Эксплуатационные характеристики изоляционных материалов напрямую влияют на качество, эффективность обработки и область применения проводов и кабелей. Эксплуатационные характеристики изоляционных материалов напрямую влияют на качество, эффективность обработки и область применения проводов и кабелей.
1. Провода и кабели из поливинилхлорида ПВХ
Поливинилхлорид (далее именуемыйПВХ) изоляционные материалы представляют собой смеси, в которых стабилизаторы, пластификаторы, антипирены, смазочные вещества и другие добавки добавляются к порошку ПВХ. В соответствии с различными применениями и требованиями к характеристикам проводов и кабелей формула корректируется соответствующим образом. После десятилетий производства и применения технология производства и обработки ПВХ стала очень зрелой. Изоляционный материал ПВХ имеет очень широкое применение в области проводов и кабелей и имеет свои собственные отличительные характеристики:
A. Технология производства зрелая, простая в формовке и обработке. По сравнению с другими типами материалов для изоляции кабелей она не только имеет низкую стоимость, но и позволяет эффективно контролировать разницу в цвете, блеск, печать, эффективность обработки, мягкость и твердость поверхности провода, адгезию проводника, а также механические и физические свойства и электрические свойства самого провода.
B. Он обладает превосходными огнестойкими характеристиками, поэтому провода с ПВХ-изоляцией могут легко соответствовать классам огнестойкости, предусмотренным различными стандартами.
C. С точки зрения термостойкости, за счет оптимизации и улучшения формул материалов, в настоящее время наиболее часто используемые типы ПВХ-изоляции в основном включают следующие три категории:
Что касается номинального напряжения, то оно обычно используется при уровнях напряжения 1000 В переменного тока и ниже и может широко применяться в таких отраслях, как производство бытовой техники, приборов и счетчиков, освещения и сетевых коммуникаций.
ПВХ также имеет некоторые неотъемлемые недостатки, ограничивающие его применение:
A. Из-за высокого содержания хлора он будет выделять большое количество густого дыма при горении, что может вызвать удушье, повлиять на видимость и произвести некоторые канцерогены и газ HCl, нанося серьезный вред окружающей среде. С развитием технологии производства изоляционных материалов с низким дымовыделением и нулевым галогеном постепенная замена ПВХ-изоляции стала неизбежной тенденцией в разработке кабелей.
B. Обычная изоляция из ПВХ имеет плохую устойчивость к кислотам и щелочам, тепловому маслу и органическим растворителям. Согласно химическому принципу растворения подобного в подобном, провода из ПВХ очень подвержены повреждениям и растрескиванию в указанной среде. Однако, благодаря своим превосходным эксплуатационным характеристикам и низкой стоимости, кабели из ПВХ по-прежнему широко используются в бытовых приборах, осветительных приборах, механическом оборудовании, приборах и счетчиках, сетевых коммуникациях, электропроводке зданий и других областях.
2. Провода и кабели из сшитого полиэтилена
Сшитый полиэтилен (далее именуемыйСшитый полиэтилен) — тип полиэтилена, способный при определенных условиях под действием высокоэнергетических лучей или сшивающих агентов переходить из линейной молекулярной структуры в объемную трехмерную структуру. При этом из термопластичного он переходит в нерастворимый термореактивный пластик.
В настоящее время при изготовлении изоляции проводов и кабелей применяются в основном три метода сшивки:
A. Пероксидная сшивка: Она включает в себя сначала использование полиэтиленовой смолы в сочетании с соответствующими сшивающими агентами и антиоксидантами, а затем добавление других компонентов по мере необходимости для получения сшиваемых частиц полиэтиленовой смеси. В процессе экструзии сшивка происходит через трубы сшивки горячим паром.
B. Силановая сшивка (сшивка теплой водой): Это также метод химической сшивки. Ее основной механизм заключается в сшивке органосилоксана и полиэтилена при определенных условиях,
а степень сшивания обычно может достигать около 60%.
C. Сшивание облучением: оно использует высокоэнергетические лучи, такие как R-лучи, альфа-лучи и электронные лучи, чтобы активировать атомы углерода в макромолекулах полиэтилена и вызвать сшивание. Высокоэнергетические лучи, обычно используемые в проводах и кабелях, представляют собой электронные лучи, генерируемые электронными ускорителями. Поскольку это сшивание основано на физической энергии, оно относится к физическому сшиванию.
Вышеуказанные три различных метода сшивания имеют различные характеристики и области применения:
По сравнению с термопластичным полиэтиленом (ПВХ) изоляция из сшитого полиэтилена имеет следующие преимущества:
A. Он повысил устойчивость к термической деформации, улучшил механические свойства при высоких температурах, а также повысил устойчивость к растрескиванию под воздействием окружающей среды и тепловому старению.
B. Он обладает повышенной химической стабильностью и стойкостью к растворителям, сниженной хладотекучестью и в основном сохраняет первоначальные электрические характеристики. Долгосрочная рабочая температура может достигать 125℃ и 150℃. Провода и кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена также улучшают сопротивление короткому замыканию, а их кратковременная термостойкость может достигать При 250℃ для проводов и кабелей той же толщины токопроводящая способность сшитого полиэтилена намного выше.
