電源軟線用熱塑彈性體SEBS的探討

高 峰， 劉永堅， 肖望東， 陳清海

(1.廣東日豐電纜股份有限公司，廣東中山528401;2.衡陽恒飛電纜有限責任公司，湖南衡陽421008;3.深圳職業技術學院，廣東深圳518055)

0 引言

以丁二烯與苯乙烯嵌段而成的共聚物SBS，具有比重輕、耐磨、耐裂等優良性能，但耐溫性不佳。隨著科研的突破，日本三菱化學用SBS氫化改性出SEBS。改性后的SEBS，無論是在耐候性、耐溫性、阻燃性，還是在機械性、加工性方面都取得了重大突破。這些突破正好符合了電線材料的性能需要，而且還可重復回收、循環利用。既能減少廢棄物的產生，又可減少原材料的消耗。SEBS材料在電源軟線上的成功運用，有利于推動和加快新型、安全、環保電線的升級。

使用無鹵SEBS材料制電源軟線時，常會遇到外觀、工藝、性能等多方面的問題，借此機會與大家交流與探討。

1 電源軟線結構

按UL 62標準要求設計電源軟線，以 SVE 18AWG/3C為例，電線結構見圖1及對應的表1。

圖1 SVE 18AWG/3C電線截面示意圖

表1 SVE 18AWG/3C電線結構

2 絕緣材料

選用無鹵阻燃熱塑性彈性體SEBS材料作為電源軟線SVE 18AWG/3C的絕緣和外被。

2.1 材料的基本要求

電線用熱塑彈性體材料的基本性能要求見表2。

表2 電線用彈性體材料基本性能要求

2.2 性能特性

熱塑彈性體SEBS是新型合成高分子材料，性能介于彈性體與塑料之間。既具有硫化橡膠機械性能、高彈性、絕緣性，又具有熱塑塑料加工性。不僅具有優良的耐候性、抗疲勞性和耐溫性，而且觸感柔軟，不含鹵素、環保、安全。這正是電線電纜絕緣材料的理想選擇。

熱塑性彈性體SEBS相比熱固性彈性體橡膠而言，在耐熱老化、抗臭氧、抗紫外線方面能與之相媲美，但在耐過高溫、長期耐高溫、熱延伸方面存在嚴重不足，這在電線選材時需要考慮。

2.3 常見問題

用無鹵阻燃熱塑性彈性體SEBS混合物作電源軟線的絕緣和外被，除了熱延伸外，常見問題有外觀、VW-1阻燃、空氣老化、熱變形、絕緣電阻。其中VW-1阻燃、空氣老化、熱變形出現頻率最高，這嚴重制約了SEBS材料在電線電纜上的廣泛運用。

2.3.1 阻燃問題

除了眾所周知的材料氧指數會影響到電線的燃燒結果外，色母粒基材的選用與用量及電線的結構設計，在很大程度上都會影響到VW-1測試結果，這是很容易被人忽略的。

對于都是加入2%的 PE(聚乙烯)、PP(聚丙烯)和EVA(乙烯-醋酸乙烯)色母粒，VW-1測試結果會有不少差異。電線的結構設計對測試結果更加明顯，填充材料(如PP網、尼龍繩、棉線等)的阻燃性與用量都會影響到燃燒后的殘燃時間。外被的厚度與致密度對測試結果最為明顯，對于 SVE 18AWG/3C電線而言，適當增大外被厚度或提高外被致密度，可起到對內可燃材料隔離火焰的作用，在降低殘燃時間方面效果明顯。

2.3.2 老化問題

空氣老化方面，主要表現在絕緣和外被老化前的伸長率偏低和老化后的伸長殘率值偏小，其中最為突出的是外被。

新的UL 62第18版和UL 2556，測試樣品改原來的管狀模塊為啞鈴片模塊。在對SVE外被二種模塊大量測試數量對比分析發現，啞鈴片模塊伸長率測試值約為管狀模塊測試值的75%～82%。如果測試的是管狀模塊，伸長率測試要求值需從200%提高到250%。為了提高伸長率，可適當提高導體預熱溫度和擠出設定溫度，但溫度過高會加速材料的降解，特別是螺桿剪切速率的過快，會導致老化殘率值變小。如何調整擠出工藝溫度與擠出速度，需要根據材料的特性和生產設備狀況確定。

3 制作工藝

在綜合考慮無鹵SEBS材料的性能特點和電線的性能要求后，結合現有設備，制訂生產工藝。

在設備方面，選用長徑比25，壓縮比2.5的 70 mm擠出機，配置有多觸點敏感溫控裝備，考慮到擠出時材料的背壓力及生產的連續性，選用37kW動力電機;在材料方面，事先對材料進行防潮和除濕處理，確保使用時材料含水量少于0.02%，添加2%非吸濕聚烯烴色母粒并混合均勻。

3.1 芯線擠出工藝

選用擠壓式模具，內模 1.25 mm，外模 2.1 mm，內外模距離在2～4 mm，導體預熱溫度控制在(65±10)℃。擠出控制溫度:進料段170～180℃，輸送段190～200℃，熔融段200～215℃，機頭區210～220℃，模具區215～225℃，擠出速度在35～50 m/min。

3.2 外被擠出工藝

考慮到材料的流動性和熔融黏度，選用擠壓式流暢型模具，內模 4.65實 mm，外模 6.1 mm，配模距離在3～6 mm，定型長度在3～4 mm，在蜂窩板前加80～100目過濾網二層。擠出溫度控制:進料段180～185℃，輸送段195～205℃，熔融段205～220℃，機頭區215～225℃，模具區220～225℃，擠出速度在25～36 m/min。電線擠出后進行分段冷卻，第一段水溫在(60±10)℃，第二段水溫在(25±10)℃。采用凸字輪進行表面熱壓印字處理。

4 檢測結果

對試制的SVE 18AWG/3C電源軟線送第三方機構進行檢測，部分測試數據如表3。

表3 SVE 18AWG/3C電線部分測試數據

5 結束語

隨著電子、電器、通訊與汽車行業的快速發展，帶動了SEBS材料的高速發展。當前已有數家國際知名電器公司，正在使用或準備用這種新型環保、安全的電源軟線，像 SONY、APPLE、Pansonic、SIEMENS，特別是APPLE公司，已在產品內推廣這種新型的電源軟線。相信在不久的將來，SEBS材料會在電線電纜行業內得到廣泛的應用。

［1］吳 濤，張建耀，張維龍，等.電線電纜用阻燃熱塑彈性體的研究應用進展［J］.彈性體，2008(5):66－69.

［2］UL 2556—2007 Wire and cable test methods［S］.

［3］UL 62，18th—2010 Edition flexible cord and cables［S］.