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电缆挤塑工艺讲义

【简介】1.常用绝缘材料 1.1聚氯乙烯（PVC）聚氯乙烯塑料是以聚氯乙烯树脂为主要原料，根据各种电缆的不同使用要求，加入各类配合剂，如增塑剂、稳定剂、填充剂等经混合塑化、造粒而制得 ...

当前栏目：电缆知识浏览量：次时间：2014-05-20 11:56:34

1.常用绝缘材料

1.1聚氯乙烯（PVC）

聚氯乙烯塑料是以聚氯乙烯树脂为主要原料，根据各种电缆的不同使用要求，加入各类配合剂，如增塑剂、稳定剂、填充剂等经混合塑化、造粒而制得电线电缆用的聚氯乙烯塑料。聚氯乙烯塑料的机械性能优越，耐化学腐蚀、耐气候、老化性能好，并且不延燃，有一定的电绝缘性能及良好的加工性能，成本低所以被广泛地用作电线电缆的绝缘和护套材料。

但是聚氯乙烯因C—Cl极性键的存在，使树脂具有较大的极性它的介电常数和介质损耗角正切较大；由于氯原子的存在耐热性较低，耐寒性差，在加工过程中，聚氯乙烯受热分解放出HCl有毒气体。因此现在聚氯乙烯绝缘电缆正逐渐被聚乙烯绝缘电缆所取代。

绝缘、护套常用PVC塑料分类及性能见表1和表2。

表1 绝缘用PVC塑料分类及性能

类型	性能要求	使用温度	主要用途
绝缘级	电绝缘性能较好，有一定的耐热性、柔软性	70℃	通信、控制、信号及低压电力电缆绝缘
普通绝缘级	有一定的电绝缘性能，有较好的柔软性及耐大气性、价廉。	70℃	室内固定敷设的电线、护套软线、500V农用电缆以及仪表安装线绝缘
耐热绝缘级	有较佳的耐热老化性能笔耐变形，电绝缘性能较好。	90℃ 105℃	要求耐热较高的船用电缆、航空导线、电力电缆及安装用电线的绝缘。
高电性能绝缘级	较佳的电绝缘性能，绝缘电阻高、介电性能好，有一定的耐热性。	70℃	电压为6kV—10kV级的电力电缆的绝缘。
耐油耐溶剂绝缘级	具有较好的耐油性、耐溶剂性和柔软性，电绝缘性能较好。	70℃	用于接触油类和化学物质的电线缆的绝缘级。
阻燃绝缘级	电绝缘性能较好，有较高的耐火焰燃烧性，柔软性较好。	70℃	固定敷设的电力电缆、矿用电缆、安装用电线的绝缘。

表2 护套用PVC塑料分类及性能

类型	性能要求	使用温度	主要用途
普通护层级	有足够的机械强度、耐热、光老化性及耐寒性较邹。	70℃	塑料电线电缆的外护层及其他电缆的外护层。
耐寒护层级	有较高的耐地寒性，低温柔软性好。	70℃	户外及耐寒电线电缆护层。
柔软护层级	具有较高的柔软性，较好的耐寒性。	70℃	耐寒柔软的电线电缆护层。
耐热护层级	耐热性能良好。	90℃ 105℃	耐热的电线电缆护层。
耐油护层级	耐油性、耐化学药品性好。	70℃	与油类及化学药品接触的电线电缆的护层。
易撕护层级	抗撕裂性低，敷设方便、价格低廉。	70℃	室内固定敷设用绝缘电线的护层。
防霉、防白蚁、防鼠护层级	抗生物性好、防白蚁、防霉性好。	70℃	热带及温热带地区用电缆护层。
阻燃护层级	抗燃烧性好。	70℃	安全性要求高的电线电缆护层。

