電線電纜料的選材及應(yīng)用
主營：陶氏EEA光電線纜材料，具有耐寒耐低溫及相應(yīng)柔韌性；EAA通信線纜鋼塑/鋁塑復(fù)合樹脂，增強金屬線芯與線纜防護層的粘接強度，改善電纜芯松動問題。
目前的電線電纜絕緣材料大體上可以分為塑料絕緣材料和橡膠絕緣材料，下面分這兩大類對國內(nèi)國外電線電纜絕緣材料的現(xiàn)狀和未來發(fā)展趨勢作一介紹。
塑料絕緣材料
PVC、PE、XLPE、PP是電線電纜行業(yè)應(yīng)用最為廣泛的塑料。PVC 以其工藝方便，綜合機械電氣性能好，阻燃，成本低，至今仍在低壓電纜中廣泛應(yīng)用；PE由于其電氣性能優(yōu)越，耐潮濕、耐寒、機械性能適中而常被用于弱電場合線纜的絕緣和戶外附設(shè)電纜的護套，而XLPE 由于其優(yōu)良的電氣、機械性能，被中高壓電纜絕緣廣泛采用；PP由于其優(yōu)越的電性能，良好的耐高溫及耐油性，通常用于通信電纜和油井電纜的絕緣，也是電話機以及計算機軟繩的優(yōu)選絕緣材料。
聚烯烴料
電線電纜行業(yè)使用的聚烯烴品種主要有PE、PP、EVA及EEA耐寒耐低溫光電線纜料等其中相對量大、應(yīng)用歷史長的主要是PE，它分為 HDPE、MDPE、LDPE、LLDPE 及經(jīng)過交聯(lián)的 XLPE 等幾種，目前在電線電纜行業(yè)中的應(yīng)用極其廣泛。行業(yè)中現(xiàn)今聚烯烴的應(yīng)用和發(fā)展趨勢主要集中在以下幾方面：
阻燃性能是電纜材料的一項重要的指標(biāo)，目前電纜阻燃大量使用的是鹵系和磷系兩大系列阻燃劑。鹵素阻燃劑（特別是溴類）在燃燒時釋放有毒的煙霧，容易使人窒息，并且影響救火工作。無鹵低煙阻燃電纜料是近年來發(fā)展較快的品種，符合 IEC 60092-359 標(biāo)準(zhǔn)要求的熱塑型料已得到越來越廣泛的應(yīng)用。隨著石油平臺、核電站、艦船及其他環(huán)境惡劣場合使用的電纜需求增多，交聯(lián)型無鹵低煙電纜料的應(yīng)用范圍將會越來越大。雖然達到 IEC 標(biāo)準(zhǔn)及 MIL 標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)的無鹵低煙電纜料盡管其優(yōu)點明顯，但價格的高昂使用戶在選用時產(chǎn)生猶豫，為此，國外各大公司正紛紛投入力量開發(fā)低成本的無鹵低煙電纜料品種，以滿足不同場合的需要。它是在基材進一步改性的基礎(chǔ)上，以 CaCO3 作為主要的填充劑稀釋聚烯烴，從而降低單位燃燒的釋放熱，來保證一定的阻燃性，同時其良好的工藝加工特性及耐熱性也是低成本品種的優(yōu)點所在?，F(xiàn)北歐化工、日本 JPO 已相繼推出了其低成本品種，用在普通的布線上。國內(nèi)這方面的開發(fā)也正在進行中。
國外的助劑公司經(jīng)過多年的開發(fā)，目前已研制出許多性能優(yōu)異的無鹵的阻燃消煙產(chǎn)品。BASF 公司的 A3X2 紅磷阻燃劑；美國 Martin 公司的 Magshield UF 超細復(fù)合氫氧化鎂；美國 Borax 公司的硼類復(fù)合低煙阻燃劑；以及 Morton 公司開發(fā)的 Mg （OH）2 和 MgCO3 的復(fù)合消煙阻燃劑。這些新產(chǎn)品可替代鹵素阻燃劑，并具有良好的阻燃效果，而且發(fā)煙量較低。
