電纜料配方設(shè)計及實例

1、PVC電纜料配方設(shè)計及實例PVC電纜料是由聚氯乙烯樹脂、穩(wěn)定劑、增塑劑、填充劑、潤滑劑、抗氧劑、著色劑等組成。PVC電纜料的耐電壓和絕緣電阻比較高，但介電常數(shù)和介電損耗較大。因此，一般主要用作低壓（1KV）和中高壓（610KV）電纜的絕緣層。PVC塑料由于具有難燃、耐油、耐電暈、耐化學(xué)腐蝕和良好的耐水性能，因此還廣泛用作電線電纜的護(hù)層材料。利用添加特種性能助劑或改性劑，可以分別制造出耐熱型（105）、耐寒型、耐油型、難燃型、特軟型和無毒型的PVC電纜料，以滿足特殊電線電纜產(chǎn)品的需要。電纜料在PVC配方中屬于性能要求較高的品種，特別是電絕緣性、耐低溫性和耐老化性等都有一定要求。配方設(shè)計時必須考慮

2、這些特殊的要求。PVC電纜料可分為護(hù)層級和絕緣級兩種。護(hù)層級要求耐熱性好，而絕緣級則要求絕緣性好。各組分選擇的要點如下：1、  PVC樹脂：要求分子量高，而且吸收增塑劑容易，因此選用懸浮法疏松型PVC樹脂。另外，還應(yīng)選用純度高的、雜質(zhì)少的、魚眼少的低型號樹脂，一般選用SG-1或SG-2，目前一些廠家也有選擇SG-5型的樹脂的，但原則上不提倡。目前由于1、2型樹脂偏少，所以很多電纜料采用的是SG-3型PVC樹脂。高級電絕緣材料應(yīng)選用SG-1型樹脂，一般電絕緣材料可選用SG-2、3型。耐熱級要求高的電纜料，更要選用SG-1型。2、  增塑劑：增塑劑含量一般在

3、50PHR左右，最高高達(dá)60PHR。通常選用耐熱性和電絕緣性較好的品種，如DOP，為改善耐寒性可添加DOS、DOA，為提高耐熱性可添加偏苯三酸三辛酯。幾種增塑劑復(fù)合使用往往效果好，實際電纜料配方中一般增塑劑都是復(fù)合使用的。電絕緣性高的電纜料，主增塑劑可選用磷酸酯，通用級則可選用苯二酸酯作主增塑劑。氯化石蠟可提高電絕緣性。脂肪酸酯、環(huán)氧增塑劑都可改善電纜料的耐低溫性能，且后者耐氣候性也很好。增塑劑的耐揮發(fā)性能和耐熱性是決定電纜料的耐高溫性能的關(guān)鍵。對于耐溫70的電纜料，可使用鄰苯二甲酸二異癸酯（DIDP）或鄰苯二甲酸二異壬酯（DINP）等增塑劑。對于耐溫90的電纜料，應(yīng)使用鄰苯二甲酸雙十一酯、鄰

4、苯二甲酸雙十三酯。耐高溫105的電纜料，則應(yīng)選用具有更高耐熱性的增塑劑，如偏苯三酸三辛酯（TOTM）。增塑劑的酸值對電纜料的電絕緣性、耐熱性有影響，應(yīng)選擇酸值較小的增塑劑。增塑劑的分子量、閃點對電纜料的加熱損失有影響，應(yīng)選擇閃點較高、分子量較大的增塑劑，如鄰苯二甲酸二丁酯與鄰苯二甲酸二辛酯比較，己二酸二辛酯與癸二酸二辛酯比較，前者分子量小，閃點低，故加熱損失也較大。選用增塑劑時還應(yīng)考慮其增塑效率。選用增塑效率較高的增塑劑，可以減少配方中增塑劑用量。增塑劑用量與絕緣性能有關(guān)，減少增塑劑量有利于提高絕緣性能。3、  穩(wěn)定劑鹽基性鉛鹽作主穩(wěn)定劑，一般選用多種穩(wěn)定劑配合使用，發(fā)揮協(xié)

