电线电缆橡塑材料的发展动态.doc

电线电缆橡塑材料的发展动态一、电线电缆用橡塑材料的应用历史自从五十年代提出“以塑代铅”、“以合成橡胶代替天然橡胶”的技术发展方向后，有力推动了电线电缆的品种发展。纵观五十年来的变化，电线电缆产品的发展过程实质上也是材料的更新换代过程。电线电缆用途广泛，不同使用场合对其性能要求差异很大。大部分电缆的绝缘，除必须有较高的绝缘电阻、耐电压强度或低的介电损耗外，还必须兼顾良好的物理机械性能，如抗拉、抗弯曲、抗振动、抗扭等；又如护套材料，由于不同的使用环境和场合，有抗撕裂、耐高低温、耐气候、耐油、耐溶剂等要求；有些则是针对成品电缆提出的综合要求，如径向、纵向压力密封性、阻燃、耐火等。在这些要求相互叠加的前提下，材料的合理选择和配合是电缆能否满足要求的决定因素。建国初期电缆应用的材料主要有棉纱、石蜡、沥青等，传统的蜡克线就是该时期的代表。“以塑代钢”推动了PVC、PE、PP在电缆行业的广泛应用，如PVC以其工艺方便，综合机械电气性能好，阻燃，成本低，至今仍为低压电缆选用。PE由于其电气性能优越，耐潮湿、耐寒、机械性能适中而常被用于弱电场合线缆的绝缘和户外附设电缆的护套。PP由于其优越的电性能，良好的耐高温及耐油性，通常用于通信电缆和油井电缆的绝缘，也是电话机以及计算机软绳的优选绝缘材料。而各类橡胶的国产化和商品化，使得它们在电缆上得到很普遍的应用。硅橡胶主链含硅氧键，分子链柔软，分子间作用力小，故耐寒和耐热性好，耐电弧好，电性随温度和频率的变化甚微，用于耐高温、电机引接线、补偿导线等；丁基由于其分子中双键少，故耐热、耐臭氧性好，透气性小，电性优越，过去常用于35kV及以下电力电缆和船用电缆的绝缘，现已被乙丙橡胶替代；CR、CSP、CPE及氯醚由于分子中含有卤元素，故耐油、耐溶剂、耐候、阻燃性好，是理想的电线电缆护套材料，也可作低压电线的绝缘；丁晴橡胶由于分子中含有CN基团，耐油和耐溶剂性卓越，常用于电机引接线及潜油泵电缆的护套；乙丙橡胶饱和的分子结构，使其除优秀的电气性能外，还具有优越的耐热性、耐臭氧性，成为高压电缆中继XLPE绝缘外的又一类被选择的绝缘材料。二、 线缆用橡塑材料的发展趋势随着国民经济的发展，人们生活质量的提高，市场上流通的商品其功能性、安全性、寿命等也越来越多地被要求，电缆产品一直处在不断地更新、成熟、创新的循环过程中。由于国内近年来合成树脂及共混技术发展较快，它正悄无声息地推动着电缆行业进入了一个新的材料应用时代。1 聚烯烃电缆料电缆行业使用聚烯烃的品种主要有PE、PP、EVA及EEA等，其中相对量大、应用历史长的主要是PE，它有HDPE、MDPE、LDPE、LLDPE及经过交联的XLPE，它们的应用已毋需多说。行业中现今聚烯烃的应用和发展趋势主要集中在以下几方面： 无卤低烟材料的系列化、完善化 无卤低烟阻燃电缆料是近年来发展较快的品种，符合IEC92-359标准要求的热塑型料已得到越来越广泛的应用。随着石油平台、核电站、舰船用电缆及其他环境恶劣的使用场合的要求，交联型无卤低烟电缆料的应用范围将会越来越大。 耐电痕料 耐电痕电缆料是随着ADSS（全介质自承式架空光缆）的推广应用，而逐渐引起大家的注意的。其实，在10kV及以上架空电缆为防止在潮湿状况下产生电晕已有耐电痕要求，由于其绝缘材料（XLPE、HDPE）本身具有一定的耐电痕性，基本能保证架空电缆耐电痕的要求，故而问题并不突出。而ADSS主要是沿着110KV、220KV的高压线路附设，其护套的耐电蚀性将直接影响光缆寿命，故对护套材料的耐电痕性有较为苛刻的要求，即在施加实际使用拉力的90%张力情况下，进行1000小时的耐电痕试验，它需要有为此专门设计的配方体系，其中的关键即为耐电痕剂的使用、优越的物理机械性能、良好工艺加工性的平衡。目前，英、德、美等国对ADSS的寿命研究还在继续，其重点还是如何提高置于空间电场中电缆护套材料的抗电蚀性。 硅烷交联料 硅烷交联聚乙烯绝缘料在3KV及以下的力缆中已普遍使用。随着硅烷交联技术的普及，其它如硅烷交联可剥离屏蔽料、无卤低烟阻燃料、乙丙电缆料已相继有产品问世。国内在硅烷交联可剥离屏蔽料上已有厂家做了工作，而硅烷交联无卤阻燃料、乙丙电缆料尚少为大家了解，当然更谈不上应用了。 辐照交联聚烯烃料 辐照交联材料及技术在电力电缆、架空电缆及装备线上已得到成熟的应用。众所周知，行业中105及以下温度等级，无论用XLPE、XLPVC或PVC都可满足要求，150以上，硅橡胶、氟塑料、聚酰亚胺等品种的应用也已成熟，但在中间温度等级（如125、150）的应用开发上，与国外差距比较大。