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热塑性弹性体材料在电线电缆中的应用

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  摘 要 热塑性材料在电线电缆中的应用符合环保高效节能等潮流,对于促进电线电缆行业发展有积极意义,有利于环保型电线电缆在各个领域的推广与应用。本文分析了热塑性弹性体材料特性,对电线电缆中热塑性弹性体材料的应用进行了探讨,希望能为行业发展提供参考。
  关键词 热塑性弹性体材料;电线电缆;风能电缆;应用
  中图分类号 TQ334 文献标识码 A 文章编号 2095-6363(2015)09-0088-02
  电线电缆制造业作为支撑国民经济发展、社会民生的重要行业,是目前电工电器行业中产值比重最大行业之一,无论是产业规模还是产品种类都多且大,电线电缆产品广泛应用于经济发展、社会民生的各个部门,是现代经济和社会正常运转的基础保障。近些年电线电缆行业出于环保、高效、节能、经济等因素考虑,积极探索诸多高分子材料在电线电缆中的应用,热塑性弹性材料作为备受重视的电缆工业材料,以出众的加工性能、力学性能以及良好的电能性与耐受性得到了广泛应用,下面对热塑性弹性体材料在电线电缆中的应用加以探讨。
  1 热塑性弹性体材料特性
  热塑性弹性体(Thermoplastic elastomer,简称TPE)也称热塑性橡胶,是一种兼具橡胶和热塑性塑料特性,在常温显示橡胶高弹性,高温下又能塑化成型的高分子材料,是继天然橡胶、合成橡胶之后的第三代橡胶。热塑性弹性体材料的结构主要由硬段部分的树脂与软段部分的橡胶构成,硬段部分作用力形成物理交联作用,软段部分则具有高弹性,两种结构互相交错以合理的形式连接可具备高塑性与可逆性,通过两种结构在常温与高温下的变化呈现较高的加工特性。
  利用热塑性弹性体材料进行加工有利于迅速成型,不同于传统橡胶需要进行硫化,减少加工工序、降低加工成本且能耗低,极大的提升了应用价值、削减了加工成本,便于大规模推广应用,同时加工过程中的各类边角废料也能够进行回收利用,实现了节能降耗与环境保护。但是由于热塑性弹性体材料对于温度变化较为敏感,因此在使用温度上有一定限制。热塑性弹性体材料的特性决定了其本身的应用领域,目前广泛应用于电线电缆、粘合剂、掺合剂、涂料、汽车配件、食品包装、医疗卫生等多个领域,常用特殊性弹性体材料主要以苯乙烯类热塑性弹性体、聚烯烃类热塑性弹性体、聚氨酯类热塑性弹性体、乙烯共聚物热塑性弹性体等为主。
  2 电线电缆中热塑性弹性体材料的应用
  2.1 电线电缆生产中热塑性弹性体材料的应用
  热塑性弹性体材料是电线电缆外层主要起保护作用的部件,主要包括金属类、塑料类与弹性体类,塑料类最为常见,弹性体类是当前热点,根据电缆特性有低烟低卤型、阻燃型、低烟无卤型之分。近年来出于对环保、节能、健康等特性的重视,电线电缆行业中传统PVC材料的应用逐渐受到限制,热塑性弹性体材料作为全新的高分子合成材料成为应用热点,由于其本身的高耐候性、热稳定性、方便加工及节能经济等特点开始逐步获得推广,尤其是新型的电线电缆专用TPE材料具有柔曲度优秀、质感高档、绝缘性好、有无卤阻燃级,符合WEEE、ROHS、UL标准、安全环保的特点。
