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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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