5、同作用，以提高熱穩(wěn)定性。三鹽基性硫酸鉛、二鹽基性亞磷酸鉛并用，可兼顧熱、光穩(wěn)定性。耐高溫電纜主穩(wěn)定劑采用耐熱性好的二鹽基性苯二甲酸鉛。國外配方大多是無鉛、無鎘的，以防止鉛、鎘中毒。目前復(fù)合鉛穩(wěn)定劑在PVC電纜料中也有了廣泛的應(yīng)用，添加量在46PHR。環(huán)保類電纜料中多使用鈣/鋅復(fù)合穩(wěn)定劑。在配方中添加抗氧劑，可以抑制PVC的熱氧化降解?？寡鮿┛梢赃x用雙酚A。4、  潤滑劑：由于有較大量的增塑劑，所以對內(nèi)潤滑劑的要求不是很高。潤滑劑主要是提高電纜料的表面光亮度。常選用金屬皂類、硬脂酸及石蠟等，加入量為1PHR左右。5、  填充劑：電纜料中加入填料可以提高電絕

6、緣性能、耐熱性能和降低成本，但用量過多會造成成型性及電纜料性能下降。為提高絕緣性，在絕緣級電纜料中科選用煅燒陶土（電用級）為填充劑。護(hù)套（層）級電纜料可選用碳酸鈣為填充劑。參考配方：（重量份） PVC絕緣級電纜料（1）PVC             100       二堿式亞磷酸         

7、   2DOP             20        硬脂酸鉛                0.8氯化石蠟       &

8、#160;18         硬脂酸鈣               0.4M-50            18         碳酸鈣 &

9、#160;               4三堿式硫酸鉛     3         煅燒陶土               6（2）低成本PVC 

10、60;           100            DOP             38環(huán)氧大豆油       3    &

11、#160;    氯化石蠟            12三鹽基性硫酸鉛   5         二鹽基性硬脂酸鉛     2陶土            

12、 10        碳酸鈣               10（3）PVC          100        堿式碳酸鉛    

13、60;       6DOP             34        硬脂酸鈣                142%氯化石蠟  

14、60;  17         雙酚A               0.25電氣級陶土      10相關(guān)性能：硬度（邵氏）91；拉伸強度20MPa；伸長率430%；拉伸強度保持率105%；伸長保持率92%；電線耐溫60。（4）PVC    

15、;    100         堿式碳酸鉛                    6DOP       27.5       &

16、#160; 硬脂酸鈣                     152%氯化石蠟  27.5      雙酚A                

17、       0.25電氣級陶土               10相關(guān)性能：硬度（邵氏）89；拉伸強度20MPa；伸長率420%；拉伸強度保持率104%；伸長保持率100%；電線耐溫60。(5)PVC              100

18、60;     三堿式硫酸鉛               6DIDP              55      硬脂酸鈣      

19、0;               1電氣級陶土      10        雙酚A                   

20、; 0.25相關(guān)性能：硬度（邵氏）83；拉伸強度17.2MPa；伸長率390%；拉伸強度保持率104%；伸長保持率117%；電線耐溫90。（6）PVC             100         三堿式硫酸鉛             6

21、DIDP            45          硬脂酸鈣                142%氯化石蠟    15    

22、0;      雙酚A                  0.25電氣級陶土     10相關(guān)性能：硬度（邵氏）83；拉伸強度16.8MPa；伸長率310%；拉伸強度保持率100%；伸長保持率113%；電線耐溫90。（7）PVC       

23、;    100       三堿式硫酸鉛             6DIDP          40        硬脂酸鈣    

24、60;            152%氯化石蠟    22       雙酚A                 0.25電氣級陶土     10相關(guān)性

25、能：硬度（邵氏）85；拉伸強度18.3MPa；伸長率340%；拉伸強度保持率99%；伸長保持率109%；電線耐溫90。（8）PVC                   100         硬脂酸鈣         1季戊四醇辛

26、酸丁酸酯     55          雙酚A         0.25爾堿式鄰苯二甲酸       6相關(guān)性能：硬度（邵氏）83；拉伸強度17.7MPa；伸長率320%；拉伸強度保持率106%；伸長保持率103%；電線耐溫105。（9）PVC   

