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1、“ 海尔玛” 杯论文报告会文集聚氛乙YT电It料电气性能的介析( I )罗绍武 ， 习有建， ， 毛继红2 ( 1 . 昆明电缆股份有限公司， 云南 死明 6 5 0 1 0 0 ; 2 . 昆明银森塑胶工贫有限公司， 云南 昆明 “0 2 2 4 ) 关健词 P V C ; 电缆料; 电气性能; 影响因素 摘要 针对影响P V C电气性能的因素， 从生产配方、 原材料、 生产工艺、 操作与生产环境等方面进行了 分析探讨.P V C电缆料具有优良的力学性能、 耐老化性能 和绝缘性能， 原材料来源广泛， 价格适宜， 互代功能 助剂多样化， 易于研制开发多品种、 多规格、 多元化 的线缆用材料，
2、.因而在线缆行业得以广泛应用。在P V C电缆料生产中， 受生产环境、 操作的随 意性及原材料的波动和气候变化等因素的影响， 即 使是成熟的同一生产配方， 其产品质量也不太稳定， 理化性能指标也会随各种影响因素的变化而波动， 甚至会出现某些性能指标达不到相关标准或用户企 业的要求。电气性能( 体积电阻率、 火花率、 击穿强 度、 泄漏电流等) 和热氧老化性能( 质量损失、 热稳定 时间、 老化前后力学性能等) 等关键性指标就会下 降， 出 现部分指标不合格， 达不到G B 8 8 1 5 - 1 9 8 8 标 准与G B 8 8 1 5 - 2 0 0 2 标准。 1 原材料与工艺配方 1
3、. 1 试验测试设备双辊塑炼机 S K - 1 6 0 ， 天津市电材设备修理厂; 双层平板硫化机Q 2 B - 3 5 0 x 2 ， 天津市电材设备修 理厂; 高阻计 Z C - 3 6 ， 上海第六电表厂; 液体测定电 极J X K - 3 0 1 ， 新安江科学仪器厂。 1 . 2 测试标准液体体积电阻系数按 G B 1 6 7 2 - 8 8 标准进行测 试， P V C电缆料试样体积电阻率按 G B 1 4 1 0 - 8 9 标 准进行测试， 介电强度按jG B 1 4 0 8 标准测试。1 . 3 原材料性能与选择P V C电缆料成品电气性能的优劣除了受到测 试方法( 操作、
4、取样、 制片、 处理等) 及测试条件( 环境 湿度、 温度、 电压等) 的综合影响( 这些影响因素本文 尚不作讨论) ， 主要还取决于原材料本身的结构性能 与组成、 生产工艺配方及生产操作工艺。本文将从以下几个方面进行探讨， 以便不断提高和稳定P V C 电缆料产品的性能质量。1 . 3 . 1 增塑剂在P V C电缆料生产中添加不同类型的增塑剂， 其主要作用是改善产品的加土性能与拓宽应用范 围， 提高产品的可塑性及耐低温、 耐高温性能。不同 的增塑剂， 其分子质量大小、 性能、 增塑机理各不相 同， 则相容性、 吸湿性、 挥发性也有差别。如电气绝 缘性能一般由高到低的增塑剂有: 聚醋、 T
5、C P D I D P , C P - 5 2 D O P D O A , .D B P等 ， 。从而使用不同种类的增塑剂， 对 P V C电缆料的电气性能影响 也不同; 另外， 即便是同种增塑剂同一用量， 由于所含杂质、 纯度及采购批次、 运输贮放的差异， 对P V C 电缆料电气性能及其他理化性能指标也会造成不同程度的波动与影响。实践表明: 挥发性高、 吸湿性强、 纯度偏低、 热失 重偏高的增塑剂， 在 P V C电缆料生产中易造成产品多气孔、 针眼 外观差、 热老化质量损失偏高、 2 0 体积电 阻率( p v ) 偏 低等不良 现象. 这可以 从3 个不 同批次增塑剂的使用效果看出来，
