延伸率和抗拉强度(把握这5种塑料材料，助你快速了解电线电缆行业)

Posted 2023-05-25

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延伸率和抗拉强度(把握这5种塑料材料，助你快速了解电线电缆行业)

电线电缆用材料按其使用部位与功能，可分为导电材料、绝缘材料、护层材料、屏蔽材料、填充材料等。按材料属性来分可分为金属、橡胶和塑料。

在当今电缆电缆生产过程中，塑料已成为不可或缺的原材料。目前电线电缆塑料材料主要有：PVC、PE、PP、XLPE/XL-PVC、PU、TPE/PO等。

一、常用的电线电缆塑料材料

01 聚氯乙烯 (PVC)

PVC一般用作绝缘和护层材料。PVC作为电线电缆绝缘的性能：不易燃烧、耐老化、耐油、耐化学药品、耐冲击、易着色；但由于介电常数大，一般只作为低压电缆的绝缘材料和控制电缆的绝缘材料。

PVC作为电线电缆护套的性能：具有良好的耐磨性、能抵抗油、酸、碱、菌、潮气及日光照射等，并且对火焰有自灭性能；聚氯乙烯护套的最低工作温度为-40度，耐高温可达105度。

基本判定方法：燃烧时，黄色火焰，冒黑烟，底边有火焰呈绿色，气味恶臭难闻。

02 聚乙烯 (PE)

PE的一般物理性能：呈白色蜡状，半透明，柔而韧，稍能伸长，比水轻，无毒；燃烧特征：易燃，离火后继续燃烧，火焰上端呈黄色而下端呈蓝色，燃烧时熔融滴落，发出石蜡燃烧时的气味；聚乙烯加工熔点范围是132~135℃，着火温度为：340℃，自燃温度为：390℃。

基本判定方法：表面比较光滑，燃烧时，火焰上黄下蓝，呈液态滴落，气味类似蜡烛的味道。

聚乙烯 (PE)一般分为LDPE、MDPE、HDPE、FMPE几大类。

（1）LDPE：低密度聚乙烯是聚乙烯系列中最轻的一种，又称低压聚乙烯，结构特点是非线性的，它具有较低的结晶度和软化点，有较好的柔软性、伸长率、电绝缘性、透明性，以及较高的耐冲击强度。低密度聚乙烯机械强度较差，耐热性低，此外，一个明显弱点是耐环境应力开裂性差。

（2）MDPE：中密度聚乙烯又称中压聚乙烯和菲利浦聚乙烯，其性能和高密度聚乙烯相似。

（3）HDPE：高密度聚乙烯较之低密度聚乙烯，又称高压聚乙烯，它具有优异的综合性能，如提高了耐热性和机械强度(如拉伸长度、弯曲强度、压缩强度、剪切强度)，并且提高了对水蒸汽和气体的阻隔性能，耐环境应力龟裂性能优越。

（4）FMPE：发泡PE是使用最广泛的泡沫材料，采用化学发泡的泡沫聚乙烯，其介电常数可降低到1.55左右。如果采用物理发泡的新工艺，即在挤塑时将惰性气体(氮气或空气)注入熔化的聚乙烯来发泡，可制得气泡尺寸较小的泡沫聚乙烯，发泡度可控制在35-40%之间，40%以上难达到，其介电常数可降低到1.20左右，而且由于不采用化学发泡剂，绝缘内不包含发泡剂残余，介质损耗也可大大地减少，损耗已达到空气绝缘的水平。

聚乙烯具有优异的电绝缘性能，广泛用于通信电缆的绝缘；为了改进通信电缆的技术，一般都采用泡沫聚乙烯。

为了改善耐环境应力龟裂性能，除采用交聚乙烯外，还可选择熔融指数小的PE。一般来说，分子量越小(熔融指数越高)，耐环境应力开裂性能就越差。熔融指数0.4以下者，基本上可以避免环境应力开裂。密度在0.95左右，熔融指数越小的品种，最耐环境应力开裂。如果密度大于0.95，耐环境应力开裂性能也变差，但较低密度而具同样熔融指数的确好得多。应注意HDPE成型时常会残留有内应力。

PE与EVA按一定比例混用，可改善环境应力开裂；与PP混用可提高硬度；与不同密度PE混用，可调节其柔软性和硬度。

03 乙烯 - 醋酸乙烯酯共聚物 (EVA)

EVA是一类具有类似橡胶弹性的热塑性塑料，它的性能与醋酸乙烯酯的(VA)的含量有很大的关系：VA越小越像高压聚乙烯，而VA越多越像橡胶。VA含量低的EVA类似高压聚乙烯，柔软而抗冲击强度好，宜制造复合材料。

EVA具有良好的弹性和低温可挠性、耐化学药品性、耐候性，与LDPE共聚使用，可改善LDPE的耐环境开裂性、抗冲击性、软硬度及导体与绝缘间的附着力。

04 聚丙烯(PP)

聚丙烯的比重为0.89-0.91，是目前常用塑料中比重最小的一种，机械强度优良，软化温度在热塑性树脂中最高，耐低温性、耐老化性都好。只是耐旋光性略差，但可以通过共聚合添加稳定剂加以改进。

聚丙烯的一般性质：PP的外观很像HDPE，是白色蜡状固体，比PE透明，无毒，可燃烧而且离火后会继续燃烧，并放出类似石油的气味。

基本判定方法：表面比较光滑，比PE较硬些，燃烧时，火焰上黄下蓝，呈液态滴落，气味较为难闻，之后稍微有轻微的蜡烛味。

与聚乙烯相比，聚丙烯有如下不同特点：

（1） PP表面硬度比PE高，耐磨性及弯曲变形能力均十分良好，所以PP有“低密度高强度塑料”之称。

（2）PP优于PE的另一优点是几乎没有环境应力开裂现象，PP具有极为优良的耐环境应力开裂性。不过由于PP本身分子结构规整度很高，使它在室温和低温下的冲击性能很差。

