热塑性弹性体TPE在电线电缆中的应用

1、热塑性弹性体热塑性弹性体TPE在电线电缆中的应用在电线电缆中的应用制作：肖雪生日期：2012/05/01前言：低烟无卤阻燃、热塑性弹性体的定义低烟无卤阻燃、热塑性弹性体的定义-什么叫低烟无卤阻燃热塑性弹性体? 指不含卤素(F、Cl、Br、I、At)、不含铅、镉、铬、汞等环境物质的胶料制成的防火性的，即使发生燃烧，也不会发出 如：卤化氢、一氧化碳、二氧化硫等有毒烟雾的环保型热塑性材料。一. TPE在电线电缆中的应用在电线电缆中的应用 在电线电缆和光缆外层起保护作用的部件。主要有三种类：塑料类、弹性体类及金属类。其中塑料类最常用的是聚氯乙烯、聚乙烯，还有根据电缆和光缆特性有阻燃型、低烟低卤型、低烟

2、无卤型TPE等，所有材料性能必须符合特定的安规要求。二、二、应用现状及发展趋势应用现状及发展趋势 2.1 应用现状应用现状 热塑性弹性体是一种兼有塑料和橡胶特性的高分子材料，它具有优越的加工性能和力学性能，以及良好的耐候性和电性能，可以直接挤出，生产工艺简单，生产效率高，成本低，能耗小，是优良的电缆料原料，近十年来得到了很大的发展。目前，热塑性弹性体品种很多，耐温等级已达到125。热塑性弹性体在电缆领域的应用潜力很大。热塑性弹性体被广泛用作船舶、矿山、钻井平台、核电站及其他电脑周边设施的电缆的绝缘层及护套 2.2 发展趋势发展趋势 在第二次世界大战期间开发的卤素-锑阻燃体系，被誉为是阻燃技术发

3、展史上的一个里程碑，经过半个多世纪的研究和应用已走向成熟，并在近20年的阻燃剂领域中一直处于重要地位。但其燃烧时引发的有毒烟雾使人窒息比高温灼烧更容易使人死亡。传统的PVC电线电缆在燃烧时会产生含卤化氢、一氧化碳、二氧化碳等有毒气体的烟雾，这不仅影响救灾工作的顺利进行，而且对生命财产造成“第二次灾害”。 对对PVC的应用持最强烈反对态度的是瑞士、德国、瑞典、美国、的应用持最强烈反对态度的是瑞士、德国、瑞典、美国、日本以及其它一些国家，这些国家的立法机构及协调机构已经制定了严格的法日本以及其它一些国家，这些国家的立法机构及协调机构已经制定了严格的法律，限制并将最终取消律，限制并将最终取消PVC的

4、工业应用。所以，无卤阻燃弹性体在未来会替代的工业应用。所以，无卤阻燃弹性体在未来会替代PVC材料，广泛地应用于许多领域。材料，广泛地应用于许多领域。 热塑性弹性体的种类很多，用于电缆外被及绝缘层方面的主要有聚烯烃类热塑性弹性体(TPO)、苯乙烯类热塑性弹性体(SBC)、热塑性聚氨酯弹性体(TPU)、聚酯类热塑性弹性体(TPEE)等。 其中，行业利润较高的为电脑周边用线。如：RGB、USB、DVI、HDMI、耳机线、新能源汽车用线等.三、用于电缆外被及绝缘层方面弹性体种类三、用于电缆外被及绝缘层方面弹性体种类 四、应用在电线外被及绝缘层的弹性体的主要性能要求四、应用在电线外被及绝缘层的弹性体的主

5、要性能要求 TPE用在电线方面的目前主要为低压或直流通信软线。 通常要求与电缆略有不同。4.1 电气性能 介电常数耐电压等级、抗静电4.2 力学性能 抗张强度伸长率、抗冲击强度4.3 耐候性能 耐油、耐高温、耐低温、耐臭氧、耐化学物质腐蚀、耐燃等要求注：详细的测试及要求标准，可参考UL1581电线电缆和软线参考标准、UL83热塑性塑料绝缘电线电缆、UL758 电器布线线缆标准。五、相比其它传统的电线电缆材料，TPE有何优势？ 1.可回收、环保、符合ROHS要求、可符合UL要求2.优异加工性：温度为160230皆可加工，相比PVC 有跟宽的加工温度段。3.节能。热塑性弹性体大多不需要硫化或硫化时

