電線電纜具有輸送能源、傳遞信息的重要作用，被譽為國民經(jīng)濟的“血管和神經(jīng)”，在國民經(jīng)濟中占有極其重要的地位。近年來，全國聯(lián)網(wǎng)、骨架電網(wǎng)升壓擴容等大規(guī)模的電網(wǎng)建設(shè)，為電線電纜行業(yè)提供了廣闊的發(fā)展空間，同時也逐步帶動電線電纜行業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的調(diào)整。本文將對電纜料基本分類、常用塑料特性及相關(guān)成分分析進行整理，來一覽究竟吧～
依據(jù)電壓等級的不同可分為：低壓電纜（1KV及其以下），中壓電纜（1KV-10 KV），高壓電纜（10KV-35KV），超高壓電纜（35KV-220KV）。
按電纜料的用途可以分為：護套料、絕緣料、屏蔽料等。
按電纜料的結(jié)構(gòu)和使用特點可以分為：裸電線、電磁線、電力電纜、電器裝備用電氣電纜、通信電氣電纜等。
電線電纜常用樹脂主要有聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯(PP)、氟樹脂等，表1為電線電纜常用塑料的性能，表2為電線電纜常用塑料的特性和用途。
表1 電線電纜常用塑料的性能
表2為電線電纜常用塑料的特性和用途
名稱 | 特性 | 用途 |
聚氯乙烯PVC | 耐電壓和絕緣電阻較高，具有阻燃、耐油、耐候、耐電暈、耐水性能。但介電常數(shù)和介電損耗較大。 | 1、電線電纜和部分通信電纜的絕緣 2、半導(dǎo)電屏蔽 3、各種電線電纜的護套 |
聚乙烯PE | 絕緣電阻高、耐電壓性能好，特別是介電常數(shù)和介電損耗小，且受溫度和頻率的影響很小。有良好的物理力學(xué)性能和耐水、耐溶劑性能，但易燃、耐候性差。 | 1、各種電壓等級的電線電纜和高頻通信電纜的絕緣 2、半導(dǎo)電屏蔽 3、電纜護套 4、粘結(jié)組合護套 |
交聯(lián)聚乙烯 | 交聯(lián)方式主要有過氧化物交聯(lián)、硅烷交聯(lián)、輻照交聯(lián)，使聚乙烯分子間形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，因而從熱塑性轉(zhuǎn)變?yōu)闊峁绦裕蜔嵝蕴嵘C械強度提高。 | 1、從低壓至超高壓電力電纜的絕緣。輻照交聯(lián)適用薄絕緣細電線，化學(xué)交聯(lián)適用于厚絕緣粗電纜 2、機動車輛、電機引出線等絕緣 3、半導(dǎo)電屏蔽 4、阻燃護套 |
聚丙烯 | 塑料中密度最小，重量最輕。耐熱性、機械強度優(yōu)于聚乙烯，特別是高頻特性優(yōu)良，但與銅接觸迅速老化、易燃。用于絕緣需加入抑銅劑。 | 1、通信電纜絕緣 2、撕裂膜用于電纜填充和光纜填充 |
聚四氟乙烯PTFE | 耐熱性特別好，連續(xù)工作溫度可達250℃，且電氣特性、極低溫可撓性、耐水性、阻燃性好。但不易加工，需要特殊加工方法。 | 1、耐高溫電線、電子計算機用電線、航空航天電線及其他特種電線絕緣 2、高頻電纜絕緣 |
聚全氟乙丙烯F46 | 長期工作溫度可達200℃。耐熱性略低于聚四氟乙烯，其它性能與之大體一致。在300℃左右熔融，可擠出成型。 | 1、耐高溫電線、電子計算機用電線、航空航天電線及其它特種電線絕緣 2、耐熱電線電纜護套 |
乙烯-四氟乙烯共聚物 | 連續(xù)工作溫度150℃，電氣性能同F(xiàn)46。 | 1、電子計算機等耐折疊電線電纜 2、航空航天電線絕緣 |
電線電纜料成分組成復(fù)雜，包括主體樹脂、增韌樹脂、阻燃劑、增塑劑、抗氧劑、潤滑劑、交聯(lián)劑，及其他微量關(guān)鍵助劑。這些成分不同的種類、牌號等都會將對產(chǎn)品的性能造成影響，所以在電纜料的研發(fā)、質(zhì)控中，成分定性定量分析起到了關(guān)鍵作用。那么如何去識別這些成分呢？下面僅以其中的阻燃劑，微量助劑及異物引起質(zhì)量問題的管控來說明電線電纜料成分識別方法及過程。
PVC樹脂自身具有阻燃性，但是作為軟質(zhì)電纜料使用時，由于加入大量的增塑劑，會降低制品的阻燃性，而且PVC在燃燒時生煙量大。加入適量的阻燃劑和抑煙劑可以提升阻燃性、降低發(fā)煙量。適用于PVC的阻燃劑、抑煙劑非常多，有三氧化二銻、三氧化鉬、八鉬酸銨、十溴二苯乙烷、硼酸鋅、磷酸鋅、磷酸銅、磷酸鎳、二茂鐵、氫氧化鎂、氫氧化鋁、磷酸酯等，如何將這些阻燃劑、抑煙劑有效的識別與鑒定呢？
以圖1國外某品牌的PVC電纜料A為例。
圖1-1 樣品A
圖1-2 樣品A原樣的FTIR譜圖
圖1-1是樣品A原樣的FTIR譜圖，主要體現(xiàn)PVC的信息，此外還體現(xiàn)多種無機物的信息，利用無機物和有機物溶解性的差異，使用良溶劑將大分子有機物和小分子有機物溶出，實現(xiàn)無機物和有機物的分離。
