如何選用電纜的絕緣材料和護套材料，可咨詢上海上力纜

發(fā)布時間：2015-05-27

很多電線電纜采購的朋友，對所要選用的電纜不知該如何選用最適合的訂制材料，上海上力特種電纜有限公司，對于電纜絕緣材料和護套材料的選用，摘編了一些最常用橡塑材料的基本特征，給電纜采購朋友供以參考。

常用橡塑材料分為四類：即熱塑性軟塑料，如聚氯乙烯；熱固性軟塑料，如交聯(lián)聚烯烴；熱固性彈性體，如天然橡皮；熱塑性彈性體，如聚氨酯。

1. 聚氯乙烯軟塑料是工藝最簡便的絕緣和護套材料，機械和電氣性能良好，有較好的耐酸、耐堿、耐化學品和耐潮性，不延燃，成本較低。一般情況其工作溫度為70℃和90℃，也有定為105℃。20世紀60年代，聚氯乙烯電纜料只有三個品種，現(xiàn)在已發(fā)展到30多個品種，需求量經(jīng)久不衰。是建筑布線絕緣和電力電纜護套的首選材料。

輻照交聯(lián)聚氯乙烯是熱固性材料，工作溫度可達90℃和105℃。性能指標件表1。該材料常用于儀器儀表、臺式計算機、筆記本電腦及部分燈具的內(nèi)部接線。

表 1 輻照交聯(lián)聚氯乙烯性能指標

序號	試驗項目	單位	混合物代號
序號	試驗項目	單位	XLPVC/XP-90，SX-90	XLPVC/XP105，SX105
1	原始機械性能抗張強度：最小中間值斷裂伸長率：最小中間值	MPa %	12.5 150	12.5 150
2	空氣烘箱老化后的機械性能老化條件：溫度時間抗張強度：最小中間值最大變化率斷裂伸長率：最小中間值最大變化率	℃ h MPa % % %	135±2 10×24 12.5 ±20 150 ±20	135±2 10×24 12.5 ±20 150 ±20
3	失重試驗老化條件：溫度時間失重：最大值	℃ h g/m²	115±2 10×24 20	130±2 10×24 20
4	熱沖擊試驗試驗條件：溫度時間試驗結(jié)果	℃ h	150±2 1 不開裂	150±2 1 不開裂
5	高溫壓力試驗試驗條件：溫度試驗結(jié)果：壓痕深度最大中間值	℃ %	90±2 50	105±2 50
6	熱穩(wěn)定性試驗試驗條件：溫度試驗結(jié)果：最小平均熱穩(wěn)定時間	℃ min	200±2 60	200±2 60
7	熱延伸試驗試驗條件：溫度負荷時間機械壓力試驗結(jié)果：載荷下最大伸長率冷卻后最大永久變形	℃ min MPa % %	200±3 15 0.20 100 25	200±3 15 0.20 100 25
8	低溫卷繞、拉伸、沖擊試驗		與熱塑性聚氯乙烯相同，此處略

2. 丁腈-聚氯乙烯復合物是用丁腈橡膠(或丁腈橡膠粉)作為固體增塑劑，低溫柔軟性能良好，與熱塑彈性體有些相似，但一般不考核經(jīng)過定長拉伸后的剩余變型率。其價格大大低于其他優(yōu)良的熱塑彈性體、是小型電器移動連接線常用的絕緣材料。

3. 聚乙烯分高密度、中密度、低密度、線性低密度等品種，電氣性能優(yōu)越，耐潮、耐寒，機械性能適中。是通信電纜、計算機電纜等常用絕緣。

4. 交聯(lián)聚乙烯和無鹵低煙交聯(lián)聚烯烴，是電力電纜、控制電纜和儀表電纜等產(chǎn)品大量應用的絕緣材料。工藝方面有輻照交聯(lián)、硅烷交聯(lián)、化學交聯(lián)(干法和濕法)和紫外線交聯(lián)等方法。這些交聯(lián)方法的設(shè)備、工藝差異很大，各有適用產(chǎn)品的范圍。裝備線纜絕緣厚度較薄，輻照和硅烷交聯(lián)用得較多。

無鹵低煙交聯(lián)聚烯烴是屬于阻燃類環(huán)保電纜料， 90℃等級的絕緣電線，目前暫規(guī)定在高檔住宅和公共場所等建筑物中采用。105℃、125℃、150℃的絕緣電線在其他特殊條件的設(shè)備等方面應用。性能見表2。

