【正文】 50 建材、輕工等行業(yè)管理的現(xiàn)行相關(guān)塑料產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn) 1） GB/T 155681995 通用型片狀模塑料（ SMC）； 2） GB/T 82371987 玻璃纖維增強塑料（玻璃鋼）用液體不飽和聚酯樹脂； 3） GB 156651994 電線電纜用黑色聚乙烯塑料。 據(jù)了解，隨著國外技術(shù)的不斷深入和環(huán)保意識的加強， 國內(nèi)企業(yè)對電工塑料件的有害性和可回收性的認識正得到逐步重視 。據(jù)了解 ABB公司也正在作這方面的研究，新產(chǎn)品不久將問世。 目前國外正不斷發(fā)展 耐高溫、機械強度高的可回收的熱塑性工程塑料， 如荷蘭 DSM公司推出了高強度尼龍（ PA46）等，其耐高溫性能甚至超過了熱固性塑料，現(xiàn)已作為塑殼斷路器外殼的新穎材料得到了應(yīng)用。我們通過該所了解到，國外低壓電器產(chǎn)品制造商在電工塑料的選用上大體和國內(nèi)相差無幾，但有 兩個動向值得注意 ： 一是 近幾年來國外低壓電器產(chǎn)品制造商除了在技術(shù)方面不斷創(chuàng)新繼續(xù)領(lǐng)先外，紛紛增強了產(chǎn)品的環(huán)保意識，采取措施嚴(yán)格禁止在電工塑料及其制品的制作過程中摻入有害物質(zhì)，促使產(chǎn)品完全符合歐盟 RoHS指令的要求。 電工絕緣塑料只占整個塑料的很小一部分，估計年消費量約 20萬噸（電纜用塑料除外），專業(yè)生產(chǎn)廠家（不計電纜料生產(chǎn)廠家）約 50家 ，其中加入中國電器工業(yè)協(xié)會絕緣材料分會的企業(yè)只有東絕、哈絕、北京福潤達等 10余家。 2021年前我國低壓電器用塑料主要產(chǎn)品的部分牌號中六種有害物質(zhì)的分布情況見表 3。 電器工業(yè)年需熱塑性聚酯 PET、 PBT約 1500噸，目前國內(nèi)生產(chǎn)廠家有十余家。純 PET主要用于制造薄膜，而玻纖增強的 PET適用于電氣、電子工業(yè)和汽車工業(yè)，例如耐高溫的燈座、燈罩，要求耐熱、化學(xué)穩(wěn)定的印刷電路底板，各種變壓器和線圈骨架，繼電器、電視機等零件和外殼。如用聚甲醛制造電扳手外殼、電動羊毛剪外殼、煤鉆外殼和開關(guān)手柄等，還可制造電話、無線電、錄音機、電視機、計算機等的零部件、計時器零件、錄音機磁帶座。聚甲醛（ POM）由美國 DuPont公司于 1959年開發(fā)成功，并首先實現(xiàn)了均聚甲醛的工業(yè)化生產(chǎn)，其商品名為 Delrin；美國 Celanese公司于 1960年開發(fā)成功以三聚甲醛和環(huán)氧乙烷制造共聚甲醛的技術(shù)，并于 1962年實現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)，其商品名為 Ceicon。 2021年我國聚碳酸酯的表觀消費量為 ， 根據(jù)有關(guān)專家估計，我國 2021年聚碳酸酯的需求量為 62萬噸， 2021年將達到 85萬噸左右。但是由于工藝技術(shù)落后、設(shè)備簡陋，以及原料來源等問題，致使產(chǎn)品質(zhì)量差，消耗高，迫使多數(shù)企業(yè)停產(chǎn)。另外，還具有高透明度、耐蠕變、尺寸穩(wěn)定性好、自熄性好、吸水性小的特點。 28 4）聚酰胺（ PA） 聚酰胺又稱尼龍，其品種較多，其中最早誕生的品種是 PA66（ 1939年），當(dāng)前在電器中應(yīng)用較多的有 PA PA6 PA10PA610等純樹脂及其增強改性品種，年用量估計超過 5000噸，生產(chǎn)廠家數(shù)十家。 