耐電痕電纜料是隨著 ADSS（全介質(zhì)自承式架空光纜）的推廣應(yīng)用，而逐漸引起大家注意的。其實，10kV 及以上架空電纜為防止在潮濕狀況下產(chǎn)生電暈已有耐電痕要求，由于其絕緣材料（XLPE、HDPE）本身具有一定的耐電痕性，基本能保證架空電纜耐電痕的要求，故而問題并不突出。而 ADSS 主要是沿著 110kV、220kV的高壓線路附設(shè)，其護套的耐電蝕性將直接影響光纜壽命（電蝕嚴(yán)重時光纜會被拉斷），故對護套材料的耐電痕性有較為苛刻的要求。對 ADSS 光纜，在試驗鹽霧介質(zhì)中，通過施加實際使用拉力的 90%張力，進行 1000 小時的耐電痕試驗。因此耐電痕電纜料需要有為此專門設(shè)計的配方體系，其中的關(guān)鍵即為耐電痕劑的使用、優(yōu)越的物理機械性能、良好工藝加工性的平衡。目前，英、德、美等國對 ADSS 的壽命研究還在繼續(xù)，其重點還是如何提高置于空間電場中電纜護套材料的抗電蝕性。國外耐電痕料以聚乙烯為基材，有交聯(lián)型、熱塑型兩種體系，其代表性的品種為英國 AEI的 SX524/CM424（硅烷交聯(lián)型）和北歐化工的 ME6080、6081（熱塑型）等。
近年來，電纜行業(yè)已建立了材料的耐電痕試驗及 ADSS 光纜張力狀態(tài)下的試驗手段，并針對熱塑性聚烯烴體系，歷時數(shù)年對材料的耐電痕性進行了系統(tǒng)的研究，以確定影響材料耐電痕性的因素及電纜生產(chǎn)工藝因素對成品耐電蝕的影響，目前項目成果已推廣使用。而交聯(lián)型耐電痕料國內(nèi)尚未開展過系統(tǒng)工作。
硅烷交聯(lián)料的開發(fā)和應(yīng)用
硅烷交聯(lián)聚乙烯絕緣料在 3kV 及以下的電力電纜中已普遍使用。隨著硅烷交聯(lián)技術(shù)的普及，其它如硅烷交聯(lián)可剝離屏蔽料、無鹵低煙阻燃料、乙丙電纜料已相繼有產(chǎn)品問世。國內(nèi)目前只有在硅烷交聯(lián)可剝離屏蔽料方面有廠家做了一些工作。
目前采用硅烷交聯(lián)技術(shù)多為一步法和兩步法。一步法投資大，工藝復(fù)雜，質(zhì)量不穩(wěn)定；兩步法交聯(lián)生產(chǎn)工藝雖然前期投資本、小，但是原料價格高，庫存占用資金多，交聯(lián)料不能貯存較長時間，生產(chǎn)電纜時不便于調(diào)整產(chǎn)品的品種。為了改善這種狀況，硅烷交聯(lián)技術(shù)更符合實際應(yīng)用的要求，國外多家廠商正在積極研究新型硅烷交聯(lián)母料顆粒。這種母料使用方便，計量準(zhǔn)確，在室溫下可以長期儲存而質(zhì)量不變。這樣可以節(jié)約資金的占用。另外，它所制成的電纜電性能和力學(xué)性能好，外表光滑，并可使用普通型的電線電纜擠出機，在工藝、設(shè)備上無需大的改動，即可生產(chǎn)出合格電纜，廢品率也大大下降。
歐美助劑廠的母料中，性能較好的有美國 M．A．Hanna 公司的 Odessa 干硅烷 交聯(lián)母料；Witoo公司的XL-PEarl可交聯(lián)母料；英國Cable Components 公司的 Caballoy CL 2700 中壓無鹵可交聯(lián)母料；比利時的 WilsonColor 商務(wù)部推出了一種干硅烷交聯(lián)母料。在實際應(yīng)用中，這些母料給電纜廠帶來了可觀的經(jīng)濟效益。
輻照交聯(lián)材料及技術(shù)在電力電纜、架空電纜及裝線上已得到成熟的應(yīng)用。行業(yè)中 105℃及以下溫度等級，無論用 XLPE、XLPVC 或 PVC 都可滿足要求，150℃以上，硅橡膠、氟塑料、聚酰亞胺等品種的應(yīng)用也已成熟，但在中間溫度等級（如 125℃、150℃）的應(yīng)用開發(fā)上，與國外有一定差距。目前符合 UL 標(biāo)準(zhǔn)的 125℃電纜 料技術(shù)國內(nèi)已基本成熟，但尚需滿足用戶不同場合的配套要求，如柔軟、熱環(huán)境下 的粘連等，尚有許多工作要做。150℃等級的聚烯烴電纜料，目前市場上針對輻照已 有成熟商品面市，以 PP/EPDM 共混體系的動態(tài)全硫化（部分硫化）產(chǎn)品開發(fā)工作也已有一定的進展。
