高溫電纜材料選型耐熱型電線電纜分:耐熱材料和普通材料的耐熱改性兩種。
(一)耐熱材料的電線電纜耐熱材料的電線電纜是絕緣和護(hù)套材料本體樹脂具有耐熱性能,主要品種有:聚氨脂(可達(dá) 155℃級(jí)) 、聚脂(可達(dá)135℃)、聚偏氟乙烯( 150℃)和尼龍(可達(dá)115℃)的絕緣或護(hù)套材料。
常用于通信、汽車、電機(jī)、建筑等行業(yè)。
(二)普通電纜材料通過(guò)各種方式的改性而達(dá)到耐熱性:1、橡膠材料的耐熱改性
| 耐 熱 等 級(jí) | Y | A | E | B | F | H | C |
| 最高允許工作溫度/℃ | 90 | 105 | 120 | 130 | 155 | 180 | ≥180 |
橡膠材料因其耐熱性差, 因而提高工作溫度的余度較小, 普通橡膠填加較多熱穩(wěn)定劑和經(jīng)交聯(lián)處理才能達(dá)到90℃,因而不能稱為耐熱電纜,如丁苯橡膠、氯丁橡膠、氯磺化聚乙烯等。
主要應(yīng)用于橡膠絕緣移動(dòng)用軟電線、橡膠絕緣軟電力電纜和控制電纜等。
但三元乙丙橡膠可經(jīng)改性, 使耐溫等級(jí)提高到135℃, 加上具有較好的絕緣性能, 因而在橡膠方面具有較好的發(fā)展前景。
2、聚氯乙烯電纜的改性普通聚氯乙烯電纜的工作溫度為70℃,聚氯乙烯電纜料的高可混性,使其改性成為可能,多量的熱穩(wěn)定劑的使用,可便PVC的耐熱從70℃上升到90℃或105℃,因而大大擴(kuò)大了PVC這種老式材料的適用性,也許這就是PVC電纜長(zhǎng)盛不衰的原因之一吧?90℃PVC電纜料常用于交聯(lián)聚乙烯電纜護(hù)套,主要用于電力、控制和電氣裝備線纜,由于 PVC的改性, 使本可淘汰的PVC電纜料在護(hù)套的使用上將會(huì)延續(xù)相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間。
聚氯乙烯丁晴復(fù)合物的主要成分是PVC, 因而與聚氯乙烯丁晴復(fù)合物電纜與PVC絕緣電纜具有相同的改性性能。
3、聚乙烯電纜的改性聚乙烯材料的塑性較好, 但可填充性較差, 因而不能填加熱穩(wěn)定劑方法提高耐熱溫度。
聚乙烯電纜可通過(guò)DCP干法化學(xué)交聯(lián)和硅烷溫水交聯(lián)將工作溫度提高到 90℃,前者用于中高壓電力電纜,后者用于低壓電纜。
但另一種交聯(lián)方式——輻照交聯(lián)改性, 則可將聚烯烴( 主要是聚乙烯) 的工作溫度大幅度提高, 經(jīng)輻照的絕緣料可按條件不同, 耐溫可達(dá)到105℃、 125℃、 135℃、 150℃, 國(guó)外則有能提高到180℃。
主要是通過(guò)高能電子轉(zhuǎn)化成穩(wěn)定的鍵能, 使其分子結(jié)構(gòu)對(duì)熱穩(wěn)定性加強(qiáng), 同時(shí)配以適當(dāng)?shù)臒岱€(wěn)定劑, 根據(jù)能級(jí)大小和熱穩(wěn)定劑的效能,分為不同耐熱等級(jí)。
輻照交聯(lián)工業(yè)常用加工設(shè)備為電子加速器, 是將電子束高壓增加能量, 達(dá)到交聯(lián)聚烯烴材料的目的, 電費(fèi)加工常用加速器能級(jí)為1.0 ~ 3MeV。
