塑料改性技术在电线电缆材料中的应用
2019-03-07 11:06:31
跟着我国经济的飞速开展, 电线电缆材料的需求量增加很快, 一起跟着安全及环保等方面的要求, 对电线电缆料也提出了新的要求,将塑料改性技能引进到电线电缆材料的运用上不只可以满意安全、环保等要求, 一起也将下降各厂商的出产本钱。
1聚氯乙烯(PVC)电线电缆料
出产电缆料的根底树脂首要是PVC、聚乙烯(PE)和聚(PP)。其间, PVC的运用量最大。PVC树脂具有难燃、耐油、耐化学药品腐蚀、耐水等特色,一起具有物理机械功用好、电功用优秀等长处, 是电线电缆职业较为抱负的包覆材料;可是PVC材料存在耐温性、耐候性、耐磨性较差,运用进程中增塑剂的析出使材料老化功用变差等缺陷, 使PVC材料难以习惯当时环保要求, 也难以习惯某些特种线缆的要求。此外,PVC作为电缆料的最大弊端是在焚烧进程中会开释很多的烟雾和有毒、腐蚀性的氯化氢(HCl)气体。因而,对PVC改性以前进其归纳功用是现在面临的首要问题。对PVC改性办法较多, 运用于电线电缆改性的首要办法有:
(1)无毒PVC热安稳剂的运用
钙/锌复合安稳剂是无毒PVC热安稳剂中的重要品种。也是近年来复合安稳剂中研讨开发最为活泼的范畴之一。其研讨方向是通过各种辅佐安稳剂的复配,不断前进其热安稳性, 赋予更多功用性, 使其可用于电线电缆等范畴, 耐热性有了很大前进,也能代替或部分代替铅镉安稳剂开发新的PVC制品。稀土热安稳剂是近年来国内研讨开发最重视的无毒PVC热安稳剂之一。
研讨标明, 稀土元素具有构成配位络合物才干, 在PVC加工进程, 能很多吸收PVC降解发生的HCl, 然后起到安稳效果。
(2)PVC辐照交联技能的运用
辐照交联技能首要有Co60 -γ射线、高能电子射线、紫外线辐射交联和化学交联。与化学交联比较, 辐射交联具有工艺简略、低能耗、高产率、无污染的特色,具有广泛的运用远景。近年来对PVC辐射交联的研讨, 可以完成逐渐操控辐射交联PVC产品的结构与功用而备受重视。
(3)PVC阻燃抑烟技能的运用
PVC尽管本身已具有较好的阻燃功用, 可是在加工成型进程中需求增加很多增塑剂, 必然会使PVC的阻燃功用呈现大幅下降, 因而,有必要对其进行阻燃抑烟改性。阻燃抑烟改性具有工艺简略, 可选阻燃抑烟剂品种多,本钱较低一级长处而遭到广泛重视和运用。首要类型有无机阻燃抑烟剂、纳米阻燃抑烟剂和有机阻燃抑烟剂。
在各式各样的线缆产品中除钢芯铝绞线、电磁线等裸线产品外简直其他一切的导线都需求有绝缘层、护套层、屏蔽层等加以维护,因而需求用到很多的改性塑料。跟着我国经济实力的前进和现代化建设的进一步推动,估计我国近年来对线缆产品用改性塑料的需求量将以10%的速度递加(见表1)。尽管PVC电缆料的消耗量非常巨大, 但跟着人们对安全及环保的要求愈来愈高,PVC材料在电缆上的运用必将遭到很大限制。近些年低烟无卤电缆料一直是各大供应商竞相开展的要点产品。2聚烯烃低烟无卤电缆料
低烟无卤电缆料挑选基材是聚烯烃无卤材料, 如聚乙烯、交联聚乙烯、辐照交联聚乙烯、聚、乙烯—醋酸乙烯聚合物等。这些材料本身并不阻燃,需增加无卤阻燃剂才干使其成为低烟无卤材料。现在运用得比较多的是以乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)、PE作为基材, 全球出产的EVA、PE规格很多,这也为低烟无卤电缆料的开展奠定了根底。
