完整word版PVC电缆料配方设计及实例.docx

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完整word版PVC电缆料配方设计及实例

PVC电缆料配方设计及实例

PVC电缆料是由聚氯乙烯树脂、稳定剂、增塑剂、填充剂、润滑剂、抗氧剂、着色剂等组成。

PVC电缆料的耐电压和绝缘电阻比较高，但介电常数和介电损耗较大。

因此，一般主要用作低压（≤1KV）和中高压（6~10KV）电缆的绝缘层。

PVC塑料由于具有难燃、耐油、耐电晕、耐化学腐蚀和良好的耐水性能，因此还广泛用作电线电缆的护层材料。

利用添加特种性能助剂或改性剂，可以分别制造出耐热型（105℃）、耐寒型、耐油型、难燃型、特软型和无毒型的PVC电缆料，以满足特殊电线电缆产品的需要。

电缆料在PVC配方中属于性能要求较高的品种，特别是电绝缘性、耐低温性和耐老化性等都有一定要求。

配方设计时必须考虑这些特殊的要求。

PVC电缆料可分为护层级和绝缘级两种。

护层级要求耐热性好，而绝缘级则要求绝缘性好。

各组分选择的要点如下：

1、  PVC树脂：

要求分子量高，而且吸收增塑剂容易，因此选用悬浮法疏松型PVC树脂。

另外，还应选用纯度高的、杂质少的、鱼眼少的低型号树脂，一般选用SG-1或SG-2，目前一些厂家也有选择SG-5型的树脂的，但原则上不提倡。

目前由于1、2型树脂偏少，所以很多电缆料采用的是SG-3型PVC树脂。

高级电绝缘材料应选用SG-1型树脂，一般电绝缘材料可选用SG-2、3型。

耐热级要求高的电缆料，更要选用SG-1型。

2、  增塑剂：

增塑剂含量一般在50PHR左右，最高高达60PHR。

通常选用耐热性和电绝缘性较好的品种，如DOP，为改善耐寒性可添加DOS、DOA，为提高耐热性可添加偏苯三酸三辛酯。

几种增塑剂复合使用往往效果好，实际电缆料配方中一般增塑剂都是复合使用的。

电绝缘性高的电缆料，主增塑剂可选用磷酸酯，通用级则可选用苯二酸酯作主增塑剂。

氯化石蜡可提高电绝缘性。

脂肪酸酯、环氧增塑剂都可改善电缆料的耐低温性能，且后者耐气候性也很好。

增塑剂的耐挥发性能和耐热性是决定电缆料的耐高温性能的关键。

对于耐温70℃的电缆料，可使用邻苯二甲酸二异癸酯（DIDP）或邻苯二甲酸二异壬酯（DINP）等增塑剂。

对于耐温90℃的电缆料，应使用邻苯二甲酸双十一酯、邻苯二甲酸双十三酯。

耐高温105℃的电缆料，则应选用具有更高耐热性的增塑剂，如偏苯三酸三辛酯（TOTM）。

增塑剂的酸值对电缆料的电绝缘性、耐热性有影响，应选择酸值较小的增塑剂。

增塑剂的分子量、闪点对电缆料的加热损失有影响，应选择闪点较高、分子量较大的增塑剂，如邻苯二甲酸二丁酯与邻苯二甲酸二辛酯比较，己二酸二辛酯与癸二酸二辛酯比较，前者分子量小，闪点低，故加热损失也较大。

