熱塑性彈性體TPE在電線電纜中的應(yīng)用

熱塑性彈性體TPE在電線電纜中的應(yīng)用制作：肖雪生日期：2012/05/01前言：低煙無鹵阻燃、熱塑性彈性體的定義----什么叫低煙無鹵阻燃熱塑性彈性體?指不含鹵素(F、Cl、Br、I、At)、不含鉛、鎘、鉻、汞等環(huán)境物質(zhì)的膠料制成的防火性的，即使發(fā)生燃燒，也不會(huì)發(fā)出如：鹵化氫、一氧化碳、二氧化硫等有毒煙霧的環(huán)保型熱塑性材料。一.

TPE在電線電纜中的應(yīng)用

在電線電纜和光纜外層起保護(hù)作用的部件。主要有三種類：塑料類、彈性體類及金屬類。其中塑料類最常用的是聚氯乙烯、聚乙烯，還有根據(jù)電纜和光纜特性有阻燃型、低煙低鹵型、低煙無鹵型TPE等，所有材料性能必須符合特定的安規(guī)要求。二、應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

2.1應(yīng)用現(xiàn)狀熱塑性彈性體是一種兼有塑料和橡膠特性的高分子材料，它具有優(yōu)越的加工性能和力學(xué)性能，以及良好的耐候性和電性能，可以直接擠出，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)效率高，成本低，能耗小，是優(yōu)良的電纜料原料，近十年來得到了很大的發(fā)展。目前，熱塑性彈性體品種很多，耐溫等級(jí)已達(dá)到125℃。熱塑性彈性體在電纜領(lǐng)域的應(yīng)用潛力很大。熱塑性彈性體被廣泛用作船舶、礦山、鉆井平臺(tái)、核電站及其他電腦周邊設(shè)施的電纜的絕緣層及護(hù)套2.2發(fā)展趨勢(shì)在第二次世界大戰(zhàn)期間開發(fā)的鹵素-銻阻燃體系，被譽(yù)為是阻燃技術(shù)發(fā)展史上的一個(gè)里程碑，經(jīng)過半個(gè)多世紀(jì)的研究和應(yīng)用已走向成熟，并在近20年的阻燃劑領(lǐng)域中一直處于重要地位。但其燃燒時(shí)引發(fā)的有毒煙霧使人窒息比高溫灼燒更容易使人死亡。傳統(tǒng)的PVC電線電纜在燃燒時(shí)會(huì)產(chǎn)生含鹵化氫、一氧化碳、二氧化碳等有毒氣體的煙霧，這不僅影響救災(zāi)工作的順利進(jìn)行，而且對(duì)生命財(cái)產(chǎn)造成“第二次災(zāi)害”。對(duì)PVC的應(yīng)用持最強(qiáng)烈反對(duì)態(tài)度的是瑞士、德國(guó)、瑞典、美國(guó)、日本以及其它一些國(guó)家，這些國(guó)家的立法機(jī)構(gòu)及協(xié)調(diào)機(jī)構(gòu)已經(jīng)制定了嚴(yán)格的法律，限制并將最終取消PVC的工業(yè)應(yīng)用。所以，無鹵阻燃彈性體在未來會(huì)替代PVC材料，廣泛地應(yīng)用于許多領(lǐng)域。熱塑性彈性體的種類很多，用于電纜外被及絕緣層方面的主要有聚烯烴類熱塑性彈性體(TPO)、苯乙烯類熱塑性彈性體(SBC)、熱塑性聚氨酯彈性體(TPU)、聚酯類熱塑性彈性體(TPEE)等。其中，行業(yè)利潤(rùn)較高的為電腦周邊用線。如：RGB、USB、DVI、HDMI、耳機(jī)線、新能源汽車用線等…..三、用于電纜外被及絕緣層方面彈性體種類

四、應(yīng)用在電線外被及絕緣層的彈性體的主要性能要求

TPE用在電線方面的目前主要為低壓或直流通信軟線。通常要求與電纜略有不同。4.1電氣性能介電常數(shù)﹑耐電壓等級(jí)、抗靜電…4.2力學(xué)性能抗張強(qiáng)度﹑伸長(zhǎng)率、抗沖擊強(qiáng)度4.3耐候性能

