電線電纜用橡膠的技術(shù)進展

　　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，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品種和技術(shù)開發(fā)應用主要方向。

　　◆ 加工技術(shù)

　　由于橡膠混合料存在易粘連、易焦燒、不易貯存和運輸?shù)忍攸c，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+輾頁機；密煉機+開煉機+輾頁機；連續(xù)混煉造粒機等，其中連續(xù)混煉造粒機加工方式代表著線纜用橡膠加工技術(shù)的方向，20世紀90年代后期才開始在一些外資企業(yè)中使用，連續(xù)混煉造粒機與塑料造粒工作原理相似，其優(yōu)點是設(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”。而且價格與“密煉+開煉+輾頁”生產(chǎn)線相當，因此國內(nèi)線纜生產(chǎn)企業(yè)應加快加工技術(shù)進步，采用連續(xù)混煉造粒機技術(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，影響其在電線電纜行業(yè)應用，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)長期高價進口國外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、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），與美國陶氏化學公司相應同類產(chǎn)品CM0136和CM0636性能進行分析和比較。國內(nèi)幾家采用進口大長徑比