隨著新材料、新工藝的不斷誕生，傳統(tǒng)的橡膠和塑料分類的概念正在演變，將為更加科學(xué)的分類方法而替代（這也避免了在傳統(tǒng)分類中，在相同或相近分子鏈結(jié)構(gòu)情況下，由分子量的大小帶來材料形態(tài)上的巨大差別所造成的分類混亂）。
PVC透明電纜料
PVC透明電纜料用于音響線已有不短的歷史，隨著 VCD、音響在國內(nèi)外的普及， 使用透明電纜料出現(xiàn)的問題也越來越集中，它們主要是：①透明持久性差。透明料 擠制電線放置一段時間后，有發(fā)糊、發(fā)霧現(xiàn)象，透明度下降。②銅絲變色問題。電線放置后銅絲表面黯淡，出現(xiàn)不同程度的氧化現(xiàn)象。以上問題的出現(xiàn)，說明了我們一些透明料的穩(wěn)定體系、相容性方面尚需完善。除此之外，國外公司還把它用于柔 軟控制電纜的外護層（一則美觀，二則可防屏蔽層被拉壞），有時它也可作為專用地線（Earthing cable）的絕緣層。
無鉛 PVC
PVC在加工過程中必須加入增塑劑、穩(wěn)定劑才不會分解。一般苯二甲酸類是主要的增塑劑；三鹽基性硫酸鉛、二鹽基性亞磷酸鉛、硬脂酸鉛、硬脂酸鎘等是電纜材料常用的穩(wěn)定劑，這些穩(wěn)定劑具有絕緣性能好，穩(wěn)定性優(yōu)異，價格低廉的特性，但是含有重金屬鉛、鎘。隨著環(huán)保意識的增強，人們在選擇PVC 類產(chǎn)品時，已越來越多地考慮對人體及環(huán)境的影響，全球要求取締重金屬穩(wěn)定劑的呼聲日益高漲，但 是由于技術(shù)上和經(jīng)濟上的原因，新產(chǎn)品的推廣有很大的阻力。歐盟于 2000 年 6 月頒布了廢棄電氣電子設(shè) 回收法（WEEE Waste Electrical and ElectronicEquipment）草 案，要求歐洲在 2008 年前，禁止使用含有鉛、鎘和汞等的電纜材料。這項草案有助 于加快新材料在世界范圍內(nèi)的研究和推廣應(yīng)用工作。
世界各國有許多的助劑公司都積極開展了新產(chǎn)品和替代品的開發(fā)研究?？傮w上講，鉛、鎘的替代品集中在鋇-鋅、鈣-鋅、鎂系、有機錫類及其復(fù)合穩(wěn)定劑等系列方面進行研究。雖然鋇-鋅中也含有重金屬鋇，但它的毒性極低，含量也很少。也有的公司直接開發(fā)不含鋇的新產(chǎn)品。但是鉛類穩(wěn)定劑的替代工作十分困難。原因之一鉛類穩(wěn)定劑的價格低，代用品的價格一般比高 3 倍多。原因之二是鉛類穩(wěn)定劑絕 緣性能好，其它的穩(wěn)定劑無法與之相比。而鈣-鋅體系用在電纜材料中吸水性強，影響了電氣性能。
目前，歐洲和美國的公司在此方面性能較好的產(chǎn)品包括：Witco 公司的鋇-鋅類產(chǎn)品，型號分別為 Mark 6731，6736，6735，TS571 等；Ferro 公司的780R（鋇-鋅類產(chǎn)品）；Akcros 的 Interlite IP 6001，6059，6071（鈣-鋅類產(chǎn)品）；Ciba 公司的 Iragstab EZ712（環(huán)氧-鋅類產(chǎn)品） ；Bacerlocher 公司的 Baerpan MC-KA4（鈣-鋅類產(chǎn)品）；日本旭電化工的 RUP 107 和 RUP 110（鈣-鎂-鋅類產(chǎn)品）等。目前降低產(chǎn)品的價格，提高電性能和穩(wěn)定性，仍是開發(fā)人員關(guān)注的焦點。