表 2 105℃～150℃輻照交聯(lián)阻燃聚烯烴性能指標

序號	試驗項目	單位	混合物代號 SXE
序號	試驗項目	單位	/105Z	/105W	/125Z	125W	/150Z	/150W
1	原始機械性能抗張強度：最小中間值斷裂伸長率：最小中間值	MPa %	12.5 250	9.0 120	12.5 250	9.0 120	12.5 250	9.0 120
2	空氣烘箱老化后機械性能老化條件：溫度時間抗張強度：最大變化率斷裂伸長率：最大變化率	℃ h % %	135±2 7×24 ±25 ±25	135±2 7×24 ±30 ±30	158±2 7×24 ±25 ±25	158±2 7×24 ±30 ±30	180±2 7×24 ±25 ±25	180±2 7×24 ±30 ±30
3	熱延伸試驗試驗條件：溫度載荷時間機械壓力試驗結(jié)果：負荷下最大伸率冷卻后最大永久變形	℃ min MPa % %	200±3 15 0.20 175 15	200±3 15 0.20 175 25	200±3 15 0.20 175 15	200±3 15 0.20 175 25	200±3 15 0.20 175 15	200±3 15 0.20 175 25
4	熱收縮試驗試驗條件：溫度時間試驗結(jié)果	℃ h %	135±3 1 4	135±3 1 4	158±3 1 4	158±3 1 4	180±3 1 4	180±3 1 4
5	低溫卷繞試驗試驗條件：溫度試驗結(jié)果	℃	－25±2 不開裂	－20±2 不開裂	－25±2 不開裂	－20±2 不開裂	－25±2 不開裂	－20±2 不開裂
6	低溫拉伸試驗試驗條件：溫度試驗結(jié)果：最小伸長率	℃ %	－25±2 20	－20±2 20	－25±2 20	－20±2 20	－25±2 20	－20±2 20
7	燃燒氣體的腐蝕性試驗 pH值最小電導率最大	μS/mm	- -	4.3 10	- -	4.3 10	- -	4.3 10

超凈交聯(lián)聚乙烯用于110 kV及以上高壓電纜絕緣，其雜質(zhì)含量指標規(guī)定較嚴，電纜成品的指標見表3，對于材料當然應不表3的定。

表3 110 kV及以上高壓電纜成品絕緣雜質(zhì)含量指標

序號	缺陷性質(zhì)及其尺寸 S	折算到每10 c m ³體積的允許缺陷個數(shù)
序號	缺陷性質(zhì)及其尺寸 S	110 kV	220 kV
1	絕緣中微孔： S＞0.05 mm 0.05≥S＞0.025 mm	0 ≤30	0 ≤18
2	絕緣中不透明雜質(zhì)： S＞0.125 mm 0.125≥S＞0.05 mm	0 ≤10	0 ≤6
3	絕緣中半透明深棕色雜質(zhì)： S＞0.25 mm S＞0.16 mm	0 -	- 0

5. 聚乙烯的改性或乙烯的共聚體，如EVA、EEA、EMA、EBA、EAA、EMAA等，適當?shù)呐浞娇筛倪M對氫氧化鋁和氫氧化鎂受容性，是低煙無鹵阻燃絕緣和護套的重要基材，可制成熱塑型和交聯(lián)型二類低煙無鹵阻燃料。盡管低煙無鹵阻燃料目前并未達到理想水平，但仍是當前主導品種。

6. 聚丙烯物理機械性能優(yōu)于聚乙烯，電性與聚乙烯相當。為提高擠出性能，可加少量能與其共混的橡膠改性。聚丙烯可用于電話軟繩接線和油井電纜絕緣。

7. 聚酰胺塑料也就是尼龍，其耐磨和抗切割性很好，耐寒、耐熱、耐油、耐溶劑較好，擠出厚度可很薄，主要用于薄護層。常用牌號為尼龍6和尼龍1010 ，后者有一定的防止白蟻蛀孔和老鼠咬損的效能。美國用于建筑電線和機床接線，國內(nèi)在燈具內(nèi)使用較多。

8. 聚對苯二甲酸丁醇酯(PBT)，20世紀70年代發(fā)展起來的，其特點是熱變形溫度高，在150℃空氣中可長期工作，具有低的吸濕性，電性優(yōu)良，機械性能較好，某些方面與尼龍(PA-12)相似。PBT最初只作為工程塑料應用，在發(fā)展初期，PBT的屈服強度為55～61N/mm²，屈服點的伸長率6.5～9%，比尼龍更好。近期PBT經(jīng)改性后提高了其柔軟性，屈服強度為27 N/mm²，屈服點的伸長25%，適用要求較軟的光纖二次被覆松套管。由于PBT加工方便，價格比尼龍低，因硬度比PA-12更硬，有防蟻和防鼠效應。PBT也可以制造絕緣較薄的電線，是一種無鹵自熄材料，可通過UL 94中V-2垂直燃燒試驗，而且電線比較柔軟，適合安裝電線絕緣。

