工程塑料在低压电器中的应用

塑料在低压电器中的应用 1、低压电器对塑料材料的一般要求 塑料应用于电器产品上，主要是基于它的绝缘性。 从电性能方面考虑，塑料可大致分为三类： 第一类是非极性的或稍带极性的塑料，如通用塑料中的大部份烯烃类塑料，像PE、PP、PS等。这类材料的介电常数和介电损耗低，电阻率高，而且不受外界频率和温度、湿度的影响。 第二类是极性大的材料，如有增塑剂的PVC、酚醛模塑料以及尼龙等。它们的介电强度和介电损耗比第一类大得多，且电阻率也较低。 第三类材料介于一二类之间，介电常数在3～5之间，tanδ在10-3～10-2之间，电阻在1014～1016Ω之间，这类材料有有机玻璃（聚甲基丙烯酸甲酯）、聚碳酸酯、PBT、聚酰亚胺等。值得注意的是，第二类和第三类塑料受外界频率、温度和湿度的影响很大。 但对于低压电器用塑料而言，电绝缘性往往并不很重要，这是因为由于绝缘引起的问很少，一般塑料都能胜任低压电器对材料绝缘性的要求。相比之下，其他性能就显得更重要些，这些性能包括：力学性能、热性能、阻燃性能、加工性能、是否环保、性价比和使用寿命等。 聚碳酸酯、尼龙和PBT虽然属于第二三类材料，但由于其优异的力学性能、热性能和加工性能，被低压电器制造商选为首选材料。但纯的材料还不能满足低压电器对材料诸多性能的要求，因些需通过改性来实现。   2、工程塑料的改性及效果 2.1力学性能和热性能的改进 尼龙（PA）和PBT属结晶型材料，添加矿物或玻璃纤维可大大提高材料的力学性能和热性能。尤以玻璃纤维增强效果最为明显，附是不同材料改性前后的对照表。 2.2 阻燃性能的改进 出于安全原因，用于电子电器的塑料产品均需要阻燃。传统的阻燃剂被认为是不环保的，易产生二恶英等致癌物质，欧盟已明令禁止在电子电气产品中使用某些有害物质，因此，电子电器用塑料均要采用环保型阻燃剂。 2.2.1有卤环保型阻燃体系 在塑料中使用有卤阻燃剂量最大的是十溴联苯醚。虽然欧盟在禁止使用的有害物质中将其列为豁免名单，但由于在生产这种阻燃剂时，其相关的副产物难于除尽，因此选用十溴联苯醚存在着潜在的危险。目前可供选用的有卤环保型阻燃剂有十溴二苯乙烷、溴化聚苯乙烯、溴化环氧、BC—58（苯氧基四溴双酚A碳酸酯齐聚物）等。 2.2.2 无卤环保型阻燃体系 随着欧盟RoHS指令的颁布实施，无卤阻燃已是大势所趋。目前较成熟的无卤阻燃剂有三大类：一是磷系阻燃剂、二是氮系阻燃剂、三是氢氧化物阻燃剂。磷系阻燃剂和氮系阻燃剂可用于PC、尼龙和PBT中。近几年还开发了硅系阻燃剂和芳香族磺酸盐类阻燃剂，这些阻燃剂用到PC中起到了很好的效果。   3、电器专用料的性能与用途 3.1 PA6电器专用料 PA6具有优异的综合性能：强度高、韧性较好（湿态）；耐油、耐有机溶剂、耐化学药品性能好；摩擦系数小，自润滑性能优良；加工性能好。随着电子电器和通信设备朝小型化、轻量化、高性能化发展，尼龙改性材料的用量越来越大。 但是PA6也存在着不足之处。首先是阻燃性能不好，未经过改性的尼龙材料不能满足电器行业对材料阻燃性能的要求。其次吸水性较大，导致材料的尺寸变化，同时材料变软，还使得材料的绝缘性能有所降低，表面电阻率从1014Ω.cm降到1012～1013Ω.cm。 3.2 PA66电器专用料 目前电子电器产品正朝着小型化和多功能化方向发展，因此要求所使用的工程塑料不但要阻燃、环保，而且要耐更高的环境温度。由于PA6自身熔点的限制，改性产品的耐热性在某些场合达不到要求。为此我们开发了以PA66为基材的电器用阻燃增强材料。 与PA6产品相比，PA66力学性能有所改进，热变形温度有大幅度提高，这就给产品提供了方便，使用环境也有所放宽。 该产品除应用于小型断路器、漏电保护器和接触器外，还可用于微型开关，线圈骨架等产品。 3.3 PBT工程塑料 PBT是电子电器产品中用量仅次于尼龙的工程塑料，它们除具有尺寸稳定性好、耐温、电绝缘性优良、耐候等特点外，同时还具有耐湿热、低翘曲、易成型等特点。 此类产品主要用于接触器底座、线圈骨架、保险丝盒、电子接插件、小型断路器和漏电保护开关的内部零件，并可满足不同颜色的需求。   4、工程塑料的发展方向 4.1 良好的电气性能 工程塑料一般都具有良好的电绝缘性。电气强度、表面电阻率、体积电阻率等都很高，通常情况完全能满足低压电器产品的要求。但在潮湿和有化学介质存在下往往会发生爬电和击穿现象，这就要求材料具有较高的CTI值。理想材料的CTI 材值在500V以上。 4.2 较高的耐热性能 工程塑料的使用温度一般都在100℃以上，但在低压电器中由于异常现象往往会引起局部过热，这就要求所使用的塑料耐更高的温度。填充PA6一般能耐到150℃以上，玻纤增强PA6可耐到200℃，但对于功能集成，采用小型薄壁化设计的低压电器产品，往往使用耐温达到240℃的增强PA66产品。对于低压电器中耐温等级更高的小型结构件，目前可供选择的还有PA46，它可耐到280℃的高温。 4.3 优异的阻燃性能 上面介绍的几种材料都是阻燃性材料。但由于环保要求，传统卤系阻燃剂的使用受到制约。环保概念提出的初期，无卤阻燃剂的阻燃效果并不专理想，一般只有V-2级，近期许多大公司相继开发了可达到V-0级的无卤阻燃剂。更先进的办法是在聚合过程中在大分子链上联接起阻燃作用的成分。材料的阻燃性能、电气性能和耐热性能之间是一种制约关系。同一种基材的材料，往往阻燃性好时电气性能和耐热性能都有所下降，因此开发阻燃V-0级、CTI值大于550V，热变形温度大于280℃的材料是未来环保型工程塑料的发展方向。目前低压电器正朝着小型化、多功能、高电流方向发展，这就要求所使用的塑料材料强度更好、耐温更高。目前各大公司也在探讨特种工程塑料的改性工作，以便更好地为低压电器制造商提供高性能的塑料材料。