27、0;         100        DOP              22DIDP            12    &#

28、160;   三鹽基硫酸鉛       3氯化石蠟        10       硬脂酸鉛          0.5硬脂酸鋇         1 &

29、#160;      雙酚A            0.3碳酸鈣           20       鈦白粉           

30、;適量（10）70PVC          100          DOP             45三鹽基硫酸鉛   4      二鹽基亞磷酸鉛  &#

31、160;    3硬脂酸鉛         0.5        硬脂酸鋇            1碳酸鈣            10 &#

32、160;      雙酚A            0.5鈦白粉             2               色 

33、60;                      適量（11）600VPVC                100       DOP &#

34、160;              4050%氯化石蠟        15     三鹽基性硫酸鉛       5二鹽基硬脂酸鉛     0.5    硬脂酸鉛 

35、;            0.5碳酸鈣             20     煅燒陶土             10（12）600VPVC  

36、0;     100             DOP             50三堿式硫酸鉛  2          硬脂酸鋇   

37、60;       1粘土          10PVC護(hù)套級電纜料（1）PVC          100             二堿式亞磷酸鉛    

38、60;          2DIDP         30             硬脂酸鋇               

39、0;      1TCP          12             硬脂酸鉛                   

40、   1DOP          13             碳酸鈣                      

41、60; 8三堿式硫酸鉛    3（2）耐熱105PVC      100            硬脂酸鋇                     0.6TOTM 

42、;     62             二堿式鄰苯二甲酸鉛            6三堿式硫酸鉛  1        雙酚A      &

43、#160;                0.4硬脂酸鉛       0.6（3）耐熱70PVC        100            DOP  

44、;                       35 DOS        10             三堿式硫酸鉛  

45、0;              4二堿式亞磷酸鉛  3          硬脂酸鋇                     1硬脂

46、酸鉛       0.5          碳酸鈣                     15鈦白粉         2

47、0;             雙酚A                     0.5（4）柔軟型PVC        100    

48、0;        DOP                       30DOS         30        

49、     環(huán)氧酯                      6硬脂酸鋇      3             硬脂酸鎘  

50、;                 1.5雙酚A        0.25（5）耐寒PVC       100            DOP  

51、;                    10DOS       28             T-50        

52、              1852%氯化石蠟 8             三堿式硫酸鉛               3二堿式亞磷酸鉛  4 

53、;            二堿式硬脂酸鉛             1硬脂酸鈣        1             雙酚A &

54、#160;                  0.5碳酸鈣          5（6）非遷移型PVC          100        

55、;    聚酯增塑劑                 66三堿式硫酸鉛    5             硬脂酸鉛         

56、;          1礦物油        0.3（7）耐光型PVC          100            DOP      &

57、#160;               22DOS          20             TCP         

58、60;             7T-50         5            三鹽基硫酸鉛             

59、60;  2二鹽基亞磷酸鉛  5            二鹽基硬脂酸鉛             0.3硬脂酸鋇        0.7        &

60、#160;  雙酚A                     0.1UV-529          0.1（8）耐磨型PVC            &

61、#160;        100          二堿式硫酸鉛           1三堿式硫酸鉛               5  &#

62、160;     偏苯三酸三辛酯              40三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯          5（用電子束輻照交聯(lián)）耐磨性500周（9）耐疲勞PVC            &

63、#160;  100          三堿式硫酸鉛                 6DOP                60 

64、0;         硬脂酸鉛                     1介酸酰胺               0.5  

65、0;       碳酸鈣                      50相關(guān)性能：可反復(fù)彎曲5萬6萬次。（10）耐油型PVC               

66、60;100          氯化石蠟                    13741                 40&

67、#160;         三堿式硫酸鉛                 3DOP                  20   &

68、#160;      二堿式硫酸鉛                 2DBP                  8      &#

69、160;    雙酚A                      0.4TCP                 18    

70、60;     Ba/Cd/Zn復(fù)合液              1741為ELVALOY741，是美國杜邦公司生產(chǎn)的乙烯-醋酸乙烯-一氧化碳共聚物產(chǎn)品。（11）透明型PVC                100   &

