PVC电缆料配方设计及实例

1、PVC电缆料配方设计及实例PVCfe缆料是由聚氯乙烯树脂、稳定剂、增塑剂、填充剂、润滑剂、抗氧剂、着色剂等组成。PVC电缆料的耐电压和绝缘电阻比较高，但介电常数和介电损耗较大。因此，一般主要用作低压(v1KV和中高压(610KV电缆的绝缘层。PVCB料由于具有难燃、耐油、耐电晕、耐化学腐蚀和良好的耐水性能，因此还广泛用作电线电缆的护层材料。利用添加特种性能助剂或改性剂，可以分别制造出耐热型(105C)、耐寒型、耐油型、难燃型、特软型和无毒型的PVCt缆料，以满足特殊电线电缆产品的需要。电缆料在PVC®方中属于性能要求较高的品种，特别是电绝缘性、耐低温性和耐老化性等都有一定要求。配方设

2、计时必须考虑这些特殊的要求。PVCt缆料可分为护层级和绝缘级两种。护层级要求耐热性好，而绝缘级则要求绝缘性好。各组分选择的要点如下：1、PVC树脂：要求分子量高，而且吸收增塑剂容易，因此选用悬浮法疏松型PVC树脂。另外，还应选用纯度高的、杂质少的、鱼眼少的低型号树脂，一般选用SG-1或SG-2,目前一些厂家也有选择SG-5型的树脂的，但原则上不提倡。目前由于1、2型树脂偏少，所以很多电缆料采用的是SG-3型PVC树脂。高级电绝缘材料应选用SG-1型树脂，一般电绝缘材料可选用SG-2、3型。耐热级要求高的电缆料，更要选用SG-1型。2、增塑剂：增塑剂含量一般在50PHF右，最高高达60PHR通常

3、选用耐热性和电绝缘性较好的品种，如DOP为改善耐寒性可添加DOSDOA为提高耐热性可添加偏苯三酸三辛酯。几种增塑剂复合使用往往效果好，实际电缆料配方中一般增塑剂都是复合使用的。电绝缘性高的电缆料，主增塑剂可选用磷酸酯，通用级则可选用苯二酸酯作主增塑剂。氯化石蜡可提高电绝缘性。脂肪酸酯、环氧增塑剂都可改善电缆料的耐低温性能，且后者耐气候性也很好。增塑剂的耐挥发性能和耐热性是决定电缆料的耐高温性能的关键。对于耐温70C的电缆料，可使用邻苯二甲酸二异癸酯（DIDR）或邻苯二甲酸二异壬酯（DIND等增塑剂。对于耐温90C的电缆料，应使用邻苯二甲酸双十一酯、邻苯二甲酸双十三酯。耐高温105C的电缆料，则

4、应选用具有更高耐热性的增塑剂，如偏苯三酸三辛酯（TOTM。增塑剂的酸值对电缆料的电绝缘性、耐热性有影响，应选择酸值较小的增塑剂。增塑剂的分子量、闪点对电缆料的加热损失有影响，应选择闪点较高、分子量较大的增塑剂，如邻苯二甲酸二丁酯与邻苯二甲酸二辛酯比较，己二酸二辛酯与癸二酸二辛酯比较，前者分子量小，闪点低，故加热损失也较大。选用增塑剂时还应考虑其增塑效率。选用增塑效率较高的增塑剂，可以减少配方中增塑剂用量。增塑剂用量与绝缘性能有关，减少增塑剂量有利于提高绝缘性能。3、稳定剂盐基性铅盐作主稳定剂，一般选用多种稳定剂配合使用，发挥协同作用，以提局热稳定性。二盐基性硫酸铅、二盐基性亚磷酸铅并用，可兼顾