濕式不飽和聚酯模塑料又有團狀 /塊狀（ DMC/BMC）和片狀（ SMC）之分，此類模塑料具有優(yōu)良的機械性能，成型工藝較為簡單，生產(chǎn)效率高，制品尺寸穩(wěn)定等特點。據(jù)不完全統(tǒng)計，目前年用量逾 10萬噸，生產(chǎn)單位40余家。目前其在低壓電器中的應(yīng)用仍占統(tǒng)治地位，據(jù)不完全統(tǒng)計，年需求量約 4～ 5萬噸，生產(chǎn)單位約 40家。 例如 ， 那些不聚熱的或散熱良好的低壓電器的線路間或?qū)Φ亟^緣部分 （ 外殼 ） 同時又是電器用于承重和固定的支承部件或結(jié)構(gòu)體 ， 選材時耐熱性不是主要的 ， 而要看有無支承和固定的能力 ，因而酚醛和氨基塑料是常用于這類低壓電器的主要絕緣材料 。 選用電工絕緣塑料一定要根據(jù)電氣工程要求和應(yīng)用環(huán)境條件 ， 結(jié)合材料的電氣性能和其他性能進行 。 在發(fā)配電系統(tǒng)中 ， 低壓成套開關(guān)設(shè)備主要是由各種低壓電器元件構(gòu)成的 ， 發(fā)電設(shè)備所發(fā)出電能的 80%以上是通過低壓電器分配使用的 。 我們對 2021年后研發(fā)的 CJ40系列塑殼斷路器產(chǎn)品進行解體分析 ， 統(tǒng)計得出絕緣材料料件高達近 40個 ， 品種近 10種 。 20 表 1 SA系列塑殼斷路器產(chǎn)品采用 絕緣材料的部位和品種 序號 名 稱 絕緣材料 品種 1 基座、轉(zhuǎn)軸、隔板、封板、上蓋 不飽和聚酯玻璃纖維增強模塑料 2 基架、牽引桿 聚苯硫醚（ PPS）注塑料 3 支架、套、按鈕 聚甲醛（ POM） 4 手柄 玻璃纖維增強阻燃聚酰胺PA66 5 按鈕 聚酰胺 6 鎖扣、線圈骨架、墊圈、封口塞 玻璃纖維增強聚酰胺 7 罩殼 聚酰胺 8 罩殼 聚碳酸酯 9 罩殼 聚砜 21 續(xù)表 1 序號 名 稱 絕緣材料品種 10 罩殼 阻燃增強聚對苯二甲酸丁二醇酯 11 隔板 阻燃聚對苯二甲酸丁二醇酯 12 隔板 不飽和聚酯玻璃纖維增強纖維板 13 隔弧板 聚對苯二甲酸丁二醇酯 14 墊板 聚四氟乙烯玻璃布板 15 絕緣板 軟聚四氟乙烯板 16 絕緣板 環(huán)氧玻璃布層壓板 17 印刷電路板 環(huán)氧玻璃布覆銅箔板 18 墊板 聚酯薄膜 19 墊板 聚四氟乙烯薄膜 20 填充料 環(huán)氧樹脂 /固化劑灌注料 22 ? 2） CJ40交流接觸器 ? 交流接觸器是一種適用于遠距離頻繁地接通和分斷交流主回路及大容量控制電路的電器 ， 常用于電動機的啟動 、 停止 、 反轉(zhuǎn) 、 調(diào)速 ， 也可用于其他各種配電控制回路 。 為便于了解低壓電器中應(yīng)用絕緣材料的大致情況 ， 現(xiàn)剖析以下二種低壓電器典型產(chǎn)品使用絕緣材料的詳細情況： ? 1） 塑殼斷路器 ? 塑殼斷路器產(chǎn)品是為發(fā)電設(shè)備 、 配電設(shè)備 、 電氣傳動 、 自動控制設(shè)備等配套的產(chǎn)品 ， 能接通 、 承載以及分斷正常電路條件下的電流 ， 也能在規(guī)定的非正常電路條件 （ 例如短路 ） 下接通 、 承載和分斷一定時間電流的一種機械開關(guān)電器 ， 是低壓配電系統(tǒng)中功能最為重要的基礎(chǔ)電器元件 。 19 3 絕緣材料在我國低壓電器中的應(yīng)用 ? 如上所述 ， 絕緣材料是電工產(chǎn)品中必不可少的材料 ， 同時也是電工產(chǎn)品長期安全可靠運行的重要保證 。