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高分子聚合物简介
发布时间:2016-11-27 13:39 访问次数:

  电线由一根导体与导体上覆盖的绝缘层组成。电缆由一根或几根电线绞合在一起,外层再包覆一层护套层组成。电线电缆的绝缘层及护套层由高分聚合物组成,辐照加工就是经过电子束的照射,改善电线电缆的绝缘层及护套层的物性。

  高分子聚合物也叫高分子材料,简称聚合物(也有低分子聚合物)。

  电线电缆所使用的聚合物常见的有:聚氯乙烯(软质)、聚乙烯、聚稀烃、橡胶、热缩性弹性体等。

  热缩管所使用的聚合物一般是聚氯乙烯、聚乙烯及聚稀烃或聚稀烃与EVA、EPDM等共混物。

  发泡片材的主料也是聚氯乙烯或聚乙烯,也有用EVA、PU做导电型发泡材料的,也有PP加一些PE做主料的。

  为了改善电线电缆的机械物理性能,一般会在主料中添加一些其他物质来达到某些特定的目的。如添加烟剂降低燃烧时的发烟量即烟密质;添加阻燃剂提高氧指数添加填充剂降低成本,改善性能;添加交联剂降低辐照剂量;添加抗氧剂减少氧化作用等。以上物质与聚合物组成了共混物,再经过辐照改善物性。

1、聚乙烯(PE)

  聚乙烯是无臭无味无毒,外观呈乳白色蜡状固体,燃烧时火焰底部呈蓝色,顶端呈黄色,有熔融物下落继续燃烧,冒少量白烟,有石蜡气味。
PE表面较PVC发暗,在生产加工中有时需要加以鉴别,防止混清、辐照造成损失。PE有线性低密度(LLDPE)低密度高密度等几种,它的比重在0.91~0.97g/cm3 之间,PE易燃,氧指数为17.4%,使用温度在80~110℃之间耐化学性能较好。

  由于PE无极性,吸湿性很低,因此电性能好,但如氧化后会生成极性分子,会使介电损耗增大,故使用中会加入一点抗氧剂。

  PE的体电阻常数≥106 ,介电常数2.27~2.34,介电损耗因数<5-4 ,PE在活性物质的作用下会产生应力开裂,是PE(聚稀烃类)的特有现象,交联聚乙烯(XLPE)是指聚乙烯经适当选择,配置加工后经辐照后可形成三维网状的分子结构的材料。XLPE的温度等级有90℃、105℃、125℃几个等级。

  PE辐照剂量在20~40mrad,添加促交联剂后可降低到10~20mrad。PE广泛应用于电线电缆制造、热缩管、发泡材料等领域,辐照后力学性能、燃烧滴落性得到很大改善、耐环境应力开裂现象减少。

2、聚氯乙烯(PVC)

  PVC是另一种在电线电缆生产中广泛使用的绝缘材料(软PVC,另有硬PVC用在管道等行业中。)

  PVC是一种白色或淡黄色的坚硬粉末树脂,密度1.35~1.45g/cm3,比PE具有较高的强度,硬度及刚性,弹性模量较大,有较低的毒性,80~85℃,开始软化,140℃开始释放出HCl,热稳定性较差。

  PVC最高连续使用温度65~80℃之间,由于PVC分子有极性体电阻不如聚稀烃类,但阻燃性好氧指数为47%,体电阻率>1013~16,介电常数3.02~4.0,PVC燃烧时火焰会很快熄灭,火焰为黄色,底部是绿色的,会喷绿色和黄色的火星,冒黑烟,有辛辣气。有黑色残渣,用手捏会碎。

交联PVC(XLPVC):

  XLPV是指PVC或它的一种共聚物经适当选择配置,加工后经交联使PVC大分子形成三维网状结构的材料。

  XLPVC的辐照剂量为几兆拉德。

  XLPVC的长期工作温度有几个等级,60℃、70℃、80℃、90℃、105℃等。因使用领域不同,有不同差别,主要还是配方上的不同造成了温度等级的差异。XLPVC绝缘电线电缆大多用于航空、造船、兵器、家用电器工业中,电子电器设备等布线也用,即AWM(电子线)。

  由于XLPVC的交联度较低,一般不用热延伸考量其辐照品质。

  XLPVC电线辐照时会变色是一个大问题,随剂量的增大其颜色会从白色变为淡黄色、深黄色、橙色、褐色,如果剂量太大也会变为黑色,这是由于PVC脱HC1造成的,XLPVC电线照射后变成暗黄色,而且不能复原,添加一些荧光增白剂可减少变色问题。

3、聚稀烃类

  使用最广泛的绝缘材料就是聚稀烃了,交联聚稀烃类是指聚乙烯(PE)、聚丙稀(PP)和聚丁稀-1或它们的一种共聚物经适当选择配比和加工后经交联制成的材料。

  聚稀烃的比重较大,在1.4~1.6之间,辐照交联聚稀烃绝缘电线电缆产品是近二、三十年发展起来的,应用十分广泛,大量使用在汽车线,机车线、船缆中,温度等级较高,有105℃、125℃、150℃三类。它们的辐照剂量在10~20mrad之间。

4、橡胶类

  由于橡胶(天然与人工合成)具有很好的弹性、防水性、质轻、柔软等性能,被广泛应用在家用电器及轻型用电设备电源线,电源延长线上。橡胶的辐照其实也是胶橡硫化的一种,改善它硫化前的粘性大、弹性不足等弱点。

  在电线电缆中主要使用的橡胶料有:天然橡胶(NR)、丁苯橡胶(SBR)、丁基橡胶(IIR)、乙丙橡胶(EPDM)、氯丁橡胶(CR)等。

  橡胶的比重大约在0.86~1.26之间,辐照剂量在10~20mrad之间,体电阻率10E15/16,CR较小1010~1011,介电强度≥20kv/mm,介电常数1.0~9之间。天然橡胶弹性和延伸率较大、耐磨、耐水,但耐油性较差,耐热性能差。人工合成橡胶一般耐臭氧、耐大气老化、耐油、耐溶剂性较好,是制造电线电缆的良好材料。

5、热塑性弹性体(TPE)

  TPE是指在常温下具有橡胶的弹性、高温下又可塑化成型的一类弹性体高分子材料,它即具有橡胶的力学性能及使用性能,又能热塑进行加工,其性能介于塑料与橡胶之间,TPE是橡胶与塑料的共混物。热塑性聚氨酯(TPU),热塑性硫化橡胶(TPV)等都属于TPE,一般制造电缆的外被。

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