无卤低烟交联聚烯烃绝缘的发展趋势

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无卤低烟交联聚烯烃绝缘的发展趋势
国际上学者认为高填充无卤低烟阻燃料具有“三角形”特性，三顶角分别代表阻燃性能、机械性能和电气性能，互相牵制，三角之和为恒值，其中某一角度大了表示这一项性能提高了，而其他角度必然变小了表示另二项性能降低了。目前这类材料的比重，大多数仍为1.4左右，这说明配方仍采用大量氢氧化铝作为主要阻燃填充剂，因此“三角形”概念并未过时，然而近代新型多官能团共聚物的引入，再加上控制氢氧化铝平均粒径和最大粒径及表面处理措施，电缆料机械性能大有改善。为核电设计部门提出新指标要求创造了条件，，这对各电缆制造厂将引发新一轮的技术和价格竞争。国内K3电缆发展初期，无卤低烟交联聚烯烃绝缘处于初级阶段，强调单根绝缘线芯阻燃性能，氧指数虽高，但仍无一例能通过VW-1燃烧试验。大量填充使原始断裂伸长率勉强达到120％，绝缘电阻也较低，。尽管当时规范指标要求不高，如抗张强度T≥9MPa，断裂伸长率E≥100％，经受120±2℃ 240h老化后，抗张强度变化率≤±25％，断裂伸长率变化率≤±25％ ，试验数据仍常会不合格，因为绝缘电阻常数K（MΩ?km）规定20℃ 时 ≥3000 ，60℃ 时 ≥30 ，90℃ 时 ≥3 ，用1.5 mm2规格算体，导体直径为1.56 mm ，绝缘外径为2.96 mm ，在20℃时ρ≥8.2×1014 （Ω?cm），90℃时ρ≥8.2×1011 （Ω?cm）。由于20℃绝缘常数指标不适合阻燃材料，不得不使电缆结构复杂化，如采用双层绝缘或绕包聚酯带增强绝缘（聚酯带增强后来取消）。最近几年由于树脂基础材料和氢氧化铝的改进，同时考虑修改某些指标。最近思路有了变化，原始抗张强度T≥10MPa，断裂伸长率E≥200％，135±2℃ 168 h老化后，抗张强度变化率≤±25％，断裂伸长率变化率≤±25％。绝缘电阻规定趋向IEC 60502电力电缆标准，取消20℃时ρ的规定，只规定90℃时ρ≥1.0×1012 Ω?cm 。绝缘线芯单根垂直燃烧试验修改按IEC 332-1 方法进行，部分电缆厂已能符合这些要求。另外指出IEEE 383－2003已取消绝缘线芯的单根垂直燃烧试验要求，但国内安全部门坚持认为这项试验是必要的，因此目前试验项目不予取消，但同意修改试验方法。
表9 绝缘机械、理化和电气性能
序号
试验项目
单位
性能指标
1
老化前机械性能


抗张强度
N/mm2
≥12.5

断裂伸长率
%
≥150
2
空气老化后机械性能


处理条件：135℃ 7d


抗张强度
N/mm2
≥12.5

断裂伸长率
%
≥150
3
耐湿试验（重量法）


处理条件：水温100℃浸24h


重量变化
mg/cm2
＜3
4
耐臭氧试验


臭氧浓度：0.025～0.030%


处理时间：30h


试验结果
无开裂
5
热延伸试验


负荷0.2N/mm2 温度200℃15min


负荷下伸长率
％
≤100
6
绝缘常数


20℃
MΩ·km
≥367

90℃
MΩ·km
≥0.367
7
氧指数（按ASTM D2863-77）
≥28
8
卤素气体释出量（按IEC754-1）
％或mg/g
≤0.5或≤5
9
毒性指数

按NES 713
≤2.5
（2）俄罗斯提供规范原始稿的绝缘性能
  从表9分析俄罗斯提供规范原始稿的绝缘性能并不是很先进的材料，并仍然规定20℃的绝缘常数，也许并不可取。