9. 氯化聚醚電性良好，耐油和耐溶劑性僅次于氟塑料，但抗沖擊差，伸率低，需加增塑劑、如添加氯化聚乙烯或丁腈橡膠，可用于與多種油品接觸的電線絕緣。

10．氟塑料分子結(jié)構(gòu)中含氟碳鍵，鍵能高，是目前耐熱和耐溶劑性最好的塑料，氧指數(shù)很高，阻燃性強。氟塑料品種較多，有塑料王之稱。如聚四氟乙烯(PTFE)、聚全氟乙丙烯(FEP)、可融性聚四氟乙烯(PFA)、四氟乙烯-乙烯共聚物(ETFE)和輻照交聯(lián)四氟乙烯-乙烯共聚物(XETFE)等。FEP在油井、機車、汽車、計算機、家電等方面廣泛使用，過去在飛機上用量也較大，但近期飛機上大量采用XETFE絕緣電線。

以下介紹幾種為當前常用氟塑料及其與聚酰亞胺復合薄膜的主要性能：

(1) 聚全氟乙丙烯樹脂(FEP460)的熔體流動速率0.41~1.0g/min，抗張強度≥21MPa (23℃)，斷裂伸長率≥300%，熔點 (DSC法) 255～266℃，介電常數(shù) 2.0～2.2 (1MHz)，介質(zhì)損耗角正切 ≤7×0^-4 (1MHz)，體積電阻率≥1×10¹⁶Ω·cm (23℃)，比揮發(fā)度≤0.1%。

(2) 聚全氟乙丙烯樹脂(FEP461)的熔體流動速率0.21~0.40g/min，抗張強度≥25MPa (23℃)，斷裂伸長率300%，熔點 (DSC法) ≥255℃，介電常數(shù) 2.0～2.2 (1MHz)，介質(zhì)損耗角正切 ≤7×10^-4 (1MHz)，體積電阻率≥1×10¹⁶Ω·cm (23℃)，比揮發(fā)度≤0.1%，耐應力開裂 (彎條法) 10根試樣全不開裂。

(3) 輻照交聯(lián)四氟乙烯-乙烯共聚物(XETFE)的抗張強度≥35 MPa(23℃)，斷裂伸長率≥50%，介電常數(shù)2.5～2.7(1kHz)，介質(zhì)損耗角正切≤1×10^-3 (1kHz)，體積電阻率≥1×10¹⁵Ω·cm(23℃)。

(4)聚酰亞胺/聚全氟乙丙烯樹脂復合帶(PI/FEP)的厚度公差≤±10%，抗張強度≥90 MPa (23℃)，斷裂伸長率≥40%，介電常數(shù)2～3 (1kHz)，介質(zhì)損耗角正切≤1×10^-3 (1kHz)，介電強≥120kV/mm，體積電阻率≥1×10¹⁵Ω·cm(23℃)。

(5)聚四氟乙烯/聚酰亞胺/聚四氟乙烯復合帶(PTFE/PI/PTFE)的厚度公差≤±10%，抗張強度≥80 MPa (23℃)，斷裂伸長率≥40%，介電常數(shù)2～3 (1kHz)，介質(zhì)損耗角正切≤1×10^-3 (1kHz)，介電強度≥120kV/mm，體積電阻率≥1×10¹⁵Ω·cm(23℃)。

(6) 非交聯(lián)四氟乙烯-乙烯共聚物(ETFE)樹脂的熔體流動速率0.2～1.0g/min，抗張強度≥35MPa (23℃)，斷裂伸長率≥300%，熔點 (DSC法) 245～275℃，介電常數(shù)2.3～2.7 (1MHz)，介質(zhì)損耗角正切≤7×10^-4(1MHz)，體積電阻率≥1×10¹⁶Ω·cm (23℃)。

(7) 可融性聚四氟乙烯樹脂(PFA)熔體流動速率0.2～1.3g/min，抗張強度≥25MPa (23℃)，斷裂伸長率≥300%，熔點 (DSC法) 302～310℃，介電常數(shù)2.0～2.2 (1MHz)，介質(zhì)損耗角正切≤5×10^-4 (1MHz)。體積電阻率≥1×10¹⁶Ω·cm (23℃)。

