三元乙丙橡膠和氯化聚乙烯在低壓電纜中的應用

[摘 要]乙丙橡膠是乙烯和丙烯為基礎單體共聚而成的一類合成橡膠的統稱，它是一種無定型的非結晶橡膠。乙丙橡膠包括兩種類型。三元乙丙橡膠和氯化聚乙烯在低壓電纜中的應用包括材料的選擇及配方確定和加工方式及工藝的確定。

[關鍵詞]三元乙丙膠 氯化聚乙烯 電纜應用

[中圖分類號] O622 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2013）21-0067-02

乙丙橡膠是乙烯和丙烯為基礎單體共聚而成的一類合成橡膠的統稱，它是一種無定型的非結晶橡膠。乙丙橡膠包括兩種類型：一類是由乙烯-丙烯兩種單體共聚而成的二元乙丙橡膠（EPM），其分子鏈完全飽和，只能采用有機過氧化合物、輻射等特殊方式進行硫化，適用于高壓電纜和特別耐熱的產品；另一類是由乙烯-丙烯-非共軛二烯三種單體共聚而成的三元乙丙橡膠，在電線電纜行業主要用于中低壓電線電纜產品。

三元乙丙橡膠按其第三單體的種類可分為亞乙基降冰片烯三元乙丙橡膠（ENB-EPDM）、雙環戊二烯三元乙丙橡膠（DCPD-EPDM）和1，4-己二烯三元乙丙橡膠（HD-EPDM）等三類，其在過氧化物的硫化體系中硫化速度依次是DCPD-EPDM、ENB-EPDM、HD-EPDM。

三元乙丙橡膠（EPDM）具有優良耐老化性能（可在105℃的工作溫度下正常使用）、耐臭氧和耐候性，具有卓越的絕緣性能（體積電阻率可達1015Ω·cm以上）以及較好的化學穩定性，而且在-50℃的低溫下仍具有良好的動態特性，是公認的優質絕緣材料。在我國的線纜行業中也被廣泛使用。

三元乙丙橡膠硫化體系在電線電纜行業中普遍采用過氧化物類，因為硫化膠具有優越的耐熱性能和較低的壓縮變形，高溫下硫化速度快，且無硫化還原現象，顏色穩定，不污染，膠料貯存時無焦燒危險，對銅無腐蝕，而過氧化二異丙苯（DCP）因其價格低廉、中等的硫化速度、較高的交聯率和良好的焦燒安全而首選為EPDM的硫化劑，但其在酸性或還原性物質的影響下，會產生離子型分解，降低了過氧化物的利用率，這些離子型分解物，還進一步加速聚合物的降解，因此在選擇材料時，必須要考慮其酸堿性。

三元乙丙膠的種類很多，而且沒有統一的牌號，因此選用三元乙丙橡膠時，必須要求廠家或供應商提供必要的技術參數，如門尼粘度、第三單體種類及含量、乙烯含量等。據我們的經驗，一般門尼粘度在40～55，第三單體為ENB，含量為5%左右，這類三元乙丙膠做電線電纜比較理想。門尼粘度低的加工性能好但混煉膠強度小，可適當并用門尼粘度高的乙丙膠；門尼粘度高的因其煉膠加工及擠出性能差建議不要單獨使用。第三單體ENB含量高的，硫化速度快，但其耐熱性能有所下降；而含量低的硫化速度慢，易出現欠硫現象。

氯化聚乙烯（CPE、CM）是聚乙烯通過氯取代反應而制成的無規生成物，有優良的阻燃性和耐油性，較高的物理機械性能，良好的耐熱老化、耐臭氧、耐氣候性能，優異的工藝加工性能等，在護套材料中已被廣泛地、良好地使用。

