pvc電纜料生產(chǎn)流程

進入21世紀(jì)，隨著人類環(huán)保意識的增強和人們對自身健康的關(guān)注，環(huán)境問題成為人類社會關(guān)注的焦點，許多國家、地區(qū)及組織紛紛制定了嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)與法規(guī)，限制有害物質(zhì)的使用，特別是RoHS和REACH法規(guī)。

歐盟規(guī)定2006年7月1日以后進入歐盟國家的產(chǎn)品必須符合環(huán)保RoHS規(guī)定。傳統(tǒng)PVC電纜料因含一定量的重金屬元素等有害物質(zhì)，所以不符合RoHS規(guī)定，成為制約PVC電線電纜在電氣設(shè)備、基礎(chǔ)設(shè)施、基本建設(shè)等場合應(yīng)用的重要因素。

2008年10月28日，歐盟公布SVHC(高關(guān)注物質(zhì))第1批候選物質(zhì)清單，REACH法規(guī)正式執(zhí)行，所有進入歐盟的配制品和物品都將受此法規(guī)控制，雖然該法規(guī)沒有禁止含有這些高關(guān)注物質(zhì)的化學(xué)品進入歐盟市場，但都需要通過注冊、評估、授權(quán)和限制等一組綜合程序。這就導(dǎo)致一些歐盟客戶為了簡化程序而要求各自的供應(yīng)商提供的產(chǎn)品中都不準(zhǔn)含有以上物質(zhì)。因此，對PVC電纜料的生產(chǎn)產(chǎn)生了重大的影響。為適應(yīng)環(huán)保法規(guī)要求，環(huán)保PVC電纜料應(yīng)運而生，并迅速成為當(dāng)前PVC電纜料開發(fā)的主題之一。環(huán)保PVC電纜料的要求：鉛和重金屬含量低，低煙，低氯化氫，低毒或無毒。

PVC電纜料低鉛和低重金屬

鉛和某些重金屬會對人體健康造成不利影響，在PVC配方中，通常需要用到鉛、鎘、鋇、銻等重金屬化合物添加劑，作為穩(wěn)定劑、阻燃劑和顏料。為了遏制PVC樹脂在加工和使用時分解的氯元素，在配方中必須加入熱穩(wěn)定劑，而在傳統(tǒng)的配方中，鉛鹽系列穩(wěn)定劑具有最佳的性價比，因此被廣泛采用。

無鉛化或無重金屬化就意味著必須用非鉛或非重金屬化合物取代，同時做到不會使電纜料的各種性能下降。在顏料的選用中，傳統(tǒng)的配方往往要選用許多含有重金屬化合物的顏料：如鎘用于黃色和紅色；鉛用于白色、紅色和黃色；六價鉻用于紅色、黃色和綠色等。

無鉛或無重金屬就要求配方設(shè)計時必須更審慎地選擇有機和無機顏料，以保證產(chǎn)品中的重金屬含量不超出規(guī)范的限定值。值得重視的是，2003年歐盟通過了第六次環(huán)境行動計劃，提出了到2010年十年間的環(huán)境政策戰(zhàn)略目標(biāo)，即“歐盟二指令”、“一方案”和“ELV”指令。

（1）WEEE指令：“報廢電子電器處理指令”（實現(xiàn)分類收集，推進再生利用和減少焚燒處理）。

（2）ROHS指 令： “特定有毒物質(zhì)的禁用指令”（限定鉛，鎘，六價鉻，汞等6種有害物質(zhì)的含量）。

（3）EUP指 令方案： “設(shè)定‘能源－使用品’的生態(tài)設(shè)計要求事項框架”。

（4）ELV指 令：“生命末期計劃”，從2003年開始，汽車業(yè)電線電纜禁止含鉛。

從上世紀(jì)九十年代以來，歐、美、日等發(fā)達國家相繼制定法規(guī)，在所用的PVC電線電纜中，對8種重金屬含量進行規(guī)定。這些新規(guī)定要求電線電纜制造商重新調(diào)整已有配方的穩(wěn)定體系、潤滑體系、添加劑體系。

