隨著世界電纜業(yè)的發(fā)展，相應(yīng)于以上電纜的各種電纜料的需求也在不斷增長(zhǎng)。
船用電纜中電纜料的開發(fā)現(xiàn)狀及發(fā)展動(dòng)向電線電纜用熱塑性樹脂主要有聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯(PP)、氟樹脂、氯化聚醚和聚酰胺等，其中應(yīng)用較廣泛的是PE、PVC和PP，本文綜述了這3種電纜料的國(guó)內(nèi)外開發(fā)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)。
船用電纜中電纜料的開發(fā)現(xiàn)狀及發(fā)展動(dòng)向1 世界電纜料的開發(fā)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)
近年來，世界電纜產(chǎn)品呈持續(xù)增長(zhǎng)狀態(tài)，發(fā)展*快的是美洲。北美國(guó)家電纜產(chǎn)品產(chǎn)量約為世界總產(chǎn)量的26%。世界電纜生產(chǎn)總量中的*大份額是低壓電 纜和電力行業(yè)用電線，約占總量的36%。隨后分別是高壓電纜，約占總量的28%;繞包線約占總量的20%;戶外敷設(shè)用銅芯通信電纜，約占總量的9%;計(jì)算 機(jī)用電纜以及其他類型的建筑物內(nèi)部的通信電纜，約占總量的7%。從電纜生產(chǎn)的產(chǎn)值來看，光纖光纜以及計(jì)算機(jī)用電纜，約占總量的25.4%，其中光纖光纜約 占總量的8.9% 。
從增長(zhǎng)幅度來看，增長(zhǎng)幅度*快的是光纖光纜：據(jù)Cahners In—Star集團(tuán)的調(diào)研報(bào)告，光纖光纜前景十分看好，在2005年之前，將以23%的年均增長(zhǎng)率增長(zhǎng).僅次于光纖光纜的是計(jì)算機(jī)電纜以及戶內(nèi)敷設(shè)用通信 電纜，電力電纜保持著小幅穩(wěn)步增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)。世界電線電纜產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)見表1 [1]。
隨著世界電纜業(yè)的發(fā)展，相應(yīng)于以上電纜的各種電纜料的需求也在不斷增長(zhǎng)。
船用電纜中電纜料的開發(fā)現(xiàn)狀及發(fā)展動(dòng)向1.1 PE電纜料
國(guó)外早于20世紀(jì)40年代就將PE用于通訊電纜。90年代中后期，PE電纜就已在PE制品中占據(jù)了重要位置。近年來.隨著環(huán)保呼聲的提高，國(guó)際上正逐步以PE代替PVC，使得PE電纜料樹脂的消耗量逐年提高。
1.1.1 PE高速擠出通訊電纜料
目前，國(guó)際上通常采用高密度聚乙烯(HDPE)或中密度聚乙烯(MDPE)作通訊絕緣料。HDPE的機(jī)械強(qiáng)度和電氣性能均較好，尤其具有較高的韌性，完全滿足絕緣料的使用要求。自7O年代中期，市話電纜的絕緣層已大部分采用HDPE [2]。
1.1.2 交聯(lián)PE電纜料
電力電纜正向交聯(lián)PE方向不斷發(fā)展。目前，國(guó)際上從1 kV低壓力纜，6.35 kV中低壓力纜至110 kV高壓力纜都傾向于用交聯(lián)PE。國(guó)際上交聯(lián)PE生產(chǎn)技術(shù)主要分三大類：輻射交聯(lián)主要生產(chǎn)電器裝備用電纜;硅烷交聯(lián)用硅烷作為交聯(lián)劑，在催化劑作用下使 PE交聯(lián);化學(xué)交聯(lián)以低密度聚乙烯(LDPE)為基料，有機(jī)過氧化物為交聯(lián)劑，適合于高溫、高壓、高頻等條件下使用的線纜，可制造6—35 kV、35.110 kV中高壓電纜、航空電纜、控制電纜等，其生產(chǎn)技術(shù)主要由美國(guó)GE公司發(fā)明并推廣應(yīng)用。