选用增塑剂时还应考虑其增塑效率。

选用增塑效率较高的增塑剂，可以减少配方中增塑剂用量。

增塑剂用量与绝缘性能有关，减少增塑剂量有利于提高绝缘性能。

3、  稳定剂盐基性铅盐作主稳定剂，一般选用多种稳定剂配合使用，发挥协同作用，以提高热稳定性。

三盐基性硫酸铅、二盐基性亚磷酸铅并用，可兼顾热、光稳定性。

耐高温电缆主稳定剂采用耐热性好的二盐基性苯二甲酸铅。

国外配方大多是无铅、无镉的，以防止铅、镉中毒。

目前复合铅稳定剂在PVC电缆料中也有了广泛的应用，添加量在4~6PHR。

环保类电缆料中多使用钙/锌复合稳定剂。

在配方中添加抗氧剂，可以抑制PVC的热氧化降解。

抗氧剂可以选用双酚A。

4、  润滑剂：

由于有较大量的增塑剂，所以对内润滑剂的要求不是很高。

润滑剂主要是提高电缆料的表面光亮度。

常选用金属皂类、硬脂酸及石蜡等，加入量为1PHR左右。

5、  填充剂：

电缆料中加入填料可以提高电绝缘性能、耐热性能和降低成本，但用量过多会造成成型性及电缆料性能下降。

为提高绝缘性，在绝缘级电缆料中科选用煅烧陶土（电用级）为填充剂。

护套（层）级电缆料可选用碳酸钙为填充剂。

参考配方：

（重量份）

PVC绝缘级电缆料

（1）

PVC             100       二碱式亚磷酸            2

DOP             20        硬脂酸铅                0.8

氯化石蜡        18         硬脂酸钙               0.4

M-50            18         碳酸钙                 4

三碱式硫酸铅     3         煅烧陶土               6

（2）低成本

PVC             100            DOP             38

环氧大豆油       3         氯化石蜡            12

三盐基性硫酸铅   5         二盐基性硬脂酸铅     2

陶土             10        碳酸钙               10

（3）

PVC          100        碱式碳酸铅            6

DOP             34        硬脂酸钙                1

42%氯化石蜡     17         双酚A               0.25

电气级陶土      10

相关性能：

硬度（邵氏）91；拉伸强度20MPa；伸长率430%；拉伸强度保持率105%；伸长保持率92%；电线耐温60℃。

（4）

PVC        100         碱式碳酸铅                    6

DOP       27.5         硬脂酸钙                     1

52%氯化石蜡  27.5      双酚A                       0.25

电气级陶土               10

相关性能：

硬度（邵氏）89；拉伸强度20MPa；伸长率420%；拉伸强度保持率104%；伸长保持率100%；电线耐温60℃。

（5）

PVC              100      三碱式硫酸铅               6

DIDP              55      硬脂酸钙                      1

电气级陶土      10        双酚A                    0.25

相关性能：

硬度（邵氏）83；拉伸强度17.2MPa；伸长率390%；拉伸强度保持率104%；伸长保持率117%；电线耐温90℃。

（6）

PVC             100         三碱式硫酸铅             6

DIDP            45          硬脂酸钙                1

42%氯化石蜡    15           双酚A                  0.25

电气级陶土     10

相关性能：

硬度（邵氏）83；拉伸强度16.8MPa；伸长率310%；拉伸强度保持率100%；伸长保持率113%；电线耐温90℃。

（7）

PVC           100       三碱式硫酸铅             6

DIDP          40        硬脂酸钙                 1

52%氯化石蜡    22       双酚A                 0.25

电气级陶土     10

相关性能：

硬度（邵氏）85；拉伸强度18.3MPa；伸长率340%；拉伸强度保持率99%；伸长保持率109%；电线耐温90℃。

（8）

PVC                   100         硬脂酸钙         1

季戊四醇辛酸丁酸酯     55          双酚A         0.25

尔碱式邻苯二甲酸       6

相关性能：

硬度（邵氏）83；拉伸强度17.7MPa；伸长率320%；拉伸强度保持率106%；伸长保持率103%；电线耐温105℃。

（9）

PVC             100        DOP              22

DIDP            12        三盐基硫酸铅       3

氯化石蜡        10       硬脂酸铅          0.5

硬脂酸钡         1        双酚A            0.3

碳酸钙           20       钛白粉           适量

（10）70℃

PVC          100          DOP             45

三盐基硫酸铅   4      二盐基亚磷酸铅       3

硬脂酸铅         0.5        硬脂酸钡            1

碳酸钙            10        双酚A            0.5

钛白粉             2               色                        适量

（11）600V

PVC                100       DOP                40

50%氯化石蜡        15     三盐基性硫酸铅       5

二盐基硬脂酸铅     0.5    硬脂酸铅             0.5

碳酸钙             20     煅烧陶土             10

（12）600V

PVC        100             DOP             50

三碱式硫酸铅  2          硬脂酸钡           1

粘土          10

PVC护套级电缆料

（1）

PVC          100             二碱式亚磷酸铅               2

DIDP         30             硬脂酸钡                      1

