【导读】绝缘材料，又称电介质。它与导电材料相反，在一定电压作用下，只有极微的泄漏电流通过，可以认为是不导电的。绝缘材料的好坏，直接关系到带电作业的安全，因此制作带电作业工具的绝缘材料必须是电气性能优良、机械强度高、重量轻、吸水性低、耐老化、且易于加工。那么，常用的绝缘材料有哪些呢？
（一）常用电工绝缘材料的分类
我国目前带电作业使用的绝缘材料大致有下列几种：
绝缘板材：包括硬板和软板。其种类有层压制品，如3240环氧酚醛玻璃布板和工程塑料中的聚氯乙烯板、聚乙烯板等。
绝缘管材：包括硬管和软管。种类有层压制品，如3640环氧酚醛玻璃布管、带或丝的卷制品。
塑料薄膜：如聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚酯等塑料薄膜。
橡胶：天然橡胶、人造橡胶、硅橡胶等。
绝缘绳：天然蚕丝、人工化纤丝编织的，如尼龙绳、绵纶绳和蚕丝绳（分生蚕丝绳和熟蚕丝绳两种），其中包括绞制、编织圆形绳及带状编织绳。
绝缘油、绝缘漆、绝缘粘合剂等。
由于绝缘材料在不同温度下的绝缘性能会有很大差异，所以国际电工委员会按电气设备正常运行所允许的最高工作温度（即耐热等级），把绝缘材料分为Y、A、Z、B、F、H、C七个耐热等级。其允许工作温度分别为90℃、105℃、 120℃、130℃、155℃、180℃及180℃以上。上述绝缘材料等级符号中的Y、E、F和H还可以分别用DAB、BC和CB来表示。
层压制品包括各种层压板、管、棒及有关层压件，由于这类材料具有良好的电气绝缘性能、机械及理化性能，因而广泛用于电机电器和带电作业中，特别是3240型环氧酚醛玻璃布板、3640型环氧酚醛玻璃布管和3840型环氧酚醛玻璃布棒在带电作业中应用最为广泛。
带电作业中常用的塑料有聚氯乙烯，聚乙烯、聚丙烯、尼龙1010、聚碳酸醋、有机玻璃、聚四氟乙烯等。绝缘绳索在我国带电作业中应用得十分广泛。带电作业工具向绳索化方向发展可以说是中国带电作业的一大特色。目前绝缘绳已被广泛用于承担机械荷重、运载工具、攀登工具、吊拉绳、连接套以及保安绳等。新型绝缘材料、新工艺在带电作业工作中的应用，对促进带电作业工具的轻型化、防潮化和减轻作业人员的劳动强度具有重要意义。目前已有泡沫充填绝缘管、防潮绝缘绳、防潮防水绝缘毯等材料。
（二）主要影响绝缘材料性能的因素有哪些？
1 绝缘材料击穿强度
用绝缘材料击穿处的厚度除击穿电压，以千伏/毫米表示。绝缘材料的击穿，大致可分为电击穿、热击穿和放电击穿三种形式。
●电击穿。在强电场作用下，绝缘内部带电质点剧烈运动，发生碰撞游离，破坏分子结构，以致最后击穿，称为电击穿。电击穿电压随材料的厚度线性增加，在均匀电场中，除非冲击电压的时间短于10秒，电击穿强度一般与电压作用时间无关。
●热击穿。在交变电场作用下，绝缘材料内部由于介质损耗而产生热量，如不能及时散出，将使材料内部温度升高，导致分子结构破坏而击穿，称为热击穿。热击穿电压随周围媒质温度增加而降低，材料厚度增加，散热条件变差，击穿强度降低；频率增加时，介质损耗增大，击穿强度亦会降低。
●放电击穿。在强电场作用下，绝缘材料内部包含的气泡因电离而放电；杂质也因受电场加热气化，产生气泡，于是使气泡放电进一步发展，导致整个材料的击穿，称为放电击穿。
