电线电缆用PVC材料的应用与发展前景

第８期２００５年８月聚氯乙烯ＰｏｌｙｖｉｎｙｌＣｈｌｏｒｉｄｅＮｏ．８Ａｕｇ．，２００５【综述】电线电缆用ＰＶＣ材料的应用与发展前景罗绍武１，毛继红２，余晓富１（１．昆明电缆股份有限公司，云南昆明６５０１００；２．昆明银森塑胶工贸有限公司，云南昆明６５０２２４）【关键词】电线；电缆；ＰＶＣ；应用与发展；前景分析［摘要】通过对ＰＶＣ材料相关报道及对塑料工业科技文献资料的综合分析，结合电线电缆行业的发展，介绍了电线电缆用ＰＶＣ材料的应用及未来电线电缆行业高分子材料的发展趋势。

［中图分类号】ＴＱ３２５．３［文献标识码］Ｂ［文章编号】１００９—７９３７（２００５）０８—０００１—０５ＴｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＰＶＣｒｅｓｉｎｓｆｏｒｅｌｅｃｔｒｉｃｗｉｒｅａｎｄｃａｂｌｅａｎｄｔｈｅｉｒｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｐｒｏｓｐｅｃｔｓＬＵＯＳｈａｏ一般刷１，ＭＡＯＪｉ—ｈａｎ９２，ＹＵＸｉａｏ—Ａ‘（１．ＫｕｎｍｉｎｇＥｌｅｃｔｒｉｃＣａｂｌｅＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｋｕｎｍｉｎｇ６５０１００，Ｃｈｉｎａ；２．ＫｕｎｍｉｎｇＹｉｎｓｅｎＰｌａｓｔｉｃ＆ＲｕｂｂｅｒＣｏｍｍｅｒｃｉａｌＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｋｕｎｍｉｎｇ６５０２２４，Ｃｈｉｎａ）Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｅｌｅｃｔｒｉｃｗｉｒｅ；ｅｌｅｃｔｒｉｃｃａｂｌｅ；ＰＶＣ；ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎａｎｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ；ａｎａｌｙｓｉｓｏｆｐｒｏｓｐｅｃｔｓＡｂｓｔｒａｃｔ：ＢａｓｅｄｏｎｔｈｅｒｅｐｏｒｔｓｏｎＰＶＣｍａｔｅｒｉａｌｓａｎｄｔｈｅｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅａｎａｌｙｓｉｓｏｎｔｈｅｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃａｎｄｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓａｂｏｕｔｐｌａｓｔｉｃｉｎｄｕｓｔｒｙ，ａｎｄｃｏｍｂｉｎｅｄｗｉｔｈｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｅｌｅｃｔｒｉｃｗｉｒｅａｎｄｃａｂｌｅｉｎｄｕｓｔｒｙ，ｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＰＶＣｆｏｒｅｌｅｃｔｒｉｃｗｉｒｅａｎｄｃａｂｌｅａｎｄｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｔｒｅｎｄｏｆｐｏｌｙｍｅｒｍａｔｅｒｉａｌｓｕｓｅｄｉｎｔｈｅｅｌｅｃｔｒｉｃｗｉｒｅａｎｄｃａｂｌｅｉｎｄｕｓｔｒｙｉｎｔｈｅｆｕｔｕｒｅｗｅｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．电线电缆（简称线缆）市场需求的日益变化与扩大，以及ＰＶＣ各种新型添加助剂（如阻燃助剂、抑烟剂）的深度研究，促进了ＰＶＣ材料新技术、新材料、新产品的推广应用。

在线缆行业使用的大量有机材料（如塑料、橡胶类）中，ＰＶＣ电缆料的用量居我国有机材料之首。

１９８４年，我国ＰＶＣ电缆料年产量约１０万ｔ，约占ＰＶＣ树脂总用量的１２％；１９９８年，我国ＰＶＣ电缆料产量约１９．６１万ｔ，约占ＰＶＣ树脂总用量的１３．４％；２０００年，ＰＶＣ电缆料产量已达到２５．４万ｔ。

随着ＰＶＣ树脂、增塑剂及工业助剂生产能力的提高和新品种的推广与应用开发，线缆行业又有了质的飞跃。

目前，我国线缆行业发展较快，现有近４０００多家线缆制造厂，３００多家电缆材料厂，仅云南省就有４０多家生产规模大小不一的线材厂。

其中，云南省大中型线缆厂主要有３家，分别分布在昆明、玉溪、红河。

云南省年需线缆用ＰＶＣ电缆料近０．９万一１．２万ｔ，辅助ＰＶＣ材料（如ＰＶＣ填充料、薄膜、包机带）４００～６００ｔ，而云南省仅生产ＰＶＣ电缆料５５００～７０００ｔ，余下部分材料都从省外调入。

