PVC电缆料是以聚氯乙烯为基础树脂,添加稳定剂、增塑剂、润滑剂以及碳酸钙等无机填充物等,经过混配捏合挤出而制备的粒子。
01
PVC树脂的选择
PVC分子量越高,制品的拉伸强度、冲击强度、弹性模量越高,但熔体的流动性与可塑性下降,耐热耐寒性越好,加工温度越高。
电缆料一般要求分子量高,且吸收增塑剂容易,常选用悬浮法疏松型、纯度高、杂质少、鱼眼少低型号PVC树脂。一般选用SG-1或SG-2,但目前这两种树脂偏少,所以很多电缆料采用SG-3型。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,要选用SG-1型。
02
增塑剂的选择
增塑剂的主要作用是降低聚合物的熔融温度和熔体粘度,进而降低聚合物的加工温度,赋予聚合物制品以柔软性和耐低温性能。但增塑剂的加入会使绝缘性能降低。
增塑剂的挥发性及耐热性优劣顺序如下:TOTM > DTDP > DUP > DIDP >DINP > DOTP > DOP。
a. PVC电缆中增塑剂含量一般在 50~60PHR。通常选用耐热性和电绝缘性较好的品种,如DOP,它具有优良的综合性能,增塑效率高、挥发性小、耐寒性和电性能等良好,是理想的主增塑剂。但DOP单独使用难满足绝缘料电绝缘能性的要求。DOTP与DOP性能相近,但耐寒性、耐热稳定性和电绝缘性都好于DOP(比DOP高约18倍)。因此,需将DOP与DOTP增塑剂配合使用,可获得所需性能的绝缘料。
b. 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。
c. 耐温70℃的电缆料,可使用邻苯二甲酸二异癸酯(DIDP)或邻苯二甲酸二异壬酯(DINP)等增塑剂;耐温90℃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105℃的电缆料,则应选用具有更高耐热性的增塑剂,如偏苯三酸三辛酯(TOTM)。
d. 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。
e. 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。
f. 考虑增塑效率,应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。
03
稳定剂的选择
稳定剂盐基型铅盐作主稳定剂,一般选用多种稳定剂配合使用,发挥协同作用,以提高热稳定性。
三盐基性硫酸铅、二盐基性亚磷酸铅并用,可兼顾热、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;目前复合铅稳定剂在PVC电缆料中也有了广泛的应用,添加量在4~6PHR;环保类电缆料中多使用钙/锌复合稳定剂。
04
阻燃剂的选择
PVC电缆料中加入的增塑剂不同,电缆料的阻燃性和发烟性将会有所不同。增塑剂含量增加时,PVC的氧指数降低,对于不同的增塑剂,下降的快慢程度基本一致,因此,需要在配方中添加一定量的阻燃剂。研究发现:随着阻燃剂用量的增加,PVC电缆料的阻燃性能会有明显提高。
(1)加入滑石和陶土作为填充剂时,氧指数提高1到2倍,但是电缆料的燃烧速度也会加倍,最大减光系数不变。
(2)加入Al(OH)3作为填充剂,燃烧速度增加50%,氧指数增加,最大减光系数下降,所以它对发烟量抑制的效果较好。
(3)加入CaCO3填充剂,随着加入量的增加,PVC电缆料的氧指数下降,且最大减光系数也下降,所以加入CaCO3的量不能太多,否则会影响到电缆料的阻燃抑烟效果。但是CaCO3可以作为HCl气体的捕获剂,具有非常显著的效果。
05
润滑剂的选择
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1PHR左右。
06
填充剂的选择
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,在绝缘级电缆料中可选用煅烧陶土(电用级)为填充剂;护套(层)级电缆料可选用碳酸钙为填充剂。
▶ 1、对于一般护套级PVC电缆料,增塑剂用量为 0~60PHR,稳定剂 6~8PHR,润滑剂 1.5~2PHR,填充剂 10~20PHR。增塑效率差的增塑剂,用量应多些;填充料用量大时,增塑剂、润滑剂用量可大些;使用非活性填充剂时,增塑剂、润滑剂用量宜大些;护套级电缆料一般要加入5PHR左右的耐寒增塑剂;
▶ 2、对于一般绝缘级电缆料,增塑剂用量为 40~50PHR,稳定剂 6~8PHR,润滑剂l~1.5PHR,填充剂 10PHR左右;增塑剂、润滑剂用法参照护套级电缆料;
▶ 3、挥发性大的DBP这类增塑剂不能用于电缆料;
▶ 4、耐高温电缆料除了要选用耐高温增塑剂外,还应增加稳定剂用量,添加 0.3~0.5PHR的抗氧剂;
▶ 5、对于绝缘性能要求高的电缆料,应选用煅烧陶土这类填充剂,高分子聚台物增塑剂的增塑效率较差,制定配方时应酌情增加增塑剂用量;
▶ 6、制定透明电缆料配方时,应选用和树脂相容性好的增塑剂,直选用有机锡等透明稳定剂,并严格控制润滑剂的添加量;
▶ 7、设计阻燃电缆料配方时,应选用复合阻燃体系为宜;
▶ 8、制定高聚合度电缆料配方时,应选用复合加工改性剂,提高其加工性能;
▶ 9、制定非迁移电缆料配方时、应选择聚酯类或高分子聚合物类增塑剂;
▶ 10、选用复台稳定剂时,其用量较三盐等稳定剂略多些;
▶ 11、在保证电缆料加工及使用正常的条件下,要尽量减少稳定剂用量,防止其用量过多而产生“填料效应”。
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