熱塑性彈性體纜行業(yè)應(yīng)用及發(fā)展趨勢

熱塑性彈性體

纜行業(yè)

應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)及發(fā)展趨勢

人：

：

教授

大學(xué)

1

內(nèi)容：

中國低煙無鹵彈性體線纜

發(fā)展趨勢

纜包覆及絕緣

TPES

層中應(yīng)用優(yōu)勢對比

無鹵阻燃線纜行業(yè)對于

TPES性能要求分析

2

中國低煙無鹵彈性體線纜發(fā)展趨勢

低煙無鹵電纜料是一種阻燃線纜用線芯絕緣料或護(hù)套料，是制造低煙無鹵線纜料的重要材料。低煙無鹵線纜料通常添加大量Al（OH）3或Mg（OH）2.由于彈性體容易燃燒，分解

成水合

，不產(chǎn)生明顯的煙霧和

的腐蝕性氣體，

而Al（OH）3或Mg（OH）2受熱后

抑制聚合物溫度上升，延緩熱分解，

結(jié)晶水，吸收大量熱量，

燃燒，脫水分解所

產(chǎn)生的水蒸氣能稀釋可燃性氣體，從而起到阻燃效果。

低煙無鹵線纜在火焰燃燒情況下產(chǎn)生極少煙霧，稀釋的

氣體不含鹵元素，無毒。低煙無鹵線纜料被廣泛應(yīng)用于

建筑、醫(yī)院、大型

館、體育館、防火指揮調(diào)度樓、車展

和民用機場、旅客候車室、重點

保護(hù)場所以及地鐵、地

下商場或

密集的公共場所。

3

4

指標(biāo)要求：

其中鹵素指針為：所有鹵素的值≦50PPM(根據(jù)PREN14582)

燃燒后產(chǎn)生鹵化氫氣體的含量<100PPM(根據(jù)法規(guī)EN5067-2-1)

燃燒后產(chǎn)生的鹵化氫氣體溶于水后的PH值

≧4.3(弱酸性)(根據(jù)

EN-50267-2-2)

產(chǎn)品在密閉容器中燃燒后透過一束光線其透光率

≧60%(根據(jù)

EN-50268-2)

Pb<90PPM，Cd、Cr6+、Hg、P小于5PPM

、PBDEs均

5

低煙無鹵電線特性：

(1)抗張強度比一般PVC電線大：一般PVC電線抗張強度大于1.05Kgf/mm2，而低煙無鹵電線抗張強度大于1.2Kgf/mm2；

(2)具有良好的耐候性(-30℃~105℃)；

具備良好的柔軟度(硬度為80—90)；

具有非移性(因為此產(chǎn)品配方中不用添加可塑劑，故不會有移形性)；

(5)燃燒時不會產(chǎn)生

黑煙(會產(chǎn)生少量白色煙霧)；

具有較高的體積電阻率：PVC電線一般為

1012~1015Ω/cm3，低煙無鹵電線大于1016Ω/cm3；

具有良好的耐高壓特性：PVC電線一般耐10KV以上，而低煙無鹵電線高達(dá)15KV以上；

具有良好的彈性和粘性。

6

國內(nèi)市場分析：

目前，我國的低煙無鹵阻燃電線電纜料進(jìn)口量較大，由于價格昂貴，應(yīng)用受到一定的限制。隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展，對安全性能要求的提高，對低煙無鹵電線電纜的需求越來越大，國內(nèi)眾多廠家都加大力度對低煙無鹵電線電纜料進(jìn)行研制。2002

年，

發(fā)布了強制性標(biāo)準(zhǔn)GA306-2001《阻燃劑耐火電纜

絕緣阻燃及耐火電纜分級和要求》，對耐火電纜進(jìn)行了分級，并

對耐火電纜的發(fā)煙量及煙氣毒性作了具體的規(guī)定進(jìn)一步完善了我

國阻燃及耐火電纜的標(biāo)準(zhǔn)體系，對于推廣和應(yīng)用阻燃、搞笑、無公害的阻燃、耐火電纜起到了一個推進(jìn)作用。

目前，我國低煙無鹵電纜料應(yīng)用領(lǐng)域很局限，出了核電站、

航空航天、軍事

等外，主要應(yīng)用于大城市的地鐵，城軌、輪

船、

建筑以及核電站等領(lǐng)域，在

、

、西安、廣州等

發(fā)達(dá)的省市使用，但是在很多偏遠(yuǎn)的地方很少使用，遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有普