绝缘材料的击穿，往往是上述三种形式同时存在，很难截然分开。用绝缘漆或胶液浸渍绝缘材料，既可以改善电场分布而提高电击穿强度，也可以改善散热条件使热击穿强度提高。
2 绝缘电阻率
绝缘材料在电压的作用下，总会有微小的漏导电流通过。此电流一部分流经材料内部；一部分流经材料表面。因而绝缘电阻率可分为体积电阻率和表面电阻率。体积电阻率表征材料内部电导特性，单位为欧姆·米；表面电阻率表征材料表面的电导特性，单位为欧姆。绝缘材料的体积电阻率通常在107——1019姆·米范围内。绝缘材料的电阻率，一般与下列因素有关。
●随着温度的升高，电阻率成指数下降。
●水能促进极性分子的离解，因此绝缘电阻率随湿度增大而下降，对多孔材料（如绝缘纸）影响更为灵敏。极性材料等亲水物质，容易在表面形成连续的水层而降低表面电阻；非极性材料如陶瓷、聚四氟乙烯等不易在表面形成连续水层，因而对其表面电阻影响较小。
●绝缘材料中的杂质大都产生导电离子，又能促使极性分子的离解，使电阻率迅速下降。
●在高电场强度作用下，离子的迁移力增大，因而使电阻率下降。
3 绝缘材料的介电系数
绝缘材料的相对介电系数，表示电场作用下，绝缘材料内部电荷移动的情况，即极化程度。一般，随电场频率增高而逐级下降；随材料吸湿而增大；由于温度影响极化，，在某一温度会出现峰值。
4 绝缘材料的介质损耗
绝缘材料在电场作用下，由于漏电和极化等原因产生能量损耗。一般用损耗功率或损耗角正切表示介质损耗大小。
在直流电压作用下，将通过瞬时充电电流、吸收电流和漏导电流。当施加交流电压时，则瞬时充电电流为无功电流（电容电流）；漏导电流与电压同相位，为有功电流；吸收电流则既有无功电流分量，也有有功电流分量。影响绝缘材料介质损耗的主要因素。
●频率。温度不变时，损耗角正切在某一频率时出现高峰，此时单位体积内的介质损耗值P增长最快。
由于不同频率下具有不同的介质损耗，故测量损耗角正切值时必须选定一定的频率，通常电机所用的材料，一般都是测量其工频时的介质损耗角正切。
●温度。频率不变时，损耗角正切在某一温度时出现峰值，此时吸收电流所产生的损耗最大。在低温区，漏导电流和吸收电流有功分量均很小，故损耗角正切很小；在高温区，吸收电流所产生的损耗消失，由漏导损耗决定。
某些有机绝缘材料，其损耗角正切可能在不同的温度或频率下出现几个峰值。因此在高频或高压电气设备中，应根据损耗角正切与温度和频率关系曲线，慎重选择适当的绝缘材料，避免在工作频率和温度出现损耗角正切峰值，以防止材料加速老化或发生热击穿。
●电场强度增加。损耗角正切也随之增大，电压增加到某一值时，介质内部的气泡或电极边缘会出现局部游离现象，损耗角正切突然显著增大，这一电压值称为起始游离电压。工程上常利用起始游离电压的测量，检查绝缘结构内部存在的气隙情况，以控制绝缘质量。
此外，有些绝缘材料还应考虑耐电晕、耐电弧、抗漏电痕迹等电气性能。
电机对绝缘材料电气性能要求，以击穿电场强度和绝缘电阻为最重要。根据电机类型不同，对其他电气性能要求则不完全一样，例如高压电机的绝缘，要求绝缘材料介质损耗要小，耐电晕性要好；并须考虑铁心和导体之间的电场分布。
（三）不同绝缘材料的性能差异
由于不同绝缘材料之间的差异，在电线电缆生产和线材加工方面呈现各自不同的特点，充分认识这些特点，将有利于材料的选型和产品质量的控制。
