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塑道學(xué)苑1新蟲 (初入文壇)
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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(jì) 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(rùn)滑劑以及碳酸鈣等無(wú)機(jī)填充物等,經(jīng)過(guò)混配捏合擠出而制備的粒子。對(duì)于廣大的阻燃工程獅們來(lái)說(shuō),PVC電纜料的選材和配方設(shè)計(jì)一直是個(gè)重點(diǎn)鉆研的問(wèn)題。 那么,PVC電纜料選料以及設(shè)計(jì)配方有哪些注意點(diǎn)呢?首先,我們要從選料說(shuō)起。 PVC樹脂的選擇 PVC分子量越高,制品的拉伸強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度、彈性模量越高,但熔體的流動(dòng)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(hào)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(jí)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(jí)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(jìn)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(huì)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(dú)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(jí)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(duì)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(diǎn)對(duì)電纜料的加熱損失有影響,應(yīng)選擇閃點(diǎn)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(diǎn)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(huì)有所不同。增塑劑含量增加時(shí),PVC的氧指數(shù)降低,對(duì)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(huì)有明顯提高。 小貼士 (1)加入滑石和陶土作為填充劑時(shí),氧指數(shù)提高1到2倍,但是電纜料的燃燒速度也會(huì)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(duì)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(huì)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(rùn)滑劑的選擇 由于有較大量的增塑劑,所以對(duì)內(nèi)潤(rùn)滑劑的要求不是很高。潤(rùn)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(guò)多會(huì)造成成型性及電纜料性能下降。為提高絕緣性,在絕緣級(jí)電纜料中可選用煅燒陶土(電用級(jí))為填充劑;護(hù)套(層)級(jí)電纜料可選用碳酸鈣為填充劑。 聊完了選材,我們?cè)賮?lái)總結(jié)一下配方設(shè)計(jì)的幾個(gè)注意點(diǎn)。 1、對(duì)于一般護(hù)套級(jí)PVC電纜料,增塑劑用量為 0~60PHR,穩(wěn)定劑 6~8PHR,潤(rùn)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(shí),增塑劑、潤(rùn)滑劑用量可大些;使用非活性填充劑時(shí),增塑劑、潤(rùn)滑劑用量宜大些;護(hù)套級(jí)電纜料一般要加入5PHR左右的耐寒增塑劑; 2、對(duì)于一般絕緣級(jí)電纜料,增塑劑用量為 40~50PHR,穩(wěn)定劑 6~8PHR,潤(rùn)滑劑l~1.5PHR,填充劑 10PHR左右;增塑劑、潤(rùn)滑劑用法參照護(hù)套級(jí)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(duì)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(tái)物增塑劑的增塑效率較差,制定配方時(shí)應(yīng)酌情增加增塑劑用量; 6、制定透明電纜料配方時(shí),應(yīng)選用和樹脂相容性好的增塑劑,直選用有機(jī)錫等透明穩(wěn)定劑,并嚴(yán)格控制潤(rùn)滑劑的添加量; 7、設(shè)計(jì)阻燃電纜料配方時(shí),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(shí),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(shí)、應(yīng)選擇聚酯類或高分子聚合物類增塑劑; 10、選用復(fù)臺(tái)穩(wěn)定劑時(shí),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(guò)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(méi)有覺(jué)得PVC電纜料選材和配方設(shè)計(jì)瞬間easy好多了呢? |
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