1、 诚信声明 本人声明： 我所呈交的本科毕业设计论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。 本人签名： 日期： 年 月 日 毕业设计（论文） II 本科生毕业设计（论文）任务书 设计（论文）题目： 105级 PVC 柔性母排绝缘 料 的研制 学院： 材料科学与工程 专业： 高分子材料与工程 班级： 学生： 指
2、导教师（含职称）： 专业负责人： 1设计（论文）的主要任务及目标 （ 1） 查找相关文献，制定实验 配方及方案 ，完成英文文献的翻译； （ 2）实验并实时 改善以三型 PVC 树脂或 PVC 2500 为基料的 PVC 柔性母排绝缘料 配方，使得制的 PVC 片能够达到以下性能： 延伸率： 150% 最高工作温度： 105 厚度： 2 0.2mm 自熄： UL 94 VO 介电强度： 20KV/mm 2设计（论文）的基本要求和内容 （ 1） 掌握文献查阅的方法以及掌握如何进行文献综述； （ 2）了解各种 PVC 柔性母排绝缘料 的发展和最近状况； （ 3）通过查阅文献和书籍，按照性能的要求设计
3、配方； （ 4）熟练掌握原料的共混及挤出工艺和片材的性能检测方法； （ 5）通过对比试验，将数据用 Origin 进行处理，得出最有方案； （ 6） 掌握基本的科研论文的写作方法。 3主要参考文献 1 Morsy M A, Shwehdi M H. A supportive approach into life testing and characterization of PVC and XLPE-insulated cable materialsC, Electrical Insulation and Dielectric Phenomena, 2005. CEIDP05. 2005 An
4、nual Report Conference on. IEEE, 2005: 210-213. 2 聂红云 , 夏锐 , 冯洪福等 . TCEP 在 PVC 绝缘料中的应用研究 J 塑料工业 ， 2012 (3): 115-117. 毕业设计（论文） III 3 郭洪 ,曹洪 ， 杨玲 ， 阻燃聚氯乙烯 （ PVC） 电缆料的研制 J. 安徽化工 ， 2005，4: 006. 4 陈祖敏 ， 吕建梅 . 低烟阻燃 PVC 电缆料的研制 J. 塑料科技 ， 1997 (4): 1-2. 4进度安排 设计（论文）各阶 段名称 起 止 日 期 1 文献查阅 2014 01 52014 02 20 2
5、 文献综述、翻译、开题 2014 02 23 2014 03 30 3 中期检查 2014 04 17 4 院级 论文答辩 2014 06 05 5 校级论文答辩 2014 06 122014 06 13 毕业设计（论文） IV 105级 PVC 柔性母排绝缘料的研制 摘 要 本课题主要致力于研究出 强度高 、 断裂伸长率较好 、 绝缘性好和阻燃性高 的PVC 柔性母排绝缘料 配方 。 因增塑剂和填料的使用量及基料型号等 对力学性能和电性能有着很多交叉影响，故在 调节配方组分 及配比方面 ， 我们在 原始设计配方 的基础上通过控制单一变量法，做一系列平行实验来研究 不同增塑剂 、不同型号基料、
6、增塑剂 量和填料量 等因素对 性能 的影响 。另外，对比分析 各大 因素对性能的交叉影响， 探索出能 得到强度高 、 断裂伸长率较好 、 绝缘性好和阻燃性高 的最佳 PVC 电缆料配方 原料配比 和 实验条件 。 相比于 前人进行的 PVC 柔性母排绝缘料 的研究 ，本实验的 研究不仅 限于 各单一组分对绝缘电缆的性能的影响， 还进行了多组分交叉影响的创新研究 。本课题旨在得出一个能够进行实际应用的新型配方。 关键词： 软质 PVC； 绝缘电缆料； 柔性母排 ； 105 级 PVC 电缆料； 毕业设计（论文） V Research of PVC flexible busbar insulati