與 20多年前比較，增加了 200多個品種，年產(chǎn)量是 20多年前的 4倍。無溶劑浸漬樹脂和快干浸漬漆得到迅速發(fā)展。 20世紀(jì) 60年代以前，電工產(chǎn)品仍以 A級、 E級為主， B級產(chǎn)品、 H級產(chǎn)品僅占很少部分。 1954年國家批準(zhǔn)建設(shè)西安絕緣材料廠， 1960年驗收投產(chǎn)，這是國家第二個部屬企業(yè)。 ? 從專業(yè)方面看，電氣工業(yè)共有 36個專業(yè)，絕緣材料專業(yè)屬于電工材料類，是電氣工業(yè)中的一個小專業(yè)，是一門解放后才建立起來的邊緣學(xué)科。 16 ? 進入二十世紀(jì)七十年代以來，世界各國開始面臨著環(huán)保、安全和能源等新問題，在這種形勢下，絕緣材料工業(yè)開始由品種的發(fā)展時代逐漸轉(zhuǎn)到品質(zhì)的時代。低壓通用電機普遍采用薄膜和合成紙。 ? 在這一時期，對聚合物的各種電性能進行了廣泛的研究。 粉云母紙也是在這一時期研制成功（ 1945年）和開始工業(yè)生產(chǎn)（ 1949年）的。 1931年英國一公司制成紙壓制件。 13 ? 從二十世紀(jì)三十年代起，絕緣材料開始蓬勃發(fā)展，特別是 以加成聚合物為中心的合成樹脂得到迅速發(fā)展 ，在二十世紀(jì)三十年代研究成功的樹脂有：縮醛樹脂（ 1930年），氯丁橡膠、聚氯乙烯（ 1931年），聚丁烯（ 1932年），丁苯橡膠（ 1933年），增塑聚氯乙烯（ 1933年），聚酰胺（ 1936年），三聚氰胺（ 1937年），低密度聚乙烯〈 1938年 〉 。 脲醛樹脂和苯胺樹脂比酚醛樹脂具有較高的機械性能、較低的吸水率和介質(zhì)損耗，成功地用作壓塑料。 在 1907年，美國化學(xué)家貝克茉德在前人的基礎(chǔ)上，試制成功第一個工業(yè)合成樹脂，即酚醛樹脂 ，這種樹脂具有較好的電性能和較高的耐熱性，而且便于大批量生產(chǎn)。但這種中性油中含有大量的揮發(fā)組份，許多變壓器因此而發(fā)生火災(zāi)，于是，本世紀(jì)初制定了第一個變壓器油標(biāo)準(zhǔn)。據(jù)有關(guān)資料介紹，我國發(fā)電設(shè)備裝機容量及與之配套的電工設(shè)備的絕緣材料消耗定額平均為65t／ 10MW，由此可見絕緣材料在電工設(shè)備中的用量是很大的。 9 ? 絕緣材料的主要用途 是將帶電的部分與不帶電的部分或帶不同電位的部分相互隔離開來，使電流能夠按人們指定的路線流動。為保證絕緣性能，每種絕緣材料都規(guī)定有一個最高允許工作溫度，在此溫度以下，絕緣材料可以長期安全地使用。至于 “電工塑料” ，從廣義上說，是指在電氣電子工程中應(yīng)用的 電絕緣塑料、導(dǎo)電塑料、（壓）熱電塑料和磁性塑料四大類 塑料，但從某種意義上說，往往 僅指電絕緣塑料 ，因為電絕緣塑料的用量占據(jù)電工塑料總量的 80%以上。而三大合成材料在數(shù)量上和應(yīng)用的廣泛性上均以塑料居首， 它和鋼鐵、木材、水泥構(gòu)成現(xiàn)代社會中四大基礎(chǔ)材料 ，是建筑、電力、電訊、電器、能源、交通運輸、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療衛(wèi)生、宇航、信息、國防等行業(yè)不可缺少的材料。 絕緣材料 按其化學(xué)性質(zhì)又可分為：無機絕緣材料 、 有機絕緣材料和混合絕緣材料 三類 。依據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn) GB/T － 2021《 電工術(shù)語 絕緣固體、液體和氣體 》 的規(guī)定， 絕緣材料的定義是 ： “ 用于防止導(dǎo)電元件之間導(dǎo)電的材料 ” 。 