C. Он обладает превосходными механическими, водонепроницаемыми и радиационно-стойкими свойствами, поэтому широко используется в различных областях. Например: внутренние соединительные провода для электроприборов, провода двигателей, провода освещения, провода управления низковольтными сигналами для автомобилей, провода локомотивов, провода и кабели для метрополитена, кабели защиты окружающей среды для шахт, морские кабели, кабели для прокладки атомной энергии, высоковольтные провода для телевидения, высоковольтные провода для рентгеновского обжига, а также провода и кабели передачи электроэнергии и т. д.
Провода и кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена имеют существенные преимущества, но им также присущи некоторые недостатки, ограничивающие их применение:
A. Плохая термостойкость адгезии. При обработке и использовании проводов за пределами их номинальной температуры провода легко слипаются друг с другом. В тяжелых случаях это может привести к повреждению изоляции и коротким замыканиям.
B. Плохое сопротивление теплопроводности. При температуре выше 200℃ изоляция проводов становится чрезвычайно мягкой. При сдавливании или столкновении с внешней силой она может привести к перерезанию проводов и короткому замыканию.
C. Трудно контролировать разницу в цвете между партиями. Такие проблемы, как царапины, побеление и отслаивание напечатанных символов, могут возникнуть во время обработки
D. Изоляция XLPE с температурной стойкостью 150℃ полностью не содержит галогенов и может пройти испытание на горение VW-1 в соответствии со стандартами UL1581, сохраняя при этом превосходные механические и электрические свойства. Однако в технологии производства все еще есть определенные узкие места, а стоимость высока.
3. Провода и кабели из силиконовой резины
Молекулы полимера силиконового каучука представляют собой цепочечные структуры, образованные связями SI-O (кремний-кислород). Связь SI-O составляет 443,5 кДж/моль, что намного выше энергии связи CC (355 кДж/моль). Большинство проводов и кабелей из силиконового каучука производятся с помощью процессов холодной экструзии и высокотемпературной вулканизации. Среди различных проводов и кабелей из синтетического каучука, благодаря своей уникальной молекулярной структуре, силиконовый каучук имеет превосходные эксплуатационные характеристики по сравнению с другими обычными каучуками.
A. Он чрезвычайно мягкий, обладает хорошей эластичностью, не имеет запаха и нетоксичен, не боится высоких температур и выдерживает сильный холод. Диапазон рабочих температур составляет от -90 до 300 ℃. Силиконовая резина имеет гораздо лучшую термостойкость, чем обычная резина. Ее можно использовать непрерывно при 200 ℃ и в течение некоторого времени при 350 ℃.
B. Отличная устойчивость к атмосферным воздействиям. Даже после длительного воздействия ультрафиолетовых лучей и других климатических условий его физические свойства претерпели лишь незначительные изменения.
C. Силиконовая резина имеет очень высокое удельное сопротивление, и ее сопротивление остается стабильным в широком диапазоне температур и частот.
Между тем, силиконовая резина обладает превосходной устойчивостью к высоковольтному коронному разряду и дуговому разряду. Провода и кабели с силиконовой изоляцией обладают вышеуказанным рядом преимуществ и широко используются в проводах высоковольтных устройств для телевизоров, высокотемпературных проводах для микроволновых печей, проводах для индукционных плит, проводах для кофеварок, проводах для ламп, УФ-оборудования, галогенных ламп, внутренних соединительных проводах для духовок и вентиляторов, особенно в области мелкой бытовой техники.
Однако некоторые из его собственных недостатков также ограничивают его более широкое применение. Например:
A. Плохая прочность на разрыв. Во время обработки или использования он подвержен повреждениям из-за внешнего сдавливания, царапин и шлифования, что может привести к короткому замыканию. Текущая мера защиты заключается в добавлении слоя стекловолокна или высокотемпературного полиэфирного волокна, оплетенного снаружи силиконовой изоляции. Однако во время обработки все равно необходимо максимально избегать травм, вызванных внешним сдавливанием.
B. Вулканизирующий агент, который в настоящее время в основном используется при вулканизации формования, является двойным, двойным, четвёртым. Этот вулканизирующий агент содержит хлор. Полностью безгалогеновые вулканизирующие агенты (например, платиновая вулканизация) предъявляют строгие требования к температуре производственной среды и являются дорогостоящими. Поэтому при обработке жгутов проводов следует учитывать следующие моменты: давление прижимного колеса не должно быть слишком высоким. Лучше всего использовать резиновый материал, чтобы предотвратить образование трещин в процессе производства, что может привести к плохой устойчивости к давлению.
4. Провод из сшитого этиленпропиленового каучука (XLEPDM)
Сшитый этиленпропиленовый диеновый мономер (EPDM) каучук представляет собой терполимер этилена, пропилена и несопряженного диена, который сшивается химическим или радиационным способом. Сшитый EPDM резиновый изолированный провод сочетает в себе преимущества как полиолефинового изолированного провода, так и обычного резинового изолированного провода:
A. Мягкий, гибкий, эластичный, не прилипает при высоких температурах, устойчив к длительному старению и устойчив к суровым погодным условиям (от -60 до 125 ℃).