7、on materials in 105 level ABSTRAT This subject is mainly devoted to develop PVC flexible busbar insulation materials with high strength, better breaking elongation, good insulation and high flame retardancy. Because the usage amount of plasticizers, filler and resins has a lot of overlapping influen
8、ce on mechanical property and electric property, in the aspect of adjusting formula composition and proportion, we make a series of parallel experiments to study that how different plasticizer， resins and the usage amount of plasticizers and filler have an influence on property by the method of cont
9、rolling a single variable in the base of original design formula. In addition, this paper makes a general analysis of the overlapping influence on property through a comparative study of different causes, and finds the best PVC flexible busbar insulation materials formula ratio of raw materials and
10、experimental conditions of high strength, better breaking elongation, good insulation and high flame retardancy. Compared with the predecessors research of PVC flexible busbar insulation materials, the study of this research is not only limited to the single components influence on the property of t
11、he insulated cables, but also conducted an innovation research of multicomponent overlapping influence. This subject is aim to get a new formulation with practical application. Key words: soft PVC, PVC flexible busbar, insulation cable materials, insulation materials in 105 level 毕业设计（论文） VI 目录 第 1
12、章 绪论 . 1 第 1 1 节 聚氯乙烯绝缘电缆料发展现状 . 1 第 1 2 节 聚氯乙烯柔性母排的发展要求 . 4 第 1 3 节 本课题研究的主要内容及意义 . 6 第 2 章 实验部分 . 7 第 2 1 节 实验原料 . 7 第 2 2 节 实验仪器 . 8 第 2 3 节 实验过程 . 8 第 3 章 结果与讨论 . 14 第 3 1 节实验测量数据 . 14 第 3 2 节 聚合物分子量对性能的影响 . 18 第 3. 3 节 增塑剂量的影响 . 19 第 3 4 节 填料量的影响 . 21 第 3 5 节 探索各因素交叉影响 . 23 第 3 6 节 配方的修缮及最优方案 .