当前，各线缆厂家对电缆材料的应用与要求有很大差异：①部分大规模重信誉、重质量的线缆厂家对ＰＶＣ材料的要求甚高，除了产品性能达到《电线电缆用软质聚氯乙烯塑料》标准（ＧＢ８８１５—８８、ＧＢ８８１５—２０００）夕ｂ，还相应提出如密度、硬度、经济性能等技术指标及产品工艺性能的要求；②部分小规模线缆厂以低价线材产品参与激烈的市场竞争，因而除要求产品性能达到考核指标外，还要考虑材料的成本。

总而言之，线缆厂家为了降低生产材料成本，提高经济效益，适应市场需求与竞争，在不同时期对ＰＶＣ材料的要求与开发也就不同。

近２０多年来，ＰＶＣ材料的发展与应用大致经历了普通型ＰＶＣ、阻鼍［收稿日期】２００４—１２—２０【作者简介】罗绍武（１９７１一），男，１９９４年毕业于云南工业大学高分子橡塑工程专业，主要从事ＰＶＣ材料的研究与开发及电线电缆技术工作，现已发表专业论文１５篇。

１　万方数据麟渊聚氯乙烯２００５血燃型ＰＶＣ、非铅型ＰＶＣ、技术型特种ＰＶＣ等阶段。

１普通型线缆用ＰＶＣ材料ＰＶＣ树脂是一种应用较早、用量较大、有发展前景的合成树脂，被广泛应用于各个领域。

由于ＰＶＣ分子结构不对称，因而具有较大的极性；分子结构中氯原子取代部分氢原子，破坏了晶体结构；分子结构以碳链为主，呈线性结构等因素决定了ＰＶＣ树脂具有较好的耐酸、耐碱、耐油性能，不燃性及较高的力学性能与良好的加工性能。

３０年前ＰＶＣ树脂已广泛应用于线缆行业，在当时，由于科研力量、ＰＶＣ所用功能助剂的开发、生产工艺、设备等因素的局限性，开发的产品较为单一，多为７０℃绝缘护套用线缆材料。

近１０年来，在ＰＶＣ电缆料的生产加工过程中，生产技术与设备都有很大突破，从传统的开发式压延造粒向单螺杆、双螺杆连续式挤出造粒发展，在一定程度上不仅提高了产品质量，相应地也促进了ＰＶＣ电缆料系列产品的开发，诸如采用ＧＢ８８１５—８８标准，相继进行ＪＲ一７０、Ｈ一９０、Ｊ一１０５及阻燃系列产品的开发与研制。

表１铅盐稳定剂在普通ＰＶＣ电缆料中的应用份材料类型二；ｉ嚣主蒸萎薯主蔷萎纂硬脂酸钡硬脂酸钙绝缘料３３０．３ｌ一普通护套料３３—２一耐寒护套料３４．１一一表２ＰＶＣ材料中添加助剂的用量份从表１、表２可知，在２０世纪七八十年代，研制开发的ＰＶＣ电缆料多采用ＤＯＰ、ＤＩＤＰ、爪Ⅵ、Ｍ、ＥＳＢＯ、Ｃｂ２和Ｃｋ：等磷系列、卤系列的增塑剂与阻燃剂，及三盐基性硫酸铅、二盐基性亚磷酸铅、二盐基性亚磷酸铅等铅盐稳定剂。

其主要原因是在ＰＶＣ电缆料的应用过程中，ＰＶＣ也存在耐热性低、耐寒性差、电绝缘性能不好等缺陷，从而将提高ＰＶＣ的热稳定性、改进ＰＶＣ的低温性能和增塑剂的迁移作为这一时期的攻关课题。

为了降低生产成本、降低ＰＶＣ树脂的消耗及提高耐热变形性、提高绝缘电阻，在ＰＶＣ电缆料的生产研制过程中多采用添加活性、轻质、重质碳酸钙及煅烧陶土、滑石粉等密度大的无机填充料。

确切地说，２０世纪七八十年代研制开发的ＰＶＣ电缆料多为含磷、含卤系列增塑剂与阻燃剂及铅稳定剂，密度高、成本低，但忽略了产品的一次加工、二次应用过程中的环境污染问题２及对人体健康的毒害。

２阻燃型线缆用ＰＶＣ材料随着高分子材料的出现与发展，火灾事故也不断增加，高分子材料的阻燃技术应运而生，电线电缆的绝缘与护套多采用高分子阻燃材料，系列化、多元化及性能评定与阻燃试验标准的推出促进了阻燃电缆技术的发展。

由于电缆火灾的教训，近２０年来，阻燃电缆技术取得了巨大发展，２０世纪８０年代后期，阻燃电缆已成为电缆发展的必然趋势，从而积极推动了ＰＶＣ材料的阻燃化与新产品的开发。