國家標準GB/T5013-2008已取消天然/丁苯橡膠作橡套電纜的絕緣膠，如單獨使用三元乙丙膠來做絕緣膠，成本會很高，市場難以接受。而氯化聚乙烯價格較低，且與三元乙丙膠可使用同一硫化體系，因此在絕緣材料中因其與乙丙橡膠有良好的相容性也越來越被廣泛地運用，但因其電性能和低溫性能相對較差，因此不適合單獨做絕緣橡皮的骨架材料，最好是與三元乙丙橡膠并用，同時能降低生產成本。

一、應用

EPDM及CM（CPE）在YZW（YZ）、H07RN-F（H05RR-F、H05RN-F）等產品中的使用。產品技術指標參見相應產品標準。

在EI4、SE3、EM2三種材料中最難達到的性能是EI4型橡皮中的空氣彈老化項目、SE3（EM2）中的低溫卷繞項目，所以在進行配方設計時首先從這兩個項目著手。

（一）材料的選擇及配方確定

（二）加工方式及工藝的確定

1. 絕緣橡皮（EI4）的工藝流程：配料——密煉——開煉——過濾（薄通）——加硫——出片——擠出。

2. 護套橡皮（SE3、EM2）的工藝流程：配料——密煉（含加硫）——開煉——出片——擠出。

3. 各工序工藝參數的確定

（1）密煉

由于三元乙丙橡膠缺乏粘著性，不易包輥。一般混煉采用密煉機，容量要比天然丁苯膠要略高些，溫度也要高些，這樣有利于三元乙丙橡膠塑化和配合劑的分散均勻。密煉機一般為55L比較合適，密煉室溫度控制在85～100℃。

為使材料分散均勻，混煉時，先把除油料外的所有配料投入密煉機內攪拌2～3分鐘，不放上頂栓，然后將油料投入，再放下上頂栓混煉?；鞜挄r間4～6分鐘，以成膠塊為準，成膠2分鐘后排膠，膠料溫度以105～120℃為宜?？紤]到加工的安全性，建議硫化劑在開煉機上加入。

（2） 開煉

開煉機選φ450與密煉機匹配。輥輪溫度控制在40～60℃。

用于濾膠的，開煉機輥間距8～10mm，打兩個橫包，然后將輥間距調到3～5mm，打卷，進行過濾。

用于輾頁片的，開煉機輥間距5～7mm，打兩個橫包和兩個縱包，然后將輥間距調到1～2mm，打兩個三角包，然后打卷送至輾頁機出片。

（3）過濾

濾膠機選擇φ150或φ200型擠橡機，螺桿長徑比為6∶1～8∶1。濾網規格為40目+80目+40目，機身溫度為50～70℃，機頭溫度控制在70～80℃。

絕緣膠一定要過濾；護套膠可不過濾。

（4）加硫

加硫在φ450開煉機上進行，輥輪溫度控制在40～60℃之間。

加硫時，輥間距在5～7mm，待料被全部吃完，打兩個橫包和兩個縱包，然后將輥間距調到1～2mm，打兩個三角包，將輥間距調至1mm以下，薄通兩次，使加硫料分散均勻。最后打卷送到輾頁機出片。

（5）出片

輾頁機采用φ160型，兩輥溫度控制在50～90℃。出片厚度絕緣膠不超過1mm，護套膠不超過2mm。橡皮隔離可使用滑石粉或者肥皂水。

（6）擠出

各種類型的擠出機都可以正常生產氯化聚乙烯和三元乙丙橡膠制成的混合膠料，但在電線電纜行業中以長徑比為14∶1～16∶1、壓縮比為1.45～1.65的最佳，若主機再配上恒溫裝置，可使擠出表面致密、圓整、平滑，擠出外徑穩定一致。

擠出時機身溫度控制在40～70℃，機頭溫度在75～90℃，正硫化時間在190℃時約需要1分鐘，溫度每升高10℃，硫化速度提高一倍?？筛鶕约汗镜膶嶋H情況確定氣壓與生產速度。

[ 參 考 文 獻 ]

[1] 《電線電纜手冊》編委會.電線電纜手冊[J].北京：機械工業出版社， 2009.

[責任編輯：羅 艷]