13、 25 结 论 . 27 参考文献 . 28 致 谢 . 30 毕业设计（论文） 1 第 1 章 绪论 第 1 1 节 聚氯乙烯绝缘电缆料发展现状 1.1.1 软质 聚氯乙烯电缆料 在电缆行业中聚氯乙烯电缆料因为加工性能好、力学性能优良等优点受到广泛的应用。在国外，美洲的电缆产品发展最快，具体来说北美的 电缆产量占全世界的百分之二十六。电缆主要分为低压电缆和高压电缆等等。详情见表 1.1. 表 1.1 不同种类电缆产量份额 电缆种类 产量所占比例 低压电缆与用电线 36% 高压电缆 28% 绕包线 20% 铜芯通信电缆 7% 从产值方面来看光纤电缆和计算机用电缆占多数。 PVC 电缆料价格低廉
14、的优点使得它成为建筑用线的主要电缆料。它的这一优点正是得益于 PVC 来源丰富且加工方法简单。在二十世纪末 PVC 电缆进入到了各个行业，例如电力方面、电气装备方面及通信方面等等。同时 PVC 技术标准也应运而生。此时，在我国的 电线电缆行业传统 PVC 电缆成为使用最多的电缆材料。进入到二十一世纪后， PVC 电缆在电缆行业的占有率已经大于 70%，其中在千伏级电缆行业中 PVC 电缆的占有率更是高达 90%。这时第二版电线电缆手册也应运而生，并且修订了新版电线电缆用软 PVC 塑料（ 2002 年版）， PVC 在电缆行业的主体地位也实现了确立。 1 虽然 PVC 电缆发展已经有着很大的优
15、势，人们还是不断地适应时代潮流进行环保型 PVC 料的开发生产。其中包括上海在内的五个城市在城市轨道交通中使用了低烟低卤 PVC 电缆。其实从二十世纪结束时，人们逐渐注意到 PVC 对 环境的影响问题，部分发达国家更是对 PVC 电缆进行限制或全面禁止。对于一些西欧国家， PVC 电缆的占有率从 1994 年的 58%下降到 2000年的 48%，总量从 1994年的 441kt 下降到 2000 年的 398kt。这种控制或禁止聚氯乙烯材料的呼声越来越毕业设计（论文） 2 高。但是我们要较为理性的看待 PVC 这一问题，不应完全反对 PVC 材料。一些业内人士指出，无卤低烟电线价格较高，如果
16、不分辨使用的电路和场合不同，一味的使用环保电缆会大大提高成本。并且在国内众多生产 无卤低烟阻燃电缆 的厂家中技术成熟的很少不能满足客户要求。在许多使用场合其实并不 需要严格全部使用环保阻燃电缆，例如使用大量的建筑布线等。虽然 PVC 在环保方面不尽如人意，但它价格较低制造方便等优点。这正是验证了任何材料既不会是完美的也不会是一无是处的。 也正是因为 PVC 电缆在建筑布线领域的绝对优势使得 PVC 电缆随着房地产行业的迅速膨胀也有着自己的一席之地和较广的发展空间。在美洲 PVC 电线电缆仍保持 2%5%左右的增长速度。在限制 PVC 的西欧，也仅仅在部分类型的电缆放弃 PVC 改为使用聚烯烃材
17、料，在总体上也只是使得 PVC 使用量稍稍下降。这一切正是因为 PVC 具有价格低廉、加工方便、设备简单、阻 燃优异、电绝缘优良、耐油及化学试剂性好、工艺成熟、硬度可调等等突出的优势。虽然推广无卤环保缆料的呼声很高，但是短期内 PVC 并不会被完全禁止。 2 1.1.2 软质聚氯乙烯绝缘电缆的研究进展 对于我国的实际国情，进入 21 世纪后，我国出现了很多大型项目，例如：西部大开发、通信设施升级改造、城乡电网升级改造、三峡水利发电工程等。这些大型项目需要大量的电线电缆。这就使得虽然我国有近五千家电缆成产企业但还是无法满足我国对电线电缆的大量需求。电缆料仍然供不应求。也就是说在未来，我国的电缆料
18、还是有很大的发展空间。 在 PVC 生产中我们会人为加入增塑剂等助剂，而加入助剂会降低 PVC 的耐燃性。 PVC 分子中还有 Cl原子，在燃烧时会产生大量有害 HCl气体， HCl不仅对金属有强腐蚀性，还对人身体有害。 PVC 还会因燃烧不充分产生有毒烟雾。这些都不仅影响 PVC 的使用还对人的生命财产造成危害。 人们环保安全意识 逐渐建立 ， 环保 PVC 电缆料的研究和生产 迫在眉睫 。 这就要求我们进行低烟低毒PVC 电缆的研究。研究低烟低毒 PVC 对社会价值的贡献很大。 我们要使得新型 PVC 在机械性能和电性能方面与普通 PVC 相同，还要提高它的阻燃性能。有很多人对 PVC 的
