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工程塑料在低壓電器中的應用

低壓電器是指在交流電壓小于1200V ,直流電壓小于1500V的電路中起通斷,保護,控制或調節作用的電器。其主要應用包括小型斷路器和漏電保護開關、交流接觸器、塑殼斷路器等。

 

行業背景

歐盟的兩個電氣產品指令(包括低壓電氣)----WEEE指令、ROHS指令

 

從2006年7月1日開始,使用或含有重金屬(鉛、隔、汞、鉻)以及多溴二苯醚PBDE,多溴聯苯PBB等阻燃劑的電氣電子產品將不允許進入歐盟市場 。同時REACH法規中的高關注物質也已經超過30種,歐盟主要成員國對其的執行力度也在加強,這些都加大了電氣產品進入歐盟市場的門檻,需要提高電氣產 品的環保功能,需要低壓電器制造商承擔更大的環保責任。在低壓電器領域,熱塑性工程塑料將大部分代替熱固性塑料得到更廣泛的應用。

 

由于熱塑材料具有良好的回 收能力,可以使用30%至100%的回料,同時保持一定的機械強度和阻燃性能;與壓塑相比,周期縮短,無需耗時的修邊及烘爐干燥后處理,具有卓越的流動 性,可以通過增加模腔數目提高注塑生產率;節省熱固性材料的回收成本,由于密度低,零件重量降低近30%,提高了壓塑不能處理的復雜零件的設計自由度,節 省了后加工操作。

 

熱塑性工程塑料的選擇

 

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。

 

PBT是電子電器產品中用量僅次于尼龍的工程塑料,它們除具有尺寸穩定性好、耐溫、電絕緣性優良、耐候等特點外,同時還具有耐濕熱、低翹曲、易成型等特點。此類產 品主要用于接觸器底座、線圈骨架、保險絲盒、電子接插件、小型斷路器和漏電保護開關的內部零件,并可滿足不同顏色的需求。

 

改性方式

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。

 

機械性能與熱性能的改性

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,未經改性的PA、PBT不能滿足機械強度的要求,PA、PBT屬于結晶性材料,通過添加礦物、玻纖改性增強能顯著提高其機械性能與耐熱性。

 

阻燃性能的改性

在交流接觸器產品上用到的改性塑料材料,都要求材料必須滿足UL-94 1.6mmV-0、環保滿足歐盟RoHS和REACH標準、灼熱絲引燃溫度(GWT)為960℃、良好的電絕緣性能。

 

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。

 

參考資料:

http://www.doc88.com/p-161101400591.html

http://www.ahycdq.cn/display.asp?id=754

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