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技术文章

船用电缆中电缆料的开发现状及发展动向


随着世界电缆业的发展,相应于以上电缆的各种电缆料的需求也在不断增长。

船用电缆中电缆料的开发现状及发展动向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、PVC和PP,本文综述了这3种电缆料的国内外开发现状及发展趋势。

船用电缆中电缆料的开发现状及发展动向1 世界电缆料的开发现状及发展趋势

近年来,世界电缆产品呈持续增长状态,发展最快的是美洲。北美国家电缆产品产量约为世界总产量的26%。世界电缆生产总量中的最大份额是低压电 缆和电力行业用电线,约占总量的36%。随后分别是高压电缆,约占总量的28%;绕包线约占总量的20%;户外敷设用铜芯通信电缆,约占总量的9%;计算 机用电缆以及其他类型的建筑物内部的通信电缆,约占总量的7%。从电缆生产的产值来看,光纤光缆以及计算机用电缆,约占总量的25.4%,其中光纤光缆约 占总量的8.9% 。

从增长幅度来看,增长幅度最快的是光纤光缆:据Cahners In—Star集团的调研报告,光纤光缆前景十分看好,在2005年之前,将以23%的年均增长率增长.仅次于光纤光缆的是计算机电缆以及户内敷设用通信 电缆,电力电缆保持着小幅稳步增长的态势。世界电线电缆产量统计见表1 [1]。

随着世界电缆业的发展,相应于以上电缆的各种电缆料的需求也在不断增长。

船用电缆中电缆料的开发现状及发展动向1.1 PE电缆料

国外早于20世纪40年代就将PE用于通讯电缆。90年代中后期,PE电缆就已在PE制品中占据了重要位置。近年来.随着环保呼声的提高,国际上正逐步以PE代替PVC,使得PE电缆料树脂的消耗量逐年提高。

1.1.1 PE高速挤出通讯电缆料

目前,国际上通常采用高密度聚乙烯(HDPE)或中密度聚乙烯(MDPE)作通讯绝缘料。HDPE的机械强度和电气性能均较好,尤其具有较高的韧性,完全满足绝缘料的使用要求。自7O年代中期,市话电缆的绝缘层已大部分采用HDPE [2]。

1.1.2 交联PE电缆料

电力电缆正向交联PE方向不断发展。目前,国际上从1 kV低压力缆,6.35 kV中低压力缆至110 kV高压力缆都倾向于用交联PE。国际上交联PE生产技术主要分三大类:辐射交联主要生产电器装备用电缆;硅烷交联用硅烷作为交联剂,在催化剂作用下使 PE交联;化学交联以低密度聚乙烯(LDPE)为基料,有机过氧化物为交联剂,适合于高温、高压、高频等条件下使用的线缆,可制造6—35 kV、35.110 kV中高压电缆、航空电缆、控制电缆等,其生产技术主要由美国GE公司发明并推广应用。

1.1.3 阻燃PE电缆料船用电缆中电缆料的开发现状及发展动向

80年代初,国外已研制出低烟无卤阻燃电缆料。到80年代后期,已经开发了第二代电线电缆用无卤阻燃塑料。同第一代产品相比,第二代无卤阻燃塑料除了在阻燃性能、发烟性、毒性、腐蚀性能、力学性能、电性能上有所改进外,其高速挤出性能是一大特征。

日本每年颁布5O余件与无卤阻燃电缆料有关的专利。这些专利大多属于日立电线株式会社、日本联合碳化物公司以及藤仓、住友、大日本等电线公司。 这类专利试图用不同的方法,解决无卤阻燃电缆料的中心问题,即克服阻燃性能与其他性能的矛盾,对各种性能进行综合平衡;另有很多专利致力于开发新型的配合 剂,其中氢氧化镁是一种很重要的配合剂.已在很多国家取得专利,并被许多国外权威文献推荐

1.1.4 屏蔽电缆料
屏蔽电缆料是电缆中用于保护主绝缘层不被破坏的半导电复合材料。根据IEC 502规定,额定电压在1.8/3.0 kV以上时以及用PVC、乙丙橡胶绝缘的电缆,额定电压在3.6/6.0 kV时,必须使用内外半导电屏蔽层。

目前,国际上已有不少聚烯烃制造商开发并生产出了交联PE电缆用半导电屏蔽专用料。如美国UCC公司,主要牌号包括HFDA-0590、 HFDA一0585、HF.DA--08804;13本字部兴产公司,主要牌号有UBECV315、VBECV 319;英国BP公司.主要牌号为HFDM 0595(黑色)、H315 ES(黑色)、H310 ES(黑色)。