Б. Озоностойкость, устойчивость к ультрафиолетовому излучению, сопротивление электроизоляции и стойкость к химической коррозии.
C. Устойчивость к маслам и растворителям сопоставима с стойкостью хлоропреновой резиновой изоляции общего назначения. Она обрабатывается обычным оборудованием для горячей экструзии, и применяется радиационная сшивка, которая проста в обработке и имеет низкую стоимость. Провода с изоляцией из сшитого этиленпропилендиенового мономера (EPDM) обладают вышеупомянутыми многочисленными преимуществами и широко используются в таких областях, как провода холодильных компрессоров, водонепроницаемые провода двигателей, провода трансформаторов, мобильные кабели в шахтах, бурение, автомобили, медицинские приборы, корабли и общая внутренняя проводка электроприборов.
Основными недостатками проводов XLEPDM являются:
A. Как и провода из сшитого полиэтилена и ПВХ, он имеет относительно низкую прочность на разрыв.
Б. Плохая адгезия и самоприлипаемость влияют на последующую обрабатываемость.
5. Фторопластовые провода и кабели
По сравнению с обычными кабелями из полиэтилена и поливинилхлорида фторопластовые кабели имеют следующие важные особенности:
A. Высокотемпературные фторопласты обладают исключительной термостойкостью, что позволяет фторопластовым кабелям адаптироваться к высокотемпературным средам в диапазоне от 150 до 250 градусов по Цельсию. При условии использования проводников с одинаковой площадью поперечного сечения фторопластовые кабели могут передавать больший допустимый ток, тем самым значительно расширяя область применения этого типа изолированного провода. Благодаря этому уникальному свойству фторопластовые кабели часто используются для внутренней проводки и подводящих проводов в самолетах, кораблях, высокотемпературных печах и электронном оборудовании.
B. Хорошая огнестойкость: фторопласты имеют высокий кислородный индекс, а при горении дальность распространения пламени невелика, что приводит к меньшему образованию дыма. Провода из него подходят для инструментов и мест с жесткими требованиями к огнестойкости. Например: компьютерные сети, метрополитен, транспортные средства, высотные здания и другие общественные места и т. д. После возникновения пожара у людей есть время на эвакуацию, не будучи сбитыми с ног густым дымом, что позволяет выиграть драгоценное время для спасательных работ.
C. Отличные электрические характеристики: по сравнению с полиэтиленом фторопласты имеют более низкую диэлектрическую постоянную. Поэтому по сравнению с коаксиальными кабелями аналогичной структуры фторопластовые кабели имеют меньшее затухание и больше подходят для передачи высокочастотных сигналов. В настоящее время все более частое использование кабелей стало тенденцией. Между тем, благодаря высокой термостойкости фторопластов, они широко используются в качестве внутренней проводки для передающего и коммуникационного оборудования, перемычек между беспроводными фидерами передачи и передатчиками, а также видео- и аудиокабелей. Кроме того, фторопластовые кабели имеют хорошую диэлектрическую прочность и сопротивление изоляции, что делает их пригодными для использования в качестве контрольных кабелей для важных приборов и счетчиков.
D. Идеальные механические и химические свойства: фторопласты имеют высокую энергию химической связи, высокую стабильность, практически не подвержены изменениям температуры, обладают превосходной устойчивостью к старению под воздействием погодных условий и механической прочностью. И на них не влияют различные кислоты, щелочи и органические растворители. Поэтому они подходят для сред со значительными изменениями климата и коррозионными условиями, таких как нефтехимия, нефтепереработка и контроль приборов нефтяных скважин.
E. Облегчает сварные соединения В электронных приборах многие соединения выполняются сваркой. Из-за низкой температуры плавления обычных пластиков они, как правило, легко плавятся при высоких температурах, что требует профессиональных навыков сварки. Более того, некоторые сварные точки требуют определенного времени сварки, что также является причиной популярности фторопластовых кабелей. Например, внутренняя проводка коммуникационного оборудования и электронных приборов.
Конечно, фторопласты все же имеют некоторые недостатки, ограничивающие их применение:
A. Цена на сырье высока. В настоящее время внутреннее производство по-прежнему в основном зависит от импорта (Daikin из Японии и DuPont из США). Хотя отечественные фторопласты в последние годы быстро развивались, но ассортимент продукции по-прежнему единичен. По сравнению с импортными материалами все еще существует определенный разрыв в термостойкости и других комплексных свойствах материалов.
Б. По сравнению с другими изоляционными материалами процесс производства более сложен, эффективность производства низкая, напечатанные символы склонны к осыпанию, а потери велики, что делает себестоимость производства относительно высокой.
В заключение следует отметить, что применение всех вышеперечисленных типов изоляционных материалов, особенно высокотемпературных специальных изоляционных материалов с температурной стойкостью более 105℃, в Китае все еще находится в переходном периоде. Будь то производство проводов или обработка жгутов проводов, существует не только зрелый процесс, но и процесс рационального понимания преимуществ и недостатков этого типа проводов.
Время публикации: 27 мая 2025 г.