  研究表明,热塑性弹性体的加工性能、理学性能以及电性能都比较的优越,生产工艺难度较小,有较高的生产效率,因此,如今被广泛运用到电线电缆领域内,特别是近些年不断发展,还有巨大的应用空间。国外一些西方发达国家,热塑性弹性体被广泛用作船舶、矿山、钻井平台、核电及其他设施的电线电缆的绝缘层及护套,我国开发热塑性弹性体较晚,但是发展十分迅速。随着对电线电缆质量要求的提高,采用热塑性弹性体,采用挤塑工艺生产电缆,可以改善产品质量,简化生产工序,提高生产效率。热塑性弹性体材料既具备传统交联硫化橡胶的高弹性、耐老化、耐油性各项优异性能,同时又具备普通塑料加工方便、加工方式广的特点,可采用注塑、挤出、吹塑等加工方式生产,水口边角粉碎后100%直接二次使用,既简化加工过程,又降低加工成本,因此热塑性弹性体TPE/TPR材料已成为取代传统橡胶的最新材料,其环保无毒性、美观价值成为行业首选。
  热塑性弹性体电缆料作为应用热点之一,主要以聚丙烯、乙丙橡胶和聚氯乙烯、丁腈橡胶为主要原料,加入各种助剂配合动态交联技术,经过先进工艺,混合、动态交联、造粒制得的电线电缆用塑料,具有优异的耐热、耐候、耐臭氧、耐紫外线等性能,更有良好的电气性能和极好的耐低温性能,另外TPE还具有良好的机械物理性能和类似于通用塑料的加工性能,这意味着其用作电线电缆加工与生产极为便利,且保有橡胶电线外观的同时无需硫化,节约了生产成本,各种边角料的回收利用还有助于实现环境保护、提升生产效益。
  以热塑性弹性体材料为主的复合材料开发是目前电线电缆生产中的重要研究、实践方向,利用TPE生产的电线电缆类线材成品具有很好的柔软性和表面平滑性,并可通过老化、抗张强度、伸长率、电气性质等相关测试,目前已广泛应用在电源线、插头、插头线、1394线、USB线、游戏机线材、音箱耳机线、喇叭线、手机充电线、耳机线等多种电子电器线材。电线电缆线材类TPE有透明、半透明、本色不透明与配色等系列,TPE硬度范围在shoreA55-110之间,一般通用级的使用温度在-40℃至80℃;高性能级使用温度在-50℃至95℃;超高性能级使用温度在-50℃至130℃。比如全新无卤阻燃TPE的研发不仅使得电缆绝缘和包覆材料物理性能、环保性能出众,同时还减少了材料使用与重量,有利于促进电缆电线服务其他行业发展。
  2.2 风能电缆中热塑性弹性体材料的应用
  近年来我国积极发展新能源与清洁能源,风力发电作为重点发展产业,使得风能电缆与光伏电缆获得了较快发展。风能电缆与普通电缆不同,本身使用环境、电缆性能都具有特殊性,国内相关企业通过对多种材料的研究发现,热塑性弹性体材料是目前制备风能电缆的最佳材料之一,这意味着风能电缆的生产与应用将会极大的促进国内清洁能源行业的发展,同电缆电线行业生产中追求节能、高效、环保等目标保持一致,促进热塑性弹性体材料在广泛应用。
  风能电缆本身由于是室外敷设,对于材料本身抗臭氧、抗紫外线、耐酸碱、耐高温、耐严寒、耐凹痕、无卤、阻燃等特性要求较高,还要具备与标准的接头、连接系统的兼容性等特点,因此需要热塑性弹性体复合材料发挥自身优势性能,以确保风能电缆具有良好的耐低温和耐磨性以及耐疲劳性、耐气候老化性能、耐微生物性能,比如湖南湘江、上海胜华等电缆公司生产的风能电缆都为风电行业的发展提供了强有力支持,也为国内热塑性弹性体材料的进一步推广应用提供了研究实践方向。
  3 结论
  综上所述,热塑性弹性体材料在电线电缆行业的应用符合节能环保、经济高效等要求,有助于推动电线电缆行业的进步、创新与发展,实际应用探索中要结合材料特性探索更多创新可能性,为多行业电缆材料应用服务,推动国内诸多领域环保材料的应用与推广。
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