1.2 PVC电缆料船用电缆中电缆料的开发现状及发展动向

在电线电缆的绝缘和护套材料中,PVC比较便宜,机械性能优良,加工方便,使得它长久以来成为电线电缆行业使用数量最多的材料。进入20世纪末 以来,PVC材料的环境问题被广泛认识,一些发达国家已提出了限制或全面禁止使用PVC电缆的法令建议。有数据表明,西欧国家在线缆领域PVC的用 量,1994年为44l kt,占线缆所用高聚物的58%,而2000年,PVC在西欧线缆业总的用量是398 kt.占线缆所用高聚物的48%,总量和所占比例均呈下降趋势。近年来,控制和禁止使用PVC材料已形成了强有力的趋势。

虽然用无卤料取代PVC材料的呼声越来越高,但是PVC本身具有短期内还无法取代的优势(如价格低廉,阻燃性好,加工设备、工艺简单,硬度可调范围广,电绝缘性好,耐油、耐化学试剂等),所以短期内在全世界范围完全禁止PVC的使用并不现实[3]。

1.3 PP电缆料

PP因其机械性能、电性能、耐磨性、耐化学试剂特别是耐油的优越性能,大量用于电力电缆架空线及电器装备电缆。国外PP用于电线电缆绝缘开始于 60年代,至90年代中后期PP在美国用量已达10kt以上,在PP总用量中占据了较重要的份量。英国BP、13本字部兴产、德国拜尔等公司都有PP电缆 料牌号,但尤以美国开发的PP电线电缆牌号最多,并以Profax SE 191为最优良。由于要求耐低温和柔软性,所以国外线缆用PP为乙丙嵌段共聚物。
2 我国电缆料开发现状及发展趋势船用电缆中电缆料的开发现状及发展动向

自2000年开始,我国电缆料供不应求,部分产品甚至出现脱销。我国现有电线电缆生产企业近5000家。由于城乡电网改造、西部大开发、三蛱工 程及通信设施大面积升级改造对电线电缆产品的巨大需求.所以,从一段时间来看,电缆料在我国具有广泛的市场发展前景。预计到2005年,电缆料消耗树脂总 量可能增加到270 kt[4]。

2.1 PE电缆料

我国从20世纪80年代开始生产PE电缆料,主要用于通讯电缆和电力电缆。据调研,2000年我国国内电缆行业消耗PE电缆料约140 kt,其中国产料(64 kt)占有率约45%,进口料占4JD%,通用料替代占l5%;2001年,我国国内电缆工业消耗PE电缆料约180 kt,其中国产料67 kt,占有率约38%,进口料占47%,通用料替代占l5%[5]。

2.1.1通讯电缆料

随着通讯事业的发展,国内每年约增容电话1200万门,需通讯电线电缆绝缘料35 kt、护套料4JD kt.光缆年需树脂7 kt,至2000年需护套料数量成l0倍增长[6]。

通讯电缆绝缘料主要用HDPE。我国有50%的HDPE电缆料市场被进口料占有.主要有UCC的DGDK3364、DFDA 0610、DFDA 0580、DMD 3479等[5,7]。齐鲁石化已开发出适于高速加工的通讯电缆专用树脂QHj01.产品质量符合邮电部YD/T 76o—l995的要求。以此绝缘料制备的绝缘芯线和电缆制品符合邮电部YD/T 322一l996标准。

LDPE护套料是市话电缆最早使用的护套料,是我国最早生产、产量最大的电缆料,产品一般为黑色,可用于通讯电缆或电力电缆,近年还用于光缆。国产黑色LDPE护套料近年来普遍存在耐环境应力差、加工性不好的缺点,这是目前国内研究的重点。

线型低密度聚乙烯(IJ.DPE)绝缘料和护套料的开发在于加工性能的改善[8]。LLDPE的电气性能、机械性能和耐环境应力开裂性能等比 LDPE高,很适合于通讯电缆的绝缘料和护套料。近年来,齐鲁石化以IJ.DPE为基础料,研究开发出了LLDPE通信电缆绝缘料及护套料,物理性能满足 美国REA一200标准的要求,成缆的各项性能满足邮电部YD322-1996的要求,分别与美国UCC的1JDPE绝缘料DFDA 7540及护套料DFDA 6059相当,具有较高的经济效益。

随着我国电缆料事业的不断发展,近年来电缆料行业又出现了不少新产品,如齐鲁石化研制出了通信电缆用PE泡沫电缆绝缘料,以该专用料制备的发泡 绝缘芯线和电缆符合邮电部YD/T 322-1996标准和电缆生产厂家的要求,综合性能可与目前国际同类先进产品DGDA 3485相媲美;该公司研制的铁路通信电缆用PE物理发泡绝缘料,采用物理发泡绝缘,随着物理发泡绝缘加工技术的成熟及市场的认可,物理发泡绝缘通信电缆 正以逐年增加的趋势取代实心绝缘通信电缆。另外,上海石油化工股份有限公司采用北欧化工公司的“北星双峰”PE工艺生产出了双峰PE,集出色的物理性能、 电性能和优秀的加工性能于一身,非常适合作为通信电缆及光缆的护套材料[9]。

2.1.2 电力电缆用绝缘料[5]

