常见电线电缆绝缘材料优缺点分析
深圳琦富瑞电子电线电缆研究所 张万涛
摘要 绝缘材料性能的优劣直接影响电线电缆的质量,加工效率,应用范围.结合多年电 线电缆设计开发与生产经验,笔者将对常用电线电缆绝缘材料性能之优缺点作简要分析, 旨在与业界共同探讨,并逐步缩短与国际线缆方面的差距. 鉴于现行的国际标准众多,本文将重点从 UL 标准角度作集中描述,权当抛砖引玉, 不周之处,请业界同仁不吝赐教. 关键词:电子线,高温特种线
对于 UL758 系列的电子线及高温特种线, 其主要绝缘材料为聚氯乙烯, 交联聚烯烃,硅橡胶和氟塑料等.由于不同绝缘材料之间的差异,在电线 电缆生产和线材加工方面呈现各自不同的特点,充分认识这些特点,将有 利于材料的选型和产品质量的控制. 一) PVC 聚氯乙烯电线电缆绝缘 PVC 聚氯乙烯(以下简称 PVC)绝缘材料是在 PVC 粉中添加稳定剂, 增塑剂,阻燃剂,润滑剂及其它助剂的混合物.针对电线电缆不同应用与不 同的特性需求,其配方做相应的调整.经过几十年的生产和使用,目前 PVC 制造及加工技术已经非常成熟.PVC 绝缘材质在电线电缆领域有着非常广 泛的应用,并有着显著的自身特点: 1)制造技术成熟,易成型和加工制造.相比其它类的线缆绝缘材料, 不仅成本低廉,在线材表面色差,光哑度,印字,加工效率,软硬度,导 体的附着力,线材本身的机械物理性能和电性能方面均可作有效控制. 2)具有非常良好的阻燃性能,故 PVC 绝缘电线极易达到各类标准规 定的阻燃等级. 3)在耐温方面,通过对材料配方优化改进,目前常用的 PVC 绝缘类型主
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深圳琦富瑞电子电线电缆研究所 张万涛 要有以下三类: 表I
材料类别 普通型 额定温度(最高) 105℃ 应用 绝缘, 护套绝缘 使用特性 可根据需求使用不同硬度, 一般比较柔软, 易成型和加 工. 比普通型硬度高,硬度 Shore 90A 以上. 同普通型 相比提高了绝缘机械强度, 更优良的热稳定性. 缺点是 柔软度不好, 使用范围受到 影响. 一般是通过辐照方式交联, 使普通型热塑性 PVC 转变 成不溶的热固性塑料, 分子 结构更加稳定, 提高了绝缘 机械强度, 短路温度可达到 250℃.
半硬质 (SR-PVC)
同上
线芯绝缘
交联 PVC (XLPVC)
同上
线芯绝缘
4)在额定电压方面,一般使用于额定 1000V AC 及其以下电压等级, 可广泛应用于家用电器,仪器仪表,照明,网络通讯等行业. 5)琦富瑞塑胶事业部成功开发的无毒无味 PVC 绝缘线,广泛使用于 空调,冰箱等电器配线. PVC 也有一些自身缺点,限制了其使用: 1) 由于含有大量氯元素,燃烧时会散发出大量浓烟会让人窒息,影响 能见度,并产生一些致癌物质和 HCl 气体, 对环境造成严重危害. 随着低烟 无卤绝缘材料制造技术的发展,逐步取代 PVC 绝缘已成为线缆发展的必 然趋势. 目前一些有影响力及社会责任感较强的企业,在公司技术标准中明 确提出了替代 PVC 材料的时间表.
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深圳琦富瑞电子电线电缆研究所 张万涛 2) 普通 PVC 绝缘耐酸碱,耐热油,耐有机溶剂性能较差,根据相似相溶 的化学原理,PVC 线材极易在所述特定环境中出现破损和开裂. 但是,凭借其优良的加工性能和低廉的成本. PVC 线缆在家用电器, 照明灯饰,机械装备,仪器仪表,网络通讯, 楼宇布线等领域仍得到广泛的使 用.
二) 交联聚乙烯电线电缆绝缘 交联聚乙烯(Cross-linke PE,以下简称 XLPE)是聚乙烯受到高能射线 或交联剂的作用,在一定条件下能从线型分子结构转变成体型三维结构.同 时由热塑性塑料转变成不溶的热固性塑料. 目前在电线电缆绝缘运用中, 主 要交联方法有三种: 1) 过氧化物交联.是先用聚乙烯树脂配合适当的交联剂和抗氧剂,根 据需要添加其它成份,制成可交联的聚乙烯混合物颗粒.挤出过程中,通 过热蒸汽交联管道产生交联. 2)硅烷交联(温水交联) .也是一种化学交联的方法,其主要机理是将 有机硅氧烷和聚乙烯在特定的条件下产生交联,交联度一般能达到 60%左 右. 3)辐照交联是利用高能射线如 r 射线,α射线,电子射线等能量,使聚乙烯 大分子中的碳原子激发活性而交联,电线电缆常用的高能射线为电子加速器 产生的电子射线,因该交联是依靠物理能量进行的,故属物理交联. 以上三种不同的交联方式,具有不同的特点和应用(见表 II) :

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