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線纜用橡膠的技術(shù)進(jìn)展

隨著我國電力工業(yè)及相關(guān)工業(yè)的快速發(fā)展，給電線電纜行業(yè)發(fā)展帶來良好商機(jī)，目前我國電線隨著高質(zhì)量、高要求電線電纜及其附件需求越來越大，乙丙橡膠、丁腈橡膠、硅橡膠、乙烯-醋酸乙烯及納米填充改性的橡膠用量逐年增加，很多橡膠材料更趨向于彈性體化，成為了電線電纜用橡膠的熱點(diǎn)品種和技術(shù)開發(fā)應(yīng)用主要方向。

◆ 加工技術(shù)

    由于橡膠混合料存在易粘連、易焦燒、不易貯存和運(yùn)輸?shù)忍攸c(diǎn)，因此電線電纜行業(yè)凡是生產(chǎn)橡膠類線纜的企業(yè)均采用自產(chǎn)自用的方式，生產(chǎn)加工方式有開煉機(jī)+輾頁機(jī)；密煉機(jī)+開煉機(jī)+輾頁機(jī)；連續(xù)混煉造粒機(jī)等，其中連續(xù)混煉造粒機(jī)加工方式代表著線纜用橡膠加工技術(shù)的方向，20世紀(jì)90年代后期才開始在一些外資企業(yè)中使用，連續(xù)混煉造粒機(jī)與塑料造粒工作原理相似，其優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備緊湊效率高，可以將整條生產(chǎn)線從稱量到加料、混煉、造粒和包裝做成封閉系統(tǒng)，自動(dòng)化程度高，大大減少了粉塵污染，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、可靠、粒料流動(dòng)性好，便于下道工序擠出的喂料，該生產(chǎn)線只適合粉狀、粒狀或者液體狀膠的生產(chǎn)，目前從世界線纜橡膠料發(fā)展趨勢來看，粉狀、粒狀或液體膠品種和數(shù)量在不斷增加。國內(nèi)下列品種原膠均已商品化：粒狀天然膠、粒狀乙丙膠、液體丁苯膠、粉裝氯化聚乙烯橡膠、粉狀丁腈膠等。國內(nèi)已經(jīng)有數(shù)家企業(yè)可以生產(chǎn)“連續(xù)混煉造粒機(jī)”。而且價(jià)格與“密煉+開煉+輾頁”生產(chǎn)線相當(dāng)，因此國內(nèi)線纜生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)加快加工技術(shù)進(jìn)步，采用連續(xù)混煉造粒機(jī)技術(shù)。

◆ 線纜用橡膠料

1、氯化聚乙烯

    樹脂狀氯化聚乙烯（cpe）一般具有一定的結(jié)晶度和較高粘度，具有門尼粘度高、膠料加工和擠出困難等缺點(diǎn)，影響其在電線電纜行業(yè)應(yīng)用，近年來國內(nèi)成功開發(fā)了彈性體型氯化聚乙烯（cm），解決了國內(nèi)線纜行業(yè)長期高價(jià)進(jìn)口國外cm或使用難以加工的cpe問題。cm作為阻燃、耐候性優(yōu)良的特種橡膠，特別適用于電纜護(hù)套和家電電纜。

    杭州科利化工有限公司自行開發(fā)技術(shù)，成功解決了單用相對分子量低的高密度聚乙烯來生產(chǎn)低門尼粘度和非結(jié)晶性cm過程中易結(jié)團(tuán)、難干燥及產(chǎn)生焦垢等問題，該公司開發(fā)出的cm352（通用型）和cm352（低門尼粘度型），與美國陶氏化學(xué)公司相應(yīng)同類產(chǎn)品cm0136和cm0636性能進(jìn)行分析和比較。國內(nèi)幾家采用進(jìn)口大長徑比（16-20：1）擠出機(jī)和連續(xù)管式高壓（1.8-2.0mpa）蒸汽硫化機(jī)生產(chǎn)電線電纜的外資企業(yè)對國產(chǎn)的cm352和cm352l試用表明與國外同類產(chǎn)品性能相當(dāng)，適合連續(xù)混煉造粒；電線電纜老化性能明顯改善和拉伸強(qiáng)度有一定提高；電絕緣性能比cpe高；而且使線纜表面的光亮度大幅度提高；采用該膠料生產(chǎn)出的電線電纜產(chǎn)品符合美國保險(xiǎn)商協(xié)會(huì)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，目前國產(chǎn)的cm已經(jīng)在阻燃vde、ulhdn和yzw等電線電纜中大量使用。

