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在左側電阻的二次加工時越做越優(yōu)良,導電性在提升,也就是碳黑在制造過程中分散良好,導電通道已理想建立,甚至可能做到全導性。而右電阻側是飽和分散后,如果再剪切、加工,這個再剪切也包括電纜廠的應用擠出,那么碳黑的架構被打碎,同樣的 100Ωcm 電阻,右電阻的導電性會急速下降,因為碳與碳之間的結構距離只有幾個埃,這個“AI”是納米的十分之一,不能再分離,不能打碎,也不可能回來破鏡重圓了,也就是碳黑導電機理節(jié)說的“微觀電場發(fā)射無效,距離遠了,導電通道建立不起了!
這種現(xiàn)象,屢見不鮮,在這里非常直誠的說,半導電屏蔽料內、外兩種型號,內、外半導電屏蔽料所用碳黑的結構是完全不一樣的,內屏導電性往往破壞性特別大、而它所在工作環(huán)境(有銅,鋁不同的導體,比重不一樣,無法揮發(fā)低分子物),加工環(huán)境與外屏蔽完全不一樣,外屏在電纜廠是不斷揮發(fā),而內屏是在不斷的加溫,保溫,特別是鋁芯的導體,破壞性非常大。千萬不能被無良碳黑制造商的推銷,忽悠了。什么通用型導電碳黑,那是在瞎說,在給你吃藥啊。說重一點是對中國電力電纜的長期質量運作留下來了隱患。當然,我不排除創(chuàng)新,創(chuàng)新要有基礎理論上的科學平臺!
雞永遠生不出鴨蛋的,但雞它可以生雙黃蛋,三黃蛋。這是質與量的關系,不能亂搞。
談完了半導電屏蔽料中的碳黑正確應用后,下面再談一下半導電屏蔽料所涉及到的另一個配方材料現(xiàn)狀及問題。
大家知道EVA 是有雙重性的一種聚合物,它既可以看作塑料,也可以看作橡膠,它是人類三大合成材料;纖維、塑料、橡膠中的有雙重性的佼佼者,那么任何人工合成橡膠就可以充油,因而在中國的半導電屏蔽料的早期開發(fā)中,本人就首先應用了白油。真正的白油是礦物油,也叫石蠟油,它是石油所得精煉液態(tài)烴的混合物,而且要脫蠟,加氫脫色而形成的無色無味透明并且加抗氧劑的潤滑油。白油中含有活性的功能團有塑化功能,它與EVA 可以相溶可以改變聚合物的加工流動性,柔軟性,當時我們沒有高VA 含量EVA,如 33%VA,VA 過高的話,儲存,加工比較困難,而國外陶氏等早期是用高含量的 EVA 的,他們幾乎是選用了33%的EVA,在 28%的VA 的EVA 中,添加一點白油,它的柔軟性可以與 33%比美, 與碳黑的包復性提高。
而中國屏蔽料行業(yè)中,早期以北方沉陽電纜廠所屬的盤錦電纜料廠是不用白油的,而南方基本上受本人影響,全部使用真正的白油的,現(xiàn)在北方也開始慢慢地使用白油了。因為不用白油,遼寧盤錦所用的EVA 是 8-33,而南方一般不選用VA33%,而選用 VA28%,一個是價格相差非常大,而且 33%不容易加工,受溫度和壓力影響,北方溫度與南方有差異,容易結團,在失重法計量稱上無法工作, 無法輸送,當然在密煉機上是另當別論了。
真正的白油,用途廣泛,醫(yī)用,化妝品等等,橡塑成型加工等等,我們中國屏蔽料行業(yè)中現(xiàn)在所用白油已經變質了,離譜的不像話。有一次與國外同行交流,當然我知道國外是不用液體白油的,盡管現(xiàn)在韓國人也開始用了,他們檢測了中國的 35KV 內外屏蔽料,得出一個結論:rubbish(垃圾)。當時我知道,不是我的屏蔽料,但他也是我們中國屏蔽料的同行啊。非常無奈。