（3）PP电气绝缘性能：PP是非极性材料，所以有很好的电气绝缘性。

它的电绝缘性基本上类似于LDPE，而且在广阔的频率范围内不发生变化。由于它的密度极低，介电常数比LDPE还小(ε＝2.0~2.5)，介质损耗角正切为0.0005~0.001，体积电阻系数为1014Ω.m以上，击穿场强也很高，为30MV/m；再加之吸水性很小，所以PP完全可以用作高频绝缘材料。

05 聚脂料

这类材料的特点是高模数、高抗撕、高耐磨、高弹性及低滞后，适用温度的上限达150℃，大大超过其它热塑性橡胶，另外还具有优良的耐油、耐溶剂特性。

二、塑料电线电缆基本性能的含义

01 体积电阻率

塑料在电场的作用下有泄漏电流通过，泄漏电流通过塑料时的阻力称为体积电阻。电流通过每1cm³塑料的电阻即为体积电阻率ρv，单位为欧姆米，单位符号为Ω.m。体积电阻率越高，绝缘性能越好。

02 击穿场强

当塑料上施加的电压达到某一极限时，塑料丧失绝缘性能被击穿，击穿瞬间所施加的电压值称为塑料的击穿电压，击穿电压与塑料厚度之比称为击穿场强E单位符号为kV/m。

03 介电常数

它是表示塑料极性大小的指标。介电常数ε越小，塑料在电场作用下的极化强度越小，其介质损耗也越小。

04 介质损耗角正切

在交变电场作用下，塑料中所消耗的级量称为介质损耗。它常以介质损耗角的正切值tgδ来表示。介质损耗角正切tgδ越小，说明介质损耗也越小，塑料的电绝缘性能越好。

在高频、高压下使用时，要求塑料的tgδ值不大于千分之几或万分之几；低压和一般的绝缘时，塑料的tgδ值则不大于百分之几。

05 耐电晕性

在高电压情况下，由于绝缘表面放电而引起电晕，当其袭击绝缘体时，因离子撞击、电子袭击、臭氧袭击和局部热的作用，导致高聚物裂解，使其电绝缘性能和物理机械性能产生恶化。塑料抵抗电晕作用而保持其使用性能的能力，称为耐电晕性。

06 抗拉强度和延伸率

在材料拉力试验机上对塑料试样施加静态拉伸载荷并以一定速度拉伸直至试样断裂。此时试样单位截面上所承受的拉力称为该塑料的抗拉强度。试样拉断时长度增加的百分比称为该塑料的延伸率。

07 密度

在一定温度下（通常指20℃），单位体积塑料试样的质量，称为塑料的密度。

08 耐热变形性

塑料在受热条件下，仍能保持良好的物理机械性能的最高温度，即为该塑料的耐热变形性能。通常以塑料在等速升温时，在一定负荷下使其变形达到规定值时的温度来表示。

09 熔融指数

在一定温度压力下，熔融树脂在10分钟内从一定孔穴中被压出的克数，称为熔融指数，以MI表示，单位为g/min。

10 阻燃性能

阻燃性能是指塑料抵抗火焰燃烧的能力。通常塑料接触火焰后均会燃烧，移去火焰后，延燃情况随塑料品种不同而不同，因此阻燃性能亦有差别。

11 耐热老化性能

塑料在加工和使用过程中，由于变热导致塑料性能变劣，这种现象称为热老化。塑料抵抗热老化的能力称为耐热老化性。采用在高温下，进行加速热老化试验，测定塑料性能（机械性能或电气性能）在老化后的保留率，来衡量塑料的耐热老化性。

12 耐气候性

塑料在大气条件下使用，受日晒、雨淋、风吹、大气污染等严酷的自然条件作用，塑料性能变劣称为大气老化。塑料抵抗大气老化的能力称为塑料的耐气候性。

13 耐油性能及耐溶剂性能

塑料与矿物油或各类溶剂接触时，抵御油或溶剂的能力称为塑料的耐油性能或耐溶剂性能。可用试样浸入油或溶剂中，在一定温度下经一定时间后，测定其吸油或溶剂的吸收率、体积变化率或抗拉强度、延伸率的保留率来衡量。

14 耐环境应力开裂性

一些结晶型塑料，由于加工过程中内应力的存在和使用时接触化学药品，致使在贮存和使用中出现开裂，称为环境应力开裂。塑料抵御环境应力开裂的能力称为耐环境应力开裂性能。可用表面刻有槽痕的塑料弯曲试样，置入表面活性剂中，观察在规定时间内出现开裂的试样数量及所占比例来衡量。

三、电线电缆行业未来发展趋势

随着塑料改性技术的发展, 电线电缆行业进入一个新的飞跃发展时期, 特别是低烟无卤电线电缆材料得到了广泛的应用和发展。

从整个行业的发展水平来看, 还存在着行业集中度低、技术力量分散、产品科技含量不高等问题。部分重要基础原料和技术依赖进口已成为制约我国线缆行业发展的瓶颈。

因此, 利用塑料改性技术开发具有自主知识产权的高性能电线电缆材料是线缆行业当前主要的研究和发展方向, 必须适度地加大对线缆行业的研发的投入力度。