1.1.3 阻燃PE電纜料船用電纜中電纜料的開發(fā)現(xiàn)狀及發(fā)展動(dòng)向
80年代初，國(guó)外已研制出低煙無鹵阻燃電纜料。到80年代后期，已經(jīng)開發(fā)了**代電線電纜用無鹵阻燃塑料。同**代產(chǎn)品相比，**代無鹵阻燃塑料除了在阻燃性能、發(fā)煙性、毒性、腐蝕性能、力學(xué)性能、電性能上有所改進(jìn)外，其高速擠出性能是一大特征。
日本每年頒布5O余件與無鹵阻燃電纜料有關(guān)的**。這些**大多屬于日立電線株式會(huì)社、日本聯(lián)合碳化物公司以及藤倉(cāng)、住友、大日本等電線公司。 這類**試圖用不同的方法，解決無鹵阻燃電纜料的中心問題，即克服阻燃性能與其他性能的矛盾，對(duì)各種性能進(jìn)行綜合平衡;另有很多**致力于開發(fā)新型的配合 劑，其中氫氧化鎂是一種很重要的配合劑.已在很多國(guó)家取得**，并被許多國(guó)外權(quán)威文獻(xiàn)推薦
1.1.4 屏蔽電纜料
屏蔽電纜料是電纜中用于保護(hù)主絕緣層不被破壞的半導(dǎo)電復(fù)合材料。根據(jù)IEC 502規(guī)定，額定電壓在1.8/3.0 kV以上時(shí)以及用PVC、乙丙橡膠絕緣的電纜，額定電壓在3.6/6.0 kV時(shí)，必須使用內(nèi)外半導(dǎo)電屏蔽層。
目前，國(guó)際上已有不少聚烯烴制造商開發(fā)并生產(chǎn)出了交聯(lián)PE電纜用半導(dǎo)電屏蔽專用料。如美國(guó)UCC公司，主要牌號(hào)包括HFDA-0590、 HFDA一0585、HF.DA--08804;13本字部興產(chǎn)公司，主要牌號(hào)有UBECV315、VBECV 319;英國(guó)BP公司.主要牌號(hào)為HFDM 0595(黑色)、H315 ES(黑色)、H310 ES(黑色)。
1.2 PVC電纜料船用電纜中電纜料的開發(fā)現(xiàn)狀及發(fā)展動(dòng)向
在電線電纜的絕緣和護(hù)套材料中，PVC比較便宜，機(jī)械性能優(yōu)良，加工方便，使得它長(zhǎng)久以來成為電線電纜行業(yè)使用數(shù)量*多的材料。進(jìn)入20世紀(jì)末 以來,PVC材料的環(huán)境問題被廣泛認(rèn)識(shí)，一些發(fā)達(dá)國(guó)家已提出了限制或**禁止使用PVC電纜的法令建議。有數(shù)據(jù)表明，西歐國(guó)家在線纜領(lǐng)域PVC的用 量，1994年為44l kt，占線纜所用高聚物的58%，而2000年，PVC在西歐線纜業(yè)總的用量是398 kt.占線纜所用高聚物的48%，總量和所占比例均呈下降趨勢(shì)。近年來，控制和禁止使用PVC材料已形成了強(qiáng)有力的趨勢(shì)。
雖然用無鹵料取代PVC材料的呼聲越來越高，但是PVC本身具有短期內(nèi)還無法取代的優(yōu)勢(shì)(如價(jià)格低廉，阻燃性好，加工設(shè)備、工藝簡(jiǎn)單，硬度可調(diào)范圍廣，電絕緣性好，耐油、耐化學(xué)試劑等)，所以短期內(nèi)在全世界范圍完全禁止PVC的使用并不現(xiàn)實(shí)[3]。
1.3 PP電纜料
PP因其機(jī)械性能、電性能、耐磨性、耐化學(xué)試劑特別是耐油的優(yōu)越性能，大量用于電力電纜架空線及電器裝備電纜。國(guó)外PP用于電線電纜絕緣開始于 60年代，至90年代中后期PP在美國(guó)用量已達(dá)10kt以上，在PP總用量中占據(jù)了較重要的份量。英國(guó)BP、13本字部興產(chǎn)、德國(guó)拜爾等公司都有PP電纜 料牌號(hào)，但尤以美國(guó)開發(fā)的PP電線電纜牌號(hào)*多，并以Profax SE 191為*優(yōu)良。由于要求耐低溫和柔軟性，所以國(guó)外線纜用PP為乙丙嵌段共聚物。