6、 测试数据见表1 ,表 1 mM荆电气性能检测数据1 1 “ m增 塑 荆 标 准t # 2 a 3 a生 产 厂 家1 x 1 0 1 1t x 1 0 1 11 x 1 0 1 27 . 8 x 1 0 1 0一8 . 9 6 x 1 0 1 0一2 . 7 4 X 1 0 1 1一1 . 3 x 1 0 1 3 . 8 7 x 1 0 1 2 1 . 6 2 x 1 0 1 2一7 . 9 2 x 1 0 9 1 . 9 2 X 1 0 1 0齐 t 石 化 助 剂 厂哈 尔 滨 化 工 四 厂 江 苏 莱 倾 助 剂 总 厂 江 苏 蜻 江 溶 荆 厂卿coP姗洲1 . 3 . 2 填
7、充料在 P V C电缆料生产中， 多选用轻质C a C q 、 活 性C a C q、 ( 锻烧) 陶土等无机物作填充料。它能起 增量补强的作用， 降低配方成本 2 1 。然而， 用量、 粒 收稿日 期 2 0 0 6 - 0 2 - 2 7 作者简介 罗绍武( 1 9 7 1 - ) ， 男， 工程师， 1 9 9 4 年毕业于云南工业大学高分子橡塑工程专业， 主要从事 P V C材料研究 开发及废旧塑料的再生利用与电线电缆技术工作。5 4第 5 届全国P V C塑料加工工业技术年会径及纯度都会影响到P V C电缆料的力学性能、 相对 密度、 质量损失及产品外观、 加工性能及经济效益。 在P
8、 V C电缆料生产中常选用经过活化处理的 C a c 0 3 或经锻烧脱去水分的陶土， 由于它吸湿性小， 在晶体结构间易形成吸附中心， 捕捉游离态P V C分 子、 增塑剂中的自由离子和分解产物， 减小游离态或 泄漏电流的电子、 离子数目， 因而导电性能低， 易于 保障和 提高P V C产品的P V o 1 . 3 . 3 其他原材料通过配方试验表明， 稳定剂的用量及铅含量， 对 P V 值也 有一定影响。 稳定剂用量相同时， 铅含量越 高， P V 值 越优 异; 稳定剂用量越多， P V 值越高。 其主 要原因是它抑制自由离子的产生， ， 减少H十 、 C I , H C I 等导电离子、
9、 分子数量， 可改良产品的加工性能， 提高 耐热老化性能。 在P V C电缆料配方设计与生产中多 综合选用 T I S , D I S , P b - S T等稳定剂及 E S B O, C P - 5 2 等增塑剂， 充分发挥几种功能助剂的“ 协同效应” , 提高产品性能。着色颜料在P V C电缆料生产中虽说 用量很少， 由于它抑制自由离子的产生和着色性能的 差异， 从而用量与种类对 P V C电气性能及其他理化 性能也会有影响。一般多采用颜料而不用染料， 多用 无机颜料而少用有机颜料。通过抽取不同批次生产 及试验的P V C电缆料， 经辊压取样测试数据， 结果表 明: 在同 一P V C
10、C J 7 0 ) 电 缆料配方中， 色料对P V 值的 影 响 大 致 是 红P V 2 0 时的P V 。 而其他理化性能指 标不仅达到 G B 8 8 1 5 - 8 8 ， 并且波动小。表2 P V C电缆料( J 7 0 ) 2 0时的P V。 m序号标准1 #)1 x1 0 12 #)1 x 1 0 13 #) 1 x1 0 18 . 6 9x 1 0 “1 . 7 6 x 1 0 1 22 . 7 0 x 1 0 1 24 . 4 2 x 1 0 1 27 . 2 0 x 1 0 1 25 . 4 6 x 1 0 1 29 . 4 0 x 1 0 1 23 . 6 0 x 1 0
11、 1 21 . 3 6又1 0 1 2在上述几个配方中分别采用 1 # . 2 # , 3 # 的液体 增塑 剂， 经过小样、 试生产后进行测试， 2 0 时P V 值波动较大。其主要原因有: 配方设计是否科学 合理， 各类助剂用量是否匹配; 液体增塑剂电性 能、 醋含量影响; 测试因素的影响; 原材料采购 受季节、 运输、 贮存堆放的影响。 1 . 4 . 3 原材料用量及性能的分析作为绝缘用材料的P V C ， 其树脂的P V 一般在 1 0 16 S Z “ C m以上。 随着增塑剂、 有机着色剂用量的增 加， 其P V C 产品P V 值( 2 0 ) 递 减; 随 稳 定剂、 填 充
