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通读一文,成为电线电缆行业专家 - 艾邦高分子

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  •   10085 · 2016-11-09 · 5966 次查看
    电线电缆具有输送能源、传递信息的重要作用,被誉为国民经济的“血管和神经”,在国民经济中占有极其重要的地位。近年来,全国联网、骨架电网升压扩容等大规模的电网建设,为电线电缆行业提供了广阔的发展空间,同时也逐步带动电线电缆行业产品结构的调整。本文将对电缆料基本分类、常用塑料特性及相关成分分析进行整理,来一览究竟吧~
     一、 电缆料的分类依据电压等级的不同可分为:低压电缆(1KV及其以下),中压电缆(1KV-10 KV),高压电缆(10KV-35KV),超高压电缆(35KV-220KV)。

    按电缆料的用途可以分为:护套料、绝缘料、屏蔽料等。
    按电缆料的结构和使用特点可以分为:裸电线、电磁线、电力电缆、电器装备用电气电缆、通信电气电缆等。
    二、 电线电缆常用塑料电线电缆常用树脂主要有聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯(PP)、氟树脂等,表1为电线电缆常用塑料的性能,表2为电线电缆常用塑料的特性和用途。

     
    表1 电线电缆常用塑料的性能



    表2为电线电缆常用塑料的特性和用途
    名称
    特性
    用途
    聚氯乙烯PVC
    耐电压和绝缘电阻较高,具有阻燃、耐油、耐候、耐电晕、耐水性能。但介电常数和介电损耗较大。
    1、电线电缆和部分通信电缆的绝缘
    2、半导电屏蔽
    3、各种电线电缆的护套
    聚乙烯PE
    绝缘电阻高、耐电压性能好,特别是介电常数和介电损耗小,且受温度和频率的影响很小。有良好的物理力学性能和耐水、耐溶剂性能,但易燃、耐候性差。
    1、各种电压等级的电线电缆和高频通信电缆的绝缘
    2、半导电屏蔽
    3、电缆护套
    4、粘结组合护套
    交联聚乙烯
    交联方式主要有过氧化物交联、硅烷交联、辐照交联,使聚乙烯分子间形成网状结构,因而从热塑性转变为热固性,耐热性提升、机械强度提高。
    1、从低压至超高压电力电缆的绝缘。辐照交联适用薄绝缘细电线,化学交联适用于厚绝缘粗电缆
    2、机动车辆、电机引出线等绝缘
    3、半导电屏蔽
    4、阻燃护套
    聚丙烯
    塑料中密度最小,重量最轻。耐热性、机械强度优于聚乙烯,特别是高频特性优良,但与铜接触迅速老化、易燃。用于绝缘需加入抑铜剂。
    1、通信电缆绝缘
    2、撕裂膜用于电缆填充和光缆填充
    聚四氟乙烯PTFE
    耐热性特别好,连续工作温度可达250℃,且电气特性、极低温可挠性、耐水性、阻燃性好。但不易加工,需要特殊加工方法。
    1、耐高温电线、电子计算机用电线、航空航天电线及其他特种电线绝缘
    2、高频电缆绝缘
    聚全氟乙丙烯F46
    长期工作温度可达200℃。耐热性略低于聚四氟乙烯,其它性能与之大体一致。在300℃左右熔融,可挤出成型。
    1、耐高温电线、电子计算机用电线、航空航天电线及其它特种电线绝缘
    2、耐热电线电缆护套
    乙烯-四氟乙烯共聚物
    连续工作温度150℃,电气性能同F46。
    1、电子计算机等耐折叠电线电缆
    2、航空航天电线绝缘
     
    三、 电线电缆料成分识别电线电缆料成分组成复杂,包括主体树脂、增韧树脂、阻燃剂、增塑剂、抗氧剂、润滑剂、交联剂,及其他微量关键助剂。这些成分不同的种类、牌号等都会将对产品的性能造成影响,所以在电缆料的研发、质控中,成分定性定量分析起到了关键作用。那么如何去识别这些成分呢?下面仅以其中的阻燃剂,微量助剂及异物引起质量问题的管控来说明电线电缆料成分识别方法及过程。
    1.如何对阻燃剂识别PVC树脂自身具有阻燃性,但是作为软质电缆料使用时,由于加入大量的增塑剂,会降低制品的阻燃性,而且PVC在燃烧时生烟量大。加入适量的阻燃剂和抑烟剂可以提升阻燃性、降低发烟量。适用于PVC的阻燃剂、抑烟剂非常多,有三氧化二锑、三氧化钼、八钼酸铵、十溴二苯乙烷、硼酸锌、磷酸锌、磷酸铜、磷酸镍、二茂铁、氢氧化镁、氢氧化铝、磷酸酯等,如何将这些阻燃剂、抑烟剂有效的识别与鉴定呢?

