／中國機械工業(yè)集團桂林電器科學研究院有限公司 馬林泉／

目前，我國電工模塑料除滿足國內市場需求外，尚有大量的出口。據不完全統(tǒng)計，我國低壓電器產品品種已超過1000個系列，生產廠家達2000多家，產值約700億元，低壓電器用熱塑性和熱固性兩大類電工模塑料年消耗量已分別達到18萬噸和45萬噸左右。

斷路器、交流接觸器、連接器、開關件、接線盒等低壓電器是低壓成套電氣設備的基本組成單元。在工業(yè)、農業(yè)、交通、國防以及人們日常生活中，大多數采用低壓供電，因此各種低壓電器單元的質量將直接影響到低壓供電系統(tǒng)的安全和可靠性。鑒于各類低壓電器大多由金屬（導電）材料和以電工模塑料為主的絕緣材料構成，以電工模塑料為主的絕緣材料的性能與質量在很大程度上決定了低壓電器的質量與使用壽命，電工模塑料的現狀和發(fā)展趨勢值得人們高度關注。

低壓電器用電工模塑料的發(fā)展趨勢從總體而言，一是發(fā)展耐熱環(huán)保、無鹵阻燃、可再生利用的高性能產品；二是不斷擴大熱塑性模塑料的占比，逐漸降低熱固性模塑料的占比，但因熱固性模塑料尚有其不可取代性。

一、我國低壓電器用電工模塑料發(fā)展現狀

我國是世界塑料的生產與消費大國，隨著ABB、施耐德、西門子、伊頓等國際知名電氣公司紛紛落戶中國，不少國外塑料公司也紛紛在中國各地設廠，促使我國電工模塑料行業(yè)獲得了快速發(fā)展，技術、質量水平不斷提高，生產與消費量更是穩(wěn)居世界前列。目前，我國電工模塑料除滿足國內市場需求外，尚有大量的出口。據不完全統(tǒng)計，我國低壓電器產品品種已超過1000個系列，生產廠家達2000多家，產值約700億元，低壓電器用熱塑性和熱固性兩大類電工模塑料年消耗量已分別達到18萬噸和45萬噸左右。其中，聚酰胺（PA）、聚碳酸酯（PC）、聚對苯二甲酸丁二醇酯（PBT）、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）等工程塑料是目前常用的低壓電器用熱塑性模塑料，而酚醛模塑料（PF-PMC）、氨基模塑料（UF-PMC、MF-PMC、UMF-PMC）以及不飽和聚脂玻纖增強模塑料（UP-BMC、UP-SMC、UPPMC）則是目前常用的低壓電器用熱固性模塑料。在這些常用的低壓電器用熱塑性模塑料中，目前用量最大的是聚酰胺（PA），估計年消耗量在6萬噸左右。PA是一類結晶型塑料，俗稱尼龍, 有PA6、PA66、PA1010、PA610等純樹脂及其增強改性品種，韌性好、耐疲勞、耐磨、易成型, 但極易吸水、尺寸穩(wěn)定性較差，主要用于電器罩殼、電氣零件等的注射成型加工。其次為聚碳酸酯（PC），有純樹脂及其增強改性品種，估計年消耗量在5萬噸左右。PC是無定型塑料，透明性好、抗沖耐候、尺寸穩(wěn)定性高、吸水率低，但耐化學腐蝕性差、耐疲勞強度低、易產生內應力開裂現象，主要用于電器罩殼、表箱罩殼的注射成型加工。聚對苯二甲酸丁二醇酯（PBT）的用量相對較少，同樣有純樹脂及其增強改性品種，估計年消耗量在2萬噸左右。PBT是一種結晶型塑料，剛性和硬度高、熱穩(wěn)定性好、抗沖耐磨、耐化學腐蝕、尺寸穩(wěn)定性好，但易水解、成型收縮率較大，主要用來制造連接器、插頭、線圈架、熔絲盒及要求潤滑性及耐腐蝕的一些部件。丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）在低壓電器中的用量更少，品種以純樹脂為主，估計年消耗量在1萬噸左右。ABS是無定型共聚物, 具有“豎、韌、剛”的綜合性能，易于成型加工，但耐化學腐蝕性差，主要用于電器外殼等的注射成型加工。而在上述常用的熱固性模塑料中，酚醛模塑料（PF-PMC），俗稱電木粉，是最早用作絕緣材料的塑料品種，曾在低壓電器的應用中占統(tǒng)治地位，據估計目前年消耗量已降至10萬噸左右。電木粉阻燃、耐熱，但耐電弧性差、性脆，主要用于制作電器開關底座、絕緣機構件等。氨基模塑料，包括以紙漿、木粉為填充料的脲甲醛模塑料（UFPMC，俗稱電玉粉）和以α-纖維素或玻璃纖維為填充增強材料的三聚氰胺甲醛塑料（MF-PMC），其在低壓電器中的使用量也在逐年減少，目前年用量約在8萬噸左右。UF-PMC特點是原材料成本低廉，能制得各種外觀良好的制品，且表面硬度較高、耐電弧、耐霉菌，但其耐熱、耐水性較差，主要用于制作開關插座、外殼、旋鈕等；MFPMC特點是具有比UF-PMC更好的耐熱性和耐水性，耐電弧性優(yōu)良，且加工性能良好，制品光澤性好，耐酸堿、耐溶劑性能優(yōu)良，但其耐熱性、機械強度等仍不甚理想，主要用于用于制造耐電弧電器零件、防爆電器配件等。不飽和聚脂玻纖增強模塑料，包括團狀（UPBMC）、片狀（UP-SMC）和粒狀或粉狀（UP-PMC），是目前用量最大的熱固性模塑料，大有逐漸取代氨基模塑料和酚醛模塑料的趨勢，用量逐年增加，估計年產量已達20萬噸以上。不飽和聚脂玻纖增強模塑料阻燃、耐熱、耐電弧、耐電痕，絕緣和機械性能好，被廣泛用于制作各類電器開關和表箱的殼體、絕緣機構件等。