5、热、光稳定性。耐高温电缆主稳定剂采用耐热性好的二盐基性苯二甲酸铅。国外配方大多是无铅、无镉的，以防止铅、镉中毒。目前复合铅稳定剂在PVg缆料中也有了广泛的应用，添加量在46PHR环保类电缆料中多使用钙/锌复合稳定剂。在配方中添加抗氧剂，可以抑制PVC的热氧化降解。抗氧剂可以选用双酚A。4、润滑剂：由于有较大量的增塑剂，所以对内润滑剂的要求不是很高。润滑剂主要是提高电缆料的表面光亮度。常选用金属皂类、硬脂酸及石蜡等，加入量为1PHRE右。5、填充剂：电缆料中加入填料可以提高电绝缘性能、耐热性能和降低成本，但用量过多会造成成型性及电缆料性能下降。为提高绝缘性，在绝缘级电缆料中科选用燧烧陶土（电用级

6、）为填充剂。护套（层）级电缆料可选用碳酸钙为填充剂。参考配方：（重量份）(1)PVC100一碱式亚磷酸2DOP20硬脂酸铅0.8氯化石蜡18硬脂酸钙0.4M-5018碳酸钙4三碱式硫酸铅3燧烧陶土6(2)低成本PVC100DOP38环氧大豆油3氯化石蜡12三盐基性硫酸铅铅2陶土钙(3)PVC铅DOP钙42%(化石蜡A电气级陶土相关性能：硬度度保持率105%(4)PVC二盐基性硬脂酸10碳酸10100碱式碳酸634硬脂酸117双酚0.2510(邵氏)91;拉伸强度20MPa伸长率430%拉伸强伸长保持率92%电线耐温60Co100碱式碳酸钙52俺化石蜡27.5A电气级陶土1双酚0.2510相关性

7、能：硬度（邵氏）89;拉伸强度20MPa伸长率420%拉伸强度保持率104%伸长保持率100%电线耐温60Co（5）PVC100二碱式硫酸铅6DIDP55硬脂酸钙1电气级陶土10双酚A0.25相关性能：硬度（邵氏）83;拉伸强度17.2MPa;伸长率390%拉伸强度保持率104%伸长保持率117%电线耐温90Co铅6DIDP45硬脂酸钙142俺化石蜡15双酚A0.25电气级陶土10相关性能：硬度（邵氏）83;拉伸强度16.8MPa;伸长率310%拉伸强度保持率100%伸长保持率113%电线耐温90Co(7)PVC100二碱式硫酸铅6DIDP40硬脂酸钙152%R化石蜡22双酚A0.25相关性能

8、：硬度（邵氏）85;拉伸强度18.3MPa;伸长率340%拉伸强度保持率99%伸长保持率109%电线耐温90Co(8)PVC100硬脂酸季戊四醇辛酸丁酸酯55双酚0.25尔碱式邻苯二甲酸相关性能：硬度（邵氏）83;拉伸强度17.7MPa;伸长率320%拉伸强度保持率106%伸长保持率103%电线耐温105C。(9)PVC100DOP22DIDP12三盐基硫酸氯化石蜡10硬脂酸A0.3碳酸钙20钛白粉适量(10)70CPVC100DOP45三盐基硫酸铅4二盐基亚磷酸铅3硬脂酸铅0.5硬脂酸1碳酸钙10双酚A0.5钛白粉2色适量(11)600VPVC100DOP铅5二盐基硬脂酸铅0.5硬脂酸铅0.

9、5碳酸钙20燧烧陶土10(12)600VPVC100DOP50三碱式硫酸铅2硬脂酸1粘土10PVC?套级电缆料(1)PVC100二碱式亚磷酸铅2DIDP30硬脂酸铅1DOP13碳酸钙8三碱式硫酸铅3(2)耐热105CPVC100硬脂酸钥0.6TOTM62二碱式邻苯二甲酸铅6三碱式硫酸铅1双酚A0.4硬脂酸铅0.6(3)耐热70CPVC100DOP35二碱式硫酸DOS101硬脂酸铅0.5碳酸钙15钛白粉2双酚A0.5(4)柔软型PVC100DOP30DOS30环氧酯6硬脂酸钥3硬脂酸镉1.5双酚A0.25(5)耐寒PVC100DOP52俺化石蜡8二碱式硫酸铅3一碱式业酸铅4二碱式硬脂酸铅1硬脂酸