到后來知道,他們在創(chuàng)新了,不用真正的白油,在用回收油,什么油都有, 那種所謂的“白油”是深棕色的,閃點非常低,國外同行做熱失重(熱揮發(fā))時, 整個實驗室都是煙霧。而這種所謂的“白油”有腐蝕性,較高酸性,它不僅腐蝕自己的加工裝備,甚至腐蝕電纜廠的擠出機,硫化管,厚度測扁儀(西克拉), 甚至電纜廠排污系統(tǒng)來不及工作,這就是一個突出的現(xiàn)象。我們海江公司的產品絕不用“黃色”的假白油!那種價格低廉的所謂白油,就類似餐飲行業(yè)中禁止使用的地溝油,當然地溝油可以深加工演變成航空汽油,也就是為什么國外同行稱中國屏蔽料為垃圾的真正產生的原因,這種垃圾油,閃點非常低,酸值高,發(fā)煙量大。確實不能做為電力電纜屏蔽材料所用。
我現(xiàn)在談了 35KV 及以下中壓屏蔽料目前的存在二個現(xiàn)象,事實上有許多原因存在,因為時間有限,下面還要再談一下高壓 220KV 及以下超凈,超光滑半導電屏蔽料的現(xiàn)狀和未來發(fā)展方向,所以如果下次有機會,可以與大家一起互動, 互相學習,以提高中國半導電屏蔽料行業(yè)的整體水平。
江陰市海江高分子公司占據(jù)整個市場的 28%,而且已大量出口到國外,我們有 30 年的半導電屏蔽料生產制造經驗和延續(xù)的研發(fā)能力。
中國最早的 110KV 半導電屏蔽料已經在東北電網(wǎng)運營了十幾年了。包括大連周水子機場,哈爾濱電網(wǎng)。實至今日,已經向市場投放1000 噸以上。因為受到國家一些機構的限制,國家電網(wǎng)明文規(guī)定是不許使用國產 220KV 及以下半導電屏蔽料。多年前,我在《中國電線電纜》發(fā)表一篇《110KV 高壓半導電屏蔽料的研發(fā)和生產》,編委專家團用整整一天審稿,編委問這問那,為什么呢?因為中國沒有高壓屏蔽料標準,沒有關鍵詞,得按北歐,陶氏等標準來考核我們,而北歐,陶氏的標準,質量又如何呢?今天,我不知道北歐,陶氏是否有人參加這個論壇,如果有的話,我非常客氣的說,中國 220KV 半導電屏蔽料的水平不差你們, 這不能由我自己說,給大家一個信息,國家電網(wǎng)邀請我們參加制定“220KV 及以下半導電屏蔽料標準”,各位,對我們來說,這是不容易的。之前明文規(guī)定不準使用國產料,我們偷偷的生產,電纜廠偷偷的用,這個情況國家是知道的。這是檔不住的市場發(fā)展趨勢和真正的創(chuàng)新。就如我30 年前推廣 35KV 等級半導電屏蔽一樣,困難重重。我記憶猶新。一個大型的國家電纜企業(yè)首先用了我的 35KV 半導電屏蔽料,局放試驗也合格了,到了長江武漢大橋上現(xiàn)場鋪設施工,然后通電, 通電前工程總指揮問我:“馮總,馬上通電了,行不行?”我說:“行也行,不行也得行,已經鋪設了,沒有退路了,要么咋倆跳長江自殺,怕什么呢!”這些專家是享受國務院津貼,但他還是怕,他不是崇洋媚外,他是怕上司,怕領導, 他是怕中國的產品穩(wěn)定性啊!第一次使用國產的半導電屏蔽料嘛,當時有這樣的膽子也不容易了。。,F(xiàn)在不是怕了,前段時間國家電網(wǎng)領導人是不作為。。。而現(xiàn)在情況,大家心里明白就可以了。當然最近變了,這是必須變得,現(xiàn)在請我們參加國家電網(wǎng)材料標準的制定,這是兩個原因,一個是高壓半導電屏蔽料是國家戰(zhàn)略物質,歐洲人,美國人可以根據(jù)出口到中國的半導電屏蔽料計算出中國電網(wǎng)的規(guī)模,用途(軍用機場,港口。)幾年前國家十二五發(fā)展規(guī)劃中已經明文高壓材料要國產化了,不能拖了。第二個的是感謝特朗普,是他,加速了我們國家高壓材料的標準化,市場化。
