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PVC電纜料配方設計及實例
時間:2019-01-18      點擊數:2799

PVC技術知識介紹(71):PVC電纜料配方設計及實例

PVC電纜料是由聚氯乙烯樹脂、穩定劑、增塑劑、填充劑、潤滑劑、抗氧劑、著色劑等組成。PVC電纜料的耐電壓和絕緣電阻比較高,但介電常數和介電損耗較大。因此,一般主要用作低壓(≤1KV)和中高壓(6~10KV)電纜的絕緣層。PVC塑料由于具有難燃、耐油、耐電暈、耐化學腐蝕和良好的耐水性能,因此還廣泛用作電線電纜的護層材料。利用添加特種性能助劑或改性劑,可以分別制造出耐熱型(105℃)、耐寒型、耐油型、難燃型、特軟型和無毒型的PVC電纜料,以滿足特殊電線電纜產品的需要。

電纜料在PVC配方中屬于性能要求較高的品種,特別是電絕緣性、耐低溫性和耐老化性等都有一定要求。配方設計時必須考慮這些特殊的要求。

PVC電纜料可分為護層級和絕緣級兩種。護層級要求耐熱性好,而絕緣級則要求絕緣性好。

組分選擇的要點如下:

1、  PVC樹脂:

要求分子量高,而且吸收增塑劑容易,因此選用懸浮法疏松型PVC樹脂。另外,還應選用純度高的、雜質少的、魚眼少的低型號樹脂,一般選用SG-1或SG-2,目前一些廠家也有選擇SG-5型的樹脂的,但原則上不提倡。目前由于1、2型樹脂偏少,所以很多電纜料采用的是SG-3型PVC樹脂。高級電絕緣材料應選用SG-1型樹脂,一般電絕緣材料可選用SG-2、3型。耐熱級要求高的電纜料,更要選用SG-1型。

2、  增塑劑:

增塑劑含量一般在50PHR左右,最高高達60PHR。通常選用耐熱性和電絕緣性較好的品種,如DOP,為改善耐寒性可添加DOS、DOA,為提高耐熱性可添加偏苯三酸三辛酯。幾種增塑劑復合使用往往效果好,實際電纜料配方中一般增塑劑都是復合使用的。

電絕緣性高的電纜料,主增塑劑可選用磷酸酯,通用級則可選用苯二酸酯作主增塑劑。氯化石蠟可提高電絕緣性。脂肪酸酯、環氧增塑劑都可改善電纜料的耐低溫性能,且后者耐氣候性也很好。

增塑劑的耐揮發性能和耐熱性是決定電纜料的耐高溫性能的關鍵。對于耐溫70℃的電纜料,可使用鄰苯二甲酸二異癸酯(DIDP)或鄰苯二甲酸二異壬酯(DINP)等增塑劑。對于耐溫90℃的電纜料,應使用鄰苯二甲酸雙十一酯、鄰苯二甲酸雙十三酯。耐高溫105℃的電纜料,則應選用具有更高耐熱性的增塑劑,如偏苯三酸三辛酯(TOTM)。

增塑劑的酸值對電纜料的電絕緣性、耐熱性有影響,應選擇酸值較小的增塑劑。增塑劑的分子量、閃點對電纜料的加熱損失有影響,應選擇閃點較高、分子量較大的增塑劑,如鄰苯二甲酸二丁酯與鄰苯二甲酸二辛酯比較,己二酸二辛酯與癸二酸二辛酯比較,前者分子量小,閃點低,故加熱損失也較大。