12、料 用量的 增加， 其P V 值( 2 0 ) 递 增， 而 其他 理化 指 标相 应也在 变化 2 。 从图1 一图4 可 看出， P V 值与各助剂 用量配比体系的曲线关系( 均以1 . 4 . 1 的配方为基 础， 调整各助剂用量后进行试验测试的结果) 。=o。apON恻卜。oo P D O T P C P - 5 2八nUn 40 勺n八们0nCU ，9，.Lt1OOCU 110口右n材nU 0心J勺口曲线 I 为 D O P -D O T P -C P - 5 2配混图1 增塑剂用f对P V 的影响( 2 0)。a90思划卜。稳定剂/ 份曲线 I 为 D I S -T I S 配混配
13、混， 曲线 II 为 T I S图2 稳定剂用f对P V 的影晌( 2 0，“ 海尔玛” 杯论文报告会文集二。1口。1 0pON恻，。般烧陶土-活性C a C 0 3巴。1二。1愁1验00 . 10 . 2 030 . 4份数 的影晌( 2 0 )臼。1二。1。浊 口/(即0囚恻，。圈 31 02 03 04 0填充料份数坟料用t对Pv 的影响 2 0 )22 。 1着色剂 ( 酞芬绿)圈4 献普绿用t对PV 生产工艺 生产工艺路线 生产工艺路线见图5 。混合工序 ( 污染区城)捏合温度: 过筛树脂粉称t液体助荆研磨粉状固体助剂二万厂 几 月丽蔽恶顽厂一一一一薪 1 云燕福丽刀、1 1 U二
14、0产枯百， 几八_ ， ，n ， ， ，八 n亡 、 m _1I L O U 一 1 v ，U . 因袱 匕 ， ! 振 妙 仁入库取样制版 测试 色浆料配比计t器1. _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 哺卜|圈5 带控制点的P V C产品生产工艺流水线 2 . Z P V C挤出造粒主要生产设备反之， 若加人助剂用童过少， 表现的效果则相反.J M s 80变速胶体磨， 廊坊通用机械厂， R H-2 00 高速自 摩擦热混合机， 武汉塑料机械厂; L 林5 00冷 却混合机， 武汉塑料机械厂， SJ s s o / 1 8 平行双螺杆 挤出机， 武汉塑料机械厂; Z D 卜
15、On粒料振动输送机， 淄博通用机械厂。 2 . 3 生产工艺、 操作、 环境从P v C电缆料挤塑生产工艺流水线可看出， 在 某些工序上因操作工艺参数的不当及生产环境的影 响， 将会造成P V C电缆料电气性能偏低， 甚至达不 到技术要求与标准。 2 . 3 . 1 称量配比P v C电缆料是多组分的多元混合体系， 涉及到 很多原材料， 由于原材料在混合体系中所起的作用 不同， 其用量在比例上也是不同的。如果计量仪器 的精度不够， 操作失误， 可能在称量配比过程中多斤 少两， 从而改变各组分在配方中的比例含量， 配方比 例变样失真， 最终导致 P V C产品理化性能不达标、 不合格、 波动性大
16、。若多加人液体助剂， 则产品柔 软， 硬度低， 低温冲击脆化性能较好， 而电气性能、 力 学性能则会下降; 粉状固体材料加人多， 则机械强度 高、 热稳定时间增长， 加工工艺温度偏高， 电气性能 较为优异， 而柔软性能及低温冲击脆化性能将恶化;5 62 . 3 . 2 搅拌混合称量研磨后的各种浆料， 为了让其加人到混合 体系中后能分散均匀， 必须按生产工艺要求， 搅拌一 定时间。如果搅拌不充分， 混合体系易分层， 分散性 不好， 密度大的含铅系列助剂及无机物易下沉， 密度 较小的有机液体助剂在上层。如果直接把混合浆料 投人高冷混合工序， 最终造成P V C电缆料产品性能 波动大， 测试结果误差大.一部分产品力学性能优 异， 质量损失少、 耐温， 且Pv值( 20) 高( 绝缘性能 较好) ; 一部分产品柔软性好， 低温冲击脆