1、PVC 聚氯乙烯电线电缆绝缘
PVC 聚氯乙烯（以下简称 PVC ）绝缘材料是在 PVC 粉中添加稳定剂、 增塑剂、阻燃剂、润滑剂及其它助剂的混合物。针对电线电缆不同应用与不同的特性需求, 其配方做相应的调整。经过几十年的生产和使用，目前 PVC制造及加工技术已经非常成熟。PVC 绝缘材质在电线电缆领域有着非常广 泛的应用，并有着显著的自身特点：
制造技术成熟、易成型和加工制造。相比其它类的线缆绝缘材料, 不仅成本低廉，在线材表面色差、光哑度、印字、加工效率、软硬度、导体的附着力、线材本身的机械物理性能和电性能方面均可作有效控制。
2) 具有非常良好的阻燃性能，故 PVC 绝缘电线极易达到各类标准规定的阻燃等级。
3) 在耐温方面, 通过对材料配方优化改进, 目前常用的PVC 绝缘类型主 要有以下三类:
4) 在额定电压方面，一般使用于额定 1000V AC 及其以下电压等级, 可广泛应用于家用电器、仪器仪表、照明、网络通讯等行业。
5) 琦富瑞塑胶事业部成功开发的无毒无味 PVC 绝缘线，广泛使用于空调，冰箱等电器配线。
PVC 也有一些自身缺点, 限制了其使用：
1) 由于有大量氯元素，燃烧时会散发出大量浓烟会让人窒息, 影响能见度, 并产生一些致癌物质和 HCl 气体，对环境造成严重危害。随着低烟无卤绝缘材料制造技术的发展，逐步取代 PVC 绝缘已成为线缆发展的必然趋势。目前一些有影响力及社会责任感较强的企业, 在公司技术标准中明确提出了替代 PVC 材料的时间表。
普通 PVC 绝缘耐酸碱, 耐热油, 耐有机溶剂性能较差, 根据相似相溶的化学原理，PVC 线材极易在所述特定环境中出现破损和开裂。
但是，凭借其优良的加工性能和低廉的成本。 PVC 线缆在家用电器, 照明灯饰, 机械装备, 仪器仪表, 网络通讯, 楼宇布线等领域仍得到广泛的使 用。
2、交联聚乙烯电线电缆绝缘
交联聚乙烯(Cross-linke PE,以下简称 XLPE) 是聚乙烯受到高能射线或交联剂的作用, 在一定条件下能从线型分子结构转变成体型三维结构。同时由热塑性塑料转变成不溶的热固性塑料。目前在电线电缆绝缘运用中，主要交联方法有三种：
1) 过氧化物交联。是先用聚乙烯树脂配合适当的交联剂和抗氧剂，根据需要添加其它成份，制成可交联的聚乙烯混合物颗粒。挤出过程中，通过热蒸汽交联管道产生交联。
2) 硅烷交联（温水交联）。也是一种化学交联的方法，其主要机理是将有机硅氧烷和聚乙烯在特定的条件下产生交联，交联度一般能达到 60%左 右。
3)辐照交联是利用高能射线如 r 射线, α射线, 电子射线等能量, 使聚乙烯大分子中的碳原子激发活性而交联, 电线电缆常用的高能射线为电子加速器 产生的电子射线, 因该交联是依靠物理能量进行的, 故属物理交联。 以上三种不同的交联方式, 具有不同的特点和应用：
XLPE 绝缘与热塑性聚乙烯比较, 有以下优点:
1) 提高了耐热变形性, 改善了高温下的力学性能, 改进了耐环境应力龟裂与耐热老化的性能.
2) 增强了耐化学稳定性和耐溶剂性, 减少了冷流性, 基本保持了原来的电气性能, 长期工作温度可达125℃和150℃,交联聚乙烯绝缘的电线电缆, 也提高了短路的承受能力, 其短时承受温度可达 250℃,同样厚度的电线电缆, 交联聚乙烯的载流量就大得多.