10、钙1双酚A0.5碳酸钙5(6)非迁移型PVC100聚酯增塑剂66三碱式硫酸铅5硬脂酸铅1矿物油0.3(7)耐光型PVC100DOPT-50铅二盐基亚磷酸铅5铅硬脂酸钥AUV-529(8)耐磨型PVC100铅三碱式硫酸铅7520.30.70.1二碱式硫酸1三盐基硫酸二盐基硬脂酸双酚0.1偏苯三酸三辛酯三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯540(用电子束辐照交联)耐磨性A500周氯化石13PVC100铅DOP60铅介酸酰胺5钙相关性能：可反复弯曲(10)耐油型PVC100蜡741二碱式硫酸6硬脂酸10.碳酸505万6万次。DOP20二碱式硫酸铅2DBP8双酚A0.4TCP18Ba/Cd/Zn复合液1741为

11、ELVALOY74,1是美国杜邦公司生产的乙烯-醋酸乙烯-一氧化碳共聚物产品。(11)透明型PVC100DOP25硬脂酸钙0.8硬脂酸0.3有机锡88312.5亚磷酸三苯酯0.3其它特殊性能电缆料高性能PVC电缆料PVC100燧烧陶土5TOTM40润滑剂1三碱式硫酸铅5相关性能：体积电阻率8X1015Q?cm8=4.2;介电损耗角正切值阻燃、低烟、耐热PVg缆料PVC100二碱式硫酸铅2TOTM40硬脂酸铅0.8三碱式硫酸铅6硬脂酸钥0.7硬脂酸0.3三氧化二镣2石蜡0.5硼酸抗氧剂70960.5碳酸钙10相关性能：氧指数31.8%;单位质量烟密度14.5g;体积电阻率5.9x1012Q?cm

12、热老化质量损失v22.7g/m2;135C,168h老化后拉伸强度20.7MPa低烟阻燃PVg缆料PVC100稳定剂7DOP30水合硼酸锌/Sb2Q(1:1)46氯化石蜡20氢氧化铝2040TCP15抗氧0.5相关性能：拉伸强度18.7MP&伸长率330%体积电阻率3.7x1012Q?cm介电强度22.8V/m;氧指数32%最大烟密度295Dm低烟低卤阻燃PVg缆料PVC100DOP40DOS10三碱式硫酸铅5硬脂酸铅1TCP2水合硼酸锌6氢氧化铝40三氧化钳1.5碳酸钙90耐120CPVC电缆料PVC100二碱式邻苯二甲酸铅三碱式硫酸铅双酚A二碱式硫酸铅抗氧剂1010硬脂酸铅活性碳酸

13、钙二碱式硬脂酸铅TOTM化学交联PVC电缆料PVC00TAIC交联剂40.540.4110330126稳定DCP0.50.8增塑剂40耐105C阻燃PVC电缆料PVC100TOTM33DTDP10氯化石蜡8三氧化二镣5三盐基硫酸铅4.5二盐基亚磷酸硬脂酸钥双酚A0.5碳酸钙3屏蔽用半导电材料PVC100DOP35二盐基邻苯二甲酸铅5硬脂酸钙2乙焕炭黑5080PVCS方中加入乙焕炭黑，体积电阻率可达103Q?cm成为半导电材料。耐油PVCt缆料PVC100丁腊橡胶40DOP30磷酸三甲苯酯20氯化石蜡10三盐基硫酸铅5双酚A0.30.5液体Ba/Cd/Zn1无铅无镉PVg缆料PVC100DOP4

14、5环氧大豆油Ba/Cd/Zn稳定剂燧烧粘土10高熔点石蜡0.5无铅无镉耐热PVC电缆料PVC100DIDP20环氧大豆油4三密石酸辛酯15Ba/Cd/Zn稳定剂5燧烧粘土10高熔点石蜡0.5PVCt缆料因生产设备的不同主要有如下四种方式：1、双辐开炼切粒：原辅料7配料7高速混合机7密炼机7双辐开炼机7冷却水槽7干燥7切粒机7筛选磁选7计量7包装。2、单螺杆挤出机造粒：原辅料r配料r高速混合机r冷却混合机7单螺杆挤出机7热切机头7风冷7筛选磁选7计量7包装。3、双阶挤出机(一阶双螺杆挤出机，二阶单螺杆挤出机)造粒：原辅料7配料7高速混合机7冷却混合机7双阶挤出机7热切机头7风冷7筛选磁选7计量7