選用增塑劑時還應考慮其增塑效率。選用增塑效率較高的增塑劑,可以減少配方中增塑劑用量。增塑劑用量與絕緣性能有關,減少增塑劑量有利于提高絕緣性能。

3、  穩定劑

鹽基性鉛鹽作主穩定劑,一般選用多種穩定劑配合使用,發揮協同作用,以提高熱穩定性。三鹽基性硫酸鉛、二鹽基性亞磷酸鉛并用,可兼顧熱、光穩定性。耐高溫電纜主穩定劑采用耐熱性好的二鹽基性苯二甲酸鉛。國外配方大多是無鉛、無鎘的,以防止鉛、鎘中毒。目前復合鉛穩定劑在PVC電纜料中也有了廣泛的應用,添加量在4~6PHR。環保類電纜料中多使用鈣/鋅復合穩定劑。在配方中添加抗氧劑,可以抑制PVC的熱氧化降解??寡鮿┛梢赃x用雙酚A。

4、  潤滑劑:

由于有較大量的增塑劑,所以對內潤滑劑的要求不是很高。潤滑劑主要是提高電纜料的表面光亮度。常選用金屬皂類、硬脂酸及石蠟等,加入量為1PHR左右。

5、  填充劑:

電纜料中加入填料可以提高電絕緣性能、耐熱性能和降低成本,但用量過多會造成成型性及電纜料性能下降。為提高絕緣性,在絕緣級電纜料中科選用煅燒陶土(電用級)為填充劑。護套(層)級電纜料可選用碳酸鈣為填充劑。 

參考配方:(重量份)

PVC絕緣級電纜料

(1)

PVC                  100               二堿式亞磷酸鉛              2

DOP                   20               硬脂酸鉛                    0.8

氯化石蠟               18               硬脂酸鈣                    0.4

M-50                   18               碳酸鈣                      4

三堿式硫酸鉛            3                煅燒陶土                    6

(2)低成本

PVC                   100               DOP                        38

環氧大豆油              3                氯化石蠟                    12

三鹽基性硫酸鉛          5                二鹽基性硬脂酸鉛            2

陶土                    10               碳酸鈣                      10

(3)

PVC                    100              堿式碳酸鉛                   6

DOP                     34              硬脂酸鈣                     1

42%氯化石蠟             17              雙酚A                       0.25

電氣級陶土               10

相關性能:硬度(邵氏)91;拉伸強度20MPa;伸長率430%;拉伸強度保持率105%;伸長保持率92%;電線耐溫60℃。

(4)

PVC                    100              堿式碳酸鉛                    6

DOP                     27.5              硬脂酸鈣                     1

52%氯化石蠟             27.5              雙酚A                       0.25

電氣級陶土               10

相關性能:硬度(邵氏)89;拉伸強度20MPa;伸長率420%;拉伸強度保持率104%;伸長保持率100%;電線耐溫60℃。

(5)

PVC                      100             三堿式硫酸鉛                  6

DIDP                      55              硬脂酸鈣                      1

電氣級陶土                 10              雙酚A                       0.25

相關性能:硬度(邵氏)83;拉伸強度17.2MPa;伸長率390%;拉伸強度保持率104%;伸長保持率117%;電線耐溫90℃。

(6)

PVC                      100             三堿式硫酸鉛                  6

DIDP                      45              硬脂酸鈣                      1

42%氯化石蠟               15              雙酚A                       0.25

電氣級陶土                 10

相關性能:硬度(邵氏)83;拉伸強度16.8MPa;伸長率310%;拉伸強度保持率100%;伸長保持率113%;電線耐溫90℃。

(7)

PVC                      100             三堿式硫酸鉛                  6

DIDP                      40              硬脂酸鈣                      1

52%氯化石蠟               22              雙酚A                       0.25

電氣級陶土                 10

相關性能:硬度(邵氏)85;拉伸強度18.3MPa;伸長率340%;拉伸強度保持率99%;伸長保持率109%;電線耐溫90℃。

(8)

PVC                        100               硬脂酸鈣                   1

季戊四醇辛酸丁酸酯          55               雙酚A                     0.25

爾堿式鄰苯二甲酸             6

相關性能:硬度(邵氏)83;拉伸強度17.7MPa;伸長率320%;拉伸強度保持率106%;伸長保持率103%;電線耐溫105℃。

(9)

