改性工程塑料在低壓電器上的應用

改性工程塑料在低壓電器上的應用

斷路器是低壓電器中產量最大的一種產品，其中塑殼斷路器能夠在電流超過跳脫設定后自動切斷電流，對電路起到保護作用。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，同時外殼也用來隔離導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，外國公司的無鹵無磷阻燃或者阻燃增強PA6工程塑料的系列產品長期處于壟斷地位。

很長一段時間以來，該應用領域由于供應鏈管控和產品認證的壁壘，國內無鹵是外資和合資企業，還是有一定規模的大型民營企業的斷路器外殼產品選用的改性工程塑料一直被國外公司壟斷，直到2011年后半年以來，國內市場上逐漸有產品來參與競爭，在這個背景下，逐漸有國內改性塑料企業在下游客戶的大力支持下，加大產品的研發力度，逐漸推出相應牌號產品與之對應，打破國外產品長期壟斷的局面。

改性工程塑料應用于電器產品上，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。但對于低壓電器用塑料而言，一般塑料都能勝任低壓電器對材料絕緣性的要求。相比之下，其力學性能、熱性能、阻燃性能、加工性能、是否環保、性價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，但由于其優異的力學性能、熱性能和加工性能，是低壓電器領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具有優異的綜合性能：韌性較好、性能穩定性好；耐油、耐有機溶劑、耐化學藥品性能好；加工性能、表觀 性能優良等。但是PA6 也存在著不足之處。受制于其熔點低影響，其耐溫受到限制。其次吸水性較大，導致材料的尺寸變化，同時材料變軟，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 產品相比，PA66 有更高的機械強度，熱變形溫度有大幅度提高，給產品設計提供了方便，使用環境也有所放寬。該材料除應用于小型斷路器、漏電保護器和接觸器外，還可用于微型開關，線圈骨架等產品。

用于低壓電器的塑料部件對力學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材料諸多性能的要求，需通過改性來實現。

阻燃改性一般通過添加阻燃劑實現，鹵系阻燃劑阻燃效率高、價格經濟。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法規要求，屬環保型材料。另一方面，無鹵阻燃劑也日漸成熟，主要有磷系、氮系、無機礦物或其 復配等。目前國外無鹵阻燃劑阻燃效果好，但價格昂貴，國內阻燃劑主要存在耐溫不穩定問題，在部分應用受到限制，但隨著更嚴格的環保法規要求及無鹵阻燃技術的發展，無鹵阻燃材料應用于低壓電器會是大勢所趨。