11. 聚醚砜(PES)具有較好的耐熱性，工作溫度為180～200℃，高彈性模量、無毒、阻燃自熄性好，可擠出成型，適用于特種電線。

12. 聚醚醚酮(PEEK)具有很好的耐熱性，工作溫度為250℃，吸水性極低，阻燃自熄性好，可擠出成型，適用于特種電線。

13. 聚酯-醚熱塑彈性體(TPE-E)是綜合性能較好的絕緣和護層材料，使用壽命長，分子降介梯度緩慢，在正常情況下，幾十年穩(wěn)定，安全可靠性強。介電強度大大超過無鹵低煙交聯(lián)聚烯烴，因此適宜制造薄絕緣產(chǎn)品。耐溫等級較高，最高瞬時耐熱溫度達200℃，短時耐熱溫度達175℃。長期使用溫度為150℃，可滿足汽車中大部分部位的工作溫度要求。阻燃性能良好，屬無鹵、無磷阻燃材料，但不屬低煙級。由于硬度較高，作為絕緣和護層，耐磨性均非常好，當裝備振動時，敷設(shè)的電線或電纜絕緣不會磨損而擊穿，護層也不會磨穿。耐油性好，與機油等油品接觸，不嚴重膨脹或收縮，浸油試驗后，能通過在電壓試驗，所以在有油霧環(huán)境下能正常工作。此外耐紫外線老化性能也較好，不開裂，并保持色澤。另外，經(jīng)過熱老化后仍能保持良好的色澤。由于絕緣厚度可擠得較薄，有力于發(fā)展輕小型化產(chǎn)品。此外與不少硬塑料有兼容性，適合與預制連接件(如插接件)加工，并達到密封性要求。目前已在汽車線束和電纜、機車車輛中薄絕緣耐油電線、城市軌道和地鐵車輛信號電纜等方面應用。

14. 聚氨酯彈性體具有優(yōu)異的耐磨、耐油、耐化學品、耐候、耐輻射、抗撕、高強度、高彈性、高伸率、高模量、易著色、容易加工，這些綜合性能是目前任何商品橡膠和塑料不全具備的。是電纜的理想護套材料，有適應全天候條件之稱。適用于野外作業(yè)和船舶甲板等移動型電纜。

15. 乙烯醋酸乙烯酯共聚物按其醋酸乙烯(VA)含量不同，可分為熱塑性、彈性體和熱塑彈性體三種：EVA 的VA含量在18~27% 之間，用來改善聚乙烯性能，也用于無鹵低煙阻燃料和半導電屏蔽料等。EVM 的VA含量在40—80% 之間，為硫化型彈性體，常用于低壓電線絕緣及護套，有綠色產(chǎn)品之稱。PVA 的VA含量在80% 以上，為熱塑彈性體，線纜產(chǎn)品不用。

16. 乙丙橡膠和聚丙烯共混熱塑彈性體是一種綜合性能優(yōu)良的絕緣和護套材料，它的制造過程中應用了動態(tài)硫化工藝，使完全硫化的橡膠顆粒全部分散在由熱塑性材料構(gòu)成的連續(xù)基質(zhì)中，橡膠顆粒的大小為1微米或更小，這樣就有極好的物理性能。因為價格較貴，目前國內(nèi)沒有大量應用。

17. 天然橡膠成分是聚異戊二烯，由于分子結(jié)構(gòu)中含雙鍵，耐熱老化、耐紫外線、耐臭氧、耐油和耐溶劑都較差，易燃。主要用于低壓電線電纜的絕緣和護套。過去常出現(xiàn)橡皮發(fā)粘和銅線變黑，配方中加銅抑制劑能有所改善，目前有應用導體浸涂法，使銅線表面形成很薄的抗銅催化薄層，效果甚好，更簡單而有效的方法是用棉紙縱包或繞包隔離層，完全不與銅導體接觸。歐洲已經(jīng)取消其在電纜領(lǐng)域應用，國內(nèi)天然橡膠絕緣電纜尚有一定產(chǎn)量。

18. 丁苯橡膠由丁二烯和苯乙烯共聚而成，苯乙烯含量約29%，丁苯橡膠延伸時缺乏結(jié)晶性，抗張強度很低，加補強劑后能顯著提高，與天然橡膠相比，耐磨、耐熱略好，彈性稍差，常與天然橡膠并用。主要用于電線電纜的絕緣和護套。歐洲已經(jīng)取消其在電纜領(lǐng)域應用，國內(nèi)電纜尚有一定產(chǎn)量。

19. 丁基橡膠由異丁烯和少量異戊二烯共聚而成，分子結(jié)構(gòu)中雙鍵少，耐熱、耐臭氧和耐電暈性、氣密性好，吸水性低，電性優(yōu)良。缺點是硫化困難、強度低、彈性小、不耐礦物油。過去常用于35 kV及以下電力電纜和船用電纜的絕緣，現(xiàn)已完全被乙丙橡膠替代。