（1）使用鈣-鋅復(fù)合穩(wěn)定潤滑劑，以硬脂酸鈣、硬脂酸鋅為主要成份的鈣鋅復(fù)合穩(wěn)定劑被公認(rèn)為是無毒化合物，其熱穩(wěn)定效果比鉛鹽差。為此，對此類穩(wěn)定劑進行了大量的試驗與改進，特別是近十多年來，為適應(yīng)市場的環(huán)保要求，已有一些公司開發(fā)出能夠符合PVC電纜料標(biāo)準(zhǔn)要求的鈣-鋅復(fù)合穩(wěn)定潤滑劑。

（2）使用稀土復(fù)合穩(wěn)定劑近幾年，中國已開發(fā)出多種牌號的稀土金屬（如鑭系）鹽穩(wěn)定劑。試驗表明，其熱穩(wěn)定性接近于鉛鹽，且無毒，某些牌號還具有透明性，因而可以用于有環(huán)保要求的PVC料。

（3）使用有機錫穩(wěn)定劑有機錫穩(wěn)定劑品種繁多，對PVC有較好的熱穩(wěn)定效果，無毒且具有良好的透性。價格昂貴（是鉛鹽的8～12倍），無潤滑性、某些牌號的產(chǎn)品會污染銅是其缺點，多用于透明環(huán)保料中。

PVC電纜料低煙與低氯化氫

良好的阻燃性能是PVC電線電纜十分明顯的優(yōu)點，但普通阻燃PVC線纜在起火燃燒時，會放出濃重的黑煙和HCl氣體，從而造成起火后的“二次災(zāi)害”，嚴(yán)重影響人員撤離和消防救護工作的開展。所以，在對電線電纜提出阻燃要求時，在某些場合還會進一步提出“低煙”和“低HCl（低酸）”的要求。

低煙型電線電纜標(biāo)準(zhǔn)在IEC（國際電工委員會）和中國GB/T標(biāo)準(zhǔn)中是用“最小透光率”大于60%來考核的。而在UL（美國保險商實驗室）標(biāo)準(zhǔn)中則是用“煙霧釋放總量”和“最大煙霧釋放率”2個指標(biāo)來限定的。 UL標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，凡能通過UL1685試驗的電線電纜方可稱為“低煙”型的，并有資格在電線電纜的表面印上“LS（低煙）”標(biāo)志。而在IEC和GB/T標(biāo)準(zhǔn)中，則無此稱呼和標(biāo)志規(guī)定。

制造低煙型PVC電線電纜應(yīng)采用低煙PVC電纜料，對于低煙型PVC電纜料的“低煙性能”如何界定，目前，各國尚無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)可循。上海電纜研究所已將Dm≤300作為低煙PVC料的標(biāo)準(zhǔn)。這種低煙型PVC料的配方研究十分困難，除需引入高效的消煙劑外，還需對配方中的所有在燃燒時會發(fā)煙的助劑進行篩選，以使燃燒時的發(fā)煙量降低。

PVC線纜燃燒時生成的HCL氣體會對電路和設(shè)備產(chǎn)生嚴(yán)重的腐蝕，制造低酸型PVC線纜必須采用低酸型PVC料，應(yīng)符合規(guī)定的酸氣試驗。在中國，設(shè)計低酸型PVC料配方往往與低煙型結(jié)合起來考慮，差別在于需引入高效的吸酸劑，有關(guān)低酸型PVC料的鹵酸氣釋放量應(yīng)如何界定，目前在各國尚無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)可循。

PVC電纜料低毒與無毒

對于某些可能與食品、血液制品接觸的家用電器、醫(yī)療衛(wèi)生電器以及兒童電動玩具上使用的線纜，除要求無鉛無重金屬外，還要求無毒（或低毒）。這就是說，在PVC配方中所使用的所有成份材料均應(yīng)是無毒的。

電纜料中含有大量的增塑劑，制造無毒料必須選用無毒的增塑劑。因此，某些含磷、含硫的增塑劑應(yīng)被排除在外，其他成份如穩(wěn)定劑、潤滑劑、抗氧劑、填充劑等都必須使用無毒料。所以，這種PVC料的要求比無鉛無重金屬料的要求更高，售價也自然更貴。

