保证了聚合物最佳的阻燃特性。由于红磷固有的颜色，聚合物的颜色限于红色或黑色。另外，使用过程中必须注意防止红磷的降解。

红磷的结构式

芳基磷酸酯和膦酸酯

芳基磷酸酯和膦酸酯：主要用于苯乙烯的共聚物中，当添加量 10% - 20%时，聚合物能达到 UL 94 V0 级的阻燃要求。这些酯类常常作为阻燃剂混合物中的协效阻燃剂，其缺点是在高的加工温度下，这些阻燃剂可能产生塑化效应和挥发性。同时阻燃剂存在析出可能，这也会对电学性能产生负面影响。

例如，间苯二酚双（二苯基）磷酸酯（RDP）

氢氧化镁 (MDH)

氢氧化镁（MDH）：一种填充型阻燃剂，需要达到约 45% - 50%添加含量才能达到 UL 94 V0 级的阻燃要求。同时由于热稳定性较低，氢氧化镁通常只能用于玻璃纤维含量较低的聚酰胺-6。

多聚磷酸铵

添加量约 20% - 30%的多聚磷酸铵与氮系协效阻燃剂相结合可以用于聚烯烃类阻燃改性。

3. 电气元件中使用的聚合物及合适的阻燃剂体系

下表总结了在不同聚合物中使用无卤阻燃剂和不同含量玻璃纤维能够达到的技术性能。

各项参数值仅为指示值，精确的参数取决于使用的聚合物种类、添加剂配方和加工条件等因素。