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阻燃工程獅必讀 | PVC電纜如何選材以及配方設(shè)計 已有1人參與
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PVC電纜料是以聚氯乙烯為基礎(chǔ)樹脂，添加穩(wěn)定劑、增塑劑、潤滑劑以及碳酸鈣等無機填充物等，經(jīng)過混配捏合擠出而制備的粒子。對于廣大的阻燃工程獅們來說，PVC電纜料的選材和配方設(shè)計一直是個重點鉆研的問題。 那么，PVC電纜料選料以及設(shè)計配方有哪些注意點呢？首先，我們要從選料說起。 PVC樹脂的選擇 PVC分子量越高，制品的拉伸強度、沖擊強度、彈性模量越高，但熔體的流動性與可塑性下降，耐熱耐寒性越好，加工溫度越高。 電纜料一般要求分子量高，且吸收增塑劑容易，常選用懸浮法疏松型、純度高、雜質(zhì)少、魚眼少低型號PVC樹脂。一般選用SG-1或SG-2，但目前這兩種樹脂偏少，所以很多電纜料采用SG-3型。高級電絕緣材料應(yīng)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，要選用SG-1型。 增塑劑的選擇 增塑劑的主要作用是降低聚合物的熔融溫度和熔體粘度，進而降低聚合物的加工溫度，賦予聚合物制品以柔軟性和耐低溫性能，但增塑劑的加入會使絕緣性能降低。增塑劑的揮發(fā)性及耐熱性優(yōu)劣順序如下：TOTM > DTDP > DUP > DIDP >DINP > DOTP > DOP。 a. PVC電纜中增塑劑含量一般在 50~60PHR。通常選用耐熱性和電絕緣性較好的品種，如DOP，它具有優(yōu)良的綜合性能，增塑效率高、揮發(fā)性小、耐寒性和電性能等良好，是理想的主增塑劑。但DOP單獨使用難滿足絕緣料電絕緣能性的要求。DOTP與DOP性能相近，但耐寒性、耐熱穩(wěn)定性和電絕緣性都好于DOP（比DOP高約18倍）。因此，需將DOP與DOTP增塑劑配合使用，可獲得所需性能的絕緣料。 b. 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(huán)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。 c. 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；耐溫90℃的電纜料，應(yīng)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(yīng)選用具有更高耐熱性的增塑劑，如偏苯三酸三辛酯（TOTM）。 d. 增塑劑的酸值對電纜料的電絕緣性、耐熱性有影響，應(yīng)選擇酸值較小的增塑劑。 e. 增塑劑的分子量、閃點對電纜料的加熱損失有影響，應(yīng)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。 f. 考慮增塑效率，應(yīng)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(guān)，減少增塑劑量有利于提高絕緣性能。 穩(wěn)定劑的選擇 穩(wěn)定劑鹽基型鉛鹽作主穩(wěn)定劑，一般選用多種穩(wěn)定劑配合使用，發(fā)揮協(xié)同作用，以提高熱穩(wěn)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(wěn)定性；耐高溫電纜主穩(wěn)定劑采用耐熱性好的二鹽基性苯二甲酸鉛；目前復(fù)合鉛穩(wěn)定劑在PVC電纜料中也有了廣泛的應(yīng)用，添加量在4~6PHR；環(huán)保類電纜料中多使用鈣/鋅復(fù)合穩(wěn)定劑。 阻燃劑的選擇 PVC電纜料中加入的增塑劑不同，電纜料的阻燃性和發(fā)煙性將會有所不同。增塑劑含量增加時，PVC的氧指數(shù)降低，對于不同的增塑劑，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劑。研究發(fā)現(xiàn)：隨著阻燃劑用量的增加，PVC電纜料的阻燃性能會有明顯提高。 小貼士 （1）加入滑石和陶土作為填充劑時，氧指數(shù)提高1到2倍，但是電纜料的燃燒速度也會加倍，最大減光系數(shù)不變。 （2）加入Al（OH）3作為填充劑，燃燒速度增加50%，氧指數(shù)增加，最大減光系數(shù)下降，所以它對發(fā)煙量抑制的效果較好。 （3）加入CaCO3填充劑，隨著加入量的增加，PVC電纜料的氧指數(shù)下降，且最大減光系數(shù)也下降，所以加入CaCO3的量不能太多，否則會影響到電纜料的阻燃抑煙效果。但是CaCO3可以作為HCl氣體的捕獲劑，具有非常顯著的效果。 潤滑劑的選擇 由于有較大量的增塑劑，所以對內(nèi)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。 填充劑的選擇 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，在絕緣級電纜料中可選用煅燒陶土（電用級）為填充劑；護套（層）級電纜料可選用碳酸鈣為填充劑。 聊完了選材，我們再來總結(jié)一下配方設(shè)計的幾個注意點。 1、對于一般護套級PVC電纜料，增塑劑用量為 0～60PHR，穩(wěn)定劑 6～8PHR，潤滑劑 1.5～2PHR，填充劑 10～20PHR。增塑效率差的增塑劑，用量應(yīng)多些；填充料用量大時，增塑劑、潤滑劑用量可大些；使用非活性填充劑時，增塑劑、潤滑劑用量宜大些；護套級電纜料一般要加入5PHR左右的耐寒增塑劑； 2、對于一般絕緣級電纜料，增塑劑用量為 40～50PHR，穩(wěn)定劑 6～8PHR，潤滑劑l～1.5PHR，填充劑 10PHR左右；增塑劑、潤滑劑用法參照護套級電纜料； 3、揮發(fā)性大的DBP這類增塑劑不能用于電纜料； 4、耐高溫電纜料除了要選用耐高溫增塑劑外，還應(yīng)增加穩(wěn)定劑用量，添加 0.3～0.5PHR的抗氧劑； 5、對于絕緣性能要求高的電纜料，應(yīng)選用煅燒陶土這類填充劑，高分子聚臺物增塑劑的增塑效率較差，制定配方時應(yīng)酌情增加增塑劑用量； 6、制定透明電纜料配方時，應(yīng)選用和樹脂相容性好的增塑劑，直選用有機錫等透明穩(wěn)定劑，并嚴格控制潤滑劑的添加量； 7、設(shè)計阻燃電纜料配方時，應(yīng)選用復(fù)合阻燃體系為宜； 8、制定高聚合度電纜料配方時，應(yīng)選用復(fù)合加工改性劑，提高其加工性能； 9、制定非遷移電纜料配方時、應(yīng)選擇聚酯類或高分子聚合物類增塑劑； 10、選用復(fù)臺穩(wěn)定劑時，其用量較三鹽等穩(wěn)定劑略多些； 11、在保證電纜料加工及使用正常的條件下，要盡量減少穩(wěn)定劑用量，防止其用量過多而產(chǎn)生“填料效應(yīng)”。 介紹到這里，各位阻燃工程獅們，有沒有覺得PVC電纜料選材和配方設(shè)計瞬間easy好多了呢？ |
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2樓2023-04-19 11:11:50
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