2.1 低烟无卤阻燃剂
低烟无卤电缆料的阻燃剂首要是氢氧化铝和氢氧化镁阻燃剂,两者的阻燃机理相似。氢氧化铝和氢氧化镁作为阻燃剂最大的长处是在焚烧进程中比较其他阻燃剂来说不会发生有害气体, 一起具有非常显着的本钱优势。
氢氧化铝独自运用一般用量到达50% (质量分数)以上才干有显着的阻燃效果。如此大的增加量会使塑料的黏度增大, 耐性下降,开裂升长率下降。氢氧化镁阻燃剂和氢氧化铝相似, 也是高增加型的阻燃剂, 很多增加使材料力学功用、加工功用显着下降,并且材料表面粗糙。这是因为无机阻燃剂和有机高分子基体间的表面能的差异, 高填充的无机粉体极易构成网络结构和聚集体结构,导致电缆料强度的下降、流动性的恶化。为此对这类阻燃剂进行深化研讨非常必要, 对阻燃剂的处理办法首要有表面化处理、微细化处理以及协同效应的研讨。
(1)表面化处理
为了减小阻燃剂的参加对材料机械功用的影响,坚持产品较好的加工及力学功用, 用表面活性剂处理阻燃剂增加阻燃剂与材料的相容性是一条很重要的途径。
常用的表面处理剂有硅烷偶联剂、硬脂酸钠等,其原理是通过化学键合改进无机阻燃剂氢氧化铝、氢氧化镁的表面活性然后前进与基体树脂的相容性。表面处理首要有干法改性和湿法改性。干法改性即增加少数相对于偶联剂为慵懒的溶剂直接与阻燃剂相混再加温偶联;湿法与干法的最大区别是将阻燃剂和偶联剂溶于溶剂,偶联后再别离溶剂等得到改性阻燃剂。比较之下干法改性简略易行, 从下降本钱视点, 作为厂商的出产一般采纳干法改性, 然而这依旧会带来本钱上的增加,找出更简略易行的办法是当时阻燃剂表面改性的开展方向, 如直接将偶联剂与基体树脂及阻燃剂等相混,使其在混炼进程中能很好地与各成分相结合,且到达较好的效果。
(2)微细化处理
细化阻燃剂对前进阻燃性及与树脂基体相容性也有很大的效果, 一起还可以下降阻燃剂的运用量。这对国内出产氢氧化铝和氢氧化镁的供应商提出了更高的要求,国内当时出产氢氧化铝质量比较安稳的有我国铝业公司, 尽管报价上与优质的进口产品有优势, 但在质量和功用上还有很大的距离。
(3)协同效应
将几种不同的阻燃剂进行复配, 混合运用, 不光可以前进阻燃效果,还可使材料的物理机械功用的丢失减到最小。在低烟无卤电缆料方面一般运用氢氧化铝/氢氧化镁复合阻燃体系或许运用氢氧化铝加协效阻燃剂,氢氧化镁本身对氢氧化铝有协效阻燃效果,协效剂运用较多的有磷及氮化合物、盐和有机硅化合物。
2.2 相容剂的运用
除了上述对阻燃剂进行处理外, 为了前进无机成分与树脂的相容性, 低烟无卤料相容剂也相继研制成功。运用比较多的是EVA接枝料,以EVA接枝为主。其原理是运用金属氢氧化物表面很多的极性亲水基团(羟基), 接枝EVA极性更强,可参加反响的与氢氧化物反响,并构成结实的结合, 使氢氧化物在根本树脂中完成均匀分布, 利于力学功用的大幅度前进, 一起氧指数也得以前进。为扩展聚烯烃的运用规模和研制更多有价值的新材料,功用化聚烯烃作为增容剂, 一直是科研和工业出产中的一个重要范畴。迄今为止, 因为廉价、高活性和杰出的加工性,接枝聚烯烃(PO-g-MAH)是最重要的功用化聚烯烃, 除EVA-g-MAH外还有PE-g-MAH作为相容剂,在前进产品的拉伸强度和拉伸开裂伸长率方面有比较大的奉献。