及。

7

國內(nèi)發(fā)展存在問題：

1.價格昂貴，使用受限

低煙無鹵電纜在國內(nèi)外已經(jīng)開發(fā)很生產(chǎn)多年，但至今仍被限制在特殊場合使用，這種電纜價格昂貴，其成本約為普通PVC電纜的2倍以上，

成本之所以這么高，除了技術(shù)

降低制造成本，使這類電纜在

外，在保證產(chǎn)品性能的前提下，努力

的領(lǐng)域中得到推廣應(yīng)用。

2.無鹵點煙特性和阻燃本身相互制約

無鹵低煙特性和阻燃本身就是相互制約的性同機械物理和電器性能又相互制約。這一

，而無鹵低煙阻燃特

是研究低煙無鹵阻燃材

料和產(chǎn)品要解決的

。

3.在應(yīng)用中出現(xiàn)

使用低煙無鹵阻燃護(hù)套的電纜在敷設(shè)時或在電纜盤上護(hù)套即開裂的情況，幾年以來已經(jīng)發(fā)生過多次，由于在聚烯烴中添加大量的無機阻燃劑，是材料的機械物理性能急劇下降，相對于HDPE護(hù)套，抗拉強度下降近40%，斷裂伸長率下降近65%，如果在護(hù)套加工時溫度和磨具選配不夠合理，非常容易在合膠縫處出現(xiàn)開裂的現(xiàn)象。

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產(chǎn)品發(fā)展趨勢：

隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展，對安全性能要求的提高，對低煙

無鹵阻燃電線電纜的需求越來越大，國內(nèi)眾多廠家都加大對低煙無鹵阻燃電線電纜料的研制力度。就整個市場來看，低煙無鹵阻燃電纜料是今后低煙無鹵電纜料的重點發(fā)展方向。

同時，隨著人們對環(huán)境的重視程度的增加，無鹵阻燃產(chǎn)品應(yīng)用越

來越廣泛，例如，在家電行業(yè)、建材、電信、汽車等一些行業(yè)對無鹵阻燃電線電纜具有很大的需求。在電氣方面，我國已經(jīng)成為世界上最大的電器生產(chǎn)過和世界上最大的電器出口國，考慮到2006年后一些國家對含鹵素制品進(jìn)口的限制而生產(chǎn)的變相“技術(shù)壁壘”，因此無鹵阻燃電線電纜在家電行業(yè)上有非常大的應(yīng)用前景；并且，國內(nèi)已有相關(guān)規(guī)定要求高層建筑必須采用無鹵阻燃電線電纜；另外，電信基礎(chǔ)設(shè)備用線和汽車用

線中阻燃的基礎(chǔ)上都附加了無鹵化的要求。

綜上所述，無論國內(nèi)還是國外，低煙、無鹵、阻燃是電線電纜發(fā)

展的方向，同樣也是電纜料企業(yè)該重點關(guān)注的發(fā)展方向。

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價格變化趨勢：

隨著低煙無鹵料下

業(yè)的發(fā)展，低煙

無鹵電纜料產(chǎn)品增長速度較快，我國外市場

需求都比較旺盛，因此市場前景十分廣闊；不過，國內(nèi)企業(yè)的年生產(chǎn)能力與國內(nèi)外年需求之間還存在較大的差距，并且隨著人們環(huán)保意思地增強和國家相關(guān)政策的出臺，下游對低煙無鹵電纜料的需求將會越來越大，所

以未來一段時間低煙無鹵電纜料價格將會呈小幅上漲的趨勢

10

發(fā)展趨勢

目前我國低煙無鹵電纜料主要是以直銷和

為主，直銷主要包括對下游產(chǎn)業(yè)直接供應(yīng)，批發(fā)