耐油、耐高溫、耐低溫、耐臭氧、耐化學(xué)物質(zhì)腐蝕、耐燃等要求注：詳細(xì)的測(cè)試及要求標(biāo)準(zhǔn)，可參考UL1581電線電纜和軟線參考標(biāo)準(zhǔn)、UL83熱塑性塑料絕緣電線電纜、UL758電器布線線纜標(biāo)準(zhǔn)。五、相比其它傳統(tǒng)的電線電纜材料，TPE有何優(yōu)勢(shì)？1.可回收、環(huán)保、符合ROHS要求、可符合UL要求2.優(yōu)異加工性：溫度為160~230℃皆可加工，相比PVC有跟寬的加工溫度段。3.節(jié)能。熱塑性彈性體大多不需要硫化或硫化時(shí)間很短，可以有效節(jié)約能源。4.優(yōu)異耐熱性：耐熱性136℃×168hr可Pass。5.兼具柔軟性及表面平滑性，人性化，還有人體兼容性。無毒性（如醫(yī)療器材）6.可通過物性測(cè)試：如抗張強(qiáng)度測(cè)試、伸長(zhǎng)率測(cè)試。7.可通過電氣性質(zhì)測(cè)試。8.具有優(yōu)異的著色性能。9.良好的防火性。實(shí)驗(yàn)室簡(jiǎn)介