低烟无卤料相容剂不只可以前进基体树脂与无机成分的相容性, 一起相容剂也可前进色粉在体系里的涣散性, 低烟无卤料专用相容剂尽管在功用上具有很大的优势,但因为其增加量大(一般在7% ～ 12%),在本钱操控方面与硅烷偶联剂有必定距离, 尽管硅烷偶联剂一般报价较高, 但其增加量很少,一般只要1%左右。怎么前进相容剂的相容性及下降本钱是当时出产相容剂厂商的研制方向。
2.3 辐照交联技能的运用
辐照交联技能的引进使得低烟无卤料的耐温性有显着的前进。辐照交联的原理是选用高能射线(钴60等放射性元素的β 射线加快)或高速电子作动力,构成高分子自由基,然后高分子自由基重新组合成为交联键, 然后使本来的线性分子结构变成三维网状分子结构, 使高分子链直接连接起来, 由线型结构变成体型结构。因为射线的能量较高,所以不需求交联剂, 也不需求高温文高压条件就可以引起化学键的开裂与组合, 将C— C键直接连接起来,因而具有较高的耐热等级。依据材料的配方和加工工艺的不同可做成90、105、125 ℃级绝缘料。化学交联一般的运用温度只能到达90 ℃,辐照交联弥补了化学交联产品耐温性缺乏的缺陷。在美、日、欧等工业发达国家交联绝缘电缆产品用量大大超越温水交联绝缘电缆, 而成为首要电缆包覆材料。
辐照交联与化学交联产品比较, 还具有体积电阻系数大、介质损耗小等级高的特色, 使相同规格的产品载流量大大前进,一起化学交联具有的功用也相同可以满意。辐照交联低烟无卤阻燃及电线电缆适用于10kV及以下动力输配电体系、操控线路和各种要求阻燃、耐火、无烟、无毒和耐高温的重要场所,可广泛运用于核电站、电厂、钢厂、油井、机房、校园、娱乐场所、人员密布场所和高层楼宇等。
跟着社会的前进, 科学的开展和人们环保认识及安全认识的前进, 对辐照交联低烟无卤阻燃及耐火电线电缆需求量将越来越大,一起对代替铜导体的新型材料的研讨也将逐渐深化, 信任辐照交联低烟无卤阻燃及耐火电线电缆的开展将具有非常宽广的远景,表2所示为低烟无卤电缆料在未来几年的用量猜测。为了满意商场对低烟无卤料的需求, 国内外一批具有抢先技能的线缆改性材料厂商, 如美国普立万、上海至正、广东银禧等依托本身研制力气及设备设备,研制成功一系列热塑性低烟无卤料及辐照交联无卤料, 产品功用优异,能满意不同客户的要求。广泛运用在电力电缆、操控电缆、通讯电缆及数据电缆电子线、轿车线、控缆、仪器仪表用线、信号用线等。
3结束语
近年来, 跟着人们生活水平的前进和对绿色环保概念的大力倡议, 对电线电缆产品的安全和环保要求都提出了更高的要求。跟着塑料改性技能的开展,电线电缆职业进入一个新的飞跃开展时期, 特别是低烟无卤电线电缆材料得到了广泛的运用和开展。我国电线电缆职业通过多年开展,取得了引人注目的成果。但从整个职业的开展水平来看,还存在着职业集中度低、技才干量涣散、产品科技含量不高级问题。部分重要根底质料和技能依靠进口已成为限制我国线缆职业开展的瓶颈。因而,运用塑料改性技能开发具有自主知识产权的高功用电线电缆材料是我国线缆职业的当时的首要研讨和开展方向,有必要适度地加大对线缆职业的研制的投入和政策扶持的力度。
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