6、间很短，可以有效节约能源。4.优异耐热性：耐热性136168hr可Pass。5.兼具柔软性及表面平滑性，人性化，还有人体兼容性。无毒性（如医疗器材）6.可通过物性测试：如抗张强度测试、伸长率测试。7.可通过电气性质测试。8.具有优异的着色性能。9.良好的防火性。 SINARISE目录目录一、测试项目测试项目1 .电气特性测试-绝缘体积电阻测试 8.热变形测试2. 硬度测试 9. 摆锤冲击测试3. 融熔指数测试 10. 材料粘度测试4.抗张强度及伸长率测试 11. 材料氧指数测试5.耐燃测试 UL1581&UL94 12.色差测试仪-分光仪6.比重测试 13. 灰份测试 7.耐老化性测试

7、二、测试设备一览表二、测试设备一览表序号设备名称设备能力设备厂牌设备数量1.邵氏硬度计A/D型A型&D型各1台2.微电脑万能拉力机1台3.数显型电子比重计1台4.材料流动速率测试仪1台5.氧指数测定仪1台6.UL1581UL94耐燃试验机各1台7.环境空气老化实验箱1台8.摆锤冲击测试机1台9.分光测色仪1台三、三、热塑性材料主要性能测试及方法热塑性材料主要性能测试及方法 在规定的温度与荷重下，测定熔融状态下的塑料材料在在规定的温度与荷重下，测定熔融状态下的塑料材料在10分钟内通过某规定模孔的流量，是评价材料相对流动性的分钟内通过某规定模孔的流量，是评价材料相对流动性的参数。熔流指数（

8、参数。熔流指数（MI）越大，材料的流动性越好。）越大，材料的流动性越好。 MI值越大流动性越好，所以可以成型精密部件，且可以缩值越大流动性越好，所以可以成型精密部件，且可以缩短循环时间。按产品的用途，可以选择与耐热性、冲击强短循环时间。按产品的用途，可以选择与耐热性、冲击强度等不同的物性来互补度等不同的物性来互补MI值。值。 塑料具有随流动速度和粘度发生变化的特性，因此在高速塑料具有随流动速度和粘度发生变化的特性，因此在高速加工条件下，有可能出现流动性与流动特性不一致的情况加工条件下，有可能出现流动性与流动特性不一致的情况，应留意。，应留意。试验要求：含有挥发性物质及水分的塑料粒必须进行预干试

9、验要求：含有挥发性物质及水分的塑料粒必须进行预干燥，不然会引起重复性差和材料的降解。燥，不然会引起重复性差和材料的降解。3.2. ASTM D638标准的拉伸样条及相关尺寸标准的拉伸样条及相关尺寸测试标准：拉伸试验的标准规格有测试标准：拉伸试验的标准规格有GB1040、ASTM D638、ISO527，其内容相似。，其内容相似。测试设备：电子万能试验机，装有能以一定速度移动的夹具。此器材还适用于压缩、测试设备：电子万能试验机，装有能以一定速度移动的夹具。此器材还适用于压缩、弯曲、剪断等测试。弯曲、剪断等测试。测试速度：因为拉伸速度对材料的拉伸性能测试影响很大，所以必须依据不同材料、测试速度：因

10、为拉伸速度对材料的拉伸性能测试影响很大，所以必须依据不同材料、不同样条尺寸采取适宜的拉伸速度。不同样条尺寸采取适宜的拉伸速度。拉伸应力拉伸应力(Tensile Stress)：试片变形前试片变形前，施加于单位面积上的拉伸力的大小。，施加于单位面积上的拉伸力的大小。伸长率伸长率(Tensile Strain)：试片原本标线间的长度因拉伸力的作用产生的变化。：试片原本标线间的长度因拉伸力的作用产生的变化。屈服点屈服点(Yield Point)：应力应变曲线中应力应变曲线中，即使荷重不增加，伸长率也开始上升，即使荷重不增加，伸长率也开始上升的时刻称为屈服点。此时的应力为屈服强度的时刻称为屈服点。此时

