改性工程塑料在低壓電器上的應(yīng)用

改性工程塑料在低壓電器上的應(yīng)用

斷路器是低壓電器中產(chǎn)量最大的一種產(chǎn)品，其中塑殼斷路器能夠在電流超過跳脫設(shè)定后自動(dòng)切斷電流，對(duì)電路起到保護(hù)作用。斷路器的外殼塑殼是用改性工程塑料注塑成型為絕緣體裝置的外殼，同時(shí)外殼也用來(lái)隔離導(dǎo)體之間以及接地金屬部分。在高、中檔塑殼斷路器外殼改性工程塑料絕緣材料的選用上，外國(guó)公司的無(wú)鹵無(wú)磷阻燃或者阻燃增強(qiáng)PA6工程塑料的系列產(chǎn)品長(zhǎng)期處于壟斷地位。

很長(zhǎng)一段時(shí)間以來(lái)，該應(yīng)用領(lǐng)域由于供應(yīng)鏈管控和產(chǎn)品認(rèn)證的壁壘，國(guó)內(nèi)無(wú)鹵是外資和合資企業(yè)，還是有一定規(guī)模的大型民營(yíng)企業(yè)的斷路器外殼產(chǎn)品選用的改性工程塑料一直被國(guó)外公司壟斷，直到2011年后半年以來(lái)，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上逐漸有產(chǎn)品來(lái)參與競(jìng)爭(zhēng)，在這個(gè)背景下，逐漸有國(guó)內(nèi)改性塑料企業(yè)在下游客戶的大力支持下，加大產(chǎn)品的研發(fā)力度，逐漸推出相應(yīng)牌號(hào)產(chǎn)品與之對(duì)應(yīng)，打破國(guó)外產(chǎn)品長(zhǎng)期壟斷的局面。

改性工程塑料應(yīng)用于電器產(chǎn)品上，主要是基于塑料的絕緣性。從電性能方面考慮，塑料可大致分為三類：第一類是非極性的或低極性的塑料，如通用塑料中的大部份烯烴類塑料，像 PE、PP、PS 等。這類材料的介電常數(shù)和介電損耗低，電阻率高，而且不受外界頻率和溫度、濕度的影響。第二類是極性大的材料，如尼龍、增塑劑的 PVC以及酚醛模塑料等。它們的介電強(qiáng)度和介電損耗比第一類大得多，且電阻率也較低。第三類材料介于一二類之間，介電常數(shù)在 3～5 之間，tanδ在 10-3～10-2 之間，電阻在1014～1016Ω之間，這類材料有有機(jī)玻璃（聚甲基丙烯酸甲酯）、聚碳酸酯、PBT、聚酰亞胺等。

值得注意的是，第二類和第三類塑料受外界頻率、溫度和濕度的影響很大。但對(duì)于低壓電器用塑料而言，一般塑料都能勝任低壓電器對(duì)材料絕緣性的要求。相比之下，其力學(xué)性能、熱性能、阻燃性能、加工性能、是否環(huán)保、性價(jià)比和使用壽命等更為重要。PC、PA和 PBT 雖然屬于第二、三類材料，但由于其優(yōu)異的力學(xué)性能、熱性能和加工性能，是低壓電器領(lǐng)域選為首選的塑料材料。

最為普遍的PA品種主要是PA6和PA66，PA6具有優(yōu)異的綜合性能：韌性較好、性能穩(wěn)定性好；耐油、耐有機(jī)溶劑、耐化學(xué)藥品性能好；加工性能、表觀 性能優(yōu)良等。但是PA6 也存在著不足之處。受制于其熔點(diǎn)低影響，其耐溫受到限制。其次吸水性較大，導(dǎo)致材料的尺寸變化，同時(shí)材料變軟，還使得材料的絕緣性能有所降低，表面電阻率從1014ΩNaN降到1012～1013ΩNaN。PA66與 PA6 產(chǎn)品相比，PA66 有更高的機(jī)械強(qiáng)度，熱變形溫度有大幅度提高，給產(chǎn)品設(shè)計(jì)提供了方便，使用環(huán)境也有所放寬。該材料除應(yīng)用于小型斷路器、漏電保護(hù)器和接觸器外，還可用于微型開關(guān)，線圈骨架等產(chǎn)品。

用于低壓電器的塑料部件對(duì)力學(xué)性能和耐熱性都有一定的要求，純的材料不能滿足低壓電器對(duì)材料諸多性能的要求，需通過改性來(lái)實(shí)現(xiàn)。

阻燃改性一般通過添加阻燃劑實(shí)現(xiàn)，鹵系阻燃劑阻燃效率高、價(jià)格經(jīng)濟(jì)。目前常用的主要含溴阻燃劑，主要有十溴二苯乙烷、溴化苯乙烯、溴化環(huán)氧等，需要指出的 是，這些阻燃劑雖然都是鹵族的，但都符合ROHS、REACH法規(guī)要求，屬環(huán)保型材料。另一方面，無(wú)鹵阻燃劑也日漸成熟，主要有磷系、氮系、無(wú)機(jī)礦物或其 復(fù)配等。目前國(guó)外無(wú)鹵阻燃劑阻燃效果好，但價(jià)格昂貴，國(guó)內(nèi)阻燃劑主要存在耐溫不穩(wěn)定問題，在部分應(yīng)用受到限制，但隨著更嚴(yán)格的環(huán)保法規(guī)要求及無(wú)鹵阻燃技術(shù)的發(fā)展，無(wú)鹵阻燃材料應(yīng)用于低壓電器會(huì)是大勢(shì)所趨。