几种可用于电线电缆的热塑性弹性体

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1、几种可用于电线电缆的热塑性弹性体一、概述热塑性弹性体（TPE）是一种介于橡胶和热塑性塑料特性的高分子材料，具有橡胶和塑料的双 重性和宽广特性，广泛应用于电线电缆、汽车、电子电气、建筑、医疗等领域。随着新技术的发展， 促进了 TPE性能的不断优化和提升，应用领域不断拓展，尤其是电线电缆、汽车和医疗领域需求强 劲；此外由于人们环境意识的提高，材料回收性成为选材的一个重要因素，全球废弃的PVC成为环 境污染的重要问题，国外限制使用PVC呼声日趋高涨，也促进了 TPE消费快速增长。目前工业化生 产TPE主要分为以下几类：苯乙烯类（TPS）、烯烃类（TPO）、氯乙烯类（TPVC）、氨酯类（TPU）、 聚

2、酯类（TPEE）、酰胺类（TPAE）、有机氟类（TPF）、双烯类（TPB、TPI）等。TPE应用日益扩大，其在以电线电缆为中心的应用市场连续保持年均增长10%以上，作为替 代软PVC和橡胶的新型高性能材料，具有成本和性能上的优势。我国是TPE重要的消费市场，随着 我国近年来电线电缆工业高速发展，TPO类热塑弹性体的应用将迅猛增加，预计未来几年我国TPE 的消费年均增长率将超过12%，我国已成为全球TPE需求增长最快的国家之一。二、电线电缆常用的热塑性弹性体1、烯烃类热塑性弹性体聚烯烃类热塑性弹性体（TPO）由橡胶和聚烯烃构成，通常橡胶组分为三元乙丙橡胶（EPDM）、 丁腈橡胶（NBR）和丁基橡

3、胶；聚烯烃组分主要为聚丙烯（PP）和聚乙烯（PE）。TPO目前已成为 汽车和家电领域的主要橡塑材料，随着我国电线电缆工业的发展，对某些特种的电线电缆提出更高要 求，采用TPO材料作为绝缘和护套可满足特殊的性能要求，如柔软、耐低温、耐高温等。同时，为扩大该种热塑性弹性体的使用范围，必须使之具有阻燃性、燃烧时低烟低毒等新功能， 该产品研发思路是在普通TPO材料中添加无机或有机填充剂，通过配合最优的高分子增容剂，制备 出环保型热塑性低烟无卤阻燃弹性体，此种新型无卤阻燃弹性体具备很多特点：（1）它具备普通无 卤阻燃材料的阻燃性能；（2）制备的电线电缆燃烧时低烟低毒性能；（3）同时，还兼具TPO材料 原

4、有的弹性，应用上可以完全替代普通TPO材料；（4）无机或有机填充剂的加入，大大的降低材料 的成本，所以有很大的市场潜力。相关性能见表1。2、氯乙烯类热塑性弹性体主要分为热塑性聚氯乙烯（TPVC）和热塑性氯化聚乙烯（TCPE）两类。目前国内关于热塑 性聚氯乙烯（TPVC）开发报道较多，TPVC以其较优异的综合性能和低廉的价格而备受人们的青睐。 TPVC通常是以高聚合度PVC或称高分子量PVC（HMW-PVC）、化学交联PVC、离子交联PVC 和PVC橡胶共混物作为基体树脂，适量添加增塑剂后加工成型而成。TPVC具有如下性能特点：（1）其硬度可根据增塑剂用量的不同在4095 （邵氏A）的范围 内任

5、意调整，硬度随温度变化比橡胶大，且比软质PVC有了很大改进；（2）耐老化性与橡胶相比很 优异，比一般软质PVC也有了很大提高。特别是它配合了高分子增塑剂后这一性能更加优异；（3） 耐寒性大大优于软质PVC，当采用耐寒增塑剂后，-45C低温下电线电缆仍保持良好的弹性。与橡胶相比，成型加工方便，能耗低，可以再生利用。现在其应用已十分广泛，新的领域的研 究与开发工作也十分活跃。除了以代替橡胶为目的的应用继续发展外，其他用途也在广泛开拓之中。 代替橡胶的主要着眼点在降低成本的总构成和改进加工方法、着色性、耐候性等性能。代替软质PVC 主要是提高其物理性能，改善制品的手感与外观等。可广泛应用于制造耐热电

6、缆、移动电缆、耐低温 电缆、以及高级电器电线电缆等。相关TPVC材料性能见表13、聚氨酯类弹性体聚氨酯热塑性弹性体又称热塑性聚氨酯橡胶，简称TPU，是一种（AB） n型嵌段线性聚合物， A为高分子量（1000-6000）的聚酯或聚醚，B为含2-12直链碳原子的二醇，AB链段间化学结构是 用二异氰酸酯，通常是MDI连接。TPU可分为聚酯和聚醚两大类，由于聚酯类的聚氨酯容易水解， 故在电线电缆行业主要用的是聚醚类聚氨酯oTPU突出的特点是耐磨性优异、耐臭氧性极好、硬度大、 强度高、弹性好、耐低温，有良好的耐油、耐化学药品和耐环境性能。(1) 无卤阻燃聚氨酯类弹性体聚氨酯弹性体本身的氧指数仅为18%

