三元乙丙橡膠與乙烯-丁烯彈性體在電線電纜絕緣中的并用

厲春陽， 劉永堅， 王曉榮

(湖南衡陽恒飛電纜有限責任公司，湖南衡陽421008)

0 引言

隨著GB/T 5013—2008及JB/T 8735—2011標準的發布及實施，電線電纜長期使用天然橡膠/丁苯橡膠作絕緣(XJ-00A型絕緣橡皮)的使命基本上完成了，而與之替代的三元乙丙橡膠(EPDM)被廣泛應用在電線電纜絕緣中。由于能滿足電線電纜使用的三元乙丙橡膠牌號國內生產能力有限，需要大量進口國外的三元乙丙橡膠，造成三元乙丙膠貨源緊缺，且產品成本較高。另外，三元乙丙橡膠在加工過程中，由于它的自粘性和互粘性差，加工比較困難。

因此，我們根據目前國內這一現況，采用乙烯-丁烯彈性體(EBM)與EPDM并用，很好地解決了EPDM在加工過程中的工藝問題及產品成本問題。

1 實驗部分

1.1 試驗用主要原材料

EPDM，牌號4045，吉林石化有限公司;EBM，牌號4060，杜邦公司;硫化劑:過氧化二異丙苯(DCP)，牌號40，上海高橋化工廠;共硫化劑:三聚異氰酸三烯酯(TAIC)，湖南瀏陽有機化工廠;其它材料均為市售。

1.2 主要試驗儀器和設備

160×320開放式煉膠機，上海勤奮機械廠;QLB-D350×350×2C25T平板硫化機，上海第一橡膠機械廠;MZ-4000D型拉力試驗機，江蘇明珠試驗機械有限公司;140B型熱空氣老化箱，上海試驗儀器廠;YDY-1氧彈(空氣彈)老化試驗儀，呼和浩特市德塔線纜測試儀器研究所;MDR-2000轉子硫化儀，上海德杰儀器設備有限公司。

1.3 測試方法

試樣性能測試按 GB/T 5013—2008、JB/T 8735—2011標準進行測試。

2 結果與討論

2.1 骨架材料的選擇

EBM4060由乙烯-丁烯組成，是一種飽和型橡膠，其分子量分布比較寬，加工性能非常優異。同時，該產品又具有高填充的能力，能有效地降低產品成本和提高物理機械性能。表1為EBM的典型性能數據。

表1 EBM典型性能數據

EPDM與EBM橡膠并用后，不僅可以提高混合膠的物理機械性能，而且具有優異的耐熱老化、抗壓縮變形、耐氣候以及良好的電氣性能等。并用膠在混煉及擠出過程中，極大地改善了EPDM混煉時間及擠出工藝性能。

實驗發現，隨著EBM用量的增加，并用膠的拉伸強度增加，斷裂伸長率降低，抗壓縮變形增大。綜合考慮并用膠的性能及成本等因素，EPDM/EBM的并用比為(50～60)/(50～40)份較好。混合膠并用量對橡膠性能的影響見表2。

2.2 硫化體系的選擇

從EPDM4045與EBM4060分子結構上分析，它們主鏈上都不含雙鍵，屬于飽和型橡膠，具有共硫化特性，同時考慮到連續硫化生產過程中，銅導體不被氧化發黑，故在實驗中采用以過氧化物DCP作硫化劑，三聚異氰酸三烯酯(TAIC)作為交聯活性助劑，來提高膠料的交聯密度和硫化速度，改善膠料的耐溫性能、電性能及減少壓縮永久變形。試驗確定，硫化劑DCP的用量為3～3.5份，助交聯劑TAIC為2～2.5份，綜合性能較好。

2.3 防老劑的選擇

EPDM和EBM都是飽和性高聚物，有良好的耐熱老化性能和耐臭氧老化性能。由于電纜是長期在戶外使用并經受熱、氧老化及紫外光的照射，容易引起老化降解，故需要選擇合適的防老劑，延長電纜的使用壽命。經試驗確定，選用防老劑MB/RD作防老劑，用量為(1～1.5)/(0.5～1)份。

2.4 補強及填充體系的選擇

EPDM/EBM并用膠料的補強及填充劑采用煅燒陶土及超細滑石粉組成。超細滑石粉可以提高混煉膠的拉伸強度及壓縮永久變形;而煅燒陶土可以提高并用膠料的粘度、拉伸強度、增大硫化膠的挺性、改善并用膠的擠出工藝性能及硫化膠的電性能，但由于它呈弱酸性，與過氧化物反應，延遲自由基的產生，降低硫化效率，所以用量不宜過大。

2.5 軟化劑的選擇

為了保證各種配合劑分散均勻，須加入一定量的軟化劑，以降低膠料的粘度及柔軟性，軟化劑可采用石蠟油及石蠟并用組成，其中石蠟油的用量為15～20份;石蠟的用量為3～6份。

3 優化配方與加工工藝

3.1 優化配方

經優化工藝設計及綜上試驗分析，EPDM/EBM絕緣膠料的最優配方為:EPDM/EBM［并用比(50～60)/(50～40)］100份;硫化劑DCP為3～3.5份;助交聯劑TAIC為2～2.5份;防老劑MB/RD為(1～1.5)/(0.5～1)份;補強及填充劑為130～150份;軟化劑石蠟油+石蠟為20～25份;其它3～5份。

表2 混合膠并用量對橡膠性能的影響

3.2 混煉工藝

EPDM與EBM具有門尼粘度比較低，填充量比較大的特點，所以EPDM/EBM混煉膠的用量比一般混煉膠的用量高10%左右。膠料在加壓式捏煉機混煉工藝為:先將EPDM與EBM一起塑煉1～2 min，然后加入防老劑、補強劑及軟化劑等配合劑，混煉均勻后在105～110℃排料，濾橡后加入硫化劑及硫化助劑，出片冷卻。混煉好的膠料在常態(室溫、通風、干燥)的環境中冷卻至少1 d后，方可供橡膠擠出機使用。

4 成品電纜絕緣性能

試制產品型號規格為60245 IEC66(YCW)450/750 V 3×25橡皮絕緣電纜的絕緣線芯，擠出外表均勻，表面光滑。該成品電纜絕緣線芯性能見表3。

5 結束語

(1)EPDM/EBM并用可以獲得優異的物理機械性能及工藝加工性能，性能完全滿足GB/T 5013—2008《額定電壓450/750 V及以下橡皮絕緣電纜》及JB/T 8735—2011《額定電壓450/750 V及以下橡皮絕緣軟線和軟電纜》標準的要求。

(2)EPDM/EBM并用，采用過氧化物作硫化劑，TAIC作共硫化劑，綜合性能較好，并有效地降低了生產成本，具有良好的經濟效益。

表3 成品電纜絕緣線芯的物理機械性能

［1］謝遂志，劉登祥，周鳴巒.橡膠工業手冊 第一分冊［M］，北京:化學工業出版社，1989.

［2］朱 敏.橡膠化學與物理［M］，北京:化學工業出版社，1986.

［3］全大萍.新型乙烯-丁烯共聚彈性體的結構特征及力學行為［J］，中山大學學報，2000(S2):133-137.

［4］GB/T 7594—1987電線電纜橡皮絕緣和橡皮護套［S］.