SINARISELaboratoryServiceManual測(cè)試項(xiàng)目－－－實(shí)驗(yàn)室設(shè)備一覽表－－－常規(guī)性能測(cè)試目錄一、測(cè)試項(xiàng)目1.電氣特性測(cè)試-絕緣體積電阻測(cè)試8.熱變形測(cè)試2.硬度測(cè)試9.擺錘沖擊測(cè)試3.融熔指數(shù)測(cè)試10.材料粘度測(cè)試4.抗張強(qiáng)度及伸長(zhǎng)率測(cè)試11.材料氧指數(shù)測(cè)試5.耐燃測(cè)試UL1581&UL9412.色差測(cè)試儀-分光儀6.比重測(cè)試13.灰份測(cè)試7.耐老化性測(cè)試二、測(cè)試設(shè)備一覽表三、熱塑性材料主要性能測(cè)試及方法拉伸性(Tensileproperties)-拉伸強(qiáng)度(Ts)和伸長(zhǎng)率(Te)彎曲特性(FlexuralProperties)-彎曲強(qiáng)度(Fs)和彎曲模量(Fm)沖擊強(qiáng)度(ImpactStrength)阻燃性(Flammability)熱變形溫度(HeatDeflectionTemperature)流動(dòng)性(MeltFlowIndex)電性能(ElectricalProperties)邵氏硬度(RockwellHardness)比重(SpecificGravity)模具收縮率(MoldShrinkage3.1熔體流動(dòng)速率（MeltFlowIndex）在規(guī)定的溫度與荷重下，測(cè)定熔融狀態(tài)下的塑料材料在10分鐘內(nèi)通過某規(guī)定模孔的流量，是評(píng)價(jià)材料相對(duì)流動(dòng)性的參數(shù)。熔流指數(shù)（MI）越大，材料的流動(dòng)性越好。MI值越大流動(dòng)性越好，所以可以成型精密部件，且可以縮短循環(huán)時(shí)間。按產(chǎn)品的用途，可以選擇與耐熱性、沖擊強(qiáng)度等不同的物性來互補(bǔ)MI值。塑料具有隨流動(dòng)速度和粘度發(fā)生變化的特性，因此在高速加工條件下，有可能出現(xiàn)流動(dòng)性與流動(dòng)特性不一致的情況，應(yīng)留意。試驗(yàn)要求：含有揮發(fā)性物質(zhì)及水分的塑料粒必須進(jìn)行預(yù)干燥，不然會(huì)引起重復(fù)性差和材料的降解。3.2.ASTMD638標(biāo)準(zhǔn)的拉伸樣條及相關(guān)尺寸測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)：拉伸試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格有GB1040、ASTMD638、ISO527，其內(nèi)容相似。測(cè)試設(shè)備：電子萬能試驗(yàn)機(jī)，裝有能以一定速度移動(dòng)的夾具。此器材還適用于壓縮、彎曲、剪斷等測(cè)試。測(cè)試速度：因?yàn)槔焖俣葘?duì)材料的拉伸性能測(cè)試影響很大，所以必須依據(jù)不同材料、不同樣條尺寸采取適宜的拉伸速度。拉伸應(yīng)力(TensileStress)：試片變形前，施加于單位面積上的拉伸力的大小。伸長(zhǎng)率(TensileStrain)：試片原本標(biāo)線間的長(zhǎng)度因拉伸力的作用產(chǎn)生的變化。屈服點(diǎn)(YieldPoint)：應(yīng)力應(yīng)變曲線中，即使荷重不增加，伸長(zhǎng)率也開始上升的時(shí)刻稱為屈服點(diǎn)。此時(shí)的應(yīng)力為屈服強(qiáng)度(YieldStrength)，此時(shí)的變形率為屈服伸長(zhǎng)率(ElongationatYield)。拉伸模量(TensileModulus)：在變形率較低的區(qū)間，應(yīng)力與應(yīng)變通常呈直線變化的關(guān)系，此區(qū)間的應(yīng)力與應(yīng)變的比值（拉伸應(yīng)力/伸長(zhǎng)率）被稱為拉伸模量。斷裂強(qiáng)度(BreakingStrength)：指斷裂點(diǎn)(BreakPoint)上對(duì)應(yīng)的拉伸力。斷裂伸長(zhǎng)率(ElongationatBreak)：指斷裂點(diǎn)(BreakPoint)上對(duì)應(yīng)的伸長(zhǎng)率。拉伸強(qiáng)度(TensileStrength)：有屈服點(diǎn)的材料，拉伸強(qiáng)度是指屈服強(qiáng)度；不產(chǎn)生屈服現(xiàn)象的材料，破壞強(qiáng)度即為其拉伸強(qiáng)度。注意：聚合物物材料的機(jī)械性質(zhì)，由于其固有的粘彈性，對(duì)變形速度或周圍環(huán)境非常敏感，因此在測(cè)試材料時(shí)，室溫以恒定23度為佳。3.3.拉伸性能3.4阻燃性能測(cè)試