零售和網(wǎng)絡(luò)銷售等形式。隨著電子

的不

斷發(fā)展，也別是我

絡(luò)技術(shù)的迅速發(fā)展。未來

幾年內(nèi)，包括網(wǎng)上商城，電子交易，企業(yè)網(wǎng)上宣

傳等在內(nèi)的低煙無鹵電纜料產(chǎn)品銷售、品牌推廣

的比例將會越來越大。

目前市場上的低煙無鹵電纜料生產(chǎn)企業(yè)大都有

自己的

，很多企業(yè)都在網(wǎng)絡(luò)上發(fā)布過自己產(chǎn)

品信息；另外，為有效實施

低煙無鹵電纜料產(chǎn)品銷售量，

用也會越來越大。

布局，以及提高

發(fā)揮的作

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用戶需求趨勢：

隨著低煙無鹵電纜料工藝和技術(shù)的發(fā)展，以及下游

行業(yè)的發(fā)展，用戶對低煙無鹵電纜料產(chǎn)品的需求也越來越多樣化。

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用戶需求

特點

質(zhì)量需求

低煙無鹵電纜料產(chǎn)品的質(zhì)量對于用戶的選擇有決定性作用。產(chǎn)品質(zhì)量的好壞對下游產(chǎn)品的質(zhì)量有很大影響，同時，社會對下游產(chǎn)品質(zhì)量的重視，使得用戶對于低煙無鹵電纜料質(zhì)量要求也越來越高。

價格需求

客戶對于低煙無鹵電纜料幾個的重視也提高了低煙無鹵電纜料生產(chǎn)企業(yè)對成本控制的關(guān)注，這就要求企業(yè)在面對原材料上漲的同時要有效優(yōu)化生產(chǎn)工藝。

性能要求

未來客戶將越來越傾向于大企業(yè)產(chǎn)品，也越來越傾向于高性能產(chǎn)品。所以國內(nèi)低煙無鹵電纜料企業(yè)應(yīng)該集中產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢提高低煙無鹵電纜技術(shù)與工藝。

服務(wù)發(fā)展趨勢：

產(chǎn)品增值服務(wù)也是企業(yè)發(fā)展重要的一環(huán)，產(chǎn)品附加

值大小是消費者選擇產(chǎn)品使得一個重要指標(biāo)，要提高產(chǎn)品的附加值，才能更好地為客戶提供這項服務(wù)。作為生產(chǎn)低煙無鹵電纜料的任何一家企業(yè)，都必須有長

遠(yuǎn)打算和誠信為本的信念，通過不斷創(chuàng)新、不斷完善

自己的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和不斷提高產(chǎn)品質(zhì)量、性能，

新

產(chǎn)品開發(fā)速度，實現(xiàn)產(chǎn)品多元化，向客戶提供更好、

更優(yōu)質(zhì)的服務(wù)，是整個行業(yè)健康發(fā)展。

隨著社會經(jīng)濟(jì)水平的發(fā)展，銷售有形的的產(chǎn)品僅是

低煙無鹵電纜料為客戶服務(wù)的一個方面，推進(jìn)全方位

的經(jīng)營服務(wù)，開展技術(shù)

業(yè)務(wù)，提供廣泛技術(shù)服務(wù)

將會是未來低煙無鹵電纜料企業(yè)的發(fā)展趨勢。

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技術(shù)發(fā)展趨勢

提高產(chǎn)品的科技含量，如界面相融技術(shù)，抗老化技術(shù)、膨脹型阻燃技術(shù)、納米技術(shù)、特殊加工技術(shù)等；

嚴(yán)格要求，即低煙、低毒、低腐蝕、高阻燃；

提高（質(zhì)量/價格）比。

低煙無鹵電纜材料的發(fā)展與材料科學(xué)與技術(shù)的

長足進(jìn)步密不可分。

，材料科技領(lǐng)域發(fā)展很快，

面貌日新月異，直接關(guān)系到無鹵阻燃線纜材料行業(yè)

