CPE橡胶配合剂的配方研究

根据国际电工技术委员会( IEC) 标准IEC245的要求,电缆制造企业在生产户外耐候型橡套电缆(245IEC2YZW、245IEC2YCW) 时,常采用氯丁橡胶作护套原材料。由于氯丁橡胶价格昂贵、加工性能差(容易在开炼机上粘辊) ,并且容易出现硫化焦烧现象,使得电缆制造商的生产一直受到困扰。CPE 一直用于塑料改性材料,而作为弹性体使用仅在20 世纪80 年代后才得到应用与发展,但并未应用到电线电缆行业中。研究表明:通过对CPE橡胶配合剂的配方研究,发现CPE 弹性体在以DCP 为硫化剂、炭黑为补强剂,并配以适量的软化剂,所得的硫化胶完全能满足橡套电缆IEC245 标准的要求,性能优良。

1．氯化聚乙烯的物理与化学性质

氯化聚乙烯是一种不含双键的弹性体，根据CPE 的分子量、含氯量以及结晶度的不同,可得到不同物性的品种。含氯质量分数低于15 %时CPE 为塑料;当含氯质量分数为25 %～40 %时, CPE 呈弹性体状态, 特别是含氯量为35 %左右时,分子链中结晶态完全消失,最适合作橡胶材料使用。由于CPE 分子链中不含双键,因而具有较好的耐热性和耐老化性。此外,CPE 分子中的氯元素决定了CPE 具有较好的耐油性和阻燃性。以上性质能满足橡套电缆护套材料的要求。

2．补强填充体系

CPE 在不加任何补强剂的条件下抗张强度很低,无法满足橡套电缆护套性能要求,必须用炭黑补强。炭黑对CPE 硫化胶性能影响见表1 。

表1 炭黑对CPE 硫化胶性能影响

2楼

wangqin750发表于：2008-1-14 9:57:40

1) 基本配方:CPE 100 ,MgO 10 ,DOP 20 ,DCP 4. 0 ,TAIC 3. 0 。

由表1 可知,加入5～10 份半补强炭黑,能使CPE 硫化胶抗张强度迅速上升;随着炭黑用量的增加,硫化胶的拉伸强度、邵氏硬度也随之增大,而扯断伸长率逐渐变小;当炭黑用量达到40～50份时,硫化胶的定伸应力、抗张强度、扯断伸长率都可达到理想效果;当炭黑用量达到60 份时,混合硫化胶硬度增加较大。在工

业生产中,为降低生产成本可加入碳酸钙和滑石粉作填充剂。碳酸钙和滑石粉本身不具备补强作用,但加入适量的碳酸钙可提高混合胶挤出效果,增加产品表面光洁度。

3．软化体系

CPE 弹性体的门尼粘度大,混合胶可塑性非常低,威氏粘度只有0. 05～0. 10 ,无法满足电缆生产工艺要求,所以,配方中必须添加增塑剂,提高混合胶的流动性能,适合挤出。CPE 常用的增塑剂有葵二酸二辛酯(DOS) 和邻苯二甲酸二辛酯(DOP) 。表2为二种增塑剂性能比较, 它们对CPE 混合胶性能影响见表3。从表2 与表3 可看出,以DOS 为软化剂,混合胶门尼粘度低、挤出速度快、伸长率大、低温性能优越,因而DOS 软化效果要好;而DOP 抗迁移性好。

表2 DOP 与DOS 性能对比

1) 基本配方:CPE 100 ,DCP 45 ,TAIC 25 ,炭黑40 ,填充剂50 ,增塑剂35 。4．防老剂

CPE 属饱和结构的聚合物,具有良好的耐热老化和耐臭氧老化等性能,不加任何防老剂就可满足IEC245 标准的要求。为提高产品的耐环境老化性能,延长电缆使用寿命,可加入适量防老剂RD 或防老剂NBC 以及二盐基硫酸铅或三盐基亚磷酸铅。