线缆材料配方设计.pdf

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1、线缆用聚合物材料配方设计基础与实践学习资料1线缆结构与聚合物材料基础1.1线缆结构1.1.1电缆结构电缆通常是由几根或几组导线每组至少两根绞合而成的类似绳索的电缆，每组导线之间相互绝缘，并常围绕着一根中心扭成，整个外面包有高度绝缘的覆盖层。电缆的导体：通常用导电性好、有一定韧性、一定强度的高纯同或铝制成。导体截面有圆形、椭圆形、扇形、中空圆形等几种。较小截面（16mm2）的导体由单根导线制成，较大截面（16mm2及以上）的导体由多根导线分数层绞合制成，绞合时相邻两层扭绞方向相反。充油电缆的导体由镀锡铜线绞成

2、，铜线镀锡后可大大减轻对油的催化作用。电缆的绝缘层：电缆的绝缘层用来使多芯导体间及导体与护套间相互隔离，并保证一定的电气耐压强度。它应有一定的耐热性能和稳定的绝缘质量。绝缘层厚度与工作电压有关，一般来说，电压等级越高，绝缘层的厚度也越厚。绝缘层的材料主要有：油浸电缆纸、塑料和橡胶三种。根据导体绝缘层所用材料的不同，电缆主要分为：塑料绝缘电缆、橡胶绝缘电缆和油浸纸绝缘电缆。电缆护层：为了使电缆绝缘不受损伤，并满足各种使用条件和环境的要求，在电缆绝缘层外包覆有保护层，叫做电缆护层。电缆护层分为内护层和外护层。内

3、护层是包覆在电缆绝缘层上的保护覆盖层，用以防止绝缘层受潮、机械损伤以及光和化学侵蚀性媒质等的作用，同时还可以流过短路电流。外护层是包覆在电缆护套（内护层）外面的保护覆盖层。主要起机械加强和防腐蚀作用。1.1.2光缆结构按照光缆缆芯结构的不同可将光缆分为三种：层绞式光缆、骨架式光缆和中心管式光缆（1）层绞式光缆：将松套光纤绕在中心加强件周围绞合而成缆芯并外挤护套构成的光缆被称为层绞式光缆。这种结构光缆的优点是采用松套光纤可以增加光纤的抗拉，抗压强度，并可改善光缆的温度特性。且光缆制造设备简单，工艺成熟，应用最

4、为广泛。（2）骨架式光缆：将紧套光纤或一次被覆（着色）光纤或光纤带置入中心加强件周围的螺旋形塑料V型骨架凹槽内且外挤护套而成的光缆称为骨架式光缆。这种结构的光缆具有非常好的抗侧压性能，特别利于对光纤的保护，当光缆受外力作用时，光纤在骨架凹槽内可径向移动，减轻外力对光纤的作用，同时，槽内充有光纤防水油膏，具有很好的吸水和缓冲作用。（3）中心管式光缆：将一次被覆光纤或光纤束，或光纤带放入中心大套管中，加强件分布在套管周围，套管内充有光纤防水油膏且外挤制护套，这种结构的光缆称为中心管式光缆。在这种结构中，加强件同

5、时起到护套的作用，最大的特点是可以减轻光缆的重量。1.2线缆用聚合物材料的种类及其性能电线电缆用热塑性树脂主要有聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯(PP)、氟树脂、氯化聚醚和聚酰胺等，其中应用较广泛的是PE和PVC。1.2.1聚乙烯1、聚乙烯的特性聚乙烯是一种乳白色的塑料，表面呈蜡状且半透明，是电线电缆较为理想的绝缘和护套材料。其主要优点是：(1)优异的电气性能。其绝缘电阻和耐电强度高；在较宽的频率范围内，介电常数ε和介质损耗角正切tgδ值小，且基本不受频率变化的影响，作为通信电缆的绝缘材料，是近乎

6、理想的一种介质。(2)机械性能较好，富有可挠性，而且强韧，耐容性好。(3)耐热老化性能、低温耐寒性能及耐化学稳定性好。(4)耐水性好，吸湿率低，浸在水中绝缘电阻一般不下降。(5)作为非极性材料，透气性大，低密度聚乙烯的透气性是各种塑料中最为优良的。(6)比重轻，其比重均小于1。高压聚乙烯尤为突出，约为0.92g/cm3；低压聚乙烯虽其密度较大，也仅为0.94g/cm3左右。(7)具有良好的加工工艺性能，易于熔融塑化，而不易分解，冷却易于成型，制品几何形状和结构尺寸易于控制。(8)用它制作的电线电缆重量轻，使

7、用、敷设方便，接头容易。但聚乙烯还有不少缺点：软化温度低；接触火焰时易燃烧和熔融，并放出与石蜡燃烧时同样的臭味；耐环境应力龟裂性和蠕变性较差，在聚乙烯作为海底电缆和落差较大（尤其是垂直敷设）电缆的绝缘和护套材料使用时应特别注意。2、聚乙烯的种类根据聚合方法的不同，通常有低密度聚乙烯、中密度聚乙烯、高密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、超高分子量聚乙烯等种类。(1)低密度聚乙烯（LDPE）：纯净的乙烯中加入极少量的氧气或过氧化物作引发剂，压缩到202.6kPa左右，并加热到约200℃时，乙烯就可聚合成白色的蜡状聚乙

8、烯。此法因在高压下进行，常称为高压法。用这种方法可制得密度为0.915～0.930的柔软聚乙烯，分子量在15000～40000。其分子结构支链多，但结构疏松，分子构型呈“树枝状”，故密度低，所以称为低密度聚乙烯。(2)线性低密度聚乙烯（LLDPE）：以乙烯为主要原料，以1-丁烯或1-己烯为共聚单体，在催化剂作用下进行气相流化床聚合。密度为0.918～0.935g/cm3。它与LDPE相比，具有较高的软化温度和熔融