輻照交聯(lián)還可對(duì)橡膠、 PVC和氟塑料等材料進(jìn)行交聯(lián)。
輻照交聯(lián)聚烯烴電線電纜主要用于耐熱建筑線、汽車線、航空導(dǎo)線、機(jī)車線電線和電機(jī)電器引接線等。
耐熱電纜是中等溫度的電纜, 具有一定耐熱性, 能適應(yīng)一定溫度環(huán)境。
而應(yīng)用最多的是, 在電力傳輸電纜中,在能夠保證絕緣性能的同時(shí),增加電纜載流能力,減少電纜重量和截面,意義重大。
四、高溫和超高溫電線電纜高溫電纜分有機(jī)高分子材料高溫電纜和無(wú)機(jī)材料高溫電纜。
(一)有機(jī)高分子材料高溫電纜主要是氟塑料和硅橡膠電纜。
1、氟塑料絕緣電線電纜氟塑料是塑料的一個(gè)重要品類, 通常人們認(rèn)識(shí)氟塑料是從接觸塑料王--聚四氟乙烯( PTFE) 開始的。
其實(shí)聚四氟乙烯只是產(chǎn)量和用量最大的氟塑料品種, 電線電纜常用的氟塑料是: 聚全氟乙丙烯( FEP, 俗稱F46) 、聚四氟乙烯( PTFE)、乙烯-四氟乙烯共聚物( ETFE,俗稱F40)、聚偏氟乙烯( PVDF)等。
表2、各種氟塑料性能
| 樹脂性能 | PTFE | FEP | ETFE | PVDF | |
| 耐熱性( ℃) | 260 | 200 | 150 | 150 | |
| 電性能 | 優(yōu) | 優(yōu) | 優(yōu) | 好 | |
| 阻燃性( VOI%) | 95L | 95L | 30 | 43 | |
| 機(jī)械性能 | 可用 | 可用 | 好 | 好 | |
| 低摩擦性 | 優(yōu) | 優(yōu) | 可用 | 可用 | |
| 耐藥品性 | 酸 | 優(yōu) | 優(yōu) | 優(yōu) | 好 |
| 堿 | 優(yōu) | 優(yōu) | 優(yōu) | 好 | |
| 溶劑 | 優(yōu) | 優(yōu) | 優(yōu) | 可用 | |
| 不粘性 | 優(yōu) | 優(yōu) | 好 | 好 | |
| 耐候性 | 優(yōu) | 優(yōu) | 優(yōu) | 優(yōu) | |
| 比重 | 2.17 | 2.15 | 1.73 | 1.76 |
氟塑料電纜主要有: 高溫通訊電纜、 耐高溫引按線和安裝線、 高溫補(bǔ)償導(dǎo)線和工業(yè)用耐高溫電力和控制信號(hào)電纜,原子反應(yīng)堆用耐輻射電纜和機(jī)車車輛用電線等。
( 2)硅橡膠絕緣電線電纜硅橡膠主要是以硅元素代替碳元素形成的高分子材料, 硅橡膠具有較好的耐熱性能。
電線電纜常用硅橡膠為甲基乙烯硅橡膠, 工作溫度范圍是-60℃~180℃。
硅橡膠具有較好的彎曲性能和低溫性能, 不易損壞和開裂,這些性能是一般高溫電纜不具有的,因而硅橡膠電纜具有較寬的應(yīng)用范圍,已是高溫電纜的一個(gè)亮點(diǎn)。
硅橡膠電纜在高溫移動(dòng)電纜、軟電力電纜、電機(jī)引接線、低溫環(huán)境高溫運(yùn)行場(chǎng)所。
(二)無(wú)機(jī)材料高溫電纜無(wú)機(jī)材料因不具有可擠塑等優(yōu)良加工性能, 因而加工形成電纜絕緣較為困難, 附著性和均勻性較差, 而且絕緣性能比高分子材料要低,但優(yōu)異的高溫性能,能夠滿足特種高溫行業(yè)的需求。
