05电线电缆应用资料.docx
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05电线电缆应用资料
五、塑料在电线电缆中的应用
（一）概述
由于合成树脂中的大部分通用树脂，具有优异的电绝缘性能及良好的加工性能，广泛用作电线电缆的包覆材料，如用作电线电缆的绝缘层和护套层。
最早使用的电线电缆包覆材料，大多采用各种含卤聚合物，如聚氯乙烯、氯丁橡胶等。
这些电缆料具有耐用、便宜、加工方便等特点，并能较好地满足实际使用的要求。
但随着全球环保意识的增加，对无污染的电能的需求日益增加，特别是PVC电缆燃烧时，产生的烟雾腐蚀设备，而且妨碍救火。
因此，到五十年代中期，国外开始使用聚乙烯、聚丙烯作为电线电缆包覆材料，取得了满意的效果。
随着电线电缆行业及合成树脂合成技术的发展以及电缆行业不同需求的增加，满足电线电缆行业不同要求的电缆专用料不断出现，到目前为止，电线电缆专用料多达近百种，其中，PVC电缆料主要分为PVC通用绝缘、护套料，PVC特种电缆料；聚乙烯电缆料主要分为聚乙烯绝缘料和聚乙烯护套料；聚丙烯电缆料目前使用较少，主要用作潜油泵电缆的绝缘层。
（二）聚氯乙烯在电线电缆中的应用
聚氯乙烯树脂加入增塑剂、稳定剂、填料经熔融混合造粒制得的电缆料称为聚氯乙烯电缆料。
PVC较早用于电线电缆包覆材料，其具有很多优势，如：
比较柔软、不易燃、加工容易、耐环境应力开裂及耐磨性好，因此，应用十分广泛，品种较多，用于各种电缆的绝缘和护套。
聚氯乙烯电缆料是目前电缆行业应用最为广泛的品种，其用量约为整个电缆行业用料的55%（包括橡胶用料），市场容量约为26万吨/年。
目前国内市场除少量特种聚氯乙烯电缆料产品（如专用汽车线用料、程控交换机电缆用料等）进口外，市场几乎全部为国产电缆料覆盖。
国内聚氯乙烯电缆料生产厂家很多，仅上海地区就有多家，主要生产厂家有上海化工厂、上海赛克力塑料厂、上海凯波特电缆料厂、上海塑料制品二厂等。
电线电缆用聚氯乙烯电缆料生产所用树脂一般用悬浮法聚氯乙烯树脂，平均聚合度在1000-1300，绝对粘度为1.9-2.1厘泊，如SG2、SG3、SG4。
耐热电线用电缆料应选用绝对粘度大于2.1厘泊的树脂。
国外衡量树脂聚合度的标准常用K值或比粘度，电线电缆用树脂的K值在70左右。
国内生产聚氯乙烯的主要厂家有：
上海氯碱总厂、上海天原化工厂、北京化工二厂、天津大沽化工厂、山东齐鲁石化氯碱厂、锦西化工厂等。
国外主要生产厂家很多，如日本三井东亚化学公司、三菱孟山都化学有限公司、日本碳化、东洋曹达工业有限公司。
PVC电缆料主要分为PVC通用绝缘、护套料，PVC特种电缆料，表1为聚氯乙烯通用电缆料的型号及名称用途。
表1聚氯乙烯通用电缆料的型号及名称用途
型号
名称
用途
J-70
70℃绝缘软聚氯乙烯塑料
仪表通信电缆，0.6/1kv以下电缆的绝缘层
JR-70
70℃柔软绝缘软聚氯乙烯塑料
450/750V及以下柔软电线电缆的绝缘层
450/750V及以下电线电缆的护层
H-70
70℃护套层软聚氯乙烯塑料
26/35KV及以下电线电缆的护层
450/750V及以下柔软电线电缆的护层
HR-70
70℃柔软护套层软聚氯乙烯塑料
3.6/6KV及以下电力电缆的绝缘层
JGD-70
70℃高电性能绝缘软聚氯乙烯塑料
船用电缆的绝缘层
J-80
80℃绝缘软聚氯乙烯塑料
船用电缆的护层
H-90
90℃护套层软聚氯乙烯塑料
橡皮和塑料绝缘电缆及其它电缆的护层
J-105
105℃绝缘软聚氯乙烯塑料
450/750V及以下耐热电线电缆的绝缘层
PVC电缆料的另一大类是PVC特种电缆料，主要用作护套，其品种是由各种电缆所要求的特性决定的，如有的电缆要求耐热、阻燃、耐油、耐高压、防白蚁、低烟低卤等，则有相应的各种电缆料。
主要品种如下：
1.矿用耐热70℃阻燃型护层级PVC电缆料
该电缆料主要用作矿用电缆的护套层，具有表面电阻低、防静电及不延燃性等特点。
其主要性能指标如表2所示。
表2矿用耐热70℃阻燃型护层级PVC电缆料性能指标
序号
项目名称
单位
性能指标
试验方法
1
20℃表面电阻
Ω
≤1.0×109
GB1410-78
2
拉伸强度
MPa
≥14.0
GB1040-86
3
断裂伸长率
%
≥180
GB1040-86
4
低温冲击脆化温度
℃
-20
GB1410-78
5
200℃热稳定时间
min
≥60
GB5470-85
6
热变形
%
≤55
GB8815-88
7
氧指数
≥30
GB2406-93
8
烟密度
