红色粉对三元乙丙橡胶绝缘材料性能的影响

2021-04-23李茁实金志健吴淑龙宝胜科技创新股份有限公司江苏扬州225800

化工管理 2021年5期

李茁实，金志健，吴淑龙(宝胜科技创新股份有限公司，江苏扬州 225800)

0 引言

三元乙丙橡胶(EPDM)是乙烯、丙烯以及少量非共轭二烯烃的三元共聚物，因其主链是由化学稳定的饱和烃组成，只在侧链中含有不饱和双键，故其具有优异的电绝缘性能、耐候、耐臭氧、耐热、耐水蒸气等性能[1-2]，在电气工程领域是橡胶电线电缆绝缘材料重要的基材之一[3]。EPDM作为绝缘材料，通常由乙丙橡胶、补强剂、软化剂、防老剂、阻燃剂、加工助剂等配方组分组成[4-5]，其作为橡胶仪表电缆、控制电缆绝缘材料使用时，往往有分色要求(红、黑、棕、白等)，故其配方中须添加不同种类及不同比例的色粉，以制备出不同颜色的橡胶绝缘材料。笔者在开发不同分色的橡胶绝缘料试制仪表电缆(1×2×0.5 mm2)过程中，发现绝缘工序中，红色线芯表面较为粗糙，先期经过设备排查(主要是温控系统精度)、工艺优化(温度区间从90～110 ℃调试)，其外观粗糙问题依旧，由于问题集中出现在红色线芯，文章拟对红色粉与润滑剂的兼容性、不同粒径红色粉、色粉品种及表面活化方式等因素对三元乙丙橡胶绝缘材料的常规性能、转矩加工性能、挤出表面的影响进行分析与研究。

1 实验部分

1.1 主要原材料及配方

三元乙丙橡胶：3722 P；陶氏化学：100 phr；氢氧化铝阻燃剂：hw-1；山东铝业：135 phr；白炭黑：济宁青云化工，15 phr；氧化锌：台懋实业，5 phr；过氧化二异丙苯(DCP)：市售，2.5 phr；防老剂RD：华星宿迁，1.5phr；石蜡油：2#，昆仑石化，4phr；红色粉：氧化铁红/大分子红，市售，0.4phr；硅烷A172：市售，1.5phr。phr是否正规表述方式？

1.2 主要设备

双辊开炼机：LABTECH，型号LRMR-S-150/EW；平板硫化机：LABTECH，型号LP-S-50；氧指数测试仪：南京江宁分析仪器有限公司，型号JF-3；门尼粘度仪：埃尔法，型号MV2000；无转子硫化仪：埃尔法，型号MDR2000；体积电阻率仪：型号ZC36，上海第六仪表厂；老化箱：型号RL200，常熟环境仪器厂。

1.3 样品制备

按配方称取各组分，依次加入到开炼机上，将混合物在双辊开炼机上90 ℃混炼10 min，最后加入DCP，混炼1 min；出片后在平板硫化机上180 ℃/15 min后压制成所需测试材料胶片。

1.4 测试与表征

机械性能按GB/T 528测试，热延伸按GB/T2951.21测试，氧指数按GB/T 2406.2测试；体积电阻率按GB/T 1410测试，硫变按企业标准测试，门尼粘度按GB/T1232测试。

2 结果和讨论

2.1 润滑剂与色粉相容性验证试验

通常来讲，润滑剂对色粉的分散、显色度及性能都有一定的影响[6]，我们选取了4个配方组分的石蜡油进行经实验，相关性能对比见表1。可以看出，随着润滑剂份数的增加，材料强度上升，伸长率下降，体积电阻率有轻微提高，氧指数下降，6phr以上时，表面颜色显色度会有所增强，但润滑剂的添加量对挤出绝缘表面无明显影响，需进一步排查色粉自身对挤出工艺的影响。

2.2 不同粒径红色粉对绝缘性能影响试验

我们选取了市场上主流的4种粒径范围的氧化铁红色粉进行性能验证，并以不添加色粉的本色绝缘料作为比对样，实验结果如表2所示，转矩流变曲线如图1所示。

表1 不同含量润滑剂对绝缘材料性能的影响

可看出，五组配方随着色粉的添加及粒径变小，绝缘材料强度(伸率)呈略微提高(下降)的趋势，电性能、硫变性能、氧指数变化较小，均符合材料企业标准要求；从转矩流变图可看出，去除色粉的配方，同样条件下，扭矩最低，挤出材料外观光滑，说明红色粉的添加对绝缘挤出表面有重要影响；不同粒径的红色粉品种，在相同的添加比例下，红色粉2 (D50：9～11 μm)的配方，最高扭矩最小(80 Nm)，电流最低，表面平滑、光亮，挤出外观得以明显改观，为最佳色粉添加方案。