圖1-3 樣品A分離后無機物的FTIR譜圖
圖1-2是樣品A分離后無機物的FTIR譜圖，主要體現(xiàn)硼酸鋅、三氧化二銻、氫氧化鎂、高嶺土的信息。由于分離后無機物的種類偏多，需要繼續(xù)分離。
圖1-4 樣品A鹽酸不溶物的FTIR譜圖
向上述無機物中加濃鹽酸，對不溶物進行FTIR測試，見圖1-3，主要體現(xiàn)高嶺土、十溴二苯乙烷的信息。
圖1-5 樣品A原樣的XRF分析結(jié)果
對樣品A原樣進行元素XRF分析，見圖1-4，元素結(jié)果與無機物是吻合的。
鑒于各無機物化學(xué)式的差異，繼續(xù)進行元素分析（氧彈燃燒、ICP等），見表1，通過溴、銻、鎂、鋅等元素含量可以計算十溴二苯乙烷、三氧化二銻、氫氧化鎂、硼酸鋅的含量。
表1 樣品A元素測試結(jié)果
元素 | 含量（ppm） |
溴(Br) | 81250 |
銻(Sb) | 21690 |
鎂(Mg) | 23140 |
鋅(Zn) | 22050 |
對于過氧化物交聯(lián)體系而言，交聯(lián)劑、交聯(lián)助劑的選擇以及EVA中VA含量對制品的性能很大，那如何從分析的角度了解上述信息呢，以樣品B為例：
圖2-1 樣品B
將樣品B剪碎，進入一定量的萃取劑1中，低溫超聲萃取一段時間后，進行GC-MS分析，見圖2-1。
圖2-2 樣品B萃取劑1溶液的GC-MS
R.T.: 4.58min
R.T.: 5.04min
R.T.: 9.45min
通過GC-MS可知，樣品B中交聯(lián)劑和交聯(lián)助劑為二叔丁基過氧化異丙基苯（BIPB）和三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯（TMPTMA）。
一般電纜料的配方比較復(fù)雜，微量助劑種類繁多，與主體樹脂的相容性也不盡相同，受環(huán)境的影響，有些助劑可能會析出，影響產(chǎn)品質(zhì)量。一旦析出，對于企業(yè)而言，首要任務(wù)是快速確定析出的物質(zhì)。
圖3-1 樣品C
圖3-2 樣品C異物的FTIR譜圖
對耳機線上白色固體異物白色異物進行FTIR測試，見圖3-1，體現(xiàn)三(2-羥乙基)異氰脲酸酯的信息。
圖3-3 樣品C異物溶劑可溶物的FTIR譜圖
圖3-4 樣品C異物溶劑可溶物的GC-MS總離子流圖
R.T.: 10.82min
用脫脂棉對異物位置進行擦拭，擦拭后將脫脂棉浸漬在溶劑中，浸泡一段時間后。樣品的浸漬物烘干后為白色固體，對浸漬物進行FTIR、GC-MS測試，見圖3-2和3-3，結(jié)果顯示，白色固體的主要成分為三(2-羥乙基)異氰脲酸酯，俗稱賽克。
綜上所述，耳機線上白色析出物主要為三(2-羥乙基)異氰脲酸酯。三(2-羥乙基)異氰脲酸酯一般為鈣鋅復(fù)合穩(wěn)定劑中的有效成分。
項目 | 解析 | 解決問題 |
材料成分 | 競品分析，對目標(biāo)品成分進行全成分分析，找到優(yōu)良性能的根本問題 | 1、產(chǎn)品性能與競品有差距 2、市場先進產(chǎn)品調(diào)研 3、研發(fā)周期過長 |
失效分析 | 通過微譜分析對失效件進行原因?qū)ふ遥⑻峁┙鉀Q方案 | 1、產(chǎn)品斷裂 2、產(chǎn)品變色 3、異物析出等 |
成分質(zhì)控控制 | 通過成分分析，建立制品材料指紋庫、對關(guān)鍵物質(zhì)進行鎖定，對每批原材料進行指紋匹配、質(zhì)控 | 1、認知合格品與批量品的差異 2、供應(yīng)商評價 |
微譜集團簡介：
微譜集團（全稱：上海微譜化工技術(shù)服務(wù)有限公司）成立于2008年，是一家材料與化學(xué)領(lǐng)域?qū)I(yè)的綜合型科技服務(wù)商。集團旗下?lián)碛形⒆V技術(shù)、創(chuàng)化研究院、微析檢測、微略咨詢四大核心品牌。 業(yè)務(wù)覆蓋材料、化學(xué)、環(huán)保、食品以及生物醫(yī)藥等多個領(lǐng)域，針對企業(yè)在產(chǎn)品研發(fā)、質(zhì)量控制、知識產(chǎn)權(quán)中遇到的問題，可提供配方分析、產(chǎn)品開發(fā)、產(chǎn)品檢測、專利申請等綜合解決方案。 截至2016年9月，集團擁有全職員工600余人，精密儀器200余臺、建立各類譜圖數(shù)據(jù)庫100多萬條，實驗室獲CNAS及CMA資質(zhì)。并已與包括眾多500強企業(yè)在內(nèi)的30000多家客戶建立了合作，服務(wù)地區(qū)覆蓋中國及多個海外地區(qū)。
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