15、包装。4、双螺杆挤出机造粒：原辅料r配料r高速混合机r冷却混合机7双螺杆挤出机7热切机头7风冷7筛选磁选7计量7包装。具体工艺：1、双辐开炼切粒生产工艺准备工作：着色剂、填充剂分别用80目筛网过筛，并分别加入增塑剂浸透后用三辐研磨机或胶体磨进行研磨，备用。稳定剂、抗氧剂及少量填充剂加入增塑剂中，搅拌成糊状浆料，然后用三辐研磨机或胶体磨研磨，使浆料粒度小于0.050mm升温到90C并一直搅拌，备用。PVCW脂用60目筛网过筛。捏合：高速混合机中通入0.2MPa的蒸汽进行加热，投入PVCM脂，然后缓慢加入研磨好的混合浆，待树脂将增塑剂基本吸收后再加入填充剂、着色剂，物料呈膨胀疏松粉末时卸料，此时料

16、温在110C左右。全过程约需要510分钟。密炼：蒸汽压力0.30.4MPa,压缩空气压力0.5MPa,密炼时间35分钟，上顶拴抬起次数23次，物料密炼成团状小块，无粉料时卸料。(1) 双辐开炼：蒸汽压力0.40.5MPa,辐温16017OC(绝缘料温度宜高些)至料完全塑化均匀后，以3m谯度出片，所出料片应塑化均匀，韧而光洁、无生料。(2) 冷却：采用逆流浸没式水冷却槽，鼓风机除去料片上粘着的水分。(3) 切粒：采用平板切粒机。切好的电缆料无长条、斜方形及连粒现象。(4) 包装：经筛选磁选、计量后包装。2、普通单螺杆挤出机造粒生产工艺准备工作：稳定剂、填充剂、着色剂分别用80目筛网过筛，并分别加

17、入增塑剂浸透后用三辐研磨机或胶体磨研磨。称量后备用。增塑剂混合均匀后预热90C待用；树脂用60目筛网过筛。(1) 捏合：投入PVCW脂，然后加入增塑剂搅拌片刻，待树脂将增塑剂基本吸收后，加入稳定剂，靠摩擦热使料温升到90C左右，再加入填充剂、着色剂，料温升至110C时，将料卸到冷却混合机中降温，至4550C以下时出料。(2) 挤出造粒：挤出机(以SJ-120/20为例)温度为80C、120C、160C、170C，机头165C(增塑剂添加量少时，温度提高510C左右)；挤出机螺杆转速1030转/分；机头过滤网80目、120目各一层；风冷采用风压0.07MPa(544mmHg、风量2250m/h功

18、率7.5kw的离心式通风机。(3) 包装：经筛选磁选、计量后包装。3、双螺杆挤出机造粒生产工艺(1) 准备工作和捏合工艺同单螺杆挤出机造粒工艺。(2) 挤出造粒：机身温度13015OC;机头温度140186C;主机转速515转/分。(3) 包装：经筛选磁选、计量后包装。4、双阶挤出机造粒生产工艺(1)准备工作和捏合工艺同单螺杆挤出机造粒工艺挤出造粒：双阶挤出机由两部分组成，第一阶为高速同向双螺杆混炼机，第二阶为低速单螺杆挤出机，两者呈垂直正交布置，构成双阶式复合机组；将同向双螺杆与单螺杆优势结合互补。双螺杆强制输送、高效塑化混炼与剪切分散，无机头背压回流，避免了高剪切过热；单螺杆高压挤出，但低

19、速低剪切，同样回避了过热矛盾。特别适合PV澹热敏性物料的加工。双螺杆加工温度150185C,单螺杆温度130165C。采用风冷磨面热切粒方式，粒料经旋风分离器、振动筛进入料仓。(2) 包装：经筛选磁选、计量后包装。PVg缆料实际生产，可根据设备情况和现场条件灵活组合及搭配，关键是要保证配方准确、物料混合充分均匀、塑化良好。因为电缆成型时还要再次受热成型，所以造粒温度不能太高。目前很多电缆料的生产，为了方便省事，研磨物料的种类和数量有所减少，甚至不研磨直接混合使用，往往会造成一些质量方面的问题。PVC电缆料质量问题原因剖析这里主要结合挤出造粒工艺来进行分析和说明。一些简单的常规问题，比如粒料粘连