二、低壓電器用電工模塑料的發(fā)展趨勢

從總體而言，一是發(fā)展耐熱環(huán)保、無鹵阻燃、可再生利用的高性能產品；二是不斷擴大熱塑性模塑料的占比，逐漸降低熱固性模塑料的占比，但因熱固性模塑料尚有其不可取代性，在今后相當長的一段時間內仍將占主要地位。

若從熱塑和熱固兩大類型各自的發(fā)展方向而言，熱塑性模塑料因其具有良好的易加工性能，生產效率高，可回收再利用，尤其是新一代改性熱塑性模塑料的高流動性，低收縮率，可以一次加工成型復雜形狀、薄壁尺寸、高精度的電器塑料零部件，故目前越來越多的通用熱塑性模塑料被用于制備低壓電器殼體、內外裝飾件、零部件等。但美中不足的是由通用熱塑性模塑料制成的成型件在耐熱性、耐燃性、耐電弧性、耐腐蝕性、尺寸穩(wěn)定性、機械強度等方面遠不及熱固性模塑料制品。為此，低壓電器用熱塑性模塑料的發(fā)展方向將主要有以下幾個方面：①不斷開發(fā)新型工程塑料品種，如開發(fā)安全環(huán)保低煙無鹵阻燃的新型綠色模塑料，開發(fā)具有低磨損低磨擦系數的新型耐磨模塑料、新型高熔點生物基耐熱環(huán)保模塑料、新型產氣滅弧模塑料、新型高模量和高強度碳纖維增強模塑料，開發(fā)聚對苯二甲酸丙二醇酯（PTT）模塑料等，滿足新型低壓電器的發(fā)展要求。②繼續(xù)改進原有品種，如通過各種纖維（玻璃纖維、玄武巖纖維、碳纖維、劍麻等植物纖維、芳綸纖維等化學合成纖維）增強、不同樹脂共混、納米材料填充等手段以提高耐熱性、阻燃性、電氣絕緣性、尺寸穩(wěn)定性和機械強度等，滿足伴隨經濟社會發(fā)展對低壓電器提出的更高要求。③按需發(fā)展特種工程塑料，如開發(fā)耐輻射模塑料（如聚砜、聚醚酮、聚醚醚酮等）、耐腐蝕模塑料（如聚苯并咪唑）、耐低溫尼龍模塑料（如長碳鏈聚酰胺PA1111、PA1212、PA1313、PA1515）、耐高溫尼龍模塑料（如半芳香族聚酰胺PPA、PA9T、PA10T），開發(fā)導電模塑料（如聚乙炔、聚毗咯、聚苯胺、聚唾吩等）、導熱模塑料、導磁模塑料等等，滿足一些特殊用途。

熱固性模塑料，因其具有良好的耐熱性、耐燃性、耐候性、耐電痕化和耐電弧性、尺寸穩(wěn)定性、高機械強度，而且價格較低等，被廣泛用于制造電器開關底座、蓋、外殼、滅弧罩、手柄、線圈骨架，脫扣桿、主軸、高壓絕緣件、接線座等。但與熱塑性模塑料相比，熱固性模塑料的主要不足在于成型加工以壓塑為主，成型周期長且過程復雜，生產效率較低，制件脆性大韌性不足，產品不易回收再利用等。

未來，低壓電器用熱固性模塑料的發(fā)展方向將主要有以下幾個方面：①改進提高原有品種，如用有機硅彈性體來增韌酚醛、環(huán)氧等模塑料，可在不影響其他性能的情況下改善熱固性模塑料的吸潮性和脆性；熱塑性模塑料與熱固性模塑料共混合制取互穿網絡聚合物模塑料，或幾種熱固性模塑料共混合制取混合聚合物（亦稱聚合物合金) 模塑料以取長補短（如制取聚酯型聚氨酯聚合物合金模塑料可將聚酯和聚氨酯各不具有的高沖擊韌性、剛性和延伸率有機結合起來），或熱固性模塑料與納米材料復合制取納米復合模塑料以提高制品的綜合性能。②不斷開發(fā)新品種，如開發(fā)具有高熱穩(wěn)定性的熱固性聚苯硫醚、聚酰亞胺和聚雙馬來酰亞胺模塑料，開發(fā)適用于多種成型工藝（包括壓塑、注塑、傳遞模塑）的通用不飽和聚酯團狀模塑料，開發(fā)環(huán)氧團狀模塑料，開發(fā)高PTI模塑料，開發(fā)永久性抗靜電模塑料。③發(fā)展新型加工技術以提升模塑料的加工性能，如開發(fā)不飽和聚酯團狀模塑料壓力注射成型技術，開發(fā)不飽和聚酯片狀模塑料全自動剪片加料壓制技術，開發(fā)UV光固化注射成型工藝，以提高生產效率和制品的質量穩(wěn)定性。

三、結束語

總之，隨著低壓電器向小型化、智能化、電子化、模塊化、網絡化、多功能化方向發(fā)展，以及人們對環(huán)保、使用安全性的日益重視，對低壓電器用電工模塑料提出了更高的要求，期待塑料行業(yè)能提供具有更好的加工性能、更高的電氣性能、更高的耐溫性能、更優(yōu)異的阻燃性能，符合安全、環(huán)保、無鹵阻燃的綠色電工模塑料，為低壓電器老產品的更新換代、新產品的不斷開發(fā)提供相應的配套材料保證。

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