2 我國(guó)電纜料開發(fā)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)船用電纜中電纜料的開發(fā)現(xiàn)狀及發(fā)展動(dòng)向
自2000年開始，我國(guó)電纜料供不應(yīng)求，部分產(chǎn)品甚至出現(xiàn)脫銷。我國(guó)現(xiàn)有電線電纜生產(chǎn)企業(yè)近5000家。由于城鄉(xiāng)電網(wǎng)改造、西部大開發(fā)、三蛺工 程及通信設(shè)施大面積升級(jí)改造對(duì)電線電纜產(chǎn)品的巨大需求.所以，從一段時(shí)間來看，電纜料在我國(guó)具有廣泛的市場(chǎng)發(fā)展前景。預(yù)計(jì)到2005年，電纜料消耗樹脂總 量可能增加到270 kt[4]。
2.1 PE電纜料
我國(guó)從20世紀(jì)80年代開始生產(chǎn)PE電纜料，主要用于通訊電纜和電力電纜。據(jù)調(diào)研，2000年我國(guó)國(guó)內(nèi)電纜行業(yè)消耗PE電纜料約140 kt，其中國(guó)產(chǎn)料(64 kt)占有率約45%，進(jìn)口料占4JD%，通用料替代占l5%;2001年，我國(guó)國(guó)內(nèi)電纜工業(yè)消耗PE電纜料約180 kt，其中國(guó)產(chǎn)料67 kt，占有率約38%，進(jìn)口料占47%，通用料替代占l5%[5]。
2.1.1通訊電纜料
隨著通訊事業(yè)的發(fā)展，國(guó)內(nèi)每年約增容電話1200萬(wàn)門，需通訊電線電纜絕緣料35 kt、護(hù)套料4JD kt.光纜年需樹脂7 kt，至2000年需護(hù)套料數(shù)量成l0倍增長(zhǎng)[6]。
通訊電纜絕緣料主要用HDPE。我國(guó)有50%的HDPE電纜料市場(chǎng)被進(jìn)口料占有.主要有UCC的DGDK3364、DFDA 0610、DFDA 0580、DMD 3479等[5,7]。齊魯石化已開發(fā)出適于高速加工的通訊電纜專用樹脂QHj01.產(chǎn)品質(zhì)量符合郵電部YD/T 76o—l995的要求。以此絕緣料制備的絕緣芯線和電纜制品符合郵電部YD/T 322一l996標(biāo)準(zhǔn)。
LDPE護(hù)套料是市話電纜*早使用的護(hù)套料，是我國(guó)*早生產(chǎn)、產(chǎn)量*大的電纜料，產(chǎn)品一般為黑色，可用于通訊電纜或電力電纜，近年還用于光纜。國(guó)產(chǎn)黑色LDPE護(hù)套料近年來普遍存在耐環(huán)境應(yīng)力差、加工性不好的缺點(diǎn)，這是目前國(guó)內(nèi)研究的重點(diǎn)。
線型低密度聚乙烯(IJ.DPE)絕緣料和護(hù)套料的開發(fā)在于加工性能的改善[8]。LLDPE的電氣性能、機(jī)械性能和耐環(huán)境應(yīng)力開裂性能等比 LDPE高，很適合于通訊電纜的絕緣料和護(hù)套料。近年來，齊魯石化以IJ.DPE為基礎(chǔ)料，研究開發(fā)出了LLDPE通信電纜絕緣料及護(hù)套料，物理性能滿足 美國(guó)REA一200標(biāo)準(zhǔn)的要求，成纜的各項(xiàng)性能滿足郵電部YD322-1996的要求，分別與美國(guó)UCC的1JDPE絕緣料DFDA 7540及護(hù)套料DFDA 6059相當(dāng)，具有較高的經(jīng)濟(jì)效益。
