安徽天彩电缆集团有限公司
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适用于恶劣环境作业的阻燃矿用电缆护套橡皮研制
点击次数:286 发布时间:2018-09-19

采用氯磺化聚巳烯(CSM)、氯化聚乙烯(CPE)、氯醇橡胶(CHR)三者并用,有机过氧化物硫化,填充一定量的阻燃剂研制出的适用于恶劣环境作业的阻燃矿用电缆护套橡皮, 可适用于高温、强酸、矿物油、化学药品等作业环境。湖北省宜昌市550信箱103研究室通过系统试验研究,经CAD技术研制出耐高温、浓硫酸、矿物油及阻燃矿用电缆用护套橡皮配方。试验发现,CSM/CPE/CHR并用比值在60~40/20~30/20~30,填充氢氧化铝、Sb2O3、卤素阻燃剂和BaSO4等,共硫化剂选用HVA-2/TAIC,研制出的橡皮氧指数达到42~43,电缆性能满足GB12972、GB7594、GB12666、IEC90-359要求。

⑴聚合物的选择

各种橡胶的使用特性各不相同,在橡胶制品制造的过程中,往往采用2种或2种以上的橡胶井用,以克服单一橡胶使用时其功能的不足,便于发挥各自的使用特性的优越性,满足制品的多功能使用特性。

几种电缆常用橡胶的耐热性、耐油性、耐燃性等特性评估如下:CR(氯丁橡胶)、CSM(氯磺化聚乙烯)、CPE(氯化聚乙烯)、NBR(丁jing橡胶)、CHR(氯醇橡胶)、EPDM(乙丙橡胶)的耐热分别为4、6、6、4、6、8,耐油分别为5、5、5、8、9、1,耐臭氧分别为6、10、10、3、7、8,耐燃分别为7、8、7、4、7、3,综合评估分别为29、36、35、25、35、25。评估以1~10打分,1为最低,10为最gao。根据此项研究的目的以及电缆实际使用要求,他们选用CSM、CPE、CHR三种橡胶井用,再据电缆实际加工需要,选用以CSM为主、CPE和CHR为辅的并用体系。这三种橡胶均为饱和型橡胶,分子主链上无双键,分子结构十分相似,都含有强极性基团,相互之间的相溶性较好,三者共混,几乎可达到海—海相。另外,在CSM配方中,并用CPE、CHR还可降低生产成本,改善CSM的加工工艺,但随着CPE、CHR并用量的变化,胶料性能也有所变化。

CSM、CPE、CHR并用比对胶料性能影响如下:试验编号分别为A1、A2、A3、A4、A5、A6,CSM分别为100、80、80、60、40、20,CPE分别为—、20、—、20、30、40,CHR分别为—、—、20、20、30、40;胶料性能的门尼粘度(ML1+4 100℃)分别为47.3、42.4、51.3、43.4、45.2、45.7,门尼焦烧时间(MS-120℃)分别为30min、35min、36.1min、36.7min、37.2min、37.5min;硫化胶性能(160℃×12min)的200%定伸应力分别为9.8MPa、10.7MPa、11.9MPa、12.3MPa、12.7MPa、13.0MPa,拉伸强度分别为13.2MPa、14.7MPa、15.2MPa、16.4MPa、17.8MPa、18.2MPa,扯断伸长率分别为370%、340%、320%、360%、370%、370%,硬度分别为65、68、65、66、66、66;空气箱热老化试验(120℃×7d)的拉伸强度变化率分别为-7.2%、-7.4%、-9.2%、-9.0%、-10.8%、-11.4%,扯断伸长率变化率分别为-12.4%、-14.2%、-13.3%、-14.1%、-15.7%、-16.2%;空气箱热老化试验(135℃×7d)的拉伸强度变化率分别为-10.3%、-14.2%、-15.7%、-15.2%、-14.7%、-15.3%,扯断伸长率变化率分别为-17.2%、-24.2%、-21.0%、-20.2%、-21.9%、-25.7%;耐油试验(100℃/48h ASTM 20#机油)的拉伸强度变化率分别为-12.3%、-12.0%、-7.2%、-8.4%、-7.2%、-6.7%,扯断伸长率变化率分别为-13.2%、-13.7%、-8.3%、-11.3%、-10.2%、-8.9%;耐酸试验(20℃/48h/98%浓硫酸)的拉伸强度变化率分别为-14.2%、-17.4%、-14.3%、-15.2%、-17.4%、-21.2%,扯断伸长率变化率分别为-21.7%、-27.3%、-19.3%、-22.9%、-24.7%、-30.3%;氧指数LOI分别为32、29、32、31、30、30。

由以上试验结果可知:在CSM配方中,并用CPE及CHR后硫化胶的机械物理性能及耐油性能有较大幅度的改善,耐酸性及热老化性有所下降,氧指数变化不大。从价值工程上考虑,选择CSM/CPE/CHR并用比值在60~40/20~20/20~30,并且已经为试验所证实。三者按照照此比例并用,胶料的综合性能较为理想。

⑵硫化体系

CSM、CPE及CHR分子链上都不含有双键,均可采用过氧化物硫化,以此来提高胶料的耐热性、抗热老化性,其所用的共硫化剂的品种因直接影响到材料的挤出加工温度,在选择时一定要和选用的过氧化物相匹配,供选用的有TaC、TaIC、TRA以及多功能橡胶助剂HVA-2、TMPT。

考虑到电缆实际生产大多采用挤出连续硫化工艺,为此,他们此项研究选用TaIC、HVA-2作为共硫化剂,以此来改善过氧化物作硫化剂时胶料的硫化特性,提高胶料的热稳定性以及硫化速率。

⑶填料

考虑到适用于恶劣环境作业的阻燃矿用电缆护套橡皮胶料的特殊使用功能特性,尤其受浓硫酸介质的作用,填料宜选用中性或弱酸性的耐酸物质,如硫酸钡、水洗陶土、滑石粉、白炭黑、粉石英等耐酸、耐火材料,炭黑类宜选用中性或弱碱性、耐热性良好的半补强、高耐磨炭黑类为好,不宜选用碳酸类化学材料如CaCO3、BaCO3等。具体选用也要考虑到填料对胶料其它性能的影响作用。

他们在此项研究中选用硫酸钡、水洗陶土、滑石粉、粉石英、半补强及高耐磨炭黑作为填充及补强剂。

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