的今后前途。下面幾種新型技術(shù)值得注意：膨脹型阻燃技術(shù)；聚合物納米技術(shù)；金屬茂催化聚合技術(shù)

（通過這種技術(shù)可以得到特殊性能的聚乙烯、聚丙烯等原料）。

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資源配置趨勢

加大行業(yè)內(nèi)

的培養(yǎng)和交流，促進(jìn)低煙無鹵電纜料

產(chǎn)業(yè)性能；

結(jié)構(gòu)優(yōu)化，加大技術(shù)投資，提高材料的綜合

擴大對新技術(shù)、新材料的投資，開發(fā)低成本、無污染、

性能好的低煙無鹵料已能夠適應(yīng)不同場合和環(huán)境的需求；

依托高校以及

，加強新一代技術(shù)研究，獲得具的生產(chǎn)工藝和技術(shù)；

有

知識

加大

投入，在一段時期內(nèi)，低煙無鹵電纜料的市

場需求還是很大，由于我國低煙無鹵阻燃方面與國外

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還存在一些差距，市場在該行業(yè)的

投入還會加大。

TPES

包覆層：

當(dāng)電線電纜產(chǎn)品安裝運行在各種不同的環(huán)境中時，必須具有對產(chǎn)品整體，特別是對絕緣層起保護(hù)作用的構(gòu)件，這就是護(hù)層。

因為要求絕緣材料具有優(yōu)良的各種電絕緣性能，則必須要求材料的純度極高、雜質(zhì)含量極微;往往無法兼顧其對外界的保護(hù)能力，所以對于外界(即安裝、使用場合和使用中的)各種機械力的承受或抵抗力、耐大氣環(huán)境、耐化

纜包覆及絕緣層中應(yīng)用優(yōu)勢對比

學(xué)藥品或油類、對生物護(hù)層結(jié)構(gòu)來承擔(dān)。

的防止，以及減少火災(zāi)的危害等都必須由各種

主要材料：PVC、PE、橡膠、鋁、鋼帶

絕緣層：

是包覆在導(dǎo)線

四周起著電氣絕緣作用的構(gòu)件。即能確保傳輸?shù)碾娏骰螂?/p>

磁波、光波只沿著導(dǎo)線行進(jìn)而不流向外面，導(dǎo)體上具有的電位(即對周圍物體

形成的電位差、即電壓)能被隔絕，即既要保證導(dǎo)線的正常傳輸功能，又要確

線纜產(chǎn)品(

電線類除外)必

保外界物體和人身的安全。導(dǎo)線與絕緣層是須具備的兩個基本構(gòu)件。

主要材料：PVC、PE、聚丙烯PP、氟

F，橡膠，紙，云母帶

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TPES熱塑性彈性體概述

熱塑性彈性體（英文名ThermoplasticElastomer,

簡稱TPES)也稱熱塑性橡膠(ThermoplasticRubber,簡

稱TPR)，是一種既具橡膠

特性、又具有熱塑性塑

膠的熱可塑性特征的高分子材料，其在高溫下呈熔融

狀態(tài)，容易加工，在常溫下則會產(chǎn)生相分離

(PhaseSeparation)形成物理交聯(lián)(Physicalcross-

linking)，具有與傳統(tǒng)硫化橡膠相近的

性和抗張

強度。熱塑性彈性體TPES加工簡單、能耗低、可重復(fù)