前期國家電網(wǎng)正式邀請我們江陰海江公司參加制定 220KV 及以下高壓半導電屏蔽料標準。通過對美國陶氏,北歐化工,江陰海江,德威的產品進行自檢,他檢,檢測結果卻讓人大跌眼鏡,我們中國的產品比北歐的好,好在哪里,他們的凸出物每平方米有 3-4 個(50-70 微米),我們的為“0”,這是按照北歐化工,美國陶氏的檢測方法而進行的,也就是激光掃描,它是將 220KV 料狀投入擠出帶狀(8-10 毫米),然后將帶狀,進行運行(像電影膠帶一樣),運行中,發(fā)射的光源對帶狀表面進行掃描,如果射線碰到凸出指后馬上返回(也類似雷達電波)到儀器中,儀器會自動記錄它的高度,寬度,數(shù)據(jù)報告即刻打印出來。
220KV 高壓半導電屏蔽料目前中國只有江陰市海江高分子材料有限公司及德威有能力生產。當然這個能力包括兩個方面,一個是硬件方面.工欲善其事必先利其器,這方面包含著“料,法,環(huán)”,另一方面是對 220KV 耐壓等級的理解, 它的產品要求與特點,它的配方要素的主要功能性的呈現(xiàn),高壓產品的功能性, 特別除了優(yōu)良的導電性外,及它的健全的物理數(shù)據(jù)。而在這里特別強調的是,它的 “二超”:一,超干凈、二,超光滑,這個高壓半導電屏蔽料與中壓半導電屏蔽料的根本區(qū)別就是這兩個方面,超凈,超光滑。各位:區(qū)別就在這里,哪怕是超高壓半導電屏蔽料,不管是直流的,交流的,哪怕是 500KV 的,就是要超凈, 超光滑,甚至將來更高耐壓等級的半導電屏蔽料,它的要求也是這二個“超”字:超凈,超光滑。單以高壓,超高壓半導電屏蔽料的材料功能來說,我們希望得到的是“0”局放,也就是沒有任何的局部放電是由我們高壓、超高壓半導電屏蔽料所引起來的,當然,如果是絕緣料,導體,緩沖阻水導電料以及偏心度是它們的責任,就目前而言,前面說到中國只有兩家企業(yè)生產高壓半導電屏蔽料,我們不想壟斷市場,也壟斷不了市場。目前中國高壓半導電屏蔽料的市場,除了北歐,陶氏等,日本的 NUC 和韓國的DYM 也在慢慢的滲透到中國市場,這兩家的產品相比,日本的NUC 的質量水平要比DYM 高的多,可以說韓國的DYM 的水平根本不如中國的。。。原因是國家電網(wǎng)之前禁止使用國產的,而韓國人卻乘機而入,進口貨嘛,一律放行,就這二家的產品的使用性上,日本人的產品設計比韓國人超前, 產品使用安全,實用性好,加工工藝溫和,反復檢測中,日本人的熱延伸看上去是不合格,具體說就是在烘箱中斷的。我們檢測日本NUC 的電纜料時(顆粒), 它的交聯(lián)結構是“半網(wǎng)狀”,而制成高壓電纜后則呈現(xiàn)“全網(wǎng)狀”,全交聯(lián)的, 這就體現(xiàn)了產品的實用,溫和,安全的意義,這樣的高壓,超高壓在配方的設計上及產品制成后在VCV 生產線上可以連續(xù)工作 25 天以上,特別是大平方的長距離海纜。
“半網(wǎng)狀”

“全網(wǎng)狀”

