电线电缆用软聚氯乙烯电缆料

电线电缆用软聚氯乙烯电缆料一、PVC电缆料分类：电线电缆用软聚氯乙烯电缆料（以下简称PVC电缆料）一般分为绝缘级和护层级，有时还可以详细分为绝缘、护层、耐侯、阻燃、无卤等等。详细分类及其应用看附表1，机械物理性能及电性能国家标准看附表2二、PVC电缆料性能特点：1．绝缘级PVC电缆料要求绝缘性好，护层级PVC电缆料要求耐热性好2．外观：绝缘级PVC电缆料颜色有白色、红色、黑色、黄色、蓝色、绿色、橙色、灰色、棕色、青绿色、粉红色等多种。护层级PVC电缆料颜色有黑色、白色、灰色等。PVC电缆料必须塑化良好，色泽均匀，不应有明显杂质。三．线缆行业对电缆料的要求：过去，线缆业生产的线缆往往以表面光亮为荣。为此，线缆业除要求PVC电缆料的生产厂提供的颗粒在挤出时应表面光亮外，还往往通过提高挤出温度等方法来达到表面光亮的目的；然而，随着时间的推移，线缆业的美学观发生了变化，目前众多线缆生产者、销售者、使用者（特别是三资企业）提出希望PVC电缆料行业生产的塑料挤出成缆后外观能具有柔和的亚光效果，从这一要求考虑，PVC电缆料行业未能达标。由于线缆的应用领域不同而对电缆料的要求也不一样。随着汽车工业的发展，汽车用线缆业日益增多，汽车用低压电缆有刮磨次数的要求，为此汽车线缆生产商对PVC电缆料提出了耐磨性的要求，通常的电缆料远远不能满足要求，这就要求PVC电缆料的配方研制人员使用新的材料研制新的配方，以满足汽车线缆商的要求。汽车高压点火线的用量也很大，它不同于其它线缆的特殊要求是要进行电线表面放电试验，因而要求PVC电缆料具有较高的体积电阻率，同时鉴于使用方面的要求，汽车线缆商还要求高压点火线要柔软有弹性，而对于PVC电缆料来说，要柔软有弹性，就要增加更多的增塑剂，而更多增塑剂的加入又意味着体积电阻率的下降，这本身是一对矛盾，如何解决和处理好这一矛盾，是汽车线缆业对PVC电缆料提出的又一要求。通讯产业的发展，带动了程控交换机的进步，亦带来了大量程控线缆的需求。国内程控线缆的制造商有许多进行了设备引进，使用进口材料能以1000m/min左右速度挤出，且挤出的线缆绝缘电阻高、老化性能好（能经受符合UL标准要求的烘箱老化），而国产PVC电缆料行业面临挤出放线速度慢、绝缘电阻低、电化性能欠佳的问题。电线电缆的阻燃是今后发展的方向，多年来PVC电缆料行业顺应这一方向的发展要求，研制成功了具有一般阻燃性能（即氧指数在30以上）的阻燃PVC电缆料。但随着时代的发展、社会的进步，用户对电线电缆的阻燃性能又提出了新的需求，燃烧试验亦进行了改进，原有阻燃PVC电缆料已不能满足要求，特别是阻燃PVC电缆料在燃烧时产生大量的黑色烟雾和HCL气体，严重影响火灾发生时的人员逃生、危急人民生产财产安全的问题越来越受到重视，高性能低烟低卤阻燃PVC电缆料的研制应运而生，降低电缆燃烧时的烟密度，提高透光率成为阻燃PVC电缆料研制中的首要问题。四、PVC电缆料行业对PVC树脂的需求1.分子质量分布均匀的PVC树脂开放式炼胶机生产的PVC电缆料的混制工艺已相当完善，但是当使用螺杆挤出机作为主要混制设备时，由于混制过程中物料所受的剪切力较在开炼机上所受的剪切力低，部分高分子质量的PVC树脂难以塑化，因而塑化效果不如开放式生产的工艺质量好。但鉴于螺杆式混制工艺具有密闭性好、不易混入杂质、劳动强度低、劳动生产率高、影响产品质量的人为因素较少等优点，因而成为今后PVC电缆料混制的主要发展方向，特别是双螺杆混制设备的日益成熟，这一方向更趋于明朗。这就需要PVC树脂厂提高PVC树脂分子质量分布的均匀度，减少鱼眼数量、提高产品质量，以满足螺杆式混制工艺的要求。2.PVC消光树脂亚光（消光）PVC树脂的生产，亦应作为树脂生产厂的攻关项目。研究表明，通用的PVC树脂成型加工时降低加工温度可达到消光的目的，但是降低加工温度会造成树脂混炼、熔融不充分，即使制品的机械性能降低，又使制品表面消光不均匀。