改性工程塑料在低压电器上的应用

改性工程塑料在低压电器上的应用

断路器是低压电器中产量最大的一种产品，其中塑壳断路器能够在电流超过跳脱设定后自动切断电流，对电路起到保护作用。断路器的外壳塑壳是用改性工程塑料注塑成型为绝缘体装置的外壳，同时外壳也用来隔离导体之间以及接地金属部分。在高、中档塑壳断路器外壳改性工程塑料绝缘材料的选用上，外国公司的无卤无磷阻燃或者阻燃增强PA6工程塑料的系列产品长期处于垄断地位。

很长一段时间以来，该应用领域由于供应链管控和产品认证的壁垒，国内无卤是外资和合资企业，还是有一定规模的大型民营企业的断路器外壳产品选用的改性工程塑料一直被国外公司垄断，直到2011年后半年以来，国内市场上逐渐有产品来参与竞争，在这个背景下，逐渐有国内改性塑料企业在下游客户的大力支持下，加大产品的研发力度，逐渐推出相应牌号产品与之对应，打破国外产品长期垄断的局面。

改性工程塑料应用于电器产品上，主要是基于塑料的绝缘性。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低极性的塑料，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，如尼龙、增塑剂的 PVC以及酚醛模塑料等。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，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更为重要。PC、PA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，是低压电器领域选为首选的塑料材料。

最为普遍的PA品种主要是PA6和PA66，PA6具有优异的综合性能：韧性较好、性能稳定性好；耐油、耐有机溶剂、耐化学药品性能好；加工性能、表观 性能优良等。但是PA6 也存在着不足之处。受制于其熔点低影响，其耐温受到限制。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1014ΩNaN降到1012～1013ΩNaN。PA66与 PA6 产品相比，PA66 有更高的机械强度，热变形温度有大幅度提高，给产品设计提供了方便，使用环境也有所放宽。该材料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。

用于低压电器的塑料部件对力学性能和耐热性都有一定的要求，纯的材料不能满足低压电器对材料诸多性能的要求，需通过改性来实现。

阻燃改性一般通过添加阻燃剂实现，卤系阻燃剂阻燃效率高、价格经济。目前常用的主要含溴阻燃剂，主要有十溴二苯乙烷、溴化苯乙烯、溴化环氧等，需要指出的 是，这些阻燃剂虽然都是卤族的，但都符合ROHS、REACH法规要求，属环保型材料。另一方面，无卤阻燃剂也日渐成熟，主要有磷系、氮系、无机矿物或其 复配等。目前国外无卤阻燃剂阻燃效果好，但价格昂贵，国内阻燃剂主要存在耐温不稳定问题，在部分应用受到限制，但随着更严格的环保法规要求及无卤阻燃技术的发展，无卤阻燃材料应用于低压电器会是大势所趋。