Dm
≤500
GB8323-86
2.耐热阻燃型护层级PVC电缆料
该电缆料用作阻燃型电缆护层和额定电压450/750V及以下电线电缆的护层及橡皮和塑料绝缘电缆、船用电缆及其它电缆护层。
其主要性能指标如表3所示。
表3耐热阻燃型护层级PVC电缆料性能指标
序号
项目名称
单位
性能指标
试验方法
1
20℃体积电阻率
Ω.m
≤1.0×109
GB1410-78
2
拉伸强度
MPa
≥16.0
GB1040-86
3
断裂伸长率
%
≥180
GB1040-86
4
低温冲击脆化温度
℃
通过
GB1410-78
5
200℃热稳定时间
min
≥80
GB5470-85
6
热变形
%
≥40
GB8815-88
7
氧指数
≥30
GB2406-93
8
导体最高允许工作温度
℃
90
GB1410-78
3.高速挤出绝缘级PVC电缆料
该电缆料主要用于室内固定敷设电线、连接用软电线、汽车导线及安装用电线的绝缘层的快速挤出，最高放线速度可达700m/min。
其主要性能指标如表4所示。
表4高速挤出绝缘级PVC电缆料性能指标
序号
项目名称
单位
性能指标
试验方法
1
20℃体积电阻率
Ω.m
≥1.0×1011
GB1410-78
2
拉伸强度
MPa
≥16.0
GB1040-86
3
断裂伸长率
%
≥180
GB1040-86
4
冲击脆化温度
15℃
通过
GB5470-85
5
200℃热稳定时间
min
≥60
GB8815-88
6
热变形
%
≤50
GB8815-88
7
70℃体积电阻率
Ω.m
≥1.0×108
GB1410-78
8
介电强度
Mv/m
≥20
GB1408-78
总之，PVC特种电缆料的品种很多，均是针对不同电缆要求而开发的。
（三）聚乙烯在电线电缆中的应用
聚乙烯分子结构对称，为非极性材料，电性能非常优越，故广泛用于各种电力和通信电缆。
聚乙烯电缆料主要分为聚乙烯绝缘料和聚乙烯护套料。
聚乙烯由于其聚合方法的不同，所形成的种类和性能有较大的差别。
电缆行业所用聚乙烯原料有LDPE、MDPE、HDPE、LLDPE。
国外较早将聚乙烯用于电线电缆行业，而且使用量较大，表6列出了西欧聚乙烯电缆料消费情况。
表6西欧聚乙烯电缆料消费情况（kt）
1999年
2000年
1999年所占比例%
2000年所占比例%
LDPE
218
217
4.5
4.7
LLDPE
45
45
2.2
2.1
HDPE
67
65
1.5
1.4
合计
330
327
8.2
8.2
从表6可以看出，西欧用于电线电缆最多的是LDPE，而且有增加的趋势。
在1999年和2000年，用于电线电缆包覆的聚乙烯占总消耗量的8.2%。
我国聚乙烯电缆料的使用始于八十年代中期，使用量逐渐增加，表7列出了我国聚乙烯电缆料产量及应用比例。
表71995年及2000年我国聚乙烯电缆料产量及应用比例（万吨，%）
1995年
2000年
年增长率
数量
比例
数量
比例
19.6
4.5
2.2
11
3.9
从表7可以看出，我国聚乙烯电缆的产量和应用比例是逐年增加的，而且增长幅度较大。
我国聚乙烯电缆料的需求量较大，国内生产的聚乙烯在质量和数量上均不能满足要求，因此，大部分靠进口。
表8列出了我国进口的聚乙烯电线电缆牌号。
表8我国进口的聚乙烯电线电缆牌号
HDPE
LDPE
LLDPE
牌号
产地
牌号
产地
牌号
产地
DGDK3364
美国UCC公司
EF436
美国
DFDB6095
美国UCC公司
EF606
美国
5320
韩国
ZE33
日本三菱
SD330AC
比利时
1874
北欧化工
表9列出了我国用于聚乙烯电缆料的主要牌号及产量。
表9我国用于聚乙烯电缆料的主要牌号及产量（吨）
生产企业
牌号
用途
1998年
1999年
2000年
齐鲁
QHJ01
通信电缆
1006
DGD3479
电缆护套
956
1528
上海金菲
HHMTR219
架空电缆
2033
大庆
SY5311
通信绝缘料
142
146
160
5305E
电缆料
645
5300E
话缆护套
1655
712
6240
4E0.6AC
话缆护套
49
HDPE小计
1846
4492
8934
上海石化
DJ210
35kv电缆基料
12121
12394
12522
DJ200A
10kv电缆基料
4939
8036
14526
茂名
510-000
电力电缆基料
1718
995
2424
510-060
电力电缆基料
356
齐鲁
NC901
电缆料
451
大庆
19E