11、的应力为屈服强度(Yield Strength)，此时的变形率为，此时的变形率为屈服伸长率屈服伸长率(Elongation at Yield)。拉伸模量拉伸模量(Tensile Modulus)：在变：在变 形率较低的区间，应力与应变通常呈直线形率较低的区间，应力与应变通常呈直线变化的关系，此区间的应力与应变的比值（拉伸应力变化的关系，此区间的应力与应变的比值（拉伸应力/伸长率）被称为拉伸模伸长率）被称为拉伸模量。量。断裂强度断裂强度(Breaking Strength)：指：指断裂点断裂点(Break Point)上对应的拉伸力。上对应的拉伸力。断裂伸长率断裂伸长率(Elongation a

12、t Break)：指：指断裂点断裂点(Break Point)上对应的伸长率。上对应的伸长率。拉伸强度拉伸强度(Tensile Strength)：有屈服点的材料，拉伸强度是指屈服强度；不产：有屈服点的材料，拉伸强度是指屈服强度；不产生屈服现象的材料，破坏强度即为其拉伸强度。生屈服现象的材料，破坏强度即为其拉伸强度。3.3. 拉伸性能拉伸性能3.4 阻燃性能测试阻燃性能测试 塑料因其加工容易和价格较低，在许多方面代替金属材料的使用，塑料因其加工容易和价格较低，在许多方面代替金属材料的使用，且具有阻燃性及耐热性等几种特性，但比起金属来，性质较为脆弱，且具有阻燃性及耐热性等几种特性，但比起金属来，

13、性质较为脆弱，有可能成为引发火灾的原因，因此为了防范于未然，许多国家正在制有可能成为引发火灾的原因，因此为了防范于未然，许多国家正在制造各种规格的耐火产品，以此来试验塑料的耐火能力。造各种规格的耐火产品，以此来试验塑料的耐火能力。有关耐火的规格有关耐火的规格UL94：美国UL(Underwriters Laboratory)关于塑料的燃烧性的规格，耐火度：5VA5VBV-0V-1V-2HB。IEC707：国际电气技术委员会的耐火安全规格。CSA22.2项目的No.0.6(Test AJ)：应用于加拿大电气、电子产品的树脂耐火规格。UL也可以发行在加拿大销售的树脂类的试验及证书(Certific

14、ation)。3.4.1.水平燃烧试验（水平燃烧试验（HB Test: Horizontal Burning Test）用途：适用于耐火较低的材料的试验，测定燃烧速度用途：适用于耐火较低的材料的试验，测定燃烧速度样条：样条：12.7cm 1.27cm厚度（厚度（5个样条）个样条）样条存放条件：样条存放条件：23 C，湿度，湿度50%，48小时以上小时以上火焰要求：甲烷气体，火焰要求：甲烷气体，2.54cm蓝色火苗，燃烧器倾角为蓝色火苗，燃烧器倾角为45 耐火耐火等级等级厚度厚度3.2mm厚度厚度3.2mmHB 燃烧速度燃烧速度3.81cm/分分钟钟燃烧速度燃烧速度7.62cm/分钟分钟3.4.

15、2.垂直试验（垂直试验（Vertical Test）用途：适用于耐火材料的试验，测定燃烧时间试验方法：将样条接触火苗10秒钟后移开样条，测定燃烧时间；重复第二次（对5个样条都实施）样条和存放条件：与HB试验相同。火焰要求：甲烷气体，蓝色单一火苗，高度2cm耐火耐火等级等级两次燃烧两次燃烧有焰时间有焰时间第二次燃烧第二次燃烧有焰加无焰时间有焰加无焰时间5个样条两次个样条两次有焰燃烧总时有焰燃烧总时间间滴落物有无滴落物有无引燃脱脂棉引燃脱脂棉V-010s30s50s无无V-130s60s250s无无V-230s60s250s有有比重是指材料的质量与同体积的水质量相比所得的比值。比重是指材料的质量与

