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電纜擠塑工藝講義

[當(dāng)前欄目：技術(shù)支持]????? [發(fā)布日期：2014-05-20]

1.常用絕緣材料

1.1聚氯乙烯（PVC）

聚氯乙烯塑料是以聚氯乙烯樹脂為主要原料，根據(jù)各種電纜的不同使用要求，加入各類配合劑，如增塑劑、穩(wěn)定劑、填充劑等經(jīng)混合塑化、造粒而制得電線電纜用的聚氯乙烯塑料。聚氯乙烯塑料的機(jī)械性能優(yōu)越，耐化學(xué)腐蝕、耐氣候、老化性能好，并且不延燃，有一定的電絕緣性能及良好的加工性能，成本低所以被廣泛地用作電線電纜的絕緣和護(hù)套材料。

但是聚氯乙烯因C—Cl極性鍵的存在，使樹脂具有較大的極性它的介電常數(shù)和介質(zhì)損耗角正切較大；由于氯原子的存在耐熱性較低，耐寒性差，在加工過(guò)程中，聚氯乙烯受熱分解放出HCl有毒氣體。因此現(xiàn)在聚氯乙烯絕緣電纜正逐漸被聚乙烯絕緣電纜所取代。

絕緣、護(hù)套常用PVC塑料分類及性能見表1和表2。

表1 絕緣用PVC塑料分類及性能

類型	性能要求	使用溫度	主要用途
絕緣級(jí)	電絕緣性能較好，有一定的耐熱性、柔軟性	70℃	通信、控制、信號(hào)及低壓電力電纜絕緣
普通絕緣級(jí)	有一定的電絕緣性能，有較好的柔軟性及耐大氣性、價(jià)廉。	70℃	室內(nèi)固定敷設(shè)的電線、護(hù)套軟線、500V農(nóng)用電纜以及儀表安裝線絕緣
耐熱絕緣級(jí)	有較佳的耐熱老化性能筆耐變形，電絕緣性能較好。	90℃ 105℃	要求耐熱較高的船用電纜、航空導(dǎo)線、電力電纜及安裝用電線的絕緣。
高電性能絕緣級(jí)	較佳的電絕緣性能，絕緣電阻高、介電性能好，有一定的耐熱性。	70℃	電壓為6kV—10kV級(jí)的電力電纜的絕緣。
耐油耐溶劑絕緣級(jí)	具有較好的耐油性、耐溶劑性和柔軟性，電絕緣性能較好。	70℃	用于接觸油類和化學(xué)物質(zhì)的電線纜的絕緣級(jí)。
阻燃絕緣級(jí)	電絕緣性能較好，有較高的耐火焰燃燒性，柔軟性較好。	70℃	固定敷設(shè)的電力電纜、礦用電纜、安裝用電線的絕緣。

表2 護(hù)套用PVC塑料分類及性能

類型	性能要求	使用溫度	主要用途
普通護(hù)層級(jí)	有足夠的機(jī)械強(qiáng)度、耐熱、光老化性及耐寒性較鄒。	70℃	塑料電線電纜的外護(hù)層及其他電纜的外護(hù)層。
耐寒護(hù)層級(jí)	有較高的耐地寒性，低溫柔軟性好。	70℃	戶外及耐寒電線電纜護(hù)層。
柔軟護(hù)層級(jí)	具有較高的柔軟性，較好的耐寒性。	70℃	耐寒柔軟的電線電纜護(hù)層。
耐熱護(hù)層級(jí)	耐熱性能良好。	90℃ 105℃	耐熱的電線電纜護(hù)層。
耐油護(hù)層級(jí)	耐油性、耐化學(xué)藥品性好。	70℃	與油類及化學(xué)藥品接觸的電線電纜的護(hù)層。
易撕護(hù)層級(jí)	抗撕裂性低，敷設(shè)方便、價(jià)格低廉。	70℃	室內(nèi)固定敷設(shè)用絕緣電線的護(hù)層。
防霉、防白蟻、防鼠護(hù)層級(jí)	抗生物性好、防白蟻、防霉性好。	70℃	熱帶及溫?zé)釒У貐^(qū)用電纜護(hù)層。
阻燃護(hù)層級(jí)	抗燃燒性好。	70℃	安全性要求高的電線電纜護(hù)層。

1.2聚乙烯PE（簡(jiǎn)介）

由乙烯烴聚合反應(yīng)而得到的一種高分子碳?xì)浠衔锓Q之為聚乙烯樹脂，我們用的聚乙烯塑料則是聚乙烯樹脂與各種添加劑（穩(wěn)定劑、潤(rùn)滑劑）混煉捏合而成的高分子化合物。

工業(yè)生產(chǎn)聚乙烯的方法有三種：

1.高壓法：低密度聚乙烯（LDPE），分子支鏈多（樹枝狀），柔軟性好，結(jié)晶度低。

2.中壓法：中密度聚乙烯（MDPE），分子支鏈較少。

3.低壓法：高密度聚乙烯（HDPE），分子為線型，無(wú)分支，剛性好、結(jié)晶度高。

1.2.1聚乙烯結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

1.分子結(jié)構(gòu)

聚乙烯是含碳?xì)鋬煞N元素的高分子化合物，通式為—CH2－CH2—，結(jié)構(gòu)式

其中n為聚合度

聚乙烯隨分子量的提高，它的融熔粘度增大，斷裂強(qiáng)度、硬度、扭度、耐龜裂性、耐老化性能均有提高，但其伸率下降。一般用熔融指數(shù)來(lái)表示平均分子量的大小。

