PVC电缆料配方设计及实例.docx

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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

PVC                       100             稳定剂                 7

DOP                        30             水合硼酸锌/Sb2O3（1:

1）   4~6

氯化石蜡                   20              氢氧化铝              20~40

TCP                        15              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

PVC                        100            DOP                   40

DOS                         10            三碱式硫酸铅           5

硬脂酸铅                    1             TCP                    2

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

PVC                          100          二碱式邻苯二甲酸铅      3

三碱式硫酸铅                  4           双酚A                  0.5

二碱式硫酸铅                  4           抗氧剂1010             0.4

硬脂酸铅                      1           活性碳酸钙              10

二碱式硬脂酸铅                3           TOTM                    30

（6）化学交联PVC电缆料

PVC                           100         TAIC交联剂            2~6

稳定剂                        4.5         DCP                    0.5~0.8

增塑剂                         40

（7）耐105℃阻燃PVC电缆料

PVC                            100           TOTM                33

DTDP                            10           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A                          0.5          碳酸钙               3

（7）屏蔽用半导电材料

PVC                            100          DOP                  35

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

PVC                            100           丁腈橡胶             40

DOP                            30             磷酸三甲苯酯        20

氯化石蜡                       10             三盐基硫酸铅        5

双酚A                        0.3~0.5         液体Ba/Cd/Zn        1

（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