16、同体积的水质量相比所得的比值。密度是指在一定温度（对于塑料一般指密度是指在一定温度（对于塑料一般指23 C ）下，材料单位体积所含的质量）下，材料单位体积所含的质量，用，用g/cm3表示。表示。比重和密度不论在意义上还是在数值上都存在一定的差异。比重是材料的成比重和密度不论在意义上还是在数值上都存在一定的差异。比重是材料的成本方面的重要因素，在材料的生产过程和成型过程中用于调节生产。本方面的重要因素，在材料的生产过程和成型过程中用于调节生产。经常混合使用，经常混合使用，23 C时水的密度略小于时水的密度略小于1，因此两个数值产生略微差异，可以，因此两个数值产生略微差异，可以用下面公式相互换算：

17、用下面公式相互换算： 密度密度=比重比重 0.99756。实验方法：实验方法：q 比重可以使用已经成型品进行实验，也可以用粉末和颗粒等成型原料进行比重可以使用已经成型品进行实验，也可以用粉末和颗粒等成型原料进行测定。和可能产生气泡等空洞的成型原料比较，成型品更适合于进行测试。测定。和可能产生气泡等空洞的成型原料比较，成型品更适合于进行测试。使用成型品进行测试时，要等到成型完全收缩以后再进行。使用成型品进行测试时，要等到成型完全收缩以后再进行。q 方法一（使用成型品）：将一小块成型品放在比重计上称出其重量后，放方法一（使用成型品）：将一小块成型品放在比重计上称出其重量后，放进一定温度的水里重新称

18、取重量，以两者重量之差计算密度。进一定温度的水里重新称取重量，以两者重量之差计算密度。q 方法二（使用成型原料）：将一定重量的原材料放入测试小笼子内，先用方法二（使用成型原料）：将一定重量的原材料放入测试小笼子内，先用高浓度酒精清洗表面杂质后用清水清洗，以与高浓度酒精清洗表面杂质后用清水清洗，以与23 C时的重量与体积之差计时的重量与体积之差计算比重算比重。 应用于电气领域的塑料通常均需要具有绝缘性，要求材料有优秀的电性应用于电气领域的塑料通常均需要具有绝缘性，要求材料有优秀的电性能。绝缘能。绝缘 破坏电压高，绝缘电阻大的材料能防止因暴露在外的电流引起电介破坏电压高，绝缘电阻大的材料能防止因暴

19、露在外的电流引起电介质的加热现象。塑料如果吸收了水分，会使电性能降低，因此绝缘材料的耐质的加热现象。塑料如果吸收了水分，会使电性能降低，因此绝缘材料的耐湿性也很重要。湿性也很重要。1.热丝着火热丝着火 Hot Wire Ignition（HWI）2.高电流电弧着火高电流电弧着火 High Current Arc Ignition（HAI）3.耐电弧耐电弧 Arc Resistance：塑料塑料材料抵抗由高压电弧作用引起变质的能力，通常用标准电弧材料抵抗由高压电弧作用引起变质的能力，通常用标准电弧焰在材料表面引起炭化至表面导电而电弧消失所需时间表示，单位是秒焰在材料表面引起炭化至表面导电而电弧消

20、失所需时间表示，单位是秒。 4.高电压电弧追踪速率高电压电弧追踪速率 High Voltage Arc Tracking Rate（HVTR）：塑料材料表面流经高电）：塑料材料表面流经高电压、高电流时，不形成导电路的承受能力，测定高电压（压、高电流时，不形成导电路的承受能力，测定高电压（5200V）下形成导电路的速度（单）下形成导电路的速度（单位时间内形成的导电路的长度）位时间内形成的导电路的长度）5.介电强度介电强度 Dielectric Strength：材料对高电压的承受能力，为电性的最大强度，测定材料：材料对高电压的承受能力，为电性的最大强度，测定材料产生破损时的电压产生破损时的电压6.体积电阻率体积电阻率 Volume Resistivity：材料内部的阻力程度。在材料的反面施加电压，测定试：材料内部的阻力程