防护蜡在CPE电线电缆漏电流稳定性的应用研究.pdf

防护蜡在CPE电线电缆漏电流稳定性的应用研究防护蜡在CPE电线电缆漏电流稳定性的应用研究技术交流防护蜡在CPE电线电缆漏电流稳定性的应用研究刘万平1，麦海安 1，林强1，陈国栋2，张博智3（1广州金昌盛科技有限公司；广东，广州510660 2.上海锐巴新材料科技有限公司，上海 200131 3.东莞长联电线电缆科技有限公司，广东，东莞 523000）摘 要：本文主要利用防护蜡能迁移至橡胶表面形成细薄、致密、结晶度高的蜡膜，具有隔离水汽增加潮湿环境漏电流安全性能的作用，从物理性能、蜡膜的迁移以及漏电流稳定性三个角度考察了RW217（高温蜡）、RW287(中高温蜡）、LSB20(宽温双峰蜡）在CPE通用汽车配线、家电配线、空调、水泵等电缆护套的应用。结果表明加入防护蜡后材料的物理性能变化不大，电阻值明显增加，随着停放时间的延长趋于稳定，最高可达至无穷大。关键词：防护蜡，CPE，漏电流，绝缘电阻作者简介：刘万平（1973年-），男，甘肃省庆阳市人，广州金昌盛技术服务经理，主要负责橡胶制品材料助剂的开发、技术服务等工作。通信地址：陈国栋，江苏省苏州市虎丘区鹿山雅苑99-102，联系电话：[phone]，邮箱：Study on the Application of Protective Wax in the Stability of Leakage Current of CPE Wires and CablesLiu Wanping1，Mai Haian1，Lin Qiang1，Chen Guodong 2，Zhang Bozhi3，Yu Yunbao3（1.Guangzhou Longsun Chemical Co.,Ltd.;Guangdong,Guangzhou 510660;2.Shanghai Ruiba New Material Technology Co.,Ltd.,Shanghai 200131;3.Dongguan Changlian Wire and Cable Technology Co.,Ltd.,Guangdong,Dongguan 523000）Abrasct：This paper mainly uses the protective wax to migrate to the rubber surface to form a thin,dense and high cry stability wax film,which can isolate water vapor and increase the safety performance of leakage current in humid environment.From the three aspects of physical performance,wax film migration and leakage current stability,the effects of RW217(high temperature wax),RW287(medium and high temperature wax),LSB20(wide temperature bimodal wax)on CPE general automobile wiring,home appliance wiring,air conditioning Application of water pump and other cable sheaths.The results showed that the physical properties of the material 广东橡胶2广东橡胶2023023年 第 8 期年 第 8 期3 3我国电气火灾近几年呈发生频率高、破坏性强、影响较大的特点。电线和电缆在电气火灾引发类型中居首位1。在电线电缆引发的火灾中由电线电缆绝缘老化引起的电气火灾呈逐年上升的趋势2、3。因为电线电缆的绝缘材料主要是用橡胶和塑料，老化后会出现性能下降，电阻值下降，甚至被击穿。因此增加电缆的绝缘性就是提高用电安全的有效措施之一，绝缘检测就是测试电线电缆在实际运行中泄露电流的数值，其测试利于规范电线电缆的使用，提高用电安全4、5。氯化聚乙烯（CPE）是由聚乙烯经氯化反应制得的无规聚合物，可看成乙烯、氯乙烯和1,2-二氯乙烯三元聚合物，几乎不存在双键结构。其性能主要的影响因素：1、原料性质，2、氯化方法，3、氯原子的分布。其结构中含有氯元素自身具有较好的阻燃性能，能抑制电火的蔓延。随着CPE橡胶类产品的大力开发，开始采用LLPE为原料的工艺制备CPE，得到的产品具有较好强度，优异的弹性，较高的伸长率和较好的加工性能，被广泛用于绝缘和护层及导电芯材的电线、电缆。本文主要考察了四种防护蜡在CPE线缆的应用情况，通过蜡的迁移测试和漏电流测试仪表征不同防护蜡在CPE线缆中使用效果。防护蜡是由直链烷烃和异含比较复杂的支链烷烃组成，炼胶时温度较高蜡分子进入到氯化聚乙烯的分子间隙，使分子链间的距离增大，相互作用力下降，氯化聚乙烯分子链就克服分子间的作用力的约束而游离出来与蜡分子相容。当温度降低，蜡的溶解度超过饱和用量时会慢慢迁移到CPE表面，形成结构致密的蜡膜，防止表面受外界湿热和氧的攻击，达到保护线缆，增加绝缘的目的。