在ＰＶＣ材料中，同时添加几种适宜的阻燃剂，充分发挥各助剂间的协同效应，是充分提高ＰＶＣ阻燃性能和降低ＰＶＣ发烟量的理想工艺配方。

含卤ＰＶＣ材料具有优良的阻燃性能，其阻燃性主要取决于树脂自身性能。

据高分子材料及相关试验测试分析，ＰＶＣ树脂本身氧指数可达４５％以上，然而ＰＶＣ电缆料是一种多组分的混合体系，为改善ＰＶＣ材料的加工性能、工艺放线性能，添加一系列化工助剂（如，ＤＯＰ、ＤＩＳ、ＳＯＳ等）后将会使ＰＶＣ材料的燃烧性能发生大幅度变化，其０Ｉ值降至２１～２７。

随着阻燃技术的突破与阻燃系列助剂的推广应用（如，阻燃型增塑剂ＴＸＰ、ＴＣＰ、Ｃ—Ｐ５２、Ｃ—Ｐ７０等性能的提高，填充型阻燃剂由普通型向活化型、含结晶水的Ｓｂ２０３、Ｍｎ０３、～（０Ｈ）３、Ｍｇ（ＯＨ）２等方向发展），从而促进ＰＶＣ材料由普通型向阻燃型方向发展，如ＨＺ一７０、ＪＺ一７０、ＨＺ一９０等材料及低烟、低（无）卤型的高分子材料相继问世。

３无铅无Ｄ０ｐ线缆用ＰＶＣ材料ＰＶＣ材料是通用电线电缆用量最大的主导材料，进入２１世纪，随着人类环保意识的提高和人们对自身健康的关注，环境问题成为人类社会关注的焦点，许多国家、地区及组织纷纷制定了严格的标准与法规，限制有害物质的使用。

对于ＰＶＣ线缆行业也不例外，特别是欧美一些发达国家，无铅、无ＤＯＰ的ＰＶＣ材料渐渐在线缆行业推广并逐步替代含铅、含ＤＯＰ的线缆材料。

所谓的无铅线缆材料，除不含铅之外，实际还包含舡、Ｃｄ、Ｃｒ、Ｈｇ、Ｂａ、Ｓｅ、Ｓｂ等有毒重金属成分。

目前，对于ＤＯＰ的毒性国际上尚无明确结论，但争议颇多，而美国原ＡＳＴＭｂＸ）６３—９６ａ玩具标准规定了ＤＯＰ含量不允许超过３％；２００１年美国已禁止含铅、含ＤＯＰ线缆的进口和销售。

中国加入ＷＴＯ后已同国际接轨，要想将ＰＶＣ线缆产品打入美国市场，必须寻找和探索适宜的替代材料，开发无铅、无ＤＯＰ的ＰＶＣ材料，其性能必须达到ＵＬ　万方数据第８期罗绍武等：电线电缆用ＰｖＣ材料的应用与发展前景｜ｌ黼黼标准。

研制无铅、无ＤＯＰ的ＰＶＣ材料，据笔者在进行ＰＶＣ新产品的研制中用二甘醇二甲苯二甲酸酯（ＤＩ、】ＤＰ）取代ＤＯＰ的试验效果及有关电线电缆期刊报道，用邻苯二甲酸二异壬酯（ＤＩＮＰ）作主增塑剂，可达一举多得的效果，一方面可以满足无ＤｏＰ的毒性要求，另一方面ＤＩＮＰ比ＤＯＰ有更优良的耐热性、抗老化性、挥发性及绝缘性能，且随着ＤＩＮＰ用量的逐步增加，其价格也会呈逐步下降趋势。

据报道，美国自１９８０年以来，ＤＩＮＰ已逐步取代ＤＯＰ。

在研制无铅、无ＤＯＰ的ＰＶＣ材料时，选择稳定剂尤为关键，一般用Ｃａ／Ｚｎ、Ｂａ／Ｚｎ和ＣＡＭｇ／Ｚｎ类稳定剂代替传统的铅盐及重金属类稳定剂。

２０世纪９０年代，随着有机系列无铅复合稳定剂的研究工作的深入，对无铅ＰＶＣ材料的研制无疑又是一个推动。

ＪＤＷ高效复合稳定剂、２７４４综合稳定剂、Ｅ３４Ａ综合稳定剂、ＷＲ复合稳定剂、ＦＰ一１复合稳定剂等相继不断应用于ＰＶＣ材料中，并充分显示了其用量小于传统铅盐稳定剂的用量，且在２００℃下具有热稳定性优良、挤出性能好等特点。

同时无铅系列ＰＶＣ材料的研制工作也取得了很大突破。

据报道，我国研制开发的耐热６０℃，无铅、无ＤＯＰ的ＰＶＣ护套料安全性能满足ＵＬ５２软线用电缆标准，毒性符合美国ＡＳＴＭ９６３—９６ａ标准，并在国内相继推广应用于线缆行业。

４技术型特种ＰＶＣ材料这类材料技术含量高，用量相对小，但作为一种特殊的ＰＶＣ材料，其具有较高的附加值和社会效益。

这类材料开发研制投入生产后，将有很大的经济潜力，可拓广市场。

现根据相关期刊、资料，介绍几种相对有潜力可挖的技术型ＰＶＣ材料的概况，以促进科研人员对此类材料的重视和研制、推广。