TCP          12             硬脂酸铅                      1

DOP          13             碳酸钙                        8

三碱式硫酸铅    3

（2）耐热105℃

PVC      100           硬脂酸钡                     0.6

TOTM      62             二碱式邻苯二甲酸铅            6

三碱式硫酸铅  1        双酚A                       0.4

硬脂酸铅       0.6

（3）耐热70℃

PVC        100            DOP                         35

 DOS        10             三碱式硫酸铅                 4

二碱式亚磷酸铅  3          硬脂酸钡                     1

硬脂酸铅       0.5          碳酸钙                     15

钛白粉         2              双酚A                     0.5

（4）柔软型

PVC        100             DOP                       30

DOS         30             环氧酯                      6

硬脂酸钡      3             硬脂酸镉                   1.5

双酚A        0.25

（5）耐寒

PVC       100            DOP                      10

DOS       28             T-50                      18

52%氯化石蜡 8             三碱式硫酸铅               3

二碱式亚磷酸铅  4             二碱式硬脂酸铅             1

硬脂酸钙        1             双酚A                    0.5

碳酸钙          5

（6）非迁移型

PVC          100            聚酯增塑剂                 66

三碱式硫酸铅    5             硬脂酸铅                   1

矿物油        0.3

（7）耐光型

PVC          100            DOP                      22

DOS          20             TCP                       7

T-50         5            三盐基硫酸铅                2

二盐基亚磷酸铅  5            二盐基硬脂酸铅             0.3

硬脂酸钡        0.7           双酚A                     0.1

UV-529          0.1

（8）耐磨型

PVC                     100          二碱式硫酸铅           1

三碱式硫酸铅               5        偏苯三酸三辛酯              40

三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯          5

（用电子束辐照交联）耐磨性≥500周

（9）耐疲劳

PVC               100          三碱式硫酸铅                 6

DOP                60           硬脂酸铅                     1

介酸酰胺               0.5          碳酸钙                      50

相关性能：

可反复弯曲5万~6万次。

（10）耐油型

PVC                100          氯化石蜡                    13

741                 40          三碱式硫酸铅                 3

DOP                  20          二碱式硫酸铅                 2

DBP                  8           双酚A                      0.4

TCP                 18          Ba/Cd/Zn复合液              1

741为ELVALOY741，是美国杜邦公司生产的乙烯-醋酸乙烯-一氧化碳共聚物产品。

（11）透明型

PVC                100         DOP              25

硬脂酸钡              1           DBP                  15

硬脂酸钙               0.8         硬脂酸                0.3

有机锡8831          2.5         亚磷酸三苯酯          0.3

其它特殊性能电缆料

（1）高性能PVC电缆料

PVC              100           煅烧陶土               5

TOTM            40            润滑剂                 1

三碱式硫酸铅                 5

相关性能：

体积电阻率8×1015Ω•cm；ε=4.2；介电损耗角正切值0.85。

（2）阻燃、低烟、耐热PVC电缆料

PVC                100            二碱式硫酸铅            2

TOTM               40             硬脂酸铅               0.8

三碱式硫酸铅         6             硬脂酸钡               0.7

硬脂酸            0.3            三氧化二锑              2

石蜡                 0.5            硼酸锌                  8

抗氧剂7096          0.5             碳酸钙                 10

相关性能：

氧指数31.8%；单位质量烟密度14.5g；体积电阻率5.9×1012Ω•cm；热老化质量损失≤22.7g/m²；135℃，168h老化后拉伸强度≥20.7MPa。

（3）低烟阻燃PVC电缆料

PVC100稳定剂7

DOP30水合硼酸锌/Sb2O3（1:

1）4~6

氯化石蜡20氢氧化铝20~40

TCP15抗氧剂0.5

相关性能：

拉伸强度18.7MPa；伸长率330%；体积电阻率3.7×1012Ω•cm；介电强度22.8V/m；氧指数32%；最大烟密度295Dm。

（4）低烟低卤阻燃PVC电缆料

PVC100DOP40

DOS10三碱式硫酸铅5

硬脂酸铅1TCP2

水合硼酸锌6氢氧化铝40

三氧化钼1.5碳酸钙90

（5）耐120℃PVC电缆料

PVC100二碱式邻苯二甲酸铅3

三碱式硫酸铅4双酚A0.5

二碱式硫酸铅4抗氧剂10100.4

硬脂酸铅1活性碳酸钙10

二碱式硬脂酸铅3TOTM30

（6）化学交联PVC电缆料

PVC100TAIC交联剂2~6

稳定剂4.5DCP0.5~0.8

增塑剂40

（7）耐105℃阻燃PVC电缆料

PVC100TOTM33

DTDP10氯化石蜡8

三氧化二锑5三盐基硫酸铅4.5

二盐基亚磷酸铅3硬脂酸钡2

双酚A0.5碳酸钙3

（7）屏蔽用半导电材料

PVC100DOP35

二盐基邻苯二甲酸铅5硬脂酸钙2

乙炔炭黑50~80

PVC配方中加入乙炔炭黑，体积电阻率可达103Ω•cm，成为半导电材料。

（8）耐油PVC电缆料

PVC100丁腈橡胶40

DOP30磷酸三甲苯酯20

氯化石蜡10三盐基硫酸铅5

双酚A

（9）无铅无镉PVC电缆料

PVC           100               DOP                45

环氧大豆油         5              Ba/Cd/Zn稳定剂       4

煅烧粘土          10              高熔点石蜡          0.5

（10）无铅无镉耐热PVC电缆料

PVC             100             DIDP                  20

环氧大豆油           4          三密石酸辛酯          15

Ba/Cd/Zn稳定剂       5             煅烧粘土               10

高熔点石蜡         0.5

PVC电缆料因生产设备的不同主要有如下四种方式：

1、  双辊开炼切粒：

原辅料→配料→高速混合机→密炼机→双辊开炼机→冷却水槽→干燥→切粒机→筛选磁选→计量→包装。

2、  单螺杆挤出机造粒：

原辅料→配料→高速混合机→冷却混合机→单螺杆挤出机→热切机头→风冷→筛选磁选→计量→包装。

3、  双阶挤出机（一阶双螺杆挤出机，二阶单螺杆挤出机）造粒：

原辅料→配料→高速混合机→冷却混合机→双阶挤出机→热切机头→风冷→筛选磁选→计量→包装。

4、  双螺杆挤出机造粒：

原辅料→配料→高速混合机→冷却混合机→双螺杆挤出机→热切机头→风冷→筛选磁选→计量→包装。

具体工艺：

1、  双辊开炼切粒生产工艺

（1）准备工作：

着色剂、填充剂分别用80目筛网过筛，并分别加入增塑剂浸透后用三辊研磨机或胶体磨进行研磨，备用。

稳定剂、抗氧剂及少量填充剂加入增塑剂中，搅拌成糊状浆料，然后用三辊研磨机或胶体磨研磨，使浆料粒度小于0.050mm，升温到90℃并一直搅拌，备用。

PVC树脂用60目筛网过筛。

（2）捏合：

高速混合机中通入0.2MPa的蒸汽进行加热，投入PVC树脂，然后缓慢加入研磨好的混合浆，待树脂将增塑剂基本吸收后再加入填充剂、着色剂，物料呈膨胀疏松粉末时卸料，此时料温在110℃左右。

全过程约需要5~10分钟。

（3）密炼：

蒸汽压力0.3~0.4MPa，压缩空气压力0.5MPa，密炼时间3~5分钟，上顶拴抬起次数2~3次，物料密炼成团状小块，无粉料时卸料。

（4）双辊开炼：

蒸汽压力0.4~0.5MPa，辊温160~170℃（绝缘料温度宜高些）至料完全塑化均匀后，以3mm厚度出片，所出料片应塑化均匀，韧而光洁、无生料。

（5）冷却：

采用逆流浸没式水冷却槽，鼓风机除去料片上粘着的水分。

（6） 切粒：

采用平板切粒机。

切好的电缆料无长条、斜方形及连粒现象。

（7）包装：

经筛选磁选、计量后包装。

2、  普通单螺杆挤出机造粒生产工艺

（1）       准备工作：

稳定剂、填充剂、着色剂分别用80目筛网过筛，并分别加入增塑剂浸透后用三辊研磨机或胶体磨研磨。

称量后备用。

增塑剂混合均匀后预热90℃待用；树脂用60目筛网过筛。

（2）       捏合：

投入PVC树脂，然后加入增塑剂搅拌片刻，待树脂将增塑剂基本吸收后，加入稳定剂，靠摩擦热使料温升到90℃左右，再加入填充剂、着色剂，料温升至110℃时，将料卸到冷却混合机中降温，至45~50℃以下时出料。

（3）       挤出造粒：

挤出机（以SJ-120/20为例）温度为80℃、120℃、160℃、170℃，机头165℃（增塑剂添加量少时，温度提高5~10℃左右）；挤出机螺杆转速10~30转/分；机头过滤网80目、120目各一层；风冷采用风压0.07MPa（544mmHg）、风量2250m3/h功率7.5kw的离心式通风机。

（4）       包装：

经筛选磁选、计量后包装。

3、  双螺杆挤出机造粒生产工艺

（1）       准备工作和捏合工艺同单螺杆挤出机造粒工艺。

（2）       挤出造粒：

机身温度130~150℃；机头温度140~186℃；主机转速5~15转/分。

（3）       包装：

经筛选磁选、计量后包装。

4、  双阶挤出机造粒生产工艺

（1）       准备工作和捏合工艺同单螺杆挤出机造粒工艺。

（2）       挤出造粒：

双阶挤出机由两部分组成，第一阶为高速同向双螺杆混炼机，第二阶为低速单螺杆挤出机，两者呈垂直正交布置，构成双阶式复合机组；将同向双螺杆与单螺杆优势结合互补。

双螺杆强制输送、高效塑化混炼与剪切分散，无机头背压回流，避免了高剪切过热；单螺杆高压挤出，但低速低剪切，同样回避了过热矛盾。

特别适合PVC等热敏性物