19、配 方进行了细致的研究，观察不同增塑剂对PVC 阻燃性和发烟性的影响，不同填料和阻燃剂对 PVC 性能影响。其中我国的毕业设计（论文） 3 黄兆阁 针对 ZB 和 Sb2O3 的添加量对阻燃性能的影响 方面进行了研究 ， 同时他 还研究了 Al（ OH） 3 用量对阻燃性能的影响。 而我们想要开发不仅环保而且性能优良的聚氯乙烯电缆料就要首先控制生产过程中增塑剂、填料、阻燃剂加入的量。 在环保高性能聚氯乙烯电缆的开发热潮中涌现了众多新兴电缆产品， 如齐鲁石化 生产的“ 通信电缆用 PE 泡沫电缆绝缘料 ” ， 这种电缆 综合性能 十分优异赶得上 目前国际同类先进产品 （ DGDA 3485） 。
20、 此 公司采用物理发泡绝缘 生产出铁路通信电缆。物理发泡绝缘加工技术 发展的越来越好得到肯定后 物理发泡绝缘通信电缆 的发展也越来越快，大有 取代实心绝缘通信电缆 的趋势 。 又如 ，上海石油化工股份有限公司 生 产 的 双峰 PE， 使用 “北星双峰” PE 工艺 。这种材料 的物理性能 优异 、电性能 良好且 加工性能 很好 ， 这些优点使得该材料成为 通信电缆及光缆的护套材料 的首要选择 。 3 近期，由于国内环保要求的提高， 但是在 PVC 原料生产那步，主要运用的还是汞催化 4,在 2014 年国际汞公约的提出之后， PVC 的实用受到了严重的制约。 所以， 我国 PVC 电缆料的发
21、展也呈现比较低迷的状态 。但由于 PVC 的价格较为低廉， 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。 我国氯碱工业协会也在着力大力推行 PVC 绿色发展 1.1.3 软质聚氯乙烯绝缘电缆面临的挑战 聚氯乙烯（ PVC）树脂作为一种历史悠久的热塑性塑料，其柔软性可以通过加入不同量的增塑剂来调节。我们还可以将 PVC 与其他的聚合物共混改性来制备各种性能的塑料制品。 PVC 价格优廉，性能优良，因此它在电线电缆行业有着广泛的应用。例如现在生活用的 450V/750V 及以下绝缘的电线电缆和软线都很 多使用 PVC 作为基体树脂。 PVC 电缆由于其中掺入了大量的增塑
22、剂和其他助剂，其耐燃性不足，在燃烧时会产生对人体有害的 HCl 气体， HCl 还会对金属有很强的腐蚀作用。除了产生有毒气体，还会因为一些气体燃烧不完全而产生大量的烟雾，严重影响着人民的生命和财产安全。因此，研究开发低烟、低毒的PVC 电缆成为电缆阻燃工业迫切的需求，具有重要的社会价值。 由于线缆的应用领域不同而对电缆料的要求也不一样。 随着汽车工业的发展，汽车用线缆业日益增多，汽车用低压电缆有刮磨次数的要求，为此汽车线缆毕业设计（论文） 4 生产商对 PVC 电缆料提出了耐磨性的要 求，通常的电缆料远远不能满足要求，这就要求 PVC 电缆料的配方研制人员使用新的材料研制新的配方，以满足汽车线
23、缆商的要求。汽车高压点火线的用量也很大，它不同于其它线缆的特殊要求是要进行电线表面放电试验，因而要求 PVC 电缆料具有较高的体积电阻率，同时鉴于使用方面的要求，汽车线缆商还要求高压点火线要柔软有弹性，而对于 PVC电缆料来说，要柔软有弹性， 就要增加更多的增塑剂，而更多增塑剂的加入又意味着体积电阻率的下降， 这本身是一对矛盾，如何解决和处理好这一矛盾，是汽车线缆业对 PVC 电缆料提出的又一要求。 5 第 1 2 节 聚氯乙烯柔性母排的发展要求 1.2.1 聚氯乙烯柔性母排 柔性母排 ，又为叠片式绝缘软母排，是由多层防电晕、 扁平 且 薄 的 铜片导体叠加，外层 则 采用挤塑方式包覆绝缘层制作而成。导体绝缘 柔性 母排的导体 一般采用 T2 软态铜带， 其 可以分裸铜和镀锡铜两种。 绝缘 层 紧密 包在导体上，且容易剥离而不损伤导体；绝缘表面平整，色泽均匀；绝缘层的横断面上无目力可见的气泡和砂眼等缺陷。两芯及以上圆形电缆的绝缘线芯绞合成缆，最外层绞向为右向。成缆间隙用非吸湿性材料填充，填充物不粘连绝缘线芯。护套紧密挤包在成缆线芯或绕包带上，护套表 面光洁，色泽均匀，护套不粘连绝缘线芯。 图 1-1 叠片式绝缘软母排
