熱塑性彈性體材料在電線電纜中的應用

張英男

摘 要 熱塑性材料在電線電纜中的應用符合環(huán)保高效節(jié)能等潮流，對于促進電線電纜行業(yè)發(fā)展有積極意義，有利于環(huán)保型電線電纜在各個領域的推廣與應用。本文分析了熱塑性彈性體材料特性，對電線電纜中熱塑性彈性體材料的應用進行了探討，希望能為行業(yè)發(fā)展提供參考。

關鍵詞 熱塑性彈性體材料；電線電纜；風能電纜；應用

中圖分類號 TQ334 文獻標識碼 A 文章編號 2095-6363（2015）09-0088-02

電線電纜制造業(yè)作為支撐國民經(jīng)濟發(fā)展、社會民生的重要行業(yè)，是目前電工電器行業(yè)中產(chǎn)值比重最大行業(yè)之一，無論是產(chǎn)業(yè)規(guī)模還是產(chǎn)品種類都多且大，電線電纜產(chǎn)品廣泛應用于經(jīng)濟發(fā)展、社會民生的各個部門，是現(xiàn)代經(jīng)濟和社會正常運轉(zhuǎn)的基礎保障。近些年電線電纜行業(yè)出于環(huán)保、高效、節(jié)能、經(jīng)濟等因素考慮，積極探索諸多高分子材料在電線電纜中的應用，熱塑性彈性材料作為備受重視的電纜工業(yè)材料，以出眾的加工性能、力學性能以及良好的電能性與耐受性得到了廣泛應用，下面對熱塑性彈性體材料在電線電纜中的應用加以探討。

1 熱塑性彈性體材料特性

熱塑性彈性體（Thermoplastic elastomer，簡稱TPE）也稱熱塑性橡膠，是一種兼具橡膠和熱塑性塑料特性，在常溫顯示橡膠高彈性，高溫下又能塑化成型的高分子材料，是繼天然橡膠、合成橡膠之后的第三代橡膠。熱塑性彈性體材料的結構主要由硬段部分的樹脂與軟段部分的橡膠構成，硬段部分作用力形成物理交聯(lián)作用，軟段部分則具有高彈性，兩種結構互相交錯以合理的形式連接可具備高塑性與可逆性，通過兩種結構在常溫與高溫下的變化呈現(xiàn)較高的加工特性。

利用熱塑性彈性體材料進行加工有利于迅速成型，不同于傳統(tǒng)橡膠需要進行硫化，減少加工工序、降低加工成本且能耗低，極大的提升了應用價值、削減了加工成本，便于大規(guī)模推廣應用，同時加工過程中的各類邊角廢料也能夠進行回收利用，實現(xiàn)了節(jié)能降耗與環(huán)境保護。但是由于熱塑性彈性體材料對于溫度變化較為敏感，因此在使用溫度上有一定限制。熱塑性彈性體材料的特性決定了其本身的應用領域，目前廣泛應用于電線電纜、粘合劑、摻合劑、涂料、汽車配件、食品包裝、醫(yī)療衛(wèi)生等多個領域，常用特殊性彈性體材料主要以苯乙烯類熱塑性彈性體、聚烯烴類熱塑性彈性體、聚氨酯類熱塑性彈性體、乙烯共聚物熱塑性彈性體等為主。

2 電線電纜中熱塑性彈性體材料的應用

2.1 電線電纜生產(chǎn)中熱塑性彈性體材料的應用

熱塑性彈性體材料是電線電纜外層主要起保護作用的部件，主要包括金屬類、塑料類與彈性體類，塑料類最為常見，彈性體類是當前熱點，根據(jù)電纜特性有低煙低鹵型、阻燃型、低煙無鹵型之分。近年來出于對環(huán)保、節(jié)能、健康等特性的重視，電線電纜行業(yè)中傳統(tǒng)PVC材料的應用逐漸受到限制，熱塑性彈性體材料作為全新的高分子合成材料成為應用熱點，由于其本身的高耐候性、熱穩(wěn)定性、方便加工及節(jié)能經(jīng)濟等特點開始逐步獲得推廣，尤其是新型的電線電纜專用TPE材料具有柔曲度優(yōu)秀、質(zhì)感高檔、絕緣性好、有無鹵阻燃級，符合WEEE、ROHS、UL標準、安全環(huán)保的特點。