1 实验1.1 主要原材料CPE 牌号CM135B，山东潍坊亚星产品；BIBP、TAIC、抗氧剂1010、氧化镁、58#石蜡，广州金昌盛科技有限公司产品；RW287、RW217、LSB20，江苏锐巴新材料科技有限公司产品。1.2 配方had little change after adding protective wax,and the resistance value increased significantly.With the extension of the storage time,it tended to be stable,and the maximum value could reach infinity.Keywords:protective wax,CPE;Leakage current;insulation resistance表 1.1 0.75 电线电缆试验配方配方代号1#2#3#4#5#6#7#8#9#10#11#CPE100100100100100100100100100100100滑石粉7272727272727272727272碳酸钙1010101010101010101010高领土1010101010101010101010炭黑33333333333氧化镁33333333333BIBP33333333333TAIC33333333333硬脂酸钙22222222222101022222222222RW287123RW217123LSB2012358#石蜡2 4 4试验配方代号1#2#3#4#5#6#7#8#9#10#11#硬度 shoreA7474737274737374737373抗拉强度 Mpa11.310.09.410.111.09.59.59.79.410.410.6撕裂强度 KN/m22.422.223.0624.522.723.123.824.022.223.823.6M100%Mpa2.93.13.12.93.02.82.93.02.82.93.1M300%Mpa6.17.36.86.16.95.95.25.96.55.48.0伸长率%372337332354352360380358359356329老化后物性 136 168H硬度 shoreA7778787879798081818182抗拉强度 Mpa10.010.210.010.010.510.210.19.810.59.410.9撕裂强度 KN/m27.2825.927.027.425.625.127.426.125.427.227.1M100%3.93.93.73.83.83.73.73.93.93.74.0M300%8.07.36.87.48.27.26.06.96.96.79.5伸长率%336353355342336337366358359356312老化系数0.81.061.140.960.911.001.020.791.170.850.98注：试片 180*8 分钟，老化条件：136*168H 防护蜡在CPE电线电缆漏电流稳定性的应用研究防护蜡在CPE电线电缆漏电流稳定性的应用研究表 2.1 0.75 电线电缆试验配方老化前后物性表1.3 主要设备密炼机：台湾壁宏110L翻斗式；开炼机：22寸台湾产；拉力机：台湾高铁AI-7000M型；无转子硫化仪：台湾高铁M-3000A型；老化箱：高铁GT-7017-ELU；漏电流测试仪：东莞市常平锐铧电子等。1.4 测试分析物性测试，参考国标GB/T-528-2009,GB/T-529-2008,GB/T-531.2-2009，GB/T11409-2008；蜡迁移测试，在25、35和40的条件下，每个8天测试蜡膜的厚度以及迁移情况。漏电流测试：测试停放不同时间和不同环境下电阻和漏电流系数。2 结果与讨论2.1 常规物性从表2.1中可以看出，加入防护蜡后对材料的物性影响不大，在136*168h 老化后材料的稳定性略有提高。2.2 蜡的迁移试验2.2.1 蜡的迁移厚度测试主要考察了在25、35、40的环境下，每8天各胶料配方的蜡的迁移厚度，根据蜡的迁移量，判断蜡的迁移周期以及成膜的厚度（见表2.2，表2.3，表2.4）。表 2.2 CPE74A 试片在 25环境下各种蜡的迁移厚度（um）编号1#2#3#4#5#6#7#8#9#10#材料空白RW287RW217LSB20份数123123123迁移 4 天0.18870.21890.19170.21740.11020.21890.40610.25510.29740.3638迁移 8 天0.2370.22490.32310.48310.12830.22490.45140.37210.40160.4861迁移 16 天030650.49110.6320.85550.42070.49110.75890.44380.45740.8001迁移 32 天037741.02051.19261.40251.00391.02051.16091.05371.12921.2516 广东橡胶2广东橡胶2023023年 第 8 期年 第 8 期5 5表 2.3 CPE74A 试片在 35环境下各种蜡的迁移厚度(um)编号1#2#3#4#5#6#7#8#9#10#材料空白RW287RW217LSB20份数123123123迁移 4 天0.68090.60390.86961.09900.84990.6990.97830.49370.49370.9542迁移 8 