7、,属于易燃材料，这就大大限制了它有特殊场合的应用， 为此，无卤阻燃TPU弹性体材料，制备的电线电缆可以通过UL1581 VW-1试验标准，可以用于生产 符合TICW/01-2009标准的风力专用电缆。该类TPU弹性体在改进普通TPU弹性体阻燃的基础上， 还具有如下特点：该产品为环保型产品，且制备的电线电缆具有很高的燃烧透光率；通过加入合 适的加工类助剂，降低了TPU弹性体的表观粘度对加工温度的敏感性，从而改善了TPU弹性体加工 艺过窄的缺陷；配合加入非极性聚烯烃类材料，降低了体系的吸水性能，大大减少了水分对该材料 的不利影响；通过对配方的调整，可以根据客户的要求，制备成镜面或雾面的电线电缆，进

8、一步扩 大其使用范围。(2) 有卤阻燃聚氨酯类弹性体有卤阻燃剂的发展已经相当成熟，其在各种材料中的改性应用也已经相当普遍，通过调整不同 有卤阻燃剂的复配比例，材料的阻燃性能就可以达到相当高的水平，而且相对于无卤阻燃剂其价格也 要低很多，所以有卤阻燃TPU弹性体具有很好的经济性。电线电缆的使用场合如果对环保要求不高， 该类TPU弹性体产品有很大的优势，它具备无卤TPU弹性体良好的挤出工艺性、低的吸水性等的特 点上，还具备较低的市场价格。TPU材料相关性能见表1。4、TPV弹性体传统意义上的TPV弹性体是从生产工艺上定义的，即经过硫化的热塑性硫化橡胶为TPV材料， 它并没有界定具体材料。现在有一种

9、TPV弹性体是一种全新的材料，不是传统意义的TPV材料，也 不需要进行动态硫化即可满足要求，该类产品顺应国家对于环保可再生能源的发展趋势，而主要用于 风力电缆。风能资源越来越受到世界各个国家的重视，因其作为一种可再生且清洁无污染的能源，据统计， 全球的风能2.74J09MW中可利用的约为2.0J07MW,所以世界风能市场以每年40%的速率在增长， 同时，随着技术的不断进步，风能发电成本也在下降，使得风能市场得到持续良好的发展。中国风能 的分布十分广泛，我国风电产业现在也保持着高速发展的态势，同时，我国风能的发展也有很多客观 因素，比如我国地域广阔，南北气候温差较大，北方要求风力电缆能承受住低温

10、，南方沿海地方要求 电缆耐湿热、耐海水腐蚀等。基于以上我国地域的复杂性，使得风力电缆专用电缆大多还要靠进口，该类产品生产的风力电 缆的耐低温性能优异，在-40C低温下不会开裂，耐常温、低温扭转性能合格，且能满足环保、耐油、 耐海水腐蚀等性能要求，且比使用TPU类材料成本低、挤出加工性能优异，同时制备的电缆阻燃试 验通过GB/T18380-2008标准中单根垂直燃烧试验，可用于生产符合TICW/01-2009标准的风力电缆。 TPV弹性体材料相关性能见表1。表1几种用于电线电缆热塑性弹性体材料性能(上海凯波相关产品)项目烯烃类TPE氯乙烯类TPETPU弹性体TPV弹性体无卤TPU有卤TPU拉伸强

11、度MPa8.015.030.030.025.0断裂伸长率%350450650650420硬度(邵氏A， 15 秒)827085856550%定伸强度MPa3.53.04.04.55.0100%定伸强度MPa5.04.05.86.08.0300%定伸强度MPa7.57.09.09.012.0空气热老化等级100Cx168h135Cx168h100Cx240h100Cx240h135Cx240h热变形5060202040拉伸回缩率130125110110115低温冲击脆化温 度C-25-35-76-76-4020C体积电阻率?.m1.0x10i01.0x1093.0x1085.0x1081.0x1

12、09介电强度MV/m2825222327氧指数（A法）3028282828烟密度（有焰）6580烟密度（无焰）180195卤酸含量mg/g00PH值6.26电导率s/mm2.82.5耐油实验（IPM902油，100Cx24h）拉伸强度变化率%-7-9-9.8断裂伸长率变化率%+10+12-20表2几种用于电线电缆热塑性弹性体材料对比（上海凯波相关产品）对比项目烯烃类TPE氯乙烯类TPETPU弹性体TPV弹性体无卤TPU有卤TPU环保性能无卤类；符合ROHS、REACH有卤类；符合ROHS、REACH无卤类；符合ROHS、REACH有卤类；符合ROHS、REACH有卤类；符合ROHS、REACH

13、加工工艺挤出速度慢易加工加工温度较窄加工温度较窄易加工特性强度低、烟密度 小柔软、强度低弹性好、强度咼弹性好、强度咼柔软、强度咼材料价格 （万元/吨）约3.4约1.2约6.5约5.5约2.2具体用途手机、电脑连接 线电梯电缆、柔 软类电缆室外军用电缆、 风力电缆室外军用电缆、 风力电缆风力电缆、柔 软类电缆三、结束语本文对几种常用的热塑性弹性体作了介绍，电线电缆厂可以根据表1的性能指标并结合表2, 以制备最适合的产品。TPE现已成为广泛替代传统橡胶和部分塑料的极具发展前景的新型材料，尤其 电线电缆工业快速发展，需要大量进口 TPE以满足国内市场需求，因此今后上海凯波将加大对TPE 的开发力度与产业化速度，关注国际发展潮流。作为电线电缆用绝缘和护套材料的制造者，理应抓住 这一契机，研发制造出更多更优良的产品，与电线电缆制造者一起，共同推动我国电缆行业的发展。