因使用的穩(wěn)定劑、增塑劑及各種填充物等添加物質(zhì)在環(huán)保方面的不同而不同。一般是以ROHS或REACH的檢測方法和標(biāo)準(zhǔn)來衡量，分為環(huán)保和非環(huán)保PVC電纜料。由于電線電纜的結(jié)構(gòu)大同小異，又極為簡單，導(dǎo)電線芯外的絕緣與護套多由塑料或橡膠包覆。用戶按用途和布設(shè)環(huán)境選擇型號與規(guī)格，生產(chǎn)廠則按相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)選擇材料與制造工藝。

目前，塑料占包覆材料的91%，而其中的聚氯乙烯又占塑料中的80%。另有資料表明，在美國，塑料占電線電纜行業(yè)包覆材料的85%，其中，聚氯乙烯又占塑料中的60%。聚氯乙烯是含氯聚合物，有較好的阻燃性能和線纜生產(chǎn)與使用所要求的各種性能，價格低廉，是世界上最廣泛使用的塑料之一。

隨著人們環(huán)保意識的增強和可持續(xù)發(fā)展觀念的深入人心，有關(guān)塑料對環(huán)境的污染和是否應(yīng)禁用聚氯乙烯的爭論非常多，但是聚氯乙烯的產(chǎn)量和使用量卻在不斷增長，這在中國尤為明顯。

隨著科學(xué)的發(fā)展和研究的深入，使眾多環(huán)保型的聚氯乙烯制品被研發(fā)出來，電線電纜也深受其益，與環(huán)保聚氯乙烯電線電纜配套的環(huán)保型聚氯乙烯電纜料在近幾年的飛速發(fā)展就是一個證明。

用戶對PVC電線電纜的環(huán)保要求和環(huán)保PVC電纜料的發(fā)展當(dāng)電纜料制備成功后，以ROHS或REACH的檢測方法和標(biāo)準(zhǔn)在ICP測試設(shè)備上測試，所有物質(zhì)成分中重金屬含量，DEHP、壬基酚、多溴聯(lián)苯類等禁用物質(zhì)和受控物質(zhì)等，因每個國家對含量標(biāo)準(zhǔn)的要求不一樣，相應(yīng)的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)也不同。

測試單位一般以10^-6來計量。環(huán)保電纜料的穩(wěn)定劑一般是使用鈣鋅穩(wěn)定劑。滿足REACH標(biāo)準(zhǔn)的PVC電纜料最重要的是不能使用DEHP等16種物質(zhì)來做增塑劑。

非環(huán)保電纜料一般使用鉛鹽來做穩(wěn)定劑，因其含有重金屬鉛、鉻、鎘、汞、鋇等重金屬，會對環(huán)境和人類健康造成極大損害，而受到越來越多的國家限制或禁止使用。

在電壓較低（1 k V以下）的線路和電器設(shè)備中使用的電線電纜，其絕緣與護套均可用PVC包覆，而中、高壓（大于6 k V）電線電纜的護套大多采用PVC包覆。

PVC電纜料價格低廉，性能優(yōu)良，在電線電纜絕緣保護材料中長期占有重要地位，但是這種材料含對環(huán)境和人體有害物質(zhì)，且在應(yīng)用于特殊環(huán)境時存在諸多問題。隨著人們環(huán)保意識的增強和對材料性能要求的提高，對PVC材料提出了更高的要求。

合理有效的交聯(lián)可提高材料的使用等級,對PVC也不例外。交聯(lián)的方法有化學(xué)法、硅烷交聯(lián)法和輻照交聯(lián)法，而對PVC電纜料而言，最有效且研究應(yīng)用最多的方法是輻照交聯(lián)法。

PVC電纜料促交聯(lián)劑

輻照交聯(lián)PVC的關(guān)鍵問題是如何在低輻照劑量下提高凝膠含量，通常的做法是添加多烯單體(如TMPTA、TAIC、TMPTMA等)，在此基礎(chǔ)上再添加其他促進交聯(lián)的材料。