天0.76690.7760.95611.12520.88970.79911.00540.83180.66881.1051迁移 16 天0.7790.95011.02661.24250.94960.98131.27010.83030.8531.2832迁移 32 天0.7881.01451.27261.49151.28471.57461.71651.01791.23191.7074 表 2.4 CPE74A 试片在 40环境下各种蜡的迁移厚度(um)编号1#2#3#4#5#6#7#8#9#10#材料空白RW287RW217LSB20份数123123123迁移 4 天0.56310.38950.4620.48160.39860.56460.54050.71260.7760.7835迁移 8 天0.56760.55560.50570.66580.51930.69140.71410.73370.84240.9209迁移 16 天0.57370.6991.08541.22580.54350.69850.99240.84340.87560.9521迁移 32 天0.65760.97221.15041.32250.61140.71111.08240.86050.94661.2877 上表中可以看出随着时间的增加，蜡的迁移厚度越厚，用量越多迁移量越大，在三种测试温度下LSB20迁出厚度比较稳定，这是由于LSB20属于宽温、双峰蜡在高低温下均比较容易迁出，能起到很好的保护作用。2.3 漏电流电测2.3.1 对比不同份数的LSB20的漏电流稳定性从表2.5中我们可以看出，15米电缆在泡水4小时和泡水2个月测试，停放的时间越久，电阻越大，这是由于停放的时间越久，橡胶的性能越稳定，交联过程中产生的水还有其他小分子物质等具有导电能力的物质挥发的越多的缘故。在不同处理环境下15米电缆在泡水4小时和泡水2个月测试，加防护蜡LSB20比不加防护蜡的电阻值大幅提高，可增加300%以上，这是因为防护蜡能在橡胶表面形成一种致密的蜡膜，阻隔水汽与绝缘橡胶层的接触，从而大幅度提高电阻，上表中也可以看到，停放8天测试结果与空白测试结果差异不大，停放的时间过短，橡胶表面还没有完成形成致密的蜡膜还不能起到隔绝水汽的作用，结合表2-2、表2-3和表2-4也可以看出随着时间的延长，蜡膜逐渐形成，绝缘电阻值越来越大。对比15米和3米的绝缘电阻，我们会发现，3米的电阻值均大于15米的电缆，这是由于电缆线越长，相当于并联的电阻越多，整体表现为电阻下降。存放7个月再泡水处理后再停放2个月测试的电阻值不如停发19天处理的，这并不是橡胶绝缘层表面蜡膜不稳定的缘故，而是由于存放7个月在泡水处理然后再停放2个月时恰好是梅雨季节，空气中的湿度变大，所以测试出来的电阻会偏低，从空白的电阻也降低了，可以证明这一点。6 6线材存放天数线材存放 8 天后泡水 2 个月线材存放 19 天后泡水 2 个月线材存放 7 个月后泡水 1 个月份数空白123空白123空白1238day 15 米绝缘电阻后水中兆欧（线材泡水 4 小时测试）6.428.027.036.114.326.1318.676.7719.8773.3280.95788day 3 米空气中绝缘电阻后空气兆欧41.245.2638.8843.3239.340.9830.9438.3948.8930.0434.4635.428day 3m 空气中 漏电流后漏电流系数0.380.3010.3070.3190.360.3220.3340.3430.390.440.4290.438day 15 米绝缘电阻后水中兆欧（线材泡水 2 个月测试）3,225.530.0534.342.2928.5129.429.892.2442.945.844.461MAY 3 米空气中绝缘电阻后空气兆欧（存放 2 个月测试）32.8无穷大无穷大无穷大12.3无穷大无穷大无穷大11.8无穷大40.9452.231MAY 3 米空气中 漏电流后漏电流系数（存放2个月测试）0.480.3660.340.3620.490.3510.3450.3520.580.4260.420.417 表 2.5 不同份数的 LSB20 在不同环境下的漏电流测试结果注：存放 7 个月后正好处于暴雨季节，空气湿度大，稍有波动。防护蜡在CPE电线电缆漏电流稳定性的应用研究防护蜡在CPE电线电缆漏电流稳定性的应用研究2.3.2 对比不同种类蜡的漏电流稳定性下表2.6,表2.7，表2.8我们比较了有无防护蜡对电线电缆的电阻的影响，以及RW287、RW217、LSB20与58#石蜡四种蜡在不同环境对线缆的绝缘性能的影响。表 2.6 蜡用量为 1PHR 时不同种类蜡在不同环境下的漏电流测试结果线材存放天数线材存放 8 天后泡水 2 个月线材存放 19 天后泡水 2 个月线材存放 7 个月后泡水 1 个月变量空白RW287LSB20RW21758#空白RW287LSB20RW21758#空白RW287LSB20RW2178day 15 米绝缘电阻后水中兆欧（线材泡水 4 小时测试）6.426.578.027.9517.84.3212.916.138.5116.219.8771.1873.3270.988day 3 米空气中绝缘电阻后空气兆欧41.236.5445.2643.9526.839.345.2640.9839.3827.348.8932.6130.0441.548day 3m 空气中 