3) XLPE 绝缘电线电缆有优良的机械、防水及耐辐射性能所以应用领域广泛。如：电器内部连接线、电机引线、灯饰引线、汽车低压信号控制线、机车电线、地铁用电线电缆、矿用环保电缆、船用电缆、核电铺设电缆、TV 高压线、X-RAY 击发高压线，以及功率传输电线电缆等行业。
XLPE 绝缘电线电缆有着显著的优点, 但也有一些自身的缺点, 限制了 其使用：
1)耐热粘连性能较差。在超过电线额定温度情况下加工使用电线, 容易造成电线之间相互粘连情况, 严重可导致绝缘破皮形成短路.
2)耐热切通性能较差。在超过200℃的温度下, 电线绝缘变的异常柔软, 受外力挤压碰撞容易导致电线切通短路.
3)批次之间色差难控制。加工过程易刮花发白, 印字脱落等问题
4) 耐温等级 150℃XLPE绝缘, 做到完全不 卤素并且能通过UL1581规范的
VW-1燃烧实验, 并保持优良的机械电气性能, 在制造技术上还存在一定瓶颈, 成本高昂。
5) 该类材料绝缘线材在电子电器连接线方面，尚无国家相关标准。
3、硅橡胶（Silicone rubber）电线电缆绝缘
硅橡胶亦聚物分子是由 SI-O （硅-氧）键连成的链状结构。SI-O 键是 443.5KJ/MOL，比 C-C 键能（355KJ/MOL)高得多。硅橡胶电线电缆大部分采用冷挤和高温硫化工艺，在众多的合成橡胶电线电缆中，因其独特分子结构，使得硅橡胶比其他普通橡胶具有更优良的性能：
1) 非常柔软，良好的弹性，无味无毒，不怕高温和抵御严寒的特点。使用温度范围在-90——300℃。硅橡胶比普通橡胶具有好得多的耐热 性，可在 200℃下连续使用, 在 350 度下亦可使用一段时间。
2) 优良的耐候性能。 长时间在 外线和其他气候条件下，其物性也仅 有微小变化。
3) 硅橡胶具有很高的电阻率且在很宽的温度和频率范围内其阻值保持稳定。同时硅橡胶对高压电晕放电和电弧放电具有很好的抵抗性。
硅橡胶绝缘电线电缆具有以上一系列优点, 在电视机高压装置线、微波炉耐高温用线、电磁炉用线、咖啡壶用线、灯具引线、UV 设备、卤素灯具、烤炉和风扇内部连接线等特 是小家电领域有着广泛的应用, 但自身一些缺点也限制更广泛的运用。如
1) 抗撕裂能力差。加工或使用过程中受外力挤压，刮磨易破损，造成短路。目前的防护措施是是在硅胶绝缘外加上玻璃纤维或者高温聚酯纤维编织层，但加工过程中仍需尽可能避免外力挤压所致的伤害。
2) 硫化成型添加的硫化剂目前主要使用双二四。该硫化剂 有氯元素, 完全无卤素的硫化剂（如铂金硫化）对生产环境温度要求严格, 而且成本高昂。
所以线束加工时应注意：压轮压力不可过大，最好使用胶材质，防止生产过程中压裂导致耐压不良。同时需注意：玻璃纤维纱在生产过程中需 采取必要的防护措施，防止吸入肺部，影响员工健康。
4、交联三元乙丙烯橡胶（XLEPDM ）电线绝缘
交联三元乙丙烯橡胶，是由乙烯、丙烯以及非共轭二烯烃的三元共聚物, 通过化学或者辐照方式交联。交联三元乙丙橡胶绝缘电线综合聚烯烃绝缘电线和普通橡胶绝缘电线两种电线的优点：
1) 柔软、曲挠、弹性、高温不粘连、长期的耐老化性、耐恶劣的气候（-60——125℃）。
2) 耐臭氧、耐 外线、耐电气绝缘性能、耐化学腐蚀性。
3) 耐油和耐溶剂性能与通用型氯丁橡胶绝缘不相上下，普通热挤出的加工设备进行加工，采用辐照交联，加工简便、成本低廉。