隨著我國(guó)電纜料事業(yè)的不斷發(fā)展，近年來電纜料行業(yè)又出現(xiàn)了不少新產(chǎn)品，如齊魯石化研制出了通信電纜用PE泡沫電纜絕緣料，以該專用料制備的發(fā)泡 絕緣芯線和電纜符合郵電部YD/T 322-1996標(biāo)準(zhǔn)和電纜生產(chǎn)廠家的要求，綜合性能可與目前國(guó)際同類先進(jìn)產(chǎn)品DGDA 3485相媲美;該公司研制的鐵路通信電纜用PE物理發(fā)泡絕緣料，采用物理發(fā)泡絕緣，隨著物理發(fā)泡絕緣加工技術(shù)的成熟及市場(chǎng)的認(rèn)可，物理發(fā)泡絕緣通信電纜 正以逐年增加的趨勢(shì)取代實(shí)心絕緣通信電纜。另外，上海石油化工股份有限公司采用北歐化工公司的“北星雙峰”PE工藝生產(chǎn)出了雙峰PE，集出色的物理性能、 電性能和優(yōu)良的加工性能于一身，非常適合作為通信電纜及光纜的護(hù)套材料[9]。
2.1.2 電力電纜用絕緣料[5]
交聯(lián)PE在我國(guó)電力電纜生產(chǎn)中是主要的絕緣材料。低壓電纜主要用硅烷交聯(lián)PE料，目前的情況是供大于求，年產(chǎn)量約為5×104 km，比較大的生產(chǎn)企業(yè)一條生產(chǎn)線就具有年生產(chǎn)7 kt的能力。中壓電纜(10kv級(jí))用可交聯(lián)料國(guó)內(nèi)基本可以自給，年用量大致為20 30 kt。目前高壓電纜用可交聯(lián)料全部進(jìn)口，用量大致為每年5—10 kt。我國(guó)目前l(fā)10 kV電纜的需求約21dm/a，需超凈絕緣料約5 kt。此外，我國(guó)目前內(nèi)半導(dǎo)電屏蔽料的需求約為5 kt.外半導(dǎo)電屏蔽料的需求為l0 kt。
電力電纜絕緣料一般用LDPE。目前，國(guó)內(nèi)LDPE電力電纜專用料只能用于35kV以下電纜，主要產(chǎn)品為中國(guó)石油大慶石化分公司的19E和茂名 石化乙烯工業(yè)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以上的絕緣料，全部依靠進(jìn)口，主要有UCC及Borealis公司的4201，日本字部興產(chǎn)公司的UBEC180;LDPE電纜護(hù)套料 有日本宇部興產(chǎn)公司的UBEC 600V。國(guó)內(nèi)主要由于沒有超凈的PE原料包裝，且原料LJ)PE交聯(lián)度不夠，因此無法滿足高電壓等級(jí)要求[10]。
2.1.3 電氣裝備線用絕緣料
隨著全球環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，在各類工程建設(shè)中，阻燃電纜的用量逐步增加，電力電纜、控制電纜、信號(hào)電纜等，均要求阻燃。近幾年，已有部分地區(qū)的消 防部門要求使用無鹵阻燃材料，因而低煙無鹵材料是發(fā)展方向，其市場(chǎng)需求潛力很大。當(dāng)前用量較大的是低煙無鹵熱塑性護(hù)套料，少量用可交聯(lián)型護(hù)套料。此外，有 一些要求高的工程，電纜絕緣要求用可交聯(lián)低煙無鹵材料。
80代末，國(guó)內(nèi)已開始研制低煙、低鹵、低酸、無鹵阻燃電纜材料配方和產(chǎn)品，有的生產(chǎn)廠已生產(chǎn)出低煙無鹵阻燃電纜料，然而大部分都存在機(jī)械性能和 加工性能較差等問題。目前所使用的無鹵阻燃電纜料在一定程度上還是依賴進(jìn)口[8]。其國(guó)產(chǎn)化要求依然是國(guó)內(nèi)電纜料生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)研究的課題。無鹵阻燃電線電纜 是今后阻燃電線電纜的重點(diǎn)發(fā)展方向，估計(jì)近期年用量2 kt左右，預(yù)計(jì)2010年國(guó)內(nèi)市場(chǎng)需求將達(dá)l5 kt以上。