PVC                         100               DOP                      22

DIDP                         12               三鹽基硫酸鉛             3

氯化石蠟                     10               硬脂酸鉛                 0.5

硬脂酸鋇                     1                雙酚A                    0.3

碳酸鈣                       20               鈦白粉                   適量

(10)70℃

PVC                         100               DOP                       45

三鹽基硫酸鉛                 4                二鹽基亞磷酸鉛             3

硬脂酸鉛                     0.5              硬脂酸鋇                   1

碳酸鈣                       10               雙酚A                     0.5

鈦白粉                        2               色                        適量

(11)600V

PVC                           100             DOP                        40

50%氯化石蠟                   15              三鹽基性硫酸鉛              5

二鹽基硬脂酸鉛                0.5             硬脂酸鉛                    0.5

碳酸鈣                        20              煅燒陶土                    10

(12)600V

PVC                          100             DOP                        50

三堿式硫酸鉛                   2              硬脂酸鋇                     1

粘土                           10

PVC護套級電纜料

(1)

PVC                           100             二堿式亞磷酸鉛               2

DIDP                           30             硬脂酸鋇                      1

TCP                            12             硬脂酸鉛                      1

DOP                            13             碳酸鈣                        8

三堿式硫酸鉛                     3

(2)耐熱105℃

PVC                            100            硬脂酸鋇                     0.6

TOTM                          62             二堿式鄰苯二甲酸鉛            6

三堿式硫酸鉛                     1             雙酚A                       0.4

硬脂酸鉛                        0.6

(3)耐熱70℃

PVC                            100            DOP                         35

 