2 PVC电缆料 PVC电缆料作为现今行业中用量最大的电缆料系列，已由当初的三个品种发展到现在的三、四十个品种。在众多的品种中，有以下几方面值得大家关注： 柔软交联PVC电缆料：该品种已耐人寻味地包括于IEC245-98、VDE0282-97中。大家知道，IEC245、VDE0282是橡胶绝缘电缆标准，在继110EVA绝缘布线列入IEC245-7部分后，第八部分“高柔软场合用电线”也将XLPVC绝缘（XP1）和XLPVC护套（SX1）电缆纳入此标准。这也提醒大家，随着新材料新工艺的不断诞生，传统的橡胶和塑料分类的概念正在演变，将为更加科学的分类方法而替代。 PVC透明电缆料 PVC透明电缆料用于音响线已有不短的历史，随着VCD、音响在国内外的普及，使用透明电缆料出现的问题也越来越集中，它们主要是：透明持久性差。透明料挤制电线放置一段时间后，有发糊、发雾现象，透明度下降。铜丝变色问题。电线放置后铜丝表面黯淡，出现不同程度的氧化现象。以上问题的出现，说明了我们一些透明料的稳定体系、相容性方面尚需完善。大家可能未曾注意，PVC透明电缆料在电缆上的应用并不限于此，国外公司还把它用于柔软控制电缆的外护层（一则美观，二则可防屏蔽层被拉坏）。它也可作为专用地线的绝缘层。3 热塑弹性体 热塑弹性体，顾名思义，即是无须硫化或交联工艺，在热塑状态即可加工获得的弹性体材料。由于其强度高，耐多次曲绕及回弹性好，加工方便，且根据其用途场合的不同，品种和硬度选择范围很大，故在电缆上取代橡胶，用于柔软要求的场合越来越多。有代表性的热塑弹性体有以下几类： 苯乙烯嵌段共聚物：该类弹性体是发展较早的品种。对于电缆行业有应用价值的品种是SEBS，它是SBS的加氢产物，由于是饱和的键结构，故耐热性、稳定性好，耐候性优良。其代表品种是SHELL的Kraton FG（or Evoprene）。聚脂弹性体：该类弹性体在国外主要用于电话、计算机软线等要求高回弹性， 抗蠕变、 曲绕疲劳的场合。它既有弹性又有韧性，具有低温下的柔软性和高温下的特性保留力，同时，耐化学药品、溶剂、及油漆性佳。DU PONT公司已向国内推出HYTREL的弹性体基材供行业选用，它的比重为1.111.28，有卓越的耐高温、耐油性和惊人的回弹力。但该料价格昂贵。 EPDM/PP共混弹性体：自美国Uniroyal公司于1972年研究出动态部分硫化的EPDM/PP热塑弹性体的技术以来，该体系应用发展得非常迅速，在七十年代后期，Monsanto公司采用动态全硫化技术，推出了Santoprene弹性体系列。 在此类弹性体中，EPDM已变成完全交联的结构，因此产品的强度、弹性、耐温（可达105）、耐变形性得到了提高，耐油、酸、碱、溶剂性好。其比重为0.940.97，硬度范围为shoreA 55shore D 50，同时，有优越的电性能和极优的耐臭氧及耐候性能，据介绍，其长期物性可超过氯丁橡胶。该共混体系国内十年前就开始了研究，并已有商品应用于工程塑料领域，但作为弹性体电缆料，尚未有国产化商品问世。 乙烯-辛烯共聚物弹性体：这是美国D.P.DOW公司向国际市场推出的新颖热塑性弹性体。它是由乙烯、辛烯在采用茂金属催化剂作用下共聚而成。其特点是分子量分布范围窄、密度低、熔点低，但却伴有高强度、高弹性、高耐磨的特点。其比重范围为0.860.88，耐低温性能出色（76）。作为电缆料的原材料，D.P.DOW已向国内市场推出了牌号为Engage的系列商品，但相应电缆料的商品，尚未见报道。 PVC弹性体：PVC类热塑弹性体是目前行业中用量最大，且用得最普遍的品种。该类弹性体价格低廉，加工容易，且由于国内PVC消光树脂的开发成功，使得该类弹性体的亚光要求更容易获得。 由于热塑性弹性体集橡胶和塑料的特性于一体，且具有加工和使用的灵活性，便于二次加工的特点，相信它在电缆行业有越来越多的应用。但需注意得是，它仍有许多不足之处，如总体上耐磨性差，多次曲绕强度低，变形指标高及热稳定性差等，在电缆上多用于耐磨性要求不太高，热变形要求不太苛刻的场合。4 橡胶方面相对于合成树脂来说，合成橡胶的发展比较缓慢，但合成橡胶在电缆行业的应用技术却在不断更新，这在船用电缆上体现得最为明显。5 防白蚁、防鼠电缆料 硬质和半硬质的塑料一般是不会被白蚁咬穿的，因而这就决定了HDPE、MDPE依其自身的物理特性，就具有一定的防白蚁、防鼠功能。但是，在软质塑料中。如PVC要达到防蚁、防鼠的目的，是需要加入特殊的防蚁、防鼠剂，来驱避或降低其味觉的敏感性，以此减少受齿咬的程度。传统的电缆防鼠、防蚁方法一般是采用两个途径，一是在护套材料中加入毒性较大的防蚁、避鼠剂，二是依靠结构上