2.1.4 半導(dǎo)電屏蔽材料
半導(dǎo)電屏蔽材料是中、高壓電力電纜必須的配套材料。國(guó)外高壓和超高壓交聯(lián)電纜用半導(dǎo)電屏蔽料指標(biāo)要求很高，國(guó)內(nèi)技術(shù)不過關(guān)，目前依賴進(jìn)口。就 l0kV電力電纜用屏蔽料而言，國(guó)產(chǎn)料的性能和工藝也并不很理想。內(nèi)外屏蔽料與絕緣料用量的比例大致為4：l，估計(jì)我國(guó)屏蔽料年用量為20—30 kt
2.2 PVC電纜料
在我國(guó)，PVC電纜料發(fā)展較早，品種、型號(hào)較多。近期，由于國(guó)內(nèi)外環(huán)保要求的提高，我國(guó)PVC電纜料的發(fā)展也逐漸呈下降趨勢(shì)。但由于PVC電纜 料價(jià)格低廉，加之機(jī)械性能優(yōu)異等多種優(yōu)勢(shì)，使得我國(guó)PVC電纜料近期仍有一定的發(fā)展前途。近期國(guó)內(nèi)開發(fā)的新產(chǎn)品主要有：PVC耐油料、亞光材料.輻照交聯(lián) PVC電纜料等。
目前雖然在國(guó)外還不會(huì)馬上淘汰PVC電線電纜，但這不能不引起國(guó)內(nèi)電線電纜行業(yè)的高度重視，國(guó)內(nèi)應(yīng)該注重研究非含鉛的PVC或者開發(fā)新型不含鹵 素的環(huán)保型電線電纜。盡管環(huán)保型電線電纜在國(guó)內(nèi)大規(guī)模代替PVC電纜還要相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間，但這是大勢(shì)所趨。國(guó)內(nèi)一些**項(xiàng)目已經(jīng)對(duì)此提出了要求。
2.3 PP電纜料
PP電纜料絕緣料被廣泛應(yīng)用于油井潛油泵電纜絕緣層上。我國(guó)潛油泵電纜生產(chǎn)廠每年約需5 kt PP電纜料，除部分國(guó)產(chǎn)料外，還需大量使用進(jìn)口料。主要進(jìn)口料為美國(guó)Himom公司的Pro—Fax SE191。
我國(guó)于8O年代初開始研制PP電線電纜絕緣料。
北京燕山石油化工有限公司首先研制成功了1336D和1396D，以后又相繼研制出了1296D和2496D，后來齊魯石化、上?；S、蘭州化工研究院等單位也都進(jìn)行了這方面的工作。
3 建議
a)目前，我國(guó)高壓電力電纜用可交聯(lián)絕緣料的需求巨大。具有較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益，基本全部進(jìn)口，主要原因是國(guó)內(nèi)沒有基礎(chǔ)樹脂。因此，建議中國(guó)石油化工集團(tuán)公司引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，開發(fā)生產(chǎn)高壓電纜用超凈PE絕緣料，以加快其國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程。
b)我國(guó)高壓和超高壓交聯(lián)電纜用半導(dǎo)電屏蔽料及無鹵阻燃電纜護(hù)套料基本依賴進(jìn)口，另有一些電纜料(如高性能通訊電纜絕緣料)在一定程度上仍被進(jìn)口料占有.應(yīng)加大這些專用料的開發(fā)力度.以適應(yīng)國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)的大量需求。
c)鑒于PVC電纜料的特殊情況如耐油料、亞光材料、輻射交聯(lián)電纜料等仍有一定的發(fā)展前景，還應(yīng)對(duì)其進(jìn)行研究。