交联三元乙丙橡胶绝缘电线有上述诸多优点, 在制冷压缩机引线，防水电机引线，变压器引线，矿山移动电缆，钻探，汽车，医疗器械，船泊以及一般的电器内部布线等领域都有运用。
XLEPDM 电线主要缺点是：
1) 同 XLPE 和 PVC 电线, 抗撕裂能力较差。
2)粘合性和自粘性较差, 影响后续加工性。
5、氟塑料（Fluoroplastic ）电线电缆绝缘
相对于常见的聚乙烯、聚氯乙烯电缆而言，氟塑料电缆有着如下突出特点：
1)耐高温
氟塑料有着超乎寻常的热稳定性，使得氟塑料电缆能适应 150——250℃的高温环境。在同等截面导体的条件下，氟塑料电缆可以传输更大的许用电流，从而大大提高了该类绝缘线材的使用范围。由于这种独特的性能，氟塑料电 缆常用于飞机、舰艇、高温炉以及电子设备的内部布线、引接线等。
2)阻燃性好
氟塑料的氧指数高，燃烧时火焰扩散范围小，产生的烟雾量少。用其制作的线材适合对阻燃性要求严格的工具和场所。例如：计算机网络、地铁、车辆、高层建筑等
公共场合等。一旦发生火灾，人们可以有一定的时间疏离，而不被浓烟熏倒，争取到宝贵的救援时间。
3) 电气性能优异
相对于聚乙烯而言，氟塑料的介电常数更低。因此，与类似结构的同轴电缆比较，氟塑料电缆的衰减更小，更适合于高频信号传输。当今电缆的使用频率越来越高已经成为潮流，同时又由于氟塑料能耐高温，所以常用作传输通信设备的内部接线、无线发射馈线与发射机之间的跳线和视频音频线。此外， 氟塑料电缆的介电强度、绝缘电阻好，适合作重要仪表仪器的控制电缆。
4)机械化学性能完美
氟塑料的化学键能高，具有高度的稳定性，几乎不受温度变化的影响，有着优良的耐气候老化性能和机械强度；而且不受各种酸、碱和有机溶剂影响。因此适用于环境气候变化大、有腐蚀性场合，如石化、炼油、油井仪器控制等。
5)利于焊接连线
在电子仪器中，有不少接线是采用焊接方法进行连接，由于一般塑料的熔融温度低，在高温时易融化，需要熟练的焊接技术，而有些焊点必须要有一定的焊接时间，这也成为氟塑料电缆受到欢迎的原因。如通信设备和电子仪器的内部接线。
氟塑料系列绝缘材料在电线电缆领域有着广泛运用，参考UL 1581、UL 758 规 定, 电线电缆中常使用的氟塑料绝缘：
此外氟塑料还有一些缺点限制了使用： 1)原材料的价格高, 目前国内生产还主要依赖进口（日本大金和美国杜邦公司）, 国产氟塑料虽然最近几年发展迅速, 但生产品种还是单一, 材料在热稳定性 及其它综合性能上同进口材料相比还有一定差距。
2)生产工艺相比其他绝缘材料较困难, 生产效率低, 印字易脱落, 耗损大等问题, 使生产成本较高。
总之，上述各种类的绝缘材料，特别是耐温在 105℃以上高温特种绝缘材料的应用方面，在国内仍属转型期。无论是线材生产，还是线束加工，不仅有一个成熟的过程，对该类线材要有一个对其优缺点作理性认识的过程。
绝缘材料是电工产品发展的基础和保证，对电机、电气工业的发展具有特别重要的作用，绝缘材料的发展与进步，有赖于高分子材料的发展并直接制约和影响着电工产品的发展和进步。绝缘材料是电工产品具有先进技术性的关键，也是电工产品长期安全可靠运行的重要保障。因此，要求绝缘材料不断发展新品种，提高产品性能与质量，以适应电工产品不断发展的需要。
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