DOS                            10             三堿式硫酸鉛                 4

二堿式亞磷酸鉛                   3             硬脂酸鋇                     1

硬脂酸鉛                        0.5             碳酸鈣                      15

鈦白粉                           2              雙酚A                     0.5

(4)柔軟型

PVC                            100             DOP                       30

DOS                             30             環氧酯                      6

硬脂酸鋇                          3             硬脂酸鎘                   1.5

雙酚A                           0.25

(5)耐寒

PVC                              100            DOP                      10

DOS                              28             T-50                      18

52%氯化石蠟                       8             三堿式硫酸鉛               3

二堿式亞磷酸鉛                     4             二堿式硬脂酸鉛             1

硬脂酸鈣                           1             雙酚A                    0.5

碳酸鈣                             5

(6)非遷移型

PVC                              100            聚酯增塑劑                 66

三堿式硫酸鉛                       5             硬脂酸鉛                   1

礦物油                            0.3

(7)耐光型

PVC                              100            DOP                      22

DOS                              20             TCP                       7

T-50                               5            三鹽基硫酸鉛                2

二鹽基亞磷酸鉛                     5            二鹽基硬脂酸鉛             0.3

硬脂酸鋇                           0.7           雙酚A                     0.1

UV-529                             0.1

(8)耐磨型

PVC                               100          二堿式硫酸鉛                 1

三堿式硫酸鉛                        5           偏苯三酸三辛酯              40

三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯          5

(用電子束輻照交聯)耐磨性≥500周

(9)耐疲勞

PVC                                100          三堿式硫酸鉛                 6

DOP                                60           硬脂酸鉛                     1

介酸酰胺                            0.5          碳酸鈣                      50

相關性能:可反復彎曲5萬~6萬次。

(10)耐油型

PVC                                100          氯化石蠟                    13

741                                  40          三堿式硫酸鉛                 3

DOP                                 20          二堿式硫酸鉛                 2

DBP                                 8           雙酚A                      0.4

TCP                                 18          Ba/Cd/Zn復合液              1

741為ELVALOY741,是美國杜邦公司生產的乙烯-醋酸乙烯-一氧化碳共聚物產品。

(11)透明型

PVC                                  100         DOP                  25

硬脂酸鋇                              1           DBP                  15

硬脂酸鈣                              0.8         硬脂酸                0.3

有機錫8831                           2.5         亞磷酸三苯酯          0.3

其它特殊性能電纜料

(1)高性能PVC電纜料

PVC                               100           煅燒陶土               5

TOTM                             40            潤滑劑                 1

三堿式硫酸鉛                       5

相關性能:體積電阻率8×1015Ω?cm;ε=4.2;介電損耗角正切值0.85。

(2)阻燃、低煙、耐熱PVC電纜料

PVC                              100            二堿式硫酸鉛            2

TOTM                             40             硬脂酸鉛               0.8

三堿式硫酸鉛                      6             硬脂酸鋇               0.7

硬脂酸                           0.3            三氧化二銻              2

石蠟                             0.5            硼酸鋅                  8

抗氧劑7096                      0.5             碳酸鈣                 10

相關性能:氧指數31.8%;單位質量煙密度14.5g;體積電阻率5.9×1012Ω?cm;熱老化質量損失≤22.7g/m2;135℃,168h老化后拉伸強度≥20.7MPa。

(3)低煙阻燃PVC電纜料

PVC                        100              穩定劑                  7

DOP                         30              水合硼酸鋅/Sb2O3(1:1)    4~6

氯化石蠟                    20               氫氧化鋁               20~40

TCP                         15               抗氧劑                  0.5

相關性能:拉伸強度18.7MPa;伸長率330%;體積電阻率3.7×1012Ω?cm;介電強度22.8V/m;氧指數32%;最大煙密度295Dm。

(4)低煙低鹵阻燃PVC電纜料

PVC                         100             DOP                    40

DOS                          10             三堿式硫酸鉛            5

硬脂酸鉛                     1              TCP                     2

水合硼酸鋅                    6             氫氧化鋁                40

三氧化鉬                     1.5            碳酸鈣                  90

(5)耐120℃PVC電纜料

PVC                           100           二堿式鄰苯二甲酸鉛       3

三堿式硫酸鉛                   4            雙酚A                   0.5

二堿式硫酸鉛                   4            抗氧劑1010              0.4

硬脂酸鉛                       1            活性碳酸鈣               10

二堿式硬脂酸鉛                 3            TOTM                     30

(6)化學交聯PVC電纜料

PVC                            100          TAIC交聯劑             2~6

穩定劑                         4.5          DCP                     0.5~0.8

增塑劑                          40

(7)耐105℃阻燃PVC電纜料

PVC                             100            TOTM                 33

DTDP                             10            氯化石蠟             8

三氧化二銻                       5             三鹽基硫酸鉛         4.5

二鹽基亞磷酸鉛                   3             硬脂酸鋇             2

雙酚A                           0.5           碳酸鈣                3

(7)屏蔽用半導電材料

PVC                             100           DOP                   35

二鹽基鄰苯二甲酸鉛               5            硬脂酸鈣              2

乙炔炭黑                       50~80

PVC配方中加入乙炔炭黑,體積電阻率可達103Ω?cm,成為半導電材料。

(8)耐油PVC電纜料

PVC                             100            丁腈橡膠              40

DOP                             30              磷酸三甲苯酯         20

氯化石蠟                        10              三鹽基硫酸鉛         5

雙酚A                         0.3~0.5          液體Ba/Cd/Zn         1

(9)無鉛無鎘PVC電纜料

PVC                             100               DOP                45

環氧大豆油                       5              Ba/Cd/Zn穩定劑       4

煅燒粘土                         10              高熔點石蠟          0.5

(10)無鉛無鎘耐熱PVC電纜料

PVC                             100             DIDP                  20

環氧大豆油                       4              三密石酸辛酯          15

Ba/Cd/Zn穩定劑                   5             煅燒粘土               10

高熔點石蠟                       0.5


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