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耐熱與高溫電線電纜詳解
普通電線電纜以塑料和橡膠為絕緣護套，這類常規(guī)工程材料來源豐富、成本較低，可滿足大規(guī)模生產(chǎn)需求。但在石油化工、鋼鐵、航空航天、造船、軍工、制藥、食品、塑料機械、鍋爐等與高溫相關(guān)的特殊行業(yè)中，普通電線電纜無法適應(yīng)高溫工況，使用耐溫型電線電纜，才能保障電力傳輸和信號傳輸?shù)陌踩€(wěn)定。
隨著我國經(jīng)濟快速發(fā)展，特種行業(yè)對高溫電纜的需求進入高速增長階段，耐熱和高溫電纜年產(chǎn)量以20%的速度遞增。作為特種電纜的重要組成部分，高溫電纜生命力強，市場呈現(xiàn)供不應(yīng)求的態(tài)勢，我國每年需從*進口約二十億元的高溫電纜，以滿足國內(nèi)建設(shè)需求。
南粵電纜廠為大家詳細(xì)解讀，什么樣的工作溫度可稱為耐熱與高溫電纜，以及其相關(guān)特性、分類及應(yīng)用。
一、耐熱與高溫電纜的溫度界定
普通電線電纜的絕緣和護套采用普通工程橡膠和塑料（均為絕緣級），不同材料的工作溫度存在差異：常見電纜用橡膠材料（丁苯橡膠、乙丙橡膠、天然橡膠、氯磺化聚乙烯等），工作溫度為60～75℃；常見電纜用塑料材料（聚氯乙烯、聚乙烯、交聯(lián)聚乙烯、聚丙烯等），工作溫度為70～90℃。這類電纜并不屬于嚴(yán)格意義上的耐熱或高溫電纜。
行業(yè)內(nèi)對耐熱與高溫電纜的溫度界定明確：耐熱電纜一般指工作溫度在90～155℃及以下的電纜；高溫電纜則指工作溫度在180℃及以上的電纜。要解決普通電纜不耐高溫的問題，核心是對現(xiàn)有材料進行改性處理，或采用本身具備耐高溫性能的絕緣級材料。
二、耐熱和高溫電線電纜的主要特點
耐熱和高溫電線電纜的*與應(yīng)用，主要由兩種核心需求驅(qū)動，對應(yīng)不同的產(chǎn)品特點，具體如下：
（一）高溫環(huán)境適配型電纜
此類電纜主要用于環(huán)境溫度較高的場景，需在長期高溫環(huán)境下正常傳輸信號或電能。普通電纜在高溫環(huán)境下易出現(xiàn)絕緣老化、焦燒現(xiàn)象，進而喪失使用性能、遭到損壞；而高溫電纜在額定高溫下可穩(wěn)定工作，信號或電能傳輸性能不受影響，且能保證較長的使用壽命。這類電纜是高溫電纜中常見、應(yīng)用廣泛的類型，其使用特性也易理解。
（二）增載型高溫電纜
此類電纜的核心目的是在保證載流能力的前提下，減小電纜外徑和重量，向輕量化方向發(fā)展。通常情況下，電纜工作溫度越高，相同截面的電纜載流量越大。在飛機、汽車等對重量控制要求高的場合，輕量化的意義尤為突出——利用高溫電纜可大幅減小電纜截面，例如工作溫度從90℃升至155℃時，電纜載流能力可提升50%；在相同載流量下，電纜重量可減輕一半，同時成本也會有所降低。需要注意的是，在提升載流能力的同時，大多數(shù)絕緣材料的電能損耗也會相應(yīng)增加。
三、耐熱型電線電纜的分類及改性方式
耐熱型電線電纜主要分為兩類：一類是采用耐熱材料制成的電纜，另一類是通過對普通電纜材料進行改性處理，使其達到耐熱性能要求的電纜。
（一）耐熱材料制成的電線電纜