絕緣材料的電阻率很高，通常在 106～ 1017Ω 常用的無機絕緣材料有：云母 、 石棉 、 大理石 、 瓷器 、玻璃等 ， 它們主要用作電機 、 電器的繞組絕緣 、 開關(guān)的底板和絕緣子等；有機絕緣材料有：蟲膠 、 樹脂 、 橡膠 、 棉紗 、 紙 、 麻 、 人造絲等 ， 它們大多用以制造絕緣漆 、 繞組導(dǎo)線的被覆絕緣物等；混合絕緣材料是由以上兩種材料經(jīng)過加工制成的各種成型絕緣材料如模塑料 、 層壓板等 ， 它們用以制作電器的底座 、 外殼 、 隔板等 。 這里說的 “塑料 ”，是指以樹脂（或在加工過程中用單體直接聚合）為主要成分，以增塑劑、填充劑、潤滑劑，著色劑等添加劑為輔助成分，經(jīng)混合加工而成為某種形狀的、在再加工過程中能流動成型的復(fù)合材料。本文提及的電工塑料也是指電絕緣塑料。這個溫度就是人們常說的 耐熱等級或溫度指數(shù) 。 因此絕緣材料首先應(yīng)具有較高的絕緣電阻和介電強度，并能避免發(fā)生漏電、擊穿等事故。 10 2 絕緣材料的發(fā)展簡史 在二十世紀(jì)以前，絕緣材料幾乎都是來自天然材料或其制成品，在很大程度上，電氣工作者只能采用不是專為電工行業(yè)制造的材料，例如棉布、綢、紙、麻、木材、瀝青、云母片、臘、植物油和礦物油等。對絕緣油的這種改性的努力，一直持續(xù)到 1925年現(xiàn)代礦物油的出現(xiàn)。于是，這種材料很快就在電工中應(yīng)用開來，在 1909～ 1911年期間，先后制成了以其為基的浸漬漆、壓塑料、浸漬纖維制品和層壓制品等。醇酸樹脂具有良好的可撓性，以其為基發(fā)展了相應(yīng)的浸漬漆、纖維制品和云母制品等，廣泛用于電機絕緣。并于 1938年發(fā)蜆了聚四氟乙烯。 1938年美國通用電氣公司研究成功氰乙基化紙，同年美國杜邦公司制成聚酰胺纖維。 特別是粉云母紙的出現(xiàn)，是近代絕緣材料發(fā)展史中的一次重大革命，它使人們可以擺脫片云母資源稀缺的困擾。 15 ? 在二十世紀(jì)六十年代，除上述新型絕緣材料繼續(xù)發(fā)展外，以美國發(fā)展宇航技術(shù)為轉(zhuǎn)機， 發(fā)展了一系列含雜環(huán)和芳環(huán)的耐熱樹脂 ，如： 1961年聚酰亞胺（薄膜、漆包線、層手板）、聚苯并咪唑（層壓板），1962年聚芳酰胺（紙、纖維）、聚二苯醚（漆、層壓板）， 1964年聚苯醚（塑料）， 1965年聚砜（薄膜、塑料、印刷電路板）、 1967年 聚芳砜（薄膜、塑料、印刷電路板）， 1968年聚苯硫醚（塑料） 1969年 聚酚醚（塑料、層壓板）、聚海因（漆包線、薄膜）等。高壓電器中， SF6氣體絕緣和澆注絕緣迅速發(fā)展。也就是說，以新樹脂為基的新產(chǎn)品的開發(fā)研究逐漸減少，更多的是對現(xiàn)有材料進行改性，其突出表現(xiàn)在如下幾方面： ―― 發(fā)展低損耗高強度的高壓絕緣； ―― 發(fā)展減本低、加工性好的耐熱絕緣材料； ―― 發(fā)展無公害的絕緣材料； ―― 發(fā)展節(jié)能的絕緣材料； ―― 發(fā)展阻燃的絕緣材料。專業(yè)雖小，但它關(guān)系到國家命脈 —— 電，進而影響國家的發(fā)展水平。 1968年在綿陽建立了東方絕緣材料廠， 1971年 10月國家驗收投產(chǎn)，這是國家第三個部屬企業(yè)。進人 20世紀(jì) 70年代，聚合物工業(yè)在進一步向大 型工業(yè)化發(fā)展的同時，絕緣材料工業(yè)開始出現(xiàn)了新的 F