71、#160;     DOP              25硬脂酸鋇              1           DBP   

72、               15硬脂酸鈣               0.8         硬脂酸         

73、       0.3有機錫8831          2.5         亞磷酸三苯酯          0.3其它特殊性能電纜料（1）高性能PVC電纜料PVC      &#

74、160;       100           煅燒陶土               5TOTM            40  

75、          潤滑劑                 1三堿式硫酸鉛                 5相關(guān)性能：體積電阻率8×1015cm；=

76、4.2；介電損耗角正切值0.85。（2）阻燃、低煙、耐熱PVC電纜料PVC                100            二堿式硫酸鉛            2TOTM 

77、60;             40             硬脂酸鉛               0.8三堿式硫酸鉛      

78、   6             硬脂酸鋇               0.7硬脂酸            0.3    

79、0;       三氧化二銻              2石蠟                 0.5          

80、;  硼酸鋅                  8抗氧劑7096          0.5             碳酸鈣    

81、             10相關(guān)性能：氧指數(shù)31.8%；單位質(zhì)量煙密度14.5g；體積電阻率5.9×1012cm；熱老化質(zhì)量損失22.7g/m²；135，168h老化后拉伸強度20.7MPa。（3）低煙阻燃PVC電纜料PVC 100 穩(wěn)定劑 7DOP 30 水合硼酸鋅/Sb2O3(1:1) 46氯化石蠟 20 氫氧化鋁 2040TCP 15 抗氧劑 0.5相關(guān)性能：拉伸強度18.7MPa；伸長率330%；體積電阻率3.7×1012cm

82、；介電強度22.8V/m；氧指數(shù)32%；最大煙密度295Dm。（4）低煙低鹵阻燃PVC電纜料PVC 100 DOP 40DOS 10 三堿式硫酸鉛 5硬脂酸鉛 1 TCP 2水合硼酸鋅 6 氫氧化鋁 40三氧化鉬 1.5 碳酸鈣 90（5）耐120PVC電纜料PVC 100 二堿式鄰苯二甲酸鉛 3三堿式硫酸鉛 4 雙酚A 0.5二堿式硫酸鉛 4 抗氧劑1010 0.4硬脂酸鉛 1 活性碳酸鈣 10二堿式硬脂酸鉛 3 TOTM 30（6）化學(xué)交聯(lián)PVC電纜料PVC 100 TAIC交聯(lián)劑 26穩(wěn)定劑 4.5 DCP 0.50.8增塑劑 40（7）耐105阻燃PVC電纜料PVC 100 TOTM

83、33DTDP 10 氯化石蠟 8三氧化二銻 5 三鹽基硫酸鉛 4.5二鹽基亞磷酸鉛 3 硬脂酸鋇 2雙酚A 0.5 碳酸鈣 3（7）屏蔽用半導(dǎo)電材料PVC 100 DOP 35二鹽基鄰苯二甲酸鉛 5 硬脂酸鈣 2乙炔炭黑 5080PVC配方中加入乙炔炭黑，體積電阻率可達(dá)103cm，成為半導(dǎo)電材料。（8）耐油PVC電纜料PVC 100 丁腈橡膠 40DOP 30 磷酸三甲苯酯 20氯化石蠟 10 三鹽基硫酸鉛 5雙酚A （9）無鉛無鎘PVC電纜料PVC           100

84、0;              DOP                45環(huán)氧大豆油         5         

85、;     Ba/Cd/Zn穩(wěn)定劑       4煅燒粘土          10              高熔點石蠟          

86、0.5（10）無鉛無鎘耐熱PVC電纜料PVC             100             DIDP                  20環(huán)氧大豆油

87、           4          三密石酸辛酯          15Ba/Cd/Zn穩(wěn)定劑       5        

88、60;    煅燒粘土               10高熔點石蠟         0.5 PVC電纜料因生產(chǎn)設(shè)備的不同主要有如下四種方式：1、  雙輥開煉切粒：原輔料配料高速混合機密煉機雙輥開煉機冷卻水槽干燥切粒機篩選磁選計量包裝。2、  單螺桿擠出機造粒：原輔料配料

