三元乙丙橡胶与乙烯-丁烯弹性体在电线电缆绝缘中的并用

2013-09-28厉春阳刘永坚王晓荣

电线电缆 2013年1期

厉春阳，刘永坚，王晓荣

(湖南衡阳恒飞电缆有限责任公司，湖南衡阳421008)

0 引言

随着GB/T 5013—2008及JB/T 8735—2011标准的发布及实施，电线电缆长期使用天然橡胶/丁苯橡胶作绝缘(XJ-00A型绝缘橡皮)的使命基本上完成了，而与之替代的三元乙丙橡胶(EPDM)被广泛应用在电线电缆绝缘中。由于能满足电线电缆使用的三元乙丙橡胶牌号国内生产能力有限，需要大量进口国外的三元乙丙橡胶，造成三元乙丙胶货源紧缺，且产品成本较高。另外，三元乙丙橡胶在加工过程中，由于它的自粘性和互粘性差，加工比较困难。

因此，我们根据目前国内这一现况，采用乙烯-丁烯弹性体(EBM)与EPDM并用，很好地解决了EPDM在加工过程中的工艺问题及产品成本问题。

1 实验部分

1.1 试验用主要原材料

EPDM，牌号4045，吉林石化有限公司;EBM，牌号4060，杜邦公司;硫化剂:过氧化二异丙苯(DCP)，牌号40，上海高桥化工厂;共硫化剂:三聚异氰酸三烯酯(TAIC)，湖南浏阳有机化工厂;其它材料均为市售。

1.2 主要试验仪器和设备

160×320开放式炼胶机，上海勤奋机械厂;QLB-D350×350×2C25T平板硫化机，上海第一橡胶机械厂;MZ-4000D型拉力试验机，江苏明珠试验机械有限公司;140B型热空气老化箱，上海试验仪器厂;YDY-1氧弹(空气弹)老化试验仪，呼和浩特市德塔线缆测试仪器研究所;MDR-2000转子硫化仪，上海德杰仪器设备有限公司。

1.3 测试方法

试样性能测试按 GB/T 5013—2008、JB/T 8735—2011标准进行测试。

2 结果与讨论

2.1 骨架材料的选择

EBM4060由乙烯-丁烯组成，是一种饱和型橡胶，其分子量分布比较宽，加工性能非常优异。同时，该产品又具有高填充的能力，能有效地降低产品成本和提高物理机械性能。表1为EBM的典型性能数据。

表1 EBM典型性能数据

EPDM与EBM橡胶并用后，不仅可以提高混合胶的物理机械性能，而且具有优异的耐热老化、抗压缩变形、耐气候以及良好的电气性能等。并用胶在混炼及挤出过程中，极大地改善了EPDM混炼时间及挤出工艺性能。

实验发现，随着EBM用量的增加，并用胶的拉伸强度增加，断裂伸长率降低，抗压缩变形增大。综合考虑并用胶的性能及成本等因素，EPDM/EBM的并用比为(50～60)/(50～40)份较好。混合胶并用量对橡胶性能的影响见表2。

2.2 硫化体系的选择

从EPDM4045与EBM4060分子结构上分析，它们主链上都不含双键，属于饱和型橡胶，具有共硫化特性，同时考虑到连续硫化生产过程中，铜导体不被氧化发黑，故在实验中采用以过氧化物DCP作硫化剂，三聚异氰酸三烯酯(TAIC)作为交联活性助剂，来提高胶料的交联密度和硫化速度，改善胶料的耐温性能、电性能及减少压缩永久变形。试验确定，硫化剂DCP的用量为3～3.5份，助交联剂TAIC为2～2.5份，综合性能较好。

2.3 防老剂的选择

EPDM和EBM都是饱和性高聚物，有良好的耐热老化性能和耐臭氧老化性能。由于电缆是长期在户外使用并经受热、氧老化及紫外光的照射，容易引起老化降解，故需要选择合适的防老剂，延长电缆的使用寿命。经试验确定，选用防老剂MB/RD作防老剂，用量为(1～1.5)/(0.5～1)份。

2.4 补强及填充体系的选择

EPDM/EBM并用胶料的补强及填充剂采用煅烧陶土及超细滑石粉组成。超细滑石粉可以提高混炼胶的拉伸强度及压缩永久变形;而煅烧陶土可以提高并用胶料的粘度、拉伸强度、增大硫化胶的挺性、改善并用胶的挤出工艺性能及硫化胶的电性能，但由于它呈弱酸性，与过氧化物反应，延迟自由基的产生，降低硫化效率，所以用量不宜过大。

2.5 软化剂的选择

为了保证各种配合剂分散均匀，须加入一定量的软化剂，以降低胶料的粘度及柔软性，软化剂可采用石蜡油及石蜡并用组成，其中石蜡油的用量为15～20份;石蜡的用量为3～6份。

3 优化配方与加工工艺

3.1 优化配方

经优化工艺设计及综上试验分析，EPDM/EBM绝缘胶料的最优配方为:EPDM/EBM［并用比(50～60)/(50～40)］100份;硫化剂DCP为3～3.5份;助交联剂TAIC为2～2.5份;防老剂MB/RD为(1～1.5)/(0.5～1)份;补强及填充剂为130～150份;软化剂石蜡油+石蜡为20～25份;其它3～5份。

表2 混合胶并用量对橡胶性能的影响

3.2 混炼工艺

EPDM与EBM具有门尼粘度比较低，填充量比较大的特点，所以EPDM/EBM混炼胶的用量比一般混炼胶的用量高10%左右。胶料在加压式捏炼机混炼工艺为:先将EPDM与EBM一起塑炼1～2 min，然后加入防老剂、补强剂及软化剂等配合剂，混炼均匀后在105～110℃排料，滤橡后加入硫化剂及硫化助剂，出片冷却。混炼好的胶料在常态(室温、通风、干燥)的环境中冷却至少1 d后，方可供橡胶挤出机使用。