    濰坊亞星化學(xué)股份有限公司成功研發(fā)的weipren? cm硫化膠產(chǎn)品經(jīng)北京橡膠工業(yè)設(shè)計(jì)院全面測試，與氯丁橡膠（cr），氯磺化橡膠（csm），三元乙丙橡膠（epdm），丁腈橡膠（nbr），丁苯橡膠（sbr）對比，cm硫化膠的拉伸性能、耐候性、耐臭氧性、耐熱性、耐寒性、阻燃性、顏色穩(wěn)定性均為優(yōu)良。亞星weipren?cm色澤潔白，可以配制顏色鮮艷的膠料，還可用作井下標(biāo)志電壓等級的黃色和紅色礦用阻燃電纜護(hù)套；亞星xh-01a護(hù)套膠料作為65℃一般不延燃橡皮護(hù)套膠料，應(yīng)用于空調(diào)機(jī)、電梯、電焊機(jī)等電纜護(hù)套；xh-03a膠料可用于井下煤礦使用的阻燃電纜護(hù)套，其燃燒性能已通過gb12665.5-90標(biāo)準(zhǔn)中成束燃燒試驗(yàn)；其他還可制成無氣味船用阻燃電纜等。

2、丁腈橡膠

    丁腈橡膠在線纜中應(yīng)用主要是作為樹脂改性劑，與一些通用塑料形成彈性體，尤其是粉末丁腈橡膠，由于其分散性、易操作性、粒子細(xì)化等優(yōu)點(diǎn)，對橡膠加工應(yīng)用、樹脂改性和制品性能改善等方面都起到較大改善。丁腈橡膠在電線電纜膠料中應(yīng)用可以大大改善制品耐油、耐寒和耐磨性能。中國專利03131872介紹，由聚氯乙烯樹脂、交聯(lián)聚氯乙烯樹脂、粉末丁腈橡膠和一些填充劑、助劑等組成一種新型電線電纜料，具有橡膠的柔軟性、良好的亞光效果，且耐油、耐磨和耐酸堿等性能獲得提高，可以替代乙丙橡膠作為高性能的電線電纜絕緣護(hù)套。丁腈橡膠還可以與聚丙烯采用動(dòng)態(tài)硫化和增容技術(shù)生產(chǎn)生產(chǎn)彈性體，由于丁腈橡膠和聚丙烯的分子結(jié)構(gòu)和極性不同，溶解度參數(shù)、界面張力相差甚大，兩者相容性很差，將增容化技術(shù)運(yùn)用于動(dòng)態(tài)硫化法體系中，可以得到性能優(yōu)良的丁腈橡膠-聚丙烯彈性體，主要用于制造電線電纜護(hù)套和一些膠管、墊片等。

3、乙丙橡膠

    由于具有飽和的主鏈，乙丙橡膠可以采用不同的配方，但是多數(shù)乙丙橡膠均具有耐臭氧、耐熱、耐濕氣、低溫柔性、寬拉伸強(qiáng)度范圍及極好的電絕緣性能，這些性能在電氣領(lǐng)域中是特別重要的，因此在中壓和高壓絕緣電線電纜、電纜連接件及聚合物絕緣子的生產(chǎn)中增加了乙丙橡膠的使用量。以前這些領(lǐng)域主要由聚氯乙烯占領(lǐng)，隨著全球范圍內(nèi)環(huán)保要求和壓力日益增加，聚氯乙烯已被公認(rèn)為有嚴(yán)重的環(huán)境污染問題，在燃燒過程中會(huì)釋放出含氯有毒氣體，另外需要使用大量重金屬穩(wěn)定劑等缺點(diǎn)。同時(shí)由于乙丙橡膠對uv輻射的低敏感性、低毒性和優(yōu)異耐化學(xué)藥品性，因此乙丙橡膠在電線電纜市場份額已不斷增加。值得注意的是乙丙橡膠是易燃的，需要加高濃度的阻燃劑加以保護(hù)，通常情況下，為了使乙丙橡膠具有良好的阻燃，通常情況下，阻燃劑的用量需要高達(dá)100份，另外乙丙橡膠與其他橡膠相比價(jià)格比較昂貴，可以通過填充大量的填料來獲取廉價(jià)的最終產(chǎn)品。

    國外資料報(bào)道了乙丙橡膠作為電線電纜料的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)配方，三元乙丙橡膠，100份；炭黑n330，22份；氫氧化鋁，150份；氧化鋅，5份；硬脂酸，1份；硫磺，1.5份；石蠟油，25份；促進(jìn)劑m（硫基苯并噻唑），0.5份、促進(jìn)劑tmtd（四甲基二硫化秋蘭姆）1.0份。該配方試驗(yàn)顯示膠料的拉伸強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度、介電性能等比較理想。