交联PE在我国电力电缆生产中是主要的绝缘材料。低压电缆主要用硅烷交联PE料,目前的情况是供大于求,年产量约为5×104 km,比较大的生产企业一条生产线就具有年生产7 kt的能力。中压电缆(10kv级)用可交联料国内基本可以自给,年用量大致为20 30 kt。目前高压电缆用可交联料全部进口,用量大致为每年5—10 kt。我国目前l10 kV电缆的需求约21dm/a,需超净绝缘料约5 kt。此外,我国目前内半导电屏蔽料的需求约为5 kt.外半导电屏蔽料的需求为l0 kt。

电力电缆绝缘料一般用LDPE。目前,国内LDPE电力电缆专用料只能用于35kV以下电缆,主要产品为中国石油大庆石化分公司的19E和茂名 石化乙烯工业公司的510—000、535—000,上海石油化工股份有限公司的DJ 200A、DJ 210等。35kV以上的绝缘料,全部依靠进口,主要有UCC及Borealis公司的4201,日本字部兴产公司的UBEC180;LDPE电缆护套料 有日本宇部兴产公司的UBEC 600V。国内主要由于没有超净的PE原料包装,且原料LJ)PE交联度不够,因此无法满足高电压等级要求[10]。

2.1.3 电气装备线用绝缘料

随着全球环保意识的增强,在各类工程建设中,阻燃电缆的用量逐步增加,电力电缆、控制电缆、信号电缆等,均要求阻燃。近几年,已有部分地区的消 防部门要求使用无卤阻燃材料,因而低烟无卤材料是发展方向,其市场需求潜力很大。当前用量较大的是低烟无卤热塑性护套料,少量用可交联型护套料。此外,有 一些要求高的工程,电缆绝缘要求用可交联低烟无卤材料。

80代末,国内已开始研制低烟、低卤、低酸、无卤阻燃电缆材料配方和产品,有的生产厂已生产出低烟无卤阻燃电缆料,然而大部分都存在机械性能和 加工性能较差等问题。目前所使用的无卤阻燃电缆料在一定程度上还是依赖进口[8]。其国产化要求依然是国内电缆料生产企业应研究的课题。无卤阻燃电线电缆 是今后阻燃电线电缆的重点发展方向,估计近期年用量2 kt左右,预计2010年国内市场需求将达l5 kt以上。

2.1.4 半导电屏蔽材料

半导电屏蔽材料是中、高压电力电缆必须的配套材料。国外高压和超高压交联电缆用半导电屏蔽料指标要求很高,国内技术不过关,目前依赖进口。就 l0kV电力电缆用屏蔽料而言,国产料的性能和工艺也并不很理想。内外屏蔽料与绝缘料用量的比例大致为4:l,估计我国屏蔽料年用量为20—30 kt

2.2 PVC电缆料

在我国,PVC电缆料发展较早,品种、型号较多。近期,由于国内外环保要求的提高,我国PVC电缆料的发展也逐渐呈下降趋势。但由于PVC电缆 料价格低廉,加之机械性能优异等多种优势,使得我国PVC电缆料近期仍有一定的发展前途。近期国内开发的新产品主要有:PVC耐油料、亚光材料.辐照交联 PVC电缆料等。

目前虽然在国外还不会马上淘汰PVC电线电缆,但这不能不引起国内电线电缆行业的高度重视,国内应该注重研究非含铅的PVC或者开发新型不含卤 素的环保型电线电缆。尽管环保型电线电缆在国内大规模代替PVC电缆还要相当长的时间,但这是大势所趋。国内一些高档项目已经对此提出了要求。

2.3 PP电缆料

PP电缆料绝缘料被广泛应用于油井潜油泵电缆绝缘层上。我国潜油泵电缆生产厂每年约需5 kt PP电缆料,除部分国产料外,还需大量使用进口料。主要进口料为美国Himom公司的Pro—Fax SE191。

我国于8O年代初开始研制PP电线电缆绝缘料。

北京燕山石油化工有限公司首先研制成功了1336D和1396D,以后又相继研制出了1296D和2496D,后来齐鲁石化、上海化工厂、兰州化工研究院等单位也都进行了这方面的工作。

3 建议

a)目前,我国高压电力电缆用可交联绝缘料的需求巨大。具有较好的技术经济效益,基本全部进口,主要原因是国内没有基础树脂。因此,建议中国石油化工集团公司引进国外先进技术,开发生产高压电缆用超净PE绝缘料,以加快其国产化进程。

b)我国高压和超高压交联电缆用半导电屏蔽料及无卤阻燃电缆护套料基本依赖进口,另有一些电缆料(如高性能通讯电缆绝缘料)在一定程度上仍被进口料占有.应加大这些专用料的开发力度.以适应国内外市场的大量需求。

c)鉴于PVC电缆料的特殊情况如耐油料、亚光材料、辐射交联电缆料等仍有一定的发展前景,还应对其进行研究。

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