回收使用，在注重環(huán)保的今天，TPES已成為非常重要的高分子材料。

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彈性體的類別：

TPS(苯乙烯類，SBC)：有SBS、SIS、SEBS等；

烯烴類：TPO(聚烯烴彈性體）、TPV(EPDM/PP，部分交聯(lián)硫化)；

TPU(聚氨酯類)：分為聚酯型和聚醚型兩大類，其中聚酯型TPU易水解；

工程類TPES：TPES-E聚酯類、TPES-A酰胺類；

高性能彈性體:Silicone硅酮類。

TPES粒料

SEBS粉末橡膠

TPV粒料橡膠

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TPES的特性：

加工簡單、能耗低；

廢料邊角料可再利用；

回收周期短；

不需硫化；

產(chǎn)品品質(zhì)易控制；

易

易與

；

混合；

耐低溫性佳；

具極佳止滑性。

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傳統(tǒng)PVC缺點

1：在應(yīng)用上，傳統(tǒng)的PVC電線電線在燃燒時會產(chǎn)生

含鹵化氫、一氧化碳、

等

氣體的煙霧，

這不僅影響救災(zāi)工作的順利進(jìn)行，而且對生命

造成“第二次

”；

2：在制造流程中，高溫下有些添加劑材料不穩(wěn)定，

易分解，溫度控制上是個難點；

3：耐極地候性差，低溫下PVC容易脆化

4：回彈性很差，易留折、壓痕，影響美觀和手感

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TPES與PVC比較

眾所周知PVC因為含有增塑劑，會隨著時間而發(fā)生遷

移，抽出等問題，而PVC的增塑劑和穩(wěn)定劑中很多都是有毒或者不環(huán)保的物質(zhì)，而TPES則沒有這個問題，TPES的回收利用也比PVC要簡單很多，從這個方面來說也可以，而且PVC加工加入的增塑劑容易遷移，表面可能會變粘，而且PVC容易變色，穩(wěn)定性不好，與PVC相比，TPES更耐高溫和耐低溫、有更好的彈性、可二次加工，所以近年來環(huán)保呼聲越來越高，所以在很多領(lǐng)取節(jié)能環(huán)保的熱塑性彈性體TPES開始取代PVC和橡膠。這些產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于汽車配件、家用電器、電子產(chǎn)品、衛(wèi)浴密封件、運動器材、箱包配件、餐具、手工具、玩具、文具、鞋材、日

常用品、醫(yī)療器材、電線電纜、建材等領(lǐng)域。

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熱塑性彈

性體

（TPES）和

聚氯乙烯

（PVC）

性能比較

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性能 TPES 軟質(zhì)PVC

硬度 20A-95A 50A-90A

0.9-1.04 1.2-1.5

透明性 優(yōu) 優(yōu)

柔軟性 優(yōu) 差

加工型 優(yōu)（熱塑性） 良（熱塑性）

安全性 優(yōu) 差（重金屬）

耐候性 優(yōu) 差（開裂）

耐化性 良 差

耐臭氧性 優(yōu) 差（分解）

耐高溫性 良 差（不穩(wěn)定）

耐低溫性 優(yōu)（零下40℃） 差

再生性 可 不可

耐油性 良 良

價格 中高 低

環(huán)保

由于PVC電線電纜料工藝簡單、成熟、成本低，可以制造不

同軟硬度的產(chǎn)品，綜合性能也較好。但是，PVC不環(huán)保，在生產(chǎn)

PVC電線電纜料的配方工藝?yán)铮芏嗟墓具€在添加

物質(zhì)

（鉛、鎘、鉻等重金屬）和高

物質(zhì)，在欠發(fā)達(dá)國家這種現(xiàn)象

尤為明顯。PVC生產(chǎn)時添加的增塑劑，大多屬于環(huán)境激素，影響

發(fā)育和

能力，在歐美兒童玩具的制造用料上，其對PVC的使

用就有很多限制性的

。由于PVC料生產(chǎn)配方工藝嚴(yán)重的不環(huán)