漏电流后漏电流系数0.380.2850.3010.3080.3340.360.3230.3220.3480.3710.390.4060.440.4018day 15 米绝缘电阻后水中兆欧（线材泡水 2 个月测试）3,230.3725.521.6710.242.2934.3428.513110.842.2424.7742.931.611MAY 3 米空气中绝缘电阻后空气兆欧（存放 2 个月测试）32.837.91无穷大无穷大25.4812.3无穷大无穷大无穷大26.3311.859.4无穷大31.231MAY 3 米空气中 漏电流后漏电流系数（存放 2 个月测试）0.480.3450.3660.3360.490.490.3270.3510.3560.4850.580.3710.4260.418表 2.7 蜡用量为 2PHR 时不同种类蜡在不同环境下的漏电流测试结果线材存放天数线材存放 8 天后泡水 2 个月线材存放 19 天后泡水 2 个月线材存放 7 个月后泡水 1 个月变量空白RW287LSB20RW21758#空白RW287LSB20RW21758#空白RW287LSB20RW2178day 15 米绝缘电阻后水中兆欧（线材泡水 4 小时测试）6.427.00 7.038.0517.434.327.3818.677.4616.7619.8797.780.9563.778day 3 米空气中绝缘电阻后空气兆欧41.248.9138.8837.9225.739.342.1230.9442.7136.548.8934.8634.4631.268day 3m 空气中 漏电流后漏电流系数0.380.2940.3070.3280.3730.360.3360.3340.3520.3630.390.4370.4290.4538day 15 米绝缘电阻后水中兆欧（线材泡水 2 个月测试）3,225.8730.0526.00 12.122.2927.4529.427.969.762.2435.9845.836.231MAY 3 米空气中绝缘电阻后空气兆欧（存放 2 个月测试）32.8无穷大无穷大无穷大45.2612.3无穷大无穷大无穷大33.2611.846.2540.9445.791MAY 3 米空气中 漏电流后漏电流系数（存放2个月测试）0.480.340.340.3620.4860.490.3580.3450.3710.490.580.3840.420.433 广东橡胶2广东橡胶2023023年 第 8 期年 第 8 期7 7表 2.8 蜡用量为 3PHR 时不同种类蜡在不同环境下的漏电流测试结果线材存放天数线材存放 8 天后泡水 2 个月线材存放 19 天后泡水 2 个月线材存放 7 个月后泡水 1 个月变量空白RW287LSB20RW21758#空白RW287LSB20RW21758#空白RW287LSB20RW2178day 15 米绝缘电阻后水中兆欧（线材泡水 4 小时测试）6.426.966.119.2117.374.3211.756.776.2815.6819.8777.817870.988day 3 米空气中绝缘电阻后空气兆欧41.223.8843.3243.952739.336.138.3938.8828.9848.8937.9135.4236.988day 3m 空气中 漏电流后漏电流系数0.380.3160.3190.3210.3030.360.3510.3430.3410.3650.390.440.430.4428day 15 米绝缘电阻后水中兆欧（线材泡水 2 个月测试）3,232.4834.3429.2410.052.2942.4429.8929.8912.672.2442.5444.4630.781MAY 3 米空气中绝缘电阻后空气兆欧（存放 2 个月测试）32.8无穷大无穷大无穷大23.612.3无穷大无穷大无穷大31.2211.823.352.2340.91MAY 3 米空气中 漏电流后漏电流系数（存放2个月测试）0.480.3560.3620.3410.4890.490.3520.3520.3670.4890.580.4220.4170.418 从上面三个表（2.6/2.7/2.8）中可以看出，不同种类的蜡加入，其电阻值均高于空白样，漏电流系数均小于空白样，这说明在电缆中添加蜡有利于提高线缆的绝缘性，在三种不同的处理方式下，相比于RW217和RW287，LSB20的电阻值更高，更稳定，更安全可靠。这是由于LSB20作为一种宽温，双峰蜡能在不同的环境下稳定迁出，形成致密的蜡膜，起到隔绝水汽和氧的作用，能更好的提高线缆的绝缘性，减少与地面形成的电容，减少漏电流提高用电安全。3 总结1、加臭氧防护蜡能有效地小截面的线缆漏电流、绝缘电阻的稳定性。2、常温26条件高、中、低的漏电流、绝缘电阻，3份 LSB20，RW287的稳定性好，RW217的效果次之。3、绝缘电阻在空气中LSB20 3份时值无穷大最稳定，电不倒人是安全的，LSB20存放7个月，泡水1个月在水中绝缘电阻最大，吸潮达到饱和但电阻值很稳定，可做家电线。4、W287 2份在水中泡两个月漏电流系数最小最稳定，极性非常弱，可做水泵线。参考文献：1 刘肖岩.电器产品火灾危险性统计数据分析J.消防技术与产品信息,2011,(10):84-86.2 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