20. 三元乙丙橡膠是乙烯和丙烯并引入非共軛二烯第三單體的共聚物，丙烯含量為40克分子數(shù)左右。乙丙橡膠分普通型和硬質(zhì)型兩種，雖機械強度較低，但耐熱性和電氣性能很好，尤其有優(yōu)越的抗電樹性，能用于154 kV及以下的電力電纜、礦用電纜、船用電纜、控制電纜、測井電纜、電機引接線等產(chǎn)品的絕緣。其特殊配方可用于電纜附件的部件。

21. 氯丁橡膠為2-氯丁二烯的聚合物，因為分子結(jié)構(gòu)中含氯，故耐候性、耐油性較好，且阻燃，但電性很差。主要用于戶外電線電纜、船用電纜和礦用電纜的護套，也可作電焊機電纜的護套兼絕緣。由于國產(chǎn)氯丁橡膠為非電纜專用牌號，性能不理想，現(xiàn)在用氯化聚乙烯取代氯丁橡膠情況較多，性能較好，價格也低，但不是所有產(chǎn)品都能適用。

22. 丁腈橡膠為丁二烯和丙烯腈的共聚物，丙烯腈含量為25~35%，分為3級，分子結(jié)構(gòu)中含 CN 基團，含量越高，耐油和耐溶劑性、耐熱性、耐磨性越好，而彈性降低，丁腈橡膠耐候性差，不適用于戶外，主要用于潛油泵電纜護套和電機、電器引接線的護套。

23. 氯磺化聚乙烯由聚乙烯進行氯化和氯磺?；磻频玫漠a(chǎn)品。使結(jié)晶聚乙烯轉(zhuǎn)化為無定形彈性體。氯磺化聚乙烯含氯量的采用范圍為35%左右，含硫量約 1%。具有很優(yōu)越的耐候、耐臭氧、耐油、耐溶劑、耐濃度較低的硫酸和濃度較低的苛性鈉水溶液以及其他強氧化劑，耐磨和耐電暈性能，抗張強度較高，阻燃性好，基本電性尙可，是理想的電線電纜護套材料，也可作低壓電線的絕緣。

24. 氯化聚乙烯是高密度聚乙烯的氯化產(chǎn)物，含氯量為 30~40%。使結(jié)晶聚乙烯轉(zhuǎn)化為無定形彈性體。與氯磺化聚乙烯比較，其耐候、耐臭氧、耐電暈性基本相同，耐油、耐溶劑、耐化學品溶液、阻燃、彈性和抗張強度略遜，抗撕和耐熱略優(yōu)，但耐彎曲疲勞并不太好，基本電性尚可，可用于電線電纜護套，也可作低壓電線的絕緣。

25. 氯醚橡膠分子結(jié)構(gòu)中無雙鍵，耐候性、耐臭氧和耐熱性優(yōu)良，耐油性和耐溶劑性比丁腈橡膠更好，透氣性小，為丁基橡膠的三分之一，還有良好的抗彎曲疲勞性，阻燃。但低溫柔軟性和加工性差。主要用于耐油、耐熱電纜、油泵電纜、電機引接線等產(chǎn)品的護套。

26. 硅橡膠主鏈含硅氧鍵、硫化后成彈性有機硅聚合物，電纜主要用甲基乙烯基硅橡膠，容易硫化，加工性能好，永久變形小。硅橡膠分子鏈柔軟，分子間作用力小，但硅氧鍵能高，故耐寒和耐熱性好，而耐油和耐溶劑性差，抗張強度雖低，但在高溫時卻超過其他橡膠。電性隨溫度和頻率的變化甚微，耐電弧性好，用于特種電線電纜的絕緣，如高溫船用電纜、電機引接線、彩電高壓包引線、熱偶補償線和電纜附件。硅橡膠絕緣的使用應當與導體結(jié)構(gòu)互相配合，一般應采用5類或更軟的導體結(jié)構(gòu)。

27. 氟橡膠品種較多，電纜工業(yè)主要用偏二氟乙烯和全氟丙烯的共聚物，耐熱、耐油、耐溶劑、耐化學藥品，耐臭氧和耐候性都很好。缺點是在高溫下機械性能明顯降低，耐寒性差，在高溫水蒸汽下不穩(wěn)定。用于石油化工方面的特種電纜護套，也用于耐油性能高的電纜附件墊圈或鑲嵌零件。

如何選用電纜的絕緣材料和護套材料，可咨詢上海上力纜

如何選用電纜的絕緣材料和護套材料，可咨詢上海上力纜