PVC電纜料減輕輻照變色

與多數(shù)聚合物一樣，PVC材料輻照后也有變色的問題，尤其對于淺色料，輻照后會變色，影響外觀，往往不被客戶所接受，產(chǎn)生糾紛，增加不必要的生產(chǎn)成本。所以，如何避免PVC輻照后變色也逐漸被人關(guān)注。PVC的輻照變色是因為輻照使PVC分子內(nèi)脫氯化氫，導(dǎo)致在PVC分子鏈中形成顯色共軛結(jié)構(gòu)或含氧結(jié)構(gòu)；所以，減少PVC輻照后的變色的方法是加入適當(dāng)?shù)姆€(wěn)定劑，吸收反應(yīng)生成的氯化氫，或與輻射分解的活性中間體形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，抑制PVC脫氯化氫自催化反應(yīng)，減小PVC分子中形成共軛結(jié)構(gòu)或含氧結(jié)構(gòu)的可能性。

PVC電纜料其他方面

近年中國的汽車工業(yè)得到了長足的發(fā)展，對汽車線束的需求大幅提高，目前105℃及以下溫度等級的汽車線束的絕緣保護材料大部分用的是PVC材料。國內(nèi)汽車線束用PVC材料常有擠出表面不光、低溫性能不佳等缺點。鑒于此，加之汽車線束使用的特殊環(huán)境(如空間狹小、環(huán)境散熱不佳、相互摩擦頻繁等)和特殊要求(薄壁、高速擠出等)以及成本控制要求，研究用于汽車線束的PVC材料,進一步提高其性能是必要的。

聚氯乙烯（PVC）樹脂作為一種歷史悠久的熱塑性塑料，其柔軟性可以通過加入不同量的增塑劑來調(diào)節(jié)。我們還可以將PVC與其他的聚合物共混改性來制備各種性能的塑料制品。PVC價格優(yōu)廉，性能優(yōu)良，因此它在電線電纜行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用。例如現(xiàn)在生活用的450V/750V及以下絕緣的電線電纜和軟線都很多使用PVC作為基體樹脂。隨著阻燃PVC電纜料在電子電器、計算機、汽車和航天等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，對電纜的阻燃性也有著越來越高的要求。

PVC電纜由于其中摻入了大量的增塑劑和其他助劑，其耐燃性不足，在燃燒時會產(chǎn)生對人體有害的HCl氣體，HCl 還會對金屬有很強的腐蝕作用。除了產(chǎn)生有毒氣體，還會因為一些氣體燃燒不完全而產(chǎn)生大量的煙霧，嚴(yán)重影響著人民的生命和財產(chǎn)安全。因此，研究開發(fā)低煙、低毒的PVC電纜成為電纜阻燃工業(yè)迫切的需求，具有重要的社會價值。

在PVC電纜中，我們通常采用加入阻燃劑和阻燃增塑劑的方法來實現(xiàn)其阻燃和抑煙的效果。具體使用的方法有以下幾種：（1） 用阻燃的增塑劑替代掉常規(guī)的增塑劑。例如常使用三芳基磷酸酯和烷基二芳基磷酸酯作為增塑劑，它們在燃燒時熱分解生成不易揮發(fā)的多磷酸，可以在固體表面形成一層保護膜，隔斷與氧氣的接觸。還可以加入氯化石蠟作為協(xié)效增塑劑，阻燃效果更佳。（2） 加入銻化合物、金屬氫氧化物等無機阻燃劑。通常加入的氫氧化鋁還具有明顯的抑煙作用。（3） 在增塑劑含量較高的時候采用同時加入阻燃增塑劑、無機阻燃劑和阻燃填料的方法。（4） 通常還加入抑煙劑。主要用于PVC電纜料抑煙的有三氧化鉬和八鉬酸銨等。在PVC電纜料的配方中我們經(jīng)常需要根據(jù)電纜料不同的用途及阻燃需求來選擇合適的阻燃增塑劑與常規(guī)增塑劑的配比，這樣可以達到高的性價比。

PVC電纜料除了電性能和物理機械性能要符合一般PVC電纜料的性能指標(biāo)外，很關(guān)鍵的一點就是它必須要有好的阻燃性能。阻燃性能通常是用氧指數(shù)來衡量的，氧指數(shù)是指讓試樣燃燒所需要的最低的氧濃度。氧指數(shù)越大時，阻燃性就越高。通常氧指數(shù)在30以上的材料就具有一定的阻燃性了。下面主要介紹一下PVC電纜料阻燃性能的影響因素，以及在提高其阻燃性能方面的國內(nèi)外研究進展。