1、礦物絕緣防火電纜產(chǎn)品結(jié)構(gòu)為銅芯銅護(hù)套氧化鎂絕緣電纜, 主要是電力電纜、 控制電纜、 加熱電纜和布電線。
常規(guī)工作溫度是250℃, 但實(shí)際工作溫度可更高, 因?yàn)檠趸V的熔點(diǎn)是2800℃, 遠(yuǎn)高于銅的熔點(diǎn), 電纜經(jīng)火災(zāi)后繞包機(jī)仍可重復(fù)安全使用。
本電纜生產(chǎn)是氧化鎂定型瓷柱穿于銅導(dǎo)體外, 銅導(dǎo)體與外套銅管同時(shí)拉撥退火而形成, 氧化鎂瓷柱經(jīng)壓碎均勻形成電纜絕緣,礦物絕緣防火電纜生產(chǎn)長(zhǎng)度受到一定限制,大規(guī)格則更短。
礦物絕緣防火電纜具有耐高溫、 防火、 防爆、 防水、 耐輻射、 耐腐蝕性強(qiáng)、 機(jī)械強(qiáng)度高、 具有良好的接地性能、體積小、壽命長(zhǎng)、載流量大、過(guò)載能力強(qiáng)等特點(diǎn)。
2、無(wú)機(jī)包制絕緣超高溫電纜無(wú)機(jī)絕緣包制絕緣電纜一般采用無(wú)機(jī)包帶和絲,采用電纜采用工藝加工而成。
耐火包帶作為耐高溫材料,在800℃時(shí)仍能正常保持絕緣性能, 因而是耐高溫電纜的主要材料之一; 無(wú)堿玻璃絲為無(wú)機(jī)硅材料, 具有一定絕緣性, 熔化溫度為600℃以上, 采用編織工藝加工, 也作為加強(qiáng)件; 以上兩種材料不能形成密封性和緊密的絕緣,因而通過(guò)涂無(wú)機(jī)固化漆、硅微粉和硼砂等,才能形成絕緣體。
在無(wú)機(jī)材料中,耐高溫的材料較多,但可加工性和成形性較差,按以上方法形成電纜絕緣也易于損壞,根據(jù)選取材料不同可制成工作溫度500℃、 800℃,甚至于1000℃的電纜,除此之外導(dǎo)體應(yīng)選用鍍鎳銅導(dǎo)體或相匹配的耐高溫合金導(dǎo)體。
超高溫電纜常應(yīng)用于航空航天、、加熱爐、化學(xué)反應(yīng)釜、核電站核島內(nèi)和鋼鐵等行業(yè)。
五、結(jié) 論在特種電纜品種中, 高溫電纜和超高溫電纜已是一個(gè)重要趨勢(shì), 雖然高溫電纜電能損耗稍大, 在一些較高溫度的場(chǎng)合,用普通電纜則極易損壞,高溫電纜能夠安全運(yùn)行,是現(xiàn)代工業(yè)和中*的品種。
目前我國(guó)高溫電纜的研制技術(shù)水平遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足新市場(chǎng)需求,我國(guó)在這方面的技術(shù)遠(yuǎn)落后于*國(guó)家, 近一半的高溫電纜需從國(guó)外進(jìn)口, 而國(guó)內(nèi)有些生產(chǎn)廠多集中于一些小廠, 技術(shù)研制和生產(chǎn)能力較弱, 特別是生產(chǎn)加工仍局限于電纜現(xiàn)有設(shè)備和工裝, 材料的開發(fā)也沒能突破現(xiàn)有電纜料的圈子。
希望國(guó)內(nèi)有能力開發(fā)高溫特種電纜的廠家能夠?qū)彆r(shí)度勢(shì), 針對(duì)我國(guó)資源情況, 開發(fā)推廣高溫系列電纜, 提高我國(guó)在這一技術(shù)領(lǐng)域的水平,滿足我國(guó)高溫行業(yè)的需求