另外，改变成型加工配方，填充大量的无机填料，也可达到部分消光的目的，若添加的无机填料量太少，消光效果不明显，即使大量添加，消光效果提高得也不多，而且加入大量无机填料也大大降低了线缆的机械性能，存在着对加工条件依赖较大，消光效果不充分的缺点。因而，亚光塑料的实现，还有赖于PVC消光树脂的生产。3.本体法PVC树脂本体法生产的PVC树脂与PVC电缆料行业现普遍采用悬浮法PVC树脂相比，具有杂质含量极少、流化温度较低、流动性能较好、不同批次产品质量一致性好以及残留VCM低等特点，适用于高透明度、高绝缘、高速挤出以及无毒PVC电缆料的生产。但本体法PVC树脂在PVC电缆料中的应用情况未见相关报道，本体法PVC树脂生产企业应该与PVC电缆料加工企业密切配合，早日将本体法PVC树脂应用于PVC电缆料中。4.高聚合度PVC树脂目前，许多PVC树脂厂已经开发研制成功并工业化生产的高聚合度（P2500和P4000）PVC树脂，已经得到很多PVC电缆生产厂的认可并投入了生产。鉴于此，PVC树脂厂除应按GB/T5761-93悬浮法聚氯乙烯树脂生产常规产品外，还要适当安排高聚合度树脂的生产，以满足PVC电缆料行业的需求，更好地为下游产品服务。五、电缆料配方设计要点PVC成型加工所需要的塑化温度与分解温度接近，较难加工，且PVC本身稳定性、脆性较差，必须与稳定剂、润滑剂、增塑剂、颜料和冲击改性剂等合理搭配，才能生产出各种型号的电缆料。电缆料主题配方公式：PVC+增塑剂+稳定剂+润滑剂+抗静电剂+其他配料。1.树脂选择：树脂是电缆料主要原料，因此成型加工首先要考虑的是选择合适的PVC。1）选择树脂的类型上面已经提到本体法树脂的优点，对绝缘级电缆料最好选择本体法PVC树脂，但现在PVC电缆料行业现普遍采用悬浮法PVC树脂，主要原因是悬浮法较好解决了撤热问题，其后处理技术也不复杂。整个制造工艺易掌握，成本低，是产量最大的一种，而本体聚合技术难度最大，聚合时散热及聚合物粒度的控制难解决，所以工业化进程缓慢。2）选择树脂分子量树脂的分子量与电缆料的物理机械性能有关，分子量高，电缆料拉伸强度、冲击强度高，但加工时流动性和可塑性较低，所需加工温度较高，需要加增塑剂。电线电缆用软聚氯乙烯电缆料应该采用分子量高的PVC。绝缘材料普遍采用的PVC树脂是PVC-SG2一级品，是悬浮法PVC。在高电性能绝缘料中一般采用PVC-SG1一级品比较合适，其电绝缘性能相对其他悬浮法树脂较好。2.增塑剂体系：PVC塑料大分子中由于Cl-的负电性，整个PVC分子成为一个大的偶极子，偶极子间产生的作用力，使分子链没有活动的可能，分子缠绕成团状或卷曲状，材料呈坚硬状态。增塑剂的加入，溶于聚合物分子之间，起隔离、屏蔽、偶合作用，消弱了分子间作用力，从而增加分子链的移动性，降低了分子链的结晶性，使玻璃化温度，流动温度降低。改善了树脂加工性。而随着PVC分子问作用力减小，自由体积增加，因而提高了离子载流子的迁移率．使导电性增加，体积电阻率下降。因此增塑剂加入量需要适当控制为好。增塑剂的性能由化学结构决定，按化学结构可分为如下几类。①邻苯二甲酸类，如DOP,DBP,DIDP等是增塑剂的主体。②脂肪酸二元酸酯类，如DOA,DOS等是作为耐寒的辅助增塑剂。③磷酸酯类，如DCP具有阻燃性，但耐寒性差，毒性大。④环氧酯类，如ESO可以提高耐热性、耐侯性。⑤聚酯类，耐热、耐侯、耐油性好，相容性和加工性差。⑥烷基磺酸苯酯类，如M-50相容性、耐侯性、机械电性能好。⑦含氯增塑剂，如氯化石蜡阻燃性、绝缘性好，但相容性差。⑧多元醇酯类，如季戊四醇酯耐热性好，二元醇酯耐寒性好。⑨偏苯二酸酯类，耐热、耐久性好。实际生产中为了兼顾各中要求，配方中几种增塑剂复合使用，这样才能配方体系中各种增塑剂有互补作用，从而达到协同效果。PVC树脂常用增塑剂看附表3３.稳定剂体系PVC热稳定性较差，加热到100℃以上时，放出氯化氢，氯化氢有自催化作用，在有氧存在，且有铁、铝、锌、锡、铜与镉等离子的作用时，对PVC降解起催化作用，形成含不饱和共轭结构的化合物，使电缆料变色、变形、机械强度下降、电性能下降等等。