89、高速混合機冷卻混合機單螺桿擠出機熱切機頭風(fēng)冷篩選磁選計量包裝。3、  雙階擠出機（一階雙螺桿擠出機，二階單螺桿擠出機）造粒：原輔料配料高速混合機冷卻混合機雙階擠出機熱切機頭風(fēng)冷篩選磁選計量包裝。4、  雙螺桿擠出機造粒：原輔料配料高速混合機冷卻混合機雙螺桿擠出機熱切機頭風(fēng)冷篩選磁選計量包裝。具體工藝：1、  雙輥開煉切粒生產(chǎn)工藝（1）準(zhǔn)備工作：著色劑、填充劑分別用80目篩網(wǎng)過篩，并分別加入增塑劑浸透后用三輥研磨機或膠體磨進(jìn)行研磨，備用。穩(wěn)定劑、抗氧劑及少量填充劑加入增塑劑中，攪拌成糊狀漿料，然后用三輥研磨機或膠體磨研磨，使?jié){料粒度小于

90、0.050mm，升溫到90并一直攪拌，備用。PVC樹脂用60目篩網(wǎng)過篩。（2）捏合：高速混合機中通入0.2MPa的蒸汽進(jìn)行加熱，投入PVC樹脂，然后緩慢加入研磨好的混合漿，待樹脂將增塑劑基本吸收后再加入填充劑、著色劑，物料呈膨脹疏松粉末時卸料，此時料溫在110左右。全過程約需要510分鐘。（3）密煉：蒸汽壓力0.30.4MPa，壓縮空氣壓力0.5MPa，密煉時間35分鐘，上頂拴抬起次數(shù)23次，物料密煉成團(tuán)狀小塊，無粉料時卸料。（4）雙輥開煉：蒸汽壓力0.40.5MPa，輥溫160170（絕緣料溫度宜高些）至料完全塑化均勻后，以3mm厚度出片，所出料片應(yīng)塑化均勻，韌而光潔、無生料。（5）冷卻：采

91、用逆流浸沒式水冷卻槽，鼓風(fēng)機除去料片上粘著的水分。（6） 切粒：采用平板切粒機。切好的電纜料無長條、斜方形及連?，F(xiàn)象。（7）包裝：經(jīng)篩選磁選、計量后包裝。2、  普通單螺桿擠出機造粒生產(chǎn)工藝（1）       準(zhǔn)備工作：穩(wěn)定劑、填充劑、著色劑分別用80目篩網(wǎng)過篩，并分別加入增塑劑浸透后用三輥研磨機或膠體磨研磨。稱量后備用。增塑劑混合均勻后預(yù)熱90待用；樹脂用60目篩網(wǎng)過篩。（2）       捏合：投入PVC樹脂，然后加入增塑

92、劑攪拌片刻，待樹脂將增塑劑基本吸收后，加入穩(wěn)定劑，靠摩擦熱使料溫升到90左右，再加入填充劑、著色劑，料溫升至110時，將料卸到冷卻混合機中降溫，至4550以下時出料。（3）       擠出造粒：擠出機（以SJ-120/20為例）溫度為80、120、160、170，機頭165（增塑劑添加量少時，溫度提高510左右）；擠出機螺桿轉(zhuǎn)速1030轉(zhuǎn)/分；機頭過濾網(wǎng)80目、120目各一層；風(fēng)冷采用風(fēng)壓0.07MPa（544mmHg）、風(fēng)量2250m3/h功率7.5kw的離心式通風(fēng)機。（4）    

93、;   包裝：經(jīng)篩選磁選、計量后包裝。3、  雙螺桿擠出機造粒生產(chǎn)工藝（1）       準(zhǔn)備工作和捏合工藝同單螺桿擠出機造粒工藝。（2）       擠出造粒：機身溫度130150；機頭溫度140186；主機轉(zhuǎn)速515轉(zhuǎn)/分。（3）       包裝：經(jīng)篩選磁選、計量后包裝。4、  雙階擠出機造粒生產(chǎn)工藝（1）