此類電纜的絕緣和護套材料本體樹脂本身就具備耐熱性能，主要品種及對應(yīng)耐溫等級如下：聚氨脂（可達155℃級）、聚脂（可達135℃）、聚偏氟乙烯（150℃）、尼龍（可達115℃），這類電纜常用于通信、汽車、電機、建筑等行業(yè)，可適配中等溫度工況需求。
（二）普通電纜材料的耐熱改性處理
通過多種改性方式，可提升普通電纜材料的耐熱等級，擴大其應(yīng)用范圍，具體改性方式及應(yīng)用如下：
1、橡膠材料的耐熱改性
普通橡膠材料耐熱性較差，提升工作溫度的空間有限。丁苯橡膠、氯丁橡膠、氯磺化聚乙烯等普通橡膠，需添加大量熱穩(wěn)定劑并經(jīng)過交聯(lián)處理，才能使工作溫度達到90℃，因此這類改性橡膠電纜仍不能稱為嚴(yán)格意義上的耐熱電纜，主要應(yīng)用于橡膠絕緣移動用軟電線、橡膠絕緣軟電力電纜和控制電纜等場景。
值得注意的是，三元乙丙橡膠可通過改性處理，將耐溫等級提升至135℃，同時具備較好的絕緣性能，在橡膠類耐熱電纜領(lǐng)域具有良好的發(fā)展前景。
2、聚氯乙烯電纜的改性
普通聚氯乙烯電纜的工作溫度為70℃，其材料具有良好的可混性，為改性處理提供了可能。通過添加大量熱穩(wěn)定劑，可將聚氯乙烯的耐熱等級從70℃提升至90℃或105℃，大幅擴大了這種傳統(tǒng)材料的適用性，這也是聚氯乙烯電纜長期廣泛應(yīng)用的重要原因之一。
90℃級聚氯乙烯電纜料常用于交聯(lián)聚乙烯電纜護套，主要應(yīng)用于電力、控制和電氣裝備線纜；聚氯乙烯丁腈復(fù)合物的主要成分是聚氯乙烯，因此其改性性能與聚氯乙烯絕緣電纜一致。得益于改性技術(shù)，本可能被淘汰的聚氯乙烯電纜料，在護套領(lǐng)域的應(yīng)用將持續(xù)較長時間。
3、聚乙烯電纜的改性
聚乙烯材料塑性較好，但可填充性較差，無法通過填加熱穩(wěn)定劑的方式提高耐熱溫度。目前主要通過三種交聯(lián)方式實現(xiàn)改性：一是DCP干法化學(xué)交聯(lián)，可將工作溫度提升至90℃，主要用于中高壓電力電纜；二是硅烷溫水交聯(lián)，同樣可達到90℃耐溫等級，主要用于低壓電纜；三是輻照交聯(lián)改性，可大幅提升聚烯烴（主要是聚乙烯）的工作溫度，根據(jù)改性條件不同，耐溫等級可達到105℃、125℃、135℃、150℃，*部分產(chǎn)品可提升至180℃。
輻照交聯(lián)的核心原理是通過高能電子轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的鍵能，增強分子結(jié)構(gòu)的熱穩(wěn)定性，同時搭配適當(dāng)?shù)臒岱€(wěn)定劑，根據(jù)能級大小和熱穩(wěn)定劑效能，劃分不同的耐熱等級。工業(yè)上常用的輻照交聯(lián)加工設(shè)備為電子加速器，通過提高電子束高壓增加能量，實現(xiàn)聚烯烴材料的交聯(lián)，電纜加工常用加速器能級為1.0~3MeV。此外，輻照交聯(lián)還可應(yīng)用于橡膠、聚氯乙烯和氟塑料等材料的改性。
輻照交聯(lián)聚烯烴電線電纜主要用于耐熱建筑線、汽車線、航空導(dǎo)線、機車線和電機電器引接線等場景。
綜上，耐熱電纜屬于中等溫度等級電纜，具備一定的耐熱性能，可適應(yīng)特定溫度環(huán)境。其廣泛的應(yīng)用場景是電力傳輸領(lǐng)域，在保證絕緣性能的前提下，提升電纜載流能力、減小電纜重量和截面，對工業(yè)生產(chǎn)具有重要意義。