4、硅橡膠

    硅橡膠的電氣性能受溫度影響很小，是一種性能優(yōu)異且穩(wěn)定的絕緣材料，采用其制造電線電纜不僅可以在惡劣環(huán)境下工作，而且在滿負(fù)荷運(yùn)行條件下具有高可靠性的保障，尤其是隨著我國電線電纜及附件標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)一步向國際標(biāo)準(zhǔn)接軌，硅橡膠成為電力工業(yè)中橡膠最具有潛力的品種，廣泛應(yīng)用于絕緣子、高性能電線電纜及附件的主要膠料。如國內(nèi)多家電纜企業(yè)生產(chǎn)的300/500v、450/750v耐火特性為a類的等不同規(guī)格的硅橡膠絕緣耐火電線電纜在地鐵、過江隧道、大型建筑等項(xiàng)目工程電力設(shè)備配套，性能非常穩(wěn)定。目前國外公司推出新型耐火電纜多以硅橡膠為主，如耐克森公司最新推出的新型耐火電纜pyrolyon e enhandced，就是采用雙層硅橡膠絕緣層。國內(nèi)資料報(bào)道作為耐水電纜硅橡膠配方為：甲基苯基乙烯基硅橡膠100份、三甲氧基乙烯基硅烷0.5份、4#氣相法白炭黑量50份、低分子羥基硅油3-5份、鉑化合物0.01份、過氧化物交聯(lián)劑1-2份、其他3-5份。

    此外，電線電纜線路中各種終端及中間接頭等是電力工業(yè)中是非常重要的附件，目前國家明確提出要大力推廣硅橡膠制造的電力電纜附件，硅橡膠預(yù)制型收縮電線電纜附件成為電纜附件發(fā)展的焦點(diǎn)和趨勢，硅橡膠預(yù)制型冷收縮電纜附件與傳統(tǒng)的熱收縮電纜附件相比，在性能、質(zhì)量、電網(wǎng)安全等方面有了大幅度提高；抗漏電起痕性優(yōu)良，具有優(yōu)良耐輻射特性，疏水性好，安裝后與電纜本體粘為一體、可有效降低電纜終端的放電量。

    但制造硅橡膠冷縮式電纜附件對原材料和機(jī)器設(shè)備均要求比較高，目前材料主要進(jìn)口美國ge公司、dow corning、德國wacker等少數(shù)公司；國內(nèi)晨光公司產(chǎn)品也有使用。國外資料報(bào)道作為電纜附件硅橡膠料的配方為：液體硅橡膠，組份一般為雙組份，主體聚合物為乙烯基封端硅油、分子量為200-1500；催化劑為鉑化合物、交聯(lián)劑為含氫硅油、有阻聚劑；高溫硫化硅橡膠，組份為單組份、主體聚合物為甲基乙烯基生膠、分子量為3000-10000，催化劑為有機(jī)過氧化物、交聯(lián)劑為硅生膠上的甲基和乙烯基、沒有阻聚劑。

5、納米改性線纜膠料

    隨著納米技術(shù)的飛速發(fā)展，納米材料與宏觀材料復(fù)合后，可以使復(fù)合材料表現(xiàn)出許多特殊的性能，因此電線電纜膠料的納米材料填充改性已成線纜膠料研究開發(fā)的熱點(diǎn)，如采用納米sio2對電纜絕緣和護(hù)套常用的普通橡膠材料進(jìn)行填充改性，可有效提高橡膠的抗撕裂強(qiáng)度、降低材料硬度、提高塑性，改善加工性能。同時(shí)還可以采用納米級zno、氫氧化鋁、氫氧化鎂等對線纜膠料進(jìn)行改性，不僅改善加工性能還可以有限改善膠料的介電特性等。

◆ 未來方向

    隨著我國電力、建筑、交通、通訊、石油化工等工業(yè)的發(fā)展，對電線電纜性能和數(shù)量提出更高要求，因此線纜用膠也逐漸高檔化、特種化和專用化，目前我國電線電纜用橡膠還存在很多問題：一是線纜用膠品種和性能無法滿足國內(nèi)需求，如硅橡膠、高性能氯化聚乙烯、丁腈橡膠、乙丙橡膠等；二是橡膠配合技術(shù)落后，今后國內(nèi)要借鑒國外經(jīng)驗(yàn)，尤其要緊跟國外電線電纜“綠色化”進(jìn)程，加大配合研究，開發(fā)出專用、高性能的膠料；三是加工技術(shù)相當(dāng)落后，有條件企業(yè)應(yīng)加快引進(jìn)國外加工設(shè)備加以消化吸收。