基體材料中發(fā)展最快的是熱塑性彈性體（TPE）。TPE 材料具有橡膠一樣的柔軟性、彈性、耐低溫性能，但在生產(chǎn)加工時不需混煉和硫化，邊角料可回收利用。它可以用塑料的加工方法加工，價格也比橡膠低廉。國外的電纜材料廠家正在積極地進行開發(fā)。其中性能優(yōu)異的有 AES 公司的 Satonprene7000；Polyone 公司的 JJP630A 護套料；Tekor Apex 公司的 Flexalloy 9604-75；M．A．Hanna 公司的 FM1249 阻燃無鹵彈性體等。
熱塑彈性體
熱塑彈性體是指無須硫化或交聯(lián)工藝，在熱塑狀態(tài)即可加工獲得的彈性體材料。
由于其強度高，耐多次曲繞及回彈性好，加工方便，且根據(jù)其用途場合的不同，品種和硬度選擇范圍很大，故在電纜上取代橡膠，用于柔軟要求的場合越來越多。有代表性的熱塑彈性體有以下幾類：
1：苯乙烯嵌段共聚物
該類彈性體是發(fā)展較早的品種，對于電纜行業(yè)有應(yīng)用價值的品種是 SEBS，它是 SBS 的加氫產(chǎn)物，由于是飽和的鍵結(jié)構(gòu)，故耐熱性、穩(wěn)定性好，耐候性優(yōu)良。其代表品種是 SHELL 的 Kraton FG（orEvoprene）。
2：聚脂彈性體
該類彈性體在國外主要用于電話、計算機軟線等要求高回彈性，抗蠕變、曲繞疲勞的場合。它既有彈性又有韌性，具有低溫下的柔軟性和高溫下的特性保留力，同時，耐化學(xué)藥品、溶劑及油漆性佳。DU PONT公司已推出HYTREL的彈性體基材供行業(yè)選用，它的比重為 1.11～1.28，有卓越的耐高溫、耐油性和驚人的回彈力， 但該料價格昂貴。
3：EPDM/PP 共混彈性體
自美國 Uniroyal 公司于 1972 年研究出動態(tài)部分硫化的 EPDM/PP 熱塑彈性體的技術(shù)以來，該體系應(yīng)用發(fā)展得非常迅速，在七十年代后期，Monsanto公司采用動態(tài)全硫化技術(shù)，推出了 Santoprene 彈性體系列。在此類彈性體中，EPDM 已變成完全交聯(lián)的結(jié)構(gòu)，因此產(chǎn)品的強度、彈性、耐溫（可達 105℃）、耐變形性得到了提高，耐油、酸、堿、溶劑性好。其比重為 0.94～0.97，硬度范圍為shoreA 55～shore D 50， 同時，有優(yōu)越的電性能和極優(yōu)的耐臭氧及耐候性能，據(jù)介紹，其長期物性可超過氯丁橡膠。
該共混體系國內(nèi)十年前就開始了研究，并已有商品應(yīng)用于工程塑料領(lǐng)域，但作為彈性體電纜料，尚未有國產(chǎn)化商品問世。
4：乙烯-辛烯共聚物彈性體
這是美國 D.P.DOW 公司向國際市場推出的新穎熱塑性彈性體，它是由乙烯、辛烯在采用茂金屬催化劑作用下共聚而成。其特點是分子量分布范圍窄、密度低、熔點低，但卻伴有高強度、高彈性、高耐磨的特點。其比重范圍為 0.86～0.88，耐低溫性能出色（－76℃） 。作為電纜料的原材料，D.P.DOW 已向國內(nèi)市場推出了牌為 Engage 的系列商品，但相應(yīng)電纜料的商品，尚未見報道。
5：PVC 彈性體
PVC類熱塑彈性體是目前行業(yè)中用量最大，且用得最價格低廉，加工容易，且由于國內(nèi) PVC 消光樹脂的開發(fā)成功，使得該類彈性體的亞光要求更容易獲得。
由于熱塑性彈性體集橡膠和塑料的特性于一體，且具有加工和使用的靈活性，便于二次加工的特點，相信它在電纜行業(yè)有越來越多的應(yīng)用。但需注意的是，它仍有許多不足之處，如總體上耐磨性差，多次曲繞強度低，變形指標(biāo)高及熱穩(wěn)定性差等，在電纜上多用于耐磨性要求不太高，熱變形要求不太苛刻的場合。