1-35kv电缆料
1124
1631
1448
兰化
合同产品
电缆料
408
PE-J-18D002
电缆护套
412
LDPE小计
21078
23507
30960
茂名
DFH2076
通信电缆护套
11130
54
8518
天津
DFH2076
通信电缆护套
304
170
DFH2076粉
电缆料
223
DFH2070
电缆料
127
大庆
DFDA77540
电缆料
1110
4242
1469
吉林
DFDA7042E
电缆料
2021
LLDPE小计
12544
7614
10282
总计
35468
35613
50176
从表9可以看出，我国聚乙烯电缆专用料的牌号较多，但产量和质量控制的稳定性方面很难满足电线电缆行业的要求，大多依靠进口。
根据电线电缆的不同用途，聚乙烯电缆料品种不同，主要分为三大类，即：
电力电缆用聚乙烯绝缘及护套料、通信电缆用聚乙烯绝缘及护套料、光缆护套用聚乙烯护套料。
不同品种的聚乙烯电缆料，其性能指标不同，如表10列出了通信电缆绝缘电缆料的性能指标。
表10通信电缆绝缘电缆料的性能指标
序号
项目名称
单位
性能指标
LDPE
MDPE
HDPE
PP
1
颜色
本色
本色
本色
本色
2
熔体流动速率
g/10min
≤0.4
≤1.0
≤1.0
2.0-3.5
3
密度
g/cm3
≤0.925
0.926-0.940
0.941-0.949
0.895-0.915
4
拉伸强度
MPa
≥12
≥17
≥19
≥21
5
断裂伸长率
%
≥500
≥400
≥400
≥200
6
介电常数
≤2.33
≤2.36
≤2.40
≤2.30
7
介质损耗因数1MHz
≤5×10-4
≤5×10-4
≤5×10-4
≤5×10-4
8
体积电阻率
Ω.m
≥1×103
≥1×103
≥1×103
≥1×103
9
氧化诱导率
Min
≥30
≥30
≥30
≥30
10
低温脆性-76℃
-15℃
失效数
≤2/10
≤2/10
≤2/10
≤2/10
≤2/10
11
耐热应力开裂性
失效数
0/9
0/9
12
耐环境应力开裂性
失效数
≤2/10
≤2/10
≤2/10
13
浸水稳定性
满足表中6项、7项要求
14
水分
%
≤0.1
≤0.1
≤0.1
≤0.1
（四）聚丙烯在电线电缆中的应用
聚丙烯由于其低损耗，受温度和频率的影响较小，并具有良好的耐油（膏）性，曾用于高频通讯电缆和市内通信电缆的绝缘层、光缆二次被覆松套管及潜油泵电缆的绝缘层等。
在前两个场合的使用现已逐渐被淘汰，在潜油泵电缆上还有一定的用量，但总体用量不大，年消耗量约为300-400吨。
用于潜油泵电缆绝缘的聚丙烯，需作改性处理，主要是为了增加其柔韧性，改善其开裂性能以及减小其浸水后的泄漏电流值，使其在油井中的工作寿命达2年以上。
改性PP绝缘料在潜油泵上的用量逐渐减少，取而代之的是EPDM绝缘（耐温等级可达120℃）和交联聚乙烯（多用硅烷交联聚乙烯）。
国内市场上现消耗的改性聚丙烯料，大多为国产料，只有少量从加拿大进口。
国内主要生产厂家有：
北京燕山石油化工股份有限公司树脂应用研究所、胜利油田东营康乐机电厂、江苏江都专用塑料材料厂等。
改性PP绝缘料的性能指标如表11所示。
（五）其它
在电线电缆专用料中，很大一部分称为特种电缆专用料，该类专用料是由聚烯烃材料与其它材料共混形成的具有特殊性能且满足了电线电缆行业需要的电缆料。
典型的如：
半导电屏蔽料、特种辐照电缆料、无卤阻燃护套料等。
这些特种电缆专用料所使用的基础材料大多为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物（EVA）。
国内生产EVA的主要生产厂家有：
北京有机化工厂、上海化工厂等，但国内生产的EVA品种少，质量差，很难满足电线电缆行业的要求，因此，国内电线电缆行业所使用的EVA树脂绝大部分靠进口，这种状况也严重影响了国内特种电线电缆专用料的研究和工业化，导致国内特种电线电缆专用料基本依靠进口。
表11改性聚丙烯绝缘料的性能指标
序号
性能
单位
指标
1
老化前机械性能
抗张强度
断裂伸长率
MPa
≥21
%
≥200
2
老化后（135℃×168h）
抗张强度变化率
断裂伸长率变化率
%
±30
%
±30
3
氧化诱导期200℃铜
min
≥30
4
体积电阻率
Ω.cm
≥1016
5
介电常数
≤2-3
6
击穿强度
Kv/mm
≥25
7
熔体流动速率
g/10min
≤3.0
8
脆化温度
℃
≤-5
升级会员 