PVC電纜料增塑劑用量對阻燃性能的影響

PVC電纜料中加入的增塑劑不同，電纜料的阻燃性和發(fā)煙性將會有所不同。對于PVC電纜料中最常用四種增塑劑：鄰苯二甲酸二辛酯、偏苯三酸三辛酯、磷酸三甲苯酯和聚酯系增塑劑，它們的阻燃性有很大的區(qū)別，科學(xué)家們做了相關(guān)的研究工作。在軟質(zhì)PVC100份中加入了30～60份的增塑劑，研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)增塑劑含量增加時，PVC的氧指數(shù)降低。對于不同的增塑劑，下降的快慢程度基本一致。并且含磷酸三甲苯酯的PVC具有最高的氧指數(shù)，它比含有鄰苯二甲酸二辛酯的PVC的氧指數(shù)約高5。對發(fā)煙量的研究顯示，含鄰苯二甲酸二辛酯和磷酸三甲苯酯的PVC的發(fā)煙量隨著增塑劑的含量的增加而增加。但是含偏苯三酸三辛酯和聚酯系增塑劑的PVC具有相反的結(jié)果。

PVC電纜料阻燃劑用量對阻燃性能的影響

PVC電纜料中加入了Al（OH）₃，Sb₂O₃，硼酸鋅（ZB）等無機阻燃劑，它們的用量對PVC的阻燃性能影響很大，國內(nèi)外學(xué)者對此作了很多相關(guān)的研究。有學(xué)者 研究了Sb2O3及Sb2O3/ ZB復(fù)配阻燃劑添加量對PVC氧指數(shù)的影響。他們發(fā)現(xiàn)隨著Sb2O3的增加，PVC電纜料的極限氧指數(shù)呈直線上升趨勢，在納米Sb2O3的添加量大于1.5份時，納米Sb2O3對PVC的氧指數(shù)貢獻大于微米級Sb2O3。他們還研究了PVC在Sb2O3與ZB的質(zhì)量比不同的時候的氧指數(shù)，發(fā)現(xiàn)隨著質(zhì)量比的增加，氧指數(shù)下降。這就是說，加入Sb2O3越多，PVC的阻燃性能越高，但是由于Sb2O3價格比較昂貴，所以一般加入Sb2O3的量不是很高，只要能保證一定的阻燃性即可。并且加入的ZB可以用作消煙劑，將ZB與Sb2O3復(fù)合使用將使得PVC電纜料在具有合適的氧指數(shù)的同時還具有低的生煙量。

PVC電纜料填充劑用量對阻燃性能的影響

在PVC電纜料中，通常需要加入一定量的填充劑。如果我們加入滑石和陶土作為填充劑時氧指數(shù)提高1到2倍，但是電纜料的燃燒速度也會加倍，最大減光系數(shù)不變。如果加入Al（OH）3作為填充劑，燃燒速度增加50%，氧指數(shù)增加，最大減光系數(shù)下降，所以它對發(fā)煙量抑制的效果較好。在PVC中也通常加入Ca CO3填充劑，科學(xué)家們研究發(fā)現(xiàn) ，隨著Ca CO3加入量的增加，PVC電纜料的氧指數(shù)下降，且最大減光系數(shù)也下降，所以加入Ca CO3的量不能太多，否則會影響到電纜料的阻燃抑煙效果。但是Ca CO3可以作為HCl氣體的捕獲劑，具有非常顯著的效果。

據(jù)資料介紹，歐盟在審理的法規(guī)草案可能對下列物品進行限制，以確保電線電纜能符合環(huán)保要求。石棉、多氯聯(lián)苯、多溴聯(lián)苯、短鏈（C10～C13）氯化石蠟，這些要求應(yīng)引起環(huán)保PVC電纜料和電線電纜生產(chǎn)企業(yè)的注意，在材料的配方與線纜的結(jié)構(gòu)中將上述幾類物品剔除。

PVC電纜料可分為：

聚氯乙烯絕緣電纜料

聚氯乙烯護套電纜料

阻燃聚氯乙烯絕緣電纜料

阻燃聚氯乙烯護套電纜料

聚氯乙烯彈性體電纜料

聚氯乙烯戶外架空絕緣電纜