前面提到的中國半導電屏蔽料中壓、高壓目前的現(xiàn)狀,下面再向大家匯報一下中壓、高壓,超高壓半導電屏蔽料的以后發(fā)展方向。
中國中壓 35KV 及以下的半導體電屏蔽料真正從我們手上問世以來,已經30年了,應該而立之年了,產品也開始逐漸地走向了國際市場。前面我提到世界半導體電屏蔽料的制造大國,肯定是中國的。日本人用海江的半導電屏蔽料制成的電力電纜進入美國市場,并得到UL 認證,這個電力電纜,包括電纜材料的制造大國實際上認可了中國的半導電屏蔽料制造水平的,前美國的 U.C.C 聯(lián)合碳化公司,現(xiàn)在的陶氏公司在 15 年前要與我合資。當然,他們美國人真正合資目的是吞并中國的半導電屏蔽料行業(yè),控制中國半導電屏蔽料的發(fā)展,他們的執(zhí)行董事與我們談了半年,最終地方政府不同意而作罷,這是政府行為,在技術上, 美國人是認可我們的了。
那么我們的 35KV 及以下半導電屏蔽料就是白玉無瑕啦?我們的加工穩(wěn)定性又是如何呢?還有空間提升嗎?還有功能性發(fā)展空間嗎?
先談中壓的,問題是非常多的,提升空間也是由此而產生的,前面談了碳黑,白油的問題發(fā)展空間課題也就應運而生了。第一,我們半導電屏蔽料所選的樹脂根本沒有專用的,所用的EVA 也可以做耐壓 35KV 的電力電纜,也可做人人所必穿的鞋子,做鞋的EVA 技術要求與做 35KV 及以下半導電屏蔽料的EVA 應該有根本上的區(qū)別。其他不說,EVA 中的“晶點”,也就是俗稱樹脂中的“魚眼” 大小尺寸,存在數(shù)量與 35KV半導電屏蔽料的質量息息相關的,電纜的運作壽命息息相關。大家都知道,世界上任何聚合物都有晶點存在,不論是采用什么斧式法,管道法工藝聚合,都無法清除晶點的存在,然而我們國家 EVA 產品開發(fā)應用是非常落后的,最早30 年前上;ぱ芯吭河幸惶酌阅阈偷难b置,只能生產14/2 的EVA,改革開放,德國巴斯夫與江蘇揚子石化合資各 50%成立了揚子-巴斯夫, 而且是管道法的,這才有了真正上的中國 EVA項目,而且是當時朱镕基總理親自抓的,另一個項目是上海大眾,揚巴的 EVA 產品實際上沒有專用電纜料級別的產品,也是通用型的,過量的“晶點”和過大的“晶點”是半導電屏蔽料致命的潛在質量問題。“晶點”它不接收任何助劑,特別是碳黑的解入,它是一個“孤島” 的存在,不論你怎么加工,塑化,它永遠是沒有導電性,它也可以被稱之為固化的有機雜質,哪怕再添加阻聚劑也無用。然而現(xiàn)狀還有一個可怕的地方;許多電纜料企業(yè)還特別喜歡購買副牌EVA,就是晶點多、大,的國外料。沒有辦法啊, 國家盡管嚴控廢塑料,固廢進口,但是沒有嚴格進口副牌的聚合物啊,而且市場非常大,從我個人來看,是非常可怕。而世界上的中、高壓、超高壓半導電屏蔽料兩個霸主;北歐化工,美國陶氏。不論是EVA、EBA、EEA,甚至是PE,都不是選用與鞋類一樣的聚合物的,他們都有自己專用的聚合物,自己的聚合物工廠。
因而在這方面的基礎材料上,特別是 EVA 及 EBA 和 EEA,真正中國自主研發(fā)生產的產品幾乎沒有,北京與杜幫合作,南京與巴斯夫合作,山東與?松献,而且這些EVA 產品的保密期早已經打開。但是中國真正用在電纜上的,特別是高壓、超高壓半導電屏蔽料的基礎樹脂 EBA 是沒有的,中國高壓半導電屏蔽料,超高壓半導電屏蔽料配方中的絕大部分都是進口貨,德國的,西班牙的, 美國的,法國。應該說,中國高壓、超高壓半導電屏蔽料的基礎材料生命線自己沒有真正掌握,而只不過是在中國加工而已。
