電線電纜具有輸送能源、傳遞信息的重要作用，被譽為國民經濟的“血管和神經”，在國民經濟中占有極其重要的地位。近年來，全國聯網、骨架電網升壓擴容等大規模的電網建設，為電線電纜行業提供了廣闊的發展空間，同時也逐步帶動電線電纜行業產品結構的調整。本文將對電纜料基本分類、常用塑料特性及相關成分分析進行整理，來一覽究竟吧～
依據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。
按電纜料的結構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
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名稱 |
特性 |
用途 |
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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、半導電屏蔽 3、各種電線電纜的護套 |
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聚乙烯PE |
絕緣電阻高、耐電壓性能好，特別是介電常數和介電損耗小，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、半導電屏蔽 3、電纜護套 4、粘結組合護套 |
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交聯聚乙烯 |
交聯方式主要有過氧化物交聯、硅烷交聯、輻照交聯，使聚乙烯分子間形成網狀結構，因而從熱塑性轉變為熱固性，耐熱性提升、機械強度提高。 |
1、從低壓至超高壓電力電纜的絕緣。輻照交聯適用薄絕緣細電線，化學交聯適用于厚絕緣粗電纜 2、機動車輛、電機引出線等絕緣 3、半導電屏蔽 4、阻燃護套 |
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聚丙烯 |
塑料中密度最小，重量最輕。耐熱性、機械強度優于聚乙烯，特別是高頻特性優良，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 |
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聚四氟乙烯PTFE |
耐熱性特別好，連續工作溫度可達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 |
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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 |
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乙烯-四氟乙烯共聚物 |
連續工作溫度150℃，電氣性能同F46。 |
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、交聯劑，及其他微量關鍵助劑。這些成分不同的種類、牌號等都會將對產品的性能造成影響，所以在電纜料的研發、質控中，成分定性定量分析起到了關鍵作用。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PVC的信息，此外還體現多種無機物的信息，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分析結果
對樣品A原樣進行元素XRF分析，見圖1-4，元素結果與無機物是吻合的。
鑒于各無機物化學式的差異，繼續進行元素分析（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元素測試結果
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元素 |
含量（ppm） |
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溴(Br) |
81250 |
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銻(Sb) |
21690 |
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鎂(Mg) |
23140 |
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鋅(Zn) |
22050 |
對于過氧化物交聯體系而言，交聯劑、交聯助劑的選擇以及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中交聯劑和交聯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，受環境的影響，有些助劑可能會析出，影響產品質量。一旦析出，對于企業而言，首要任務是快速確定析出的物質。
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合穩定劑中的有效成分。
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項目 |
解析 |
解決問題 |
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材料成分 |
競品分析，對目標品成分進行全成分分析，找到優良性能的根本問題 |
1、產品性能與競品有差距 2、市場先進產品調研 3、研發周期過長 |
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失效分析 |
通過微譜分析對失效件進行原因尋找，并提供解決方案 |
1、產品斷裂 2、產品變色 3、異物析出等 |
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成分質控控制 |
通過成分分析，建立制品材料指紋庫、對關鍵物質進行鎖定，對每批原材料進行指紋匹配、質控 |
1、認知合格品與批量品的差異 2、供應商評價 |
微譜集團簡介：
微譜集團（全稱：上海微譜化工技術服務有限公司）成立于2008年，是一家材料與化學領域專業的綜合型科技服務商。集團旗下擁有微譜技術、創化研究院、微析檢測、微略咨詢四大核心品牌。 業務覆蓋材料、化學、環保、食品以及生物醫藥等多個領域，針對企業在產品研發、質量控制、知識產權中遇到的問題，可提供配方分析、產品開發、產品檢測、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、建立各類譜圖數據庫100多萬條，實驗室獲CNAS及CMA資質。并已與包括眾多500強企業在內的30000多家客戶建立了合作，服務地區覆蓋中國及多個海外地區。
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