研究表明，熱塑性彈性體的加工性能、理學性能以及電性能都比較的優(yōu)越，生產(chǎn)工藝難度較小，有較高的生產(chǎn)效率，因此，如今被廣泛運用到電線電纜領域內(nèi)，特別是近些年不斷發(fā)展，還有巨大的應用空間。國外一些西方發(fā)達國家，熱塑性彈性體被廣泛用作船舶、礦山、鉆井平臺、核電及其他設施的電線電纜的絕緣層及護套，我國開發(fā)熱塑性彈性體較晚，但是發(fā)展十分迅速。隨著對電線電纜質(zhì)量要求的提高，采用熱塑性彈性體，采用擠塑工藝生產(chǎn)電纜，可以改善產(chǎn)品質(zhì)量，簡化生產(chǎn)工序，提高生產(chǎn)效率。熱塑性彈性體材料既具備傳統(tǒng)交聯(lián)硫化橡膠的高彈性、耐老化、耐油性各項優(yōu)異性能，同時又具備普通塑料加工方便、加工方式廣的特點，可采用注塑、擠出、吹塑等加工方式生產(chǎn)，水口邊角粉碎后100%直接二次使用，既簡化加工過程，又降低加工成本，因此熱塑性彈性體TPE/TPR材料已成為取代傳統(tǒng)橡膠的最新材料，其環(huán)保無毒性、美觀價值成為行業(yè)首選。

熱塑性彈性體電纜料作為應用熱點之一，主要以聚丙烯、乙丙橡膠和聚氯乙烯、丁腈橡膠為主要原料，加入各種助劑配合動態(tài)交聯(lián)技術，經(jīng)過先進工藝，混合、動態(tài)交聯(lián)、造粒制得的電線電纜用塑料，具有優(yōu)異的耐熱、耐候、耐臭氧、耐紫外線等性能，更有良好的電氣性能和極好的耐低溫性能，另外TPE還具有良好的機械物理性能和類似于通用塑料的加工性能，這意味著其用作電線電纜加工與生產(chǎn)極為便利，且保有橡膠電線外觀的同時無需硫化，節(jié)約了生產(chǎn)成本，各種邊角料的回收利用還有助于實現(xiàn)環(huán)境保護、提升生產(chǎn)效益。

以熱塑性彈性體材料為主的復合材料開發(fā)是目前電線電纜生產(chǎn)中的重要研究、實踐方向，利用TPE生產(chǎn)的電線電纜類線材成品具有很好的柔軟性和表面平滑性，并可通過老化、抗張強度、伸長率、電氣性質(zhì)等相關測試，目前已廣泛應用在電源線、插頭、插頭線、1394線、USB線、游戲機線材、音箱耳機線、喇叭線、手機充電線、耳機線等多種電子電器線材。電線電纜線材類TPE有透明、半透明、本色不透明與配色等系列，TPE硬度范圍在shoreA55-110之間，一般通用級的使用溫度在-40℃至80℃；高性能級使用溫度在-50℃至95℃；超高性能級使用溫度在-50℃至130℃。比如全新無鹵阻燃TPE的研發(fā)不僅使得電纜絕緣和包覆材料物理性能、環(huán)保性能出眾，同時還減少了材料使用與重量，有利于促進電纜電線服務其他行業(yè)發(fā)展。

2.2 風能電纜中熱塑性彈性體材料的應用

近年來我國積極發(fā)展新能源與清潔能源，風力發(fā)電作為重點發(fā)展產(chǎn)業(yè)，使得風能電纜與光伏電纜獲得了較快發(fā)展。風能電纜與普通電纜不同，本身使用環(huán)境、電纜性能都具有特殊性，國內(nèi)相關企業(yè)通過對多種材料的研究發(fā)現(xiàn)，熱塑性彈性體材料是目前制備風能電纜的最佳材料之一，這意味著風能電纜的生產(chǎn)與應用將會極大的促進國內(nèi)清潔能源行業(yè)的發(fā)展，同電纜電線行業(yè)生產(chǎn)中追求節(jié)能、高效、環(huán)保等目標保持一致，促進熱塑性彈性體材料在廣泛應用。

風能電纜本身由于是室外敷設，對于材料本身抗臭氧、抗紫外線、耐酸堿、耐高溫、耐嚴寒、耐凹痕、無鹵、阻燃等特性要求較高，還要具備與標準的接頭、連接系統(tǒng)的兼容性等特點，因此需要熱塑性彈性體復合材料發(fā)揮自身優(yōu)勢性能，以確保風能電纜具有良好的耐低溫和耐磨性以及耐疲勞性、耐氣候老化性能、耐微生物性能，比如湖南湘江、上海勝華等電纜公司生產(chǎn)的風能電纜都為風電行業(yè)的發(fā)展提供了強有力支持，也為國內(nèi)熱塑性彈性體材料的進一步推廣應用提供了研究實踐方向。

3 結論

綜上所述，熱塑性彈性體材料在電線電纜行業(yè)的應用符合節(jié)能環(huán)保、經(jīng)濟高效等要求，有助于推動電線電纜行業(yè)的進步、創(chuàng)新與發(fā)展，實際應用探索中要結合材料特性探索更多創(chuàng)新可能性，為多行業(yè)電纜材料應用服務，推動國內(nèi)諸多領域環(huán)保材料的應用與推廣。

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