屏蔽料的另一個產品功能性就是導電,而且也是熱敏性導電材料,它有 23℃ 電阻率,90℃電阻率。半導電屏蔽料是聚合物加入導電碳黑,經其它助劑物理加工形成,其中的導電碳黑是屏蔽料的靈魂,是產品價值的體現(xiàn),非常簡單的說, 半導電屏蔽料的好壞,80%取決于你使用的什么碳黑。
一般中國的中壓、高壓半導電屏蔽料選用的碳黑是爐法碳黑,是用蒽油及乙烯油經過高壓噴槍高溫燃燒形成。
而這種碳黑的雜質會特別多,S、Fe 是占大部分的,包括噴槍設計不會理也會形成滴落稱為“焦碳”,而且油的質量也不怎么好。亞洲,特別是中國自己的石油產品中含S 是世界第一的,這是因為與地理結構相關所導致的,那么剛才說到中壓半導電屏蔽料選用的中國碳黑的事,它的使用結論是:雜質比較多,難分散,難分散就是導致導電率下降,特別是 90℃電阻率被破壞性特別大、這種雜質在XLPE 界面上會留下許多殘留物,這種殘留物就是嵌入 XPLE 絕緣料界面中的黑點,它影響電纜的局部放電 PC,局放一大,電纜的壽命就縮短,甚至擊穿燒焦……這一些現(xiàn)象都是由碳黑而引起的,非?膳拢谛袠I(yè)內、屢見不鮮、有的電纜廠處罰比較厲害,明明 2 公里電纜有黑點,局放不合格,可以說 20 公里電纜有黑點,局放大…罰個幾十萬不在話下 …你也不可能去剩余 20 公里外屏確認有黑點殘留、這種現(xiàn)象如果不從選用碳黑的根本上解決的話,其他制造過程的工作就是做無用功!更談不上產品有利潤了。
而高壓、超高壓半導電屏蔽料所選用的碳黑、不但考慮到優(yōu)良的導電性還要考慮到其雜質金屬離子的存在的多少!碳黑要求細致到如此程度才能確保高壓、超高壓半導電屏蔽料的應用成功!
高壓、超高壓目前存在的缺點,一個是基料的問題,一個導電碳黑問題, 我們高壓,超高壓工廠用碳黑是進口的,也就是我們國產高壓、超高壓半導電屏蔽料將來的發(fā)展方向和空間。北方燕山石化已經準備立項EBA項目了。
隨著中國一帶一路在世界上的認同,許多國家已經加入其中,以我們海江高分子材料有限公司來說,產品已經出口到東歐,南美,中東,東南等市場,當然這些產品的耐壓等級是中壓的,35KV 及 110KV 以下的,我們中國的高壓、超高壓半導電產品進入國際市場只不過是時間問題。30 年前我們隊對美國U.C.C、英國B.P 等國外產品是望塵莫及,而今天可以說是望其項背了。我想過不了多久,一定是并駕齊驅了。產品技術方面以35KV 及以下來說已經達到北歐,陶氏同類產品的要求,高壓、超高壓半導電屏蔽料的未來就在眼前,前幾天,國家電網(wǎng), 西交大已經立項 500KV 的XLPE 和屏蔽了。在國家穩(wěn)中有進的發(fā)展大好形勢下,使我們大家看到高壓、超高壓半導電屏蔽材料全面國產化,指日可待!
馮琥生,國產屏蔽料的發(fā)明者,參加制定35KV屏蔽標準制定,參加國家電網(wǎng)公司220KV標準制定,馬上邀請參加上海電纜研究所及機械電子工業(yè)部220KV的國家標準的制定,專家論文有:《國產高壓屏蔽料的開發(fā)與應用》,《屏蔽料的生產與制造》,《EVA在屏蔽料中的應用》等等。
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