塑料因其加工容易和價(jià)格較低，在許多方面代替金屬材料的使用，且具有阻燃性及耐熱性等幾種特性，但比起金屬來，性質(zhì)較為脆弱，有可能成為引發(fā)火災(zāi)的原因，因此為了防范于未然，許多國(guó)家正在制造各種規(guī)格的耐火產(chǎn)品，以此來試驗(yàn)塑料的耐火能力。有關(guān)耐火的規(guī)格UL94：美國(guó)UL(UnderwritersLaboratory)關(guān)于塑料的燃燒性的規(guī)格，耐火度：5VA>5VB>V-0>V-1>V-2>HB。IEC707：國(guó)際電氣技術(shù)委員會(huì)的耐火安全規(guī)格。CSA22.2項(xiàng)目的No.0.6(TestA~J)：應(yīng)用于加拿大電氣、電子產(chǎn)品的樹脂耐火規(guī)格。UL也可以發(fā)行在加拿大銷售的樹脂類的試驗(yàn)及證書(Certification)。3.4.1.水平燃燒試驗(yàn)（HBTest:HorizontalBurningTest）用途：適用于耐火較低的材料的試驗(yàn)，測(cè)定燃燒速度樣條：12.7cm1.27cm厚度（5個(gè)樣條）樣條存放條件：23C，濕度50%，48小時(shí)以上火焰要求：甲烷氣體，2.54cm藍(lán)色火苗，燃燒器傾角為453.4.2.垂直試驗(yàn)（VerticalTest）用途：適用于耐火材料的試驗(yàn)，測(cè)定燃燒時(shí)間試驗(yàn)方法：將樣條接觸火苗10秒鐘后移開樣條，測(cè)定燃燒時(shí)間；重復(fù)第二次（對(duì)5個(gè)樣條都實(shí)施）樣條和存放條件：與HB試驗(yàn)相同?；鹧嬉螅杭淄闅怏w，藍(lán)色單一火苗，高度2cm3.5.比重和密度（SpecificGravity/Density）比重是指材料的質(zhì)量與同體積的水質(zhì)量相比所得的比值。密度是指在一定溫度（對(duì)于塑料一般指23C）下，材料單位體積所含的質(zhì)量，用g/cm3表示。比重和密度不論在意義上還是在數(shù)值上都存在一定的差異。比重是材料的成本方面的重要因素，在材料的生產(chǎn)過程和成型過程中用于調(diào)節(jié)生產(chǎn)。經(jīng)?；旌鲜褂茫?3C時(shí)水的密度略小于1，因此兩個(gè)數(shù)值產(chǎn)生略微差異，可以用下面公式相互換算：密度=比重0.99756。實(shí)驗(yàn)方法：比重可以使用已經(jīng)成型品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，也可以用粉末和顆粒等成型原料進(jìn)行測(cè)定。和可能產(chǎn)生氣泡等空洞的成型原料比較，成型品更適合于進(jìn)行測(cè)試。使用成型品進(jìn)行測(cè)試時(shí)，要等到成型完全收縮以后再進(jìn)行。方法一（使用成型品）：將一小塊成型品放在比重計(jì)上稱出其重量后，放進(jìn)一定溫度的水里重新稱取重量，以兩者重量之差計(jì)算密度。方法二（使用成型原料）：將一定重量的原材料放入測(cè)試小籠子內(nèi)，先用高濃度酒精清洗表面雜質(zhì)后用清水清洗，以與23C時(shí)的重量與體積之差計(jì)算比重。3.6電性能（ElectricalProperties應(yīng)用于電氣領(lǐng)域的塑料通常均需要具有絕緣性，要求材料有優(yōu)秀的電性能。絕緣破壞電壓高，絕緣電阻大的材料能防止因暴露在外的電流引起電介質(zhì)的加熱現(xiàn)象。塑料如果吸收了水分，會(huì)使電性能降低，因此絕緣材料的耐濕性也很重要。1.熱絲著火HotWireIgnition（HWI）2.高電流電弧著火HighCurrentArcIgnition（HAI）3.耐電弧ArcResistance：塑料材料抵抗由高壓電弧作用引起變質(zhì)的能力，通常用標(biāo)準(zhǔn)電弧焰在材料表面引起炭化至表面導(dǎo)電而電弧消失所需時(shí)間表示，單位是秒。

4.高電壓電弧追蹤速率HighVoltageArcTrackingRate（HVTR）：塑料材料表面流經(jīng)高電壓、高電流時(shí)，不形成導(dǎo)電路的承受能力，測(cè)定高電壓（5200V）下形成導(dǎo)電路的速度（單位時(shí)間內(nèi)形成的導(dǎo)電路的長(zhǎng)度）5.介電強(qiáng)度DielectricStrength：材料對(duì)高電壓的承受能力，為電性的最大強(qiáng)度，測(cè)定材料產(chǎn)生破損時(shí)的電壓6.體積電阻率VolumeResistivity：材料內(nèi)部的阻力程度。在材料的反面施加電壓，測(cè)定試片的阻力。阻力數(shù)值越大，導(dǎo)電性越差，絕緣性越好7.表面電阻率SurfaceResistivity：材料表面的抗衡程度。在試片表面兩個(gè)位置之間施加電極，測(cè)定試片表面的電阻特性3.7.成型收縮率（MoldShrinkage）概要材料成型時(shí)，會(huì)因冷卻產(chǎn)生產(chǎn)品尺寸比模具尺寸縮小的現(xiàn)象，成