94、60;      準(zhǔn)備工作和捏合工藝同單螺桿擠出機造粒工藝。（2）       擠出造粒：雙階擠出機由兩部分組成，第一階為高速同向雙螺桿混煉機，第二階為低速單螺桿擠出機，兩者呈垂直正交布置，構(gòu)成雙階式復(fù)合機組；將同向雙螺桿與單螺桿優(yōu)勢結(jié)合互補。雙螺桿強制輸送、高效塑化混煉與剪切分散，無機頭背壓回流，避免了高剪切過熱；單螺桿高壓擠出，但低速低剪切，同樣回避了過熱矛盾。特別適合PVC等熱敏性物料的加工。雙螺桿加工溫度150185，單螺桿溫度130165。采用風(fēng)冷磨面熱切

95、粒方式，粒料經(jīng)旋風(fēng)分離器、振動篩進(jìn)入料倉。（3）       包裝：經(jīng)篩選磁選、計量后包裝。PVC電纜料實際生產(chǎn)，可根據(jù)設(shè)備情況和現(xiàn)場條件靈活組合及搭配，關(guān)鍵是要保證配方準(zhǔn)確、物料混合充分均勻、塑化良好。因為電纜成型時還要再次受熱成型，所以造粒溫度不能太高。目前很多電纜料的生產(chǎn)，為了方便省事，研磨物料的種類和數(shù)量有所減少，甚至不研磨直接混合使用，往往會造成一些質(zhì)量方面的問題。 PVC電纜料質(zhì)量問題原因剖析 這里主要結(jié)合擠出造粒工藝來進(jìn)行分析和說明。一些簡單的常規(guī)問題，比如粒料粘連（冷卻不充分）、模頭出料不

96、一致或只有部分地方出料（模頭加熱不均或加熱不透、物料流動性差等原因造成）等，這里不作為說明的重點。1、  電纜料氣孔問題造成此問題的原因主要有兩個，一是原料中水分偏高，有可能水分超標(biāo)的原料有PVC樹脂、增塑劑、填料和穩(wěn)定劑，由于添加量比較大，PVC樹脂和填料應(yīng)作為檢查的重點。這種狀況，一般在捏合過程和擠出機抽真空處會有所表現(xiàn)。二是因為配方體系穩(wěn)定性差或物料高溫停留時間過長，物料分解而導(dǎo)致氣孔出現(xiàn)。此問題嚴(yán)重時，一般會伴有顏色的變化。2、  電纜料析出問題因為電纜料中增塑劑比例較高，加之為降低成本一些抵擋增塑劑的混用，實際生產(chǎn)中析出問題出現(xiàn)還是較多的。該問

97、題主要和增塑劑品種及PVC樹脂顆粒結(jié)構(gòu)有關(guān)，如果增塑劑與PVC樹脂的相容性差，這類增塑劑比例過高時，析出問題就不可避免。一般都會歸結(jié)到增塑劑這里。其實PVC樹脂顆粒形態(tài)也與此有很大關(guān)系，如果顆粒過于緊密，皮膜太厚，增塑劑就不易進(jìn)入到顆粒中，從而影響樹脂與增塑劑分子的“結(jié)合”。100gPVC樹脂增塑劑吸收量只能部分反應(yīng)樹脂的這種性能，可以作為一個參照。但和實際情況還是有較大差異的。如果是因樹脂原因造成的析出，一般還會出現(xiàn)料偏硬或塑化不好現(xiàn)象，出現(xiàn)一些類似魚眼狀的小顆粒物質(zhì)。另外，物料的混合工藝對此影響也很大。特別是混合過程中各種助劑的添加順序及時機（溫度或前面物料混合程度），對混合過程中增塑劑分散吸收以及電纜料析出問題有明顯影響，這也是大家容易忽視的問題?；炝蠒r要盡量保證增塑劑與PVC樹脂有充足的混合時間和一定的混合溫度（90左右）。3、  電纜料表面粗糙問題表面粗糙分兩種，一種是疙瘩，一種是麻點。