20、(冷却不充分)、模头出料不一致或只有部分地方出料（模头加热不均或加热不透、物料流动性差等原因造成）等，这里不作为说明的重点。1、电缆料气孔问题造成此问题的原因主要有两个，一是原料中水分偏高，有可能水分超标的原料有PVC树脂、增塑剂、填料和稳定剂，由于添加量比较大，pvcW脂和填料应作为检查的重点。这种状况，一般在捏合过程和挤出机抽真空处会有所表现。二是因为配方体系稳定性差或物料高温停留时间过长，物料分解而导致气孔出现。此问题严重时，一般会伴有颜色的变化。2、电缆料析出问题因为电缆料中增塑剂比例较高，加之为降低成本一些抵挡增塑剂的混用，实际生产中析出问题出现还是较多的。该问题主要和增塑剂品种及P

21、VCW脂颗粒结构有关，如果增塑剂与PVCW脂的相容性差，这类增塑剂比例过高时，析出问题就不可避免。一般都会归结到增塑剂这里。其实pvcW脂颗粒形态也与此有很大关系，如果颗粒过于紧密，皮膜太厚，增塑剂就不易进入到颗粒中，从而影响树脂与增塑剂分子的“结合”。100gPVCM脂增塑剂吸收量只能部分反应树脂的这种性能，可以作为一个参照。但和实际情况还是有较大差异的。如果是因树脂原因造成的析出，一般还会出现料偏硬或塑化不好现象，出现一些类似鱼眼状的小颗粒物质。另外，物料的混合工艺对此影响也很大。特别是混合过程中各种助剂的添加顺序及时机（温度或前面物料混合程度），对混合过程中增塑剂分散吸收以及电缆料析出问

22、题有明显影响，这也是大家容易忽视的问题。混料时要尽量保证增塑剂与PVCW脂有充足的混合时间和一定的混合温度（90C左右）。3、电缆料表面粗糙问题表面粗糙分两种，一种是疙瘩，一种是麻点。疙瘩主要是由一些混合时分散不均匀的粉料聚集体，挤出过程中不能塑化，被塑化的PVC料包覆一起由口模挤出，而在电缆料中形成的。前面提到的鱼眼和未充分吸收增塑剂的PVCM脂颗粒，也会造成疙瘩现象，但一般比较小。如今配方，追求填料更细更多，填料如果表面处理不好，混合时效果不佳，出现团聚现象的几率会比较大，只不过团聚程度的大小以及电缆料中表现是否严重，是否成为了问题。麻点问题相对要复杂一些，一般认为和物料中跑出的小分子物质

23、有关。这些小分子物质来源于树脂本身、增塑剂、润滑剂。由于挤出造粒生产电缆料时，都需要抽真空，按道理这些小分子物质应该被抽提走，但为什么还会出现呢？通过分析发现，其实这些小分子物质更多是抽真空后，物料中产生出来的，很多是来白量不是很大的润滑剂，当然也有增塑剂中的。因为电缆料作为软制品，有大量的增塑剂，所以配方设计时一般不太注意润滑剂，会使用一些低档滑剂，这些低档滑剂熔点低，挤出后期很多成分易挥发出来，此时已无法排除，只好被熔融物料夹裹着前行，由于气体比重轻，会尽可能逃逸到表面，占据一定空间，和物料一起被强制输送，从模口出来后它立即进入空气中，但在电缆料上却留下了点点痕迹。还有一种情况是，配方外润