保，因此世界上很多發(fā)達(dá)國家已不再投資PVC工廠，現(xiàn)有的產(chǎn)能

也在逐漸減少。

而且隨著歐盟ROHS（由歐盟

制定的一項強制性標(biāo)準(zhǔn)，

它的全稱是《關(guān)于限制在電子電器設(shè)備中使用某些有害成分的指

令》）、REACH（歐盟

《化學(xué)品的

、評估、

和限制》

的簡稱）環(huán)保

的實施、人們對環(huán)境和生活安全的重視，電子

和生活產(chǎn)品的環(huán)保要求越來越高，PVC

越多的限制。

的應(yīng)用將會受到越來

23

無鹵阻燃線纜行業(yè)對于TPES

性能要求分析

無鹵阻燃屬于新阻燃體系，燃

燒時發(fā)煙量小，不產(chǎn)生

、腐蝕

性氣體。無鹵阻燃添加劑主要以磷

系化合物和金屬氫氧化物為主。這兩類化合物，燃燒時不揮發(fā)、不產(chǎn)生腐蝕性氣體，被稱為無公害阻燃劑，另外還有硅系阻燃劑及氮系阻

燃劑等幾類新型的無鹵阻燃劑。

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電線電纜無鹵化發(fā)展趨勢

電線電纜無鹵化概念始于21世紀(jì)初，真正形成文件或指令則由

Sony公司開始，現(xiàn)其SS-00259還作為市場上主流環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)之一，但由于成本考慮以及材料技術(shù)發(fā)展的滯后，很多世界級大公司并沒有

按指令嚴(yán)格執(zhí)行。電線外被無鹵化彈性體大規(guī)模應(yīng)用由Nokia公司牽

頭，07年以后的高端

配套連接線已經(jīng)取代PVC材料。

08年電線無鹵化普及開始涌動，期間

Microsofe/N

材料。但

endo/Sony/GN等各大品牌在某些領(lǐng)域全面使用無鹵

來臨，一度偃旗熄鼓。

09年6月份開始，世界經(jīng)濟(jì)開始回暖，各大一流公司馬上倡導(dǎo)無鹵化，

國際著名電子信息公司也順應(yīng)潮流，各品牌產(chǎn)品無鹵化指令不斷推

出，如Sony-Erisson/Samsung/LG/Acer/Lenovo/

/ZTE等都有

明確的全面替代日期。日常消費電子產(chǎn)品的無鹵化普及已迫在眉睫。

作為各大電線電纜制造商，須應(yīng)對行業(yè)發(fā)展趨勢，否則將淪為

微利的傳統(tǒng)PVC電線制造/加工商，在紅海中掙扎。

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無鹵阻燃TPES作為電線電纜外被材料主要指標(biāo)

環(huán)保：PVC材料的替代根源在于環(huán)保性，各國及

各著名品牌的環(huán)保指令越來越嚴(yán)苛，目前

觸并完全符合的環(huán)保指令有RoHS/REACH/

接

Halogen-free/Ph

late/DimethylFumarate/

PFOA&PFOS/TBBPA/PAHs/EN7；

硬度：消費電子產(chǎn)品連接線訴求手感柔軟舒適，

對于無鹵阻燃彈性體應(yīng)用于線纜行業(yè)，硬度在80-90A比較普遍。硬度太低會導(dǎo)致材料彈性缺失，并且不利于加工；硬度太高使線纜感覺僵硬。彈性體特有的彈性手感，同等硬度與PVC材料相比，手

感柔軟度有偏差。

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阻燃性：線纜成品評估阻燃性主要參考VW-1或FT-1通行標(biāo)準(zhǔn)，需要明確的是整體線纜須防火。不同的電子信息線有不同的線規(guī)設(shè)計，如選用阻燃類聚烯烴材料，會造成電壓擊穿或信號傳輸缺陷。所以阻燃線纜成品對外被材料提出非常高的阻燃

要求。

表面：通常一款無鹵阻燃線纜成品表面細(xì)膩半霧

（亮中帶霧）才能體現(xiàn)產(chǎn)品高端。如能有充足的橡膠感。而且表面要求盡量光整，減少表面析出；

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物理機械性能：在UL1581/758/62標(biāo)準(zhǔn)中對彈性體或105℃PVC材料最小抗張強度1.05kgf/mm2，最小斷裂伸長率100%。作為無鹵阻燃彈性體材料，其力學(xué)性能指標(biāo)已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出傳統(tǒng)的PVC線纜要求。外被材料的延伸率可以作為線纜成品彈性的參考指標(biāo)之

一。通常認(rèn)為線纜行業(yè)應(yīng)用無鹵阻燃彈性體更應(yīng)關(guān)

注外被材料的抗張強度、

強度、耐溫等級

（80/90/105℃）、熱變形(121/150℃)、冷熱沖擊、

遷移性等，這才