聚乙烯基本性能

1聚乙烯是乳白色、半透明的熱塑性高聚合物，其物理機(jī)械性能主要表現(xiàn)為：

a.比重小，高壓聚乙烯（低密度聚乙烯）尤為突出，其比重為0.92-0.93g/cm3，低壓聚乙烯（高密度聚乙烯）密度較大，約0.94g/cm3

b.吸水性小

c.透氣性好。聚乙烯結(jié)構(gòu)對(duì)稱，是非極性材料，因而其透氣性好。比重越大透氣性越小、反之透氣性越大。低密度聚乙烯透氣性為聚氯乙烯的30-50倍。

d.機(jī)械性能。聚乙烯機(jī)械性能與結(jié)晶度有密切關(guān)系。同類聚乙烯結(jié)晶度越高，其軟化點(diǎn)、剛性、抗強(qiáng)強(qiáng)度越高，伸率越小。因此高壓聚乙烯比低壓聚乙烯柔軟。

2.化學(xué)穩(wěn)定性

聚乙烯化學(xué)穩(wěn)定性與結(jié)晶度有關(guān)，結(jié)晶度越高，耐化學(xué)穩(wěn)定性越好。

a.耐酸性好。

b.耐堿性好。

c有機(jī)溶劑。聚乙烯在室溫或溫度不超過(guò)60℃環(huán)境下不溶于一般有機(jī)溶劑。

3.電性能

a.小而穩(wěn)定的介電系數(shù)。

b.低的介質(zhì)損耗角正切。

4.耐寒性

5.耐環(huán)境應(yīng)力龜裂性

6良好的加工工藝性能

7.耐老化性能

1.2.2聚乙烯的缺陷

1.聚乙烯耐電暈、光熱老化、氧老化性能低。

2.聚乙烯分子之間引力小，因而熔點(diǎn)低、機(jī)械強(qiáng)度不高、蠕變大

3.容易產(chǎn)生環(huán)境應(yīng)力開裂。

4.容易形成氣隙、延燃等缺陷。

聚乙烯改性：在保留其長(zhǎng)處的前提下，最大限度地彌補(bǔ)其短處。比如交聯(lián)聚乙烯。

1.3 交聯(lián)聚乙烯XLPE

交聯(lián)聚乙烯是通過(guò)對(duì)聚乙烯加入某些輔助劑，用一定的方法實(shí)行對(duì)聚乙烯進(jìn)行改性所得到的一種網(wǎng)狀高分子物，耐熱性、耐光氧穩(wěn)定性以及物理機(jī)械性能大為提高。

1.交聯(lián)劑DCP簡(jiǎn)介

DCP為低分子過(guò)氧化物，分子量270

DCP外觀為無(wú)色或白色粉狀結(jié)晶體，在38℃以上熔化，分解溫度為132℃。

DCP是一種苯基過(guò)氧化物，因而易燃燒，遇強(qiáng)酸易爆，存貯時(shí)按危險(xiǎn)品處理，放置于干燥陰涼處避光、防潮保存。

DCP貯存期不超過(guò)一年。

2.防老劑（抗氧劑）

3潤(rùn)滑劑

4.填充劑

5.聚乙烯樹脂

交聯(lián)聚乙烯的硫化機(jī)理

聚乙烯交聯(lián)是將線性結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)體，由可溶可熔轉(zhuǎn)化為不可溶不可熔的分子結(jié)構(gòu)，通過(guò)交聯(lián)提高耐熱性，改進(jìn)機(jī)械性能。

物理交聯(lián)：射線輻照交聯(lián)

DCP的化學(xué)交聯(lián)反應(yīng)機(jī)理

1.分解

奪氫

交聯(lián)

附屬反應(yīng)

硅烷交聯(lián)反應(yīng)機(jī)理

1形成自由基（引發(fā)反應(yīng)）

2.乙烯基硅烷接枝到聚乙烯鏈上（接枝反應(yīng)）

3.在溫水條件下交聯(lián)

1.4 聚丙烯（PP）

聚丙烯是由丙烯烴聚合反應(yīng)而得的含有碳?xì)湓氐牧Ⅲw規(guī)整性高分子化合物。其密度小，比重僅為0.9～0.91g/cm3，外觀很象高密度聚乙烯，呈白色蠟狀固體，比聚乙烯透明。

聚丙烯由于具有很好的物理機(jī)械性能，其表面硬度和耐環(huán)境應(yīng)力龜裂性比聚乙烯要高，聚丙烯塑料是非極性材料，具有很好的電氣絕緣性能，其介電常數(shù)ε較小、介質(zhì)損耗角正切值tgδ較低、體積電阻和擊穿場(chǎng)強(qiáng)較高，而且在廣闊的頻率范圍內(nèi)不發(fā)生變化，由于吸水性很小，可以用作高頻絕緣材料（如通信電纜中用于泡沫聚丙烯絕緣），聚丙烯還具有較高的耐熱性和耐化學(xué)穩(wěn)定性?？捎米鞲鞣N電線和電力電纜絕緣，同時(shí)由于它柔韌、耐磨，還可以作電纜的保護(hù)層。用于電線電纜的聚丙烯往往加入一定比例的聚異丁烯，以改善耐寒性，提高擠出工藝性。

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