1.2聚乙烯PE（简介）

由乙烯烃聚合反应而得到的一种高分子碳氢化合物称之为聚乙烯树脂，我们用的聚乙烯塑料则是聚乙烯树脂与各种添加剂（稳定剂、润滑剂）混炼捏合而成的高分子化合物。

工业生产聚乙烯的方法有三种：

1.高压法：低密度聚乙烯（LDPE），分子支链多（树枝状），柔软性好，结晶度低。

2.中压法：中密度聚乙烯（MDPE），分子支链较少。

3.低压法：高密度聚乙烯（HDPE），分子为线型，无分支，刚性好、结晶度高。

1.2.1聚乙烯结构特点

1.分子结构

聚乙烯是含碳氢两种元素的高分子化合物，通式为—CH2－CH2—，结构式

其中n为聚合度

聚乙烯随分子量的提高，它的融熔粘度增大，断裂强度、硬度、扭度、耐龟裂性、耐老化性能均有提高，但其伸率下降。一般用熔融指数来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、半透明的热塑性高聚合物，其物理机械性能主要表现为：

a.比重小，高压聚乙烯（低密度聚乙烯）尤为突出，其比重为0.92-0.93g/cm3，低压聚乙烯（高密度聚乙烯）密度较大，约0.94g/cm3

b.吸水性小

c.透气性好。聚乙烯结构对称，是非极性材料，因而其透气性好。比重越大透气性越小、反之透气性越大。低密度聚乙烯透气性为聚氯乙烯的30-50倍。

d.机械性能。聚乙烯机械性能与结晶度有密切关系。同类聚乙烯结晶度越高，其软化点、刚性、抗强强度越高，伸率越小。因此高压聚乙烯比低压聚乙烯柔软。

2.化学稳定性

聚乙烯化学稳定性与结晶度有关，结晶度越高，耐化学稳定性越好。

a.耐酸性好。

b.耐碱性好。

c有机溶剂。聚乙烯在室温或温度不超过60℃环境下不溶于一般有机溶剂。

3.电性能

a.小而稳定的介电系数。

b.低的介质损耗角正切。

4.耐寒性

5.耐环境应力龟裂性

6良好的加工工艺性能

7.耐老化性能

1.2.2聚乙烯的缺陷

1.聚乙烯耐电晕、光热老化、氧老化性能低。

2.聚乙烯分子之间引力小，因而熔点低、机械强度不高、蠕变大

3.容易产生环境应力开裂。

4.容易形成气隙、延燃等缺陷。

聚乙烯改性：在保留其长处的前提下，最大限度地弥补其短处。比如交联聚乙烯。

1.3 交联聚乙烯XLPE

交联聚乙烯是通过对聚乙烯加入某些辅助剂，用一定的方法实行对聚乙烯进行改性所得到的一种网状高分子物，耐热性、耐光氧稳定性以及物理机械性能大为提高。

1.交联剂DCP简介

DCP为低分子过氧化物，分子量270

DCP外观为无色或白色粉状结晶体，在38℃以上熔化，分解温度为132℃。

DCP是一种苯基过氧化物，因而易燃烧，遇强酸易爆，存贮时按危险品处理，放置于干燥阴凉处避光、防潮保存。

DCP贮存期不超过一年。

2.防老剂（抗氧剂）

3润滑剂

4.填充剂

5.聚乙烯树脂

交联聚乙烯的硫化机理

聚乙烯交联是将线性结构转化为网状结构体，由可溶可熔转化为不可溶不可熔的分子结构，通过交联提高耐热性，改进机械性能。

物理交联：射线辐照交联

DCP的化学交联反应机理

1.分解

夺氢

交联

附属反应

硅烷交联反应机理

1形成自由基（引发反应）

2.乙烯基硅烷接枝到聚乙烯链上（接枝反应）

3.在温水条件下交联

1.4 聚丙烯（PP）

聚丙烯是由丙烯烃聚合反应而得的含有碳氢元素的立体规整性高分子化合物。其密度小，比重仅为0.9～0.91g/cm3，外观很象高密度聚乙烯，呈白色蜡状固体，比聚乙烯透明。

聚丙烯由于具有很好的物理机械性能，其表面硬度和耐环境应力龟裂性比聚乙烯要高，聚丙烯塑料是非极性材料，具有很好的电气绝缘性能，其介电常数ε较小、介质损耗角正切值tgδ较低、体积电阻和击穿场强较高，而且在广阔的频率范围内不发生变化，由于吸水性很小，可以用作高频绝缘材料（如通信电缆中用于泡沫聚丙烯绝缘），聚丙烯还具有较高的耐热性和耐化学稳定性。可用作各种电线和电力电缆绝缘，同时由于它柔韧、耐磨，还可以作电缆的保护层。用于电线电缆的聚丙烯往往加入一定比例的聚异丁烯，以改善耐寒性，提高挤出工艺性。

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