24、滑严重不够，特别是后期润滑不够，熔融物料在挤出过程中与机械表面产生粘连现象，造成表面粗糙，会有出现一些坑洼。发生这种情况时，一般电缆料表面的整体都不会太好。4、绝缘性不好因为pvcM质局限及增塑剂等助剂影响的原因，pvc电缆料的绝缘性是有一定限度的。对于普通电缆料来说，如果绝缘性明显偏差，主要有如下几个原因：(1) 杂质偏多。杂质的混入会对电缆料产生不利影响，过多的杂质会造成绝缘性的问题。这些杂质有可能来源于PVCW脂和各种助剂，也有可能来源于混料和加料环节。(2) 粉状颗粒太粗。电缆料中粉状助剂一般是要经过研磨后才使用的，如果图省事或者一些机械故障，造成加入的粉状物质颗粒过粗,会对电缆料的绝

25、缘性产生不利影响。（3）着色剂重金属问题。很多颜料都是一些重金属盐类，这些重金属离子会提高电缆料的导电性，降低其绝缘性。所以电缆料颜料的选择是很重要的。5、电缆料受潮因为电缆料中有一定比例的填料，有些还会有一定比例的低档增塑剂（或增塑剂替代品），本来不易产生受潮现象的电缆料，在一定季节也会出现这类问题。电缆料受潮和包装过程及包装物有很大关系，应该强化干燥，使其冷却到一定温度下再封口密闭，另外还应改善包装物，增加防潮措施。同时，还应注意由潜在降解和表面附层引起的假受潮现象，这方面杨涛已在“PVC电缆料受潮现象剖析”1一文中进行了详细的分析和说明，这里不再重述。6、电缆料发脆电缆料脆的问题，一般和

26、PVCW脂型号、增塑剂、润滑剂、填料等配方组分有关。PVCM脂如果选用偏高的型号，由于PVC子链短，做出的电缆料性能就会偏脆。增塑剂添加量少，电缆料偏硬，有时也会有偏脆的感觉。更多的是因为填料添加量太大，而造成的电缆料性能下降，强度不好。润滑剂是另一重点，如果外润滑过量，往往会造成塑化不好（塑化温度低也是塑化不好的另一主要原因），此时电缆料就会明显强度不好，发脆。70C、90C、105C电缆料是针对UL说的。可参考UL1581。它们的老化测试条件不一样。UL70是100CX10天,UL90是121CX7天,UL105是136CX7天。电力电缆各型号中符号含义电力电缆各型号中符号含义35KV交联

27、聚乙烯绝缘低卤及无卤阻燃、耐火电力电缆型号及名称1）型号用字母及数字含义：NH通过GB12666.6类耐火试验；Z通过GB12666.5类成束燃烧试验；B低卤（型号末位）；C无卤低烟（型号末位）；YJ交联聚乙烯绝缘；V低卤阻燃聚氯乙烯护套或衬层；S无卤阻燃热塑性聚烯炷护套或衬层；22钢带铠装低卤阻燃聚氯乙烯外护套；24钢带铠装无卤阻燃热塑性聚烯炷外护套。2）型号组合结构及表示的电缆名称，见表型号名称NH/ZR-YJV-B交联聚乙烯绝缘低卤、阻燃、耐火型电力电缆NH/ZR-YJV22-B交联聚乙烯绝缘低卤、阻燃、耐火型钢带铠装电力电缆NH-ZR-YJS-C交联聚乙烯绝缘无卤低烟、阻燃热塑性聚烯炷

28、衬垫（或护层）耐火型电力电缆NH-ZR-YJS24-C交联聚乙烯绝缘无卤低烟、阻燃热塑性聚烯炷衬垫（或护层）耐火型电力电缆额定电压450/750V及以下控制电缆型号及名称产品分类绝缘护套屏蔽、铠装特性代号含义代号含义代号含义代号含义代号含义K控制电缆V聚氯乙烯V聚氯乙烯P铜丝编织屏蔽R软导体结构Y聚乙烯P2铜带屏蔽ZR阻燃电缆YJ交联聚乙烯Y聚乙烯22钢带铠装NH耐火电缆2KVV22H氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套钢带铠装控制电缆。KYJVP-Z&联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套铜丝编织屏蔽阻燃控制电缆cKYJVP2-NHF5C联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套铜带屏蔽耐火控制电缆。主要用途及使用特性适用于额定电压450/750V及以下的控制、监控回路及保护线路等。交联聚乙烯（XLPE绝缘