因此在加工配方中加入热稳定剂、抗氧剂、光稳定剂与螯合剂等。选择稳定剂要根据电缆料的要求，从耐热性、耐寒性、加工性、相容性、电绝缘性等方面加以考虑。1）热稳定剂热稳定剂作用是吸收和中和PVC树脂热分解释放出的HCl，并与PVC树脂产生的不稳定聚烯结构起加成反应，以阻缓PVC树脂降解。热稳定剂主要有以下几种。①铅盐类稳定剂，如三碱式硫酸铅、二碱式亚磷酸铅等，有良好的热稳定性、电性能、价廉。但由于铅盐有毒，国外已禁止使用。②金属皂类，如硬酯酸钙、硬酯酸锌、硬酯酸铅、镉等，金属皂类稳定剂相互间良好的协同效应，两种以上金属皂并用效果较好。钙锌类稳定剂无毒，但热稳定性相对较低；镉皂耐热时间短，有毒；钡皂耐热时间长，易渗出。③有机锡稳定剂，如马来酸二正辛基锡，硫醇锡等，有极好的热稳定性，是PVC制品中使用最普遍的热稳定剂，但其价贵，一般用量不超过2份。④环氧化合物，如环氧大豆油，环氧硬脂酸酯，通常作辅助稳定剂。⑤液体复合热稳定剂，是由有机化合物的金属皂、溶剂（如白油、多元醇等），抗氧剂复合配制的。⑥有机磷酸酯类，如亚磷酸三苯酯，有很好的初期着色性，长期稳定性。2）光稳定剂PVC电缆料在日光或强的荧光下，由于吸收了紫外光能量，引发了自动氧化反应，促使PVC降解与老化，假如光稳定剂，以提高紫外线抗紫外线能力。通常光稳定剂的用量为0.01～0.5份。光稳定剂按其作用机理可分为以下几种。①光屏蔽剂，屏蔽外光波，多为无机填料，如碳黑。②紫外线吸收剂，选择性强烈吸收高能量紫外光，经性能量转换和释放，主要是二苯甲酮和苯并三唑类。③猝灭剂，不强烈吸收紫外线，而是通过分子间的能量转移，将激发态的分子“猝灭”，主要是锡的有机络合物。④自由基捕获剂，是具有空间位阻效应的哌啶衍生物。3）抗氧剂是链断裂终止剂或称自由基消除剂，有主抗氧剂（自由基终止剂）和辅助抗氧剂（过氧化合物分解剂和金属离子钝化剂）二类。主抗氧剂主要有双酚A，多酚类。辅助抗氧剂常用的为亚磷酸酯类，主辅抗氧剂并用，有良好的协同效应。4）螯合剂在PVC塑料稳定体系中，亚磷酸酯类不仅是辅助抗氧剂，而且又起螯合剂作用。它能与促使PVC脱HCl的有害金属离子生成金属络合物。4.润滑剂用以减轻摩擦的物质称润滑剂。根据润滑剂的作用机理，可将其分为外部润滑剂和内部润滑剂两类。外部润滑剂的作用是一种界面润滑，它们与聚合物的相容性很小，在加工过程很容易从聚合物内部转折到表面，形成一个润滑剂分子层，降低聚合物与设备表面的摩擦力。内部润滑剂与聚合物有一定的相容性，产生一种增塑作用，削弱了聚合物分子之间的内聚力，减小其内摩擦。外部润滑剂和内部润滑剂的作用是相对而言，实际上大多数润滑剂兼具两种润滑作用。一般润滑剂的分子结构中都含有长链的非极性基和极性基两部分，这两种基团在不同聚合物中表现出不同的相容性，从而显示出不同的内外润滑作用。按照化学组成，常用的润滑剂可分为如下几类：脂肪酸及其酯类、脂肪酸酰胺、金属皂、烃类、有机硅化合物、其他（包括高级醇、复合润滑剂等）。在设计配方时应考虑到润滑剂的特性，聚合物的性质，加工工艺，加工设备，制品性能等多种因素。不同的应用对润滑剂有着不同的要求，但总的来说，理想的润滑剂应满足如下要求：①润滑效能高且持久；②与树脂的相容性大小适中，内部和外部润滑作用平衡；③表面张力小，粘度小，在界面处的扩散性好，易形成界面层；④不降低聚合物的力学强度、热变形温度、耐候性、透明性和电性能等；⑤本身的耐热性和化学性稳定性好，在高温加工中不分解，不挥发，不与树脂和其他助剂发生有害反应；⑥不腐蚀设备，不污染制品，没有毒性。一种润滑剂很难满足上述所有要求，实际上将几种润滑剂配合使用，近年来复合润滑剂发展很快，也多出自此因。5.阻燃剂阻燃剂又称耐火剂和防火剂，是加入电缆料中能阻止引燃或抑制火焰传播的助剂。主要是通过阻燃剂产生较多量的不可燃气体或药剂电缆料不易燃烧而达到防火的目的。具有实用价值的阻燃