    以图1国外某品牌的PVC电缆料A为例。


    图1-1 样品A


      图1-2 样品A原样的FTIR谱图
    图1-1是样品A原样的FTIR谱图,主要体现PVC的信息,此外还体现多种无机物的信息,利用无机物和有机物溶解性的差异,使用良溶剂将大分子有机物和小分子有机物溶出,实现无机物和有机物的分离。


    图1-3 样品A分离后无机物的FTIR谱图
    图1-2是样品A分离后无机物的FTIR谱图,主要体现硼酸锌、三氧化二锑、氢氧化镁、高岭土的信息。由于分离后无机物的种类偏多,需要继续分离。


    图1-4 样品A盐酸不溶物的FTIR谱图
    向上述无机物中加浓盐酸,对不溶物进行FTIR测试,见图1-3,主要体现高岭土、十溴二苯乙烷的信息。


    图1-5 样品A原样的XRF分析结果
    对样品A原样进行元素XRF分析,见图1-4,元素结果与无机物是吻合的。
    鉴于各无机物化学式的差异,继续进行元素分析(氧弹燃烧、ICP等),见表1,通过溴、锑、镁、锌等元素含量可以计算十溴二苯乙烷、三氧化二锑、氢氧化镁、硼酸锌的含量。
    表1 样品A元素测试结果
    元素
    含量(ppm)
    溴(Br)
    81250
    锑(Sb)
    21690
    镁(Mg)
    23140
    锌(Zn)
    22050


    2.如何对电线电缆料理微量成分进行识别对于过氧化物交联体系而言,交联剂、交联助剂的选择以及EVA中VA含量对制品的性能很大,那如何从分析的角度了解上述信息呢,以样品B为例:


    图2-1 样品B 
    将样品B剪碎,进入一定量的萃取剂1中,低温超声萃取一段时间后,进行GC-MS分析,见图2-1。


     图2-2 样品B萃取剂1溶液的GC-MS
    R.T.: 4.58min



    R.T.: 5.04min

     
    R.T.: 9.45min

     
    通过GC-MS可知,样品B中交联剂和交联助剂为二叔丁基过氧化异丙基苯(BIPB)和三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(TMPTMA)。
     3.如何对电线电缆料质量问题进行控制一般电缆料的配方比较复杂,微量助剂种类繁多,与主体树脂的相容性也不尽相同,受环境的影响,有些助剂可能会析出,影响产品质量。一旦析出,对于企业而言,首要任务是快速确定析出的物质。


    图3-1 样品C


    图3-2 样品C异物的FTIR谱图
    对耳机线上白色固体异物白色异物进行FTIR测试,见图3-1,体现三(2-羟乙基)异氰脲酸酯的信息。
     

    图3-3 样品C异物溶剂可溶物的FTIR谱图


    图3-4 样品C异物溶剂可溶物的GC-MS总离子流图
    R.T.: 10.82min

     
    用脱脂棉对异物位置进行擦拭,擦拭后将脱脂棉浸渍在溶剂中,浸泡一段时间后。样品的浸渍物烘干后为白色固体,对浸渍物进行FTIR、GC-MS测试,见图3-2和3-3,结果显示,白色固体的主要成分为三(2-羟乙基)异氰脲酸酯,俗称赛克。
    综上所述,耳机线上白色析出物主要为三(2-羟乙基)异氰脲酸酯。三(2-羟乙基)异氰脲酸酯一般为钙锌复合稳定剂中的有效成分。
     
    微谱分析在电线电缆中的应用
    项目
    解析
    解决问题
    材料成分
    竞品分析,对目标品成分进行全成分分析,找到优良性能的根本问题
    1、产品性能与竞品有差距
    2、市场先进产品调研
    3、研发周期过长
    失效分析
    通过微谱分析对失效件进行原因寻找,并提供解决方案
    1、产品断裂
    2、产品变色
    3、异物析出等
    成分质控控制
    通过成分分析,建立制品材料指纹库、对关键物质进行锁定,对每批原材料进行指纹匹配、质控
    1、认知合格品与批量品的差异
    2、供应商评价
     
    微谱集团简介:
    微谱集团(全称:上海微谱化工技术服务有限公司)成立于2008年,是一家材料与化学领域专业的综合型科技服务商。集团旗下拥有微谱技术、创化研究院、微析检测、微略咨询四大核心品牌。 业务覆盖材料、化学、环保、食品以及生物医药等多个领域,针对企业在产品研发、质量控制、知识产权中遇到的问题,可提供配方分析、产品开发、产品检测、专利申请等综合解决方案。 截至2016年9月,集团拥有全职员工600余人,精密仪器200余台、建立各类谱图数据库100多万条,实验室获CNAS及CMA资质。并已与包括众多500强企业在内的30000多家客户建立了合作,服务地区覆盖中国及多个海外地区。 
    声明:本文由微谱集团编写,艾邦高分子整理发布,未经允许不得私自转载,否则微谱集团和艾邦高分子将保留追究其法律责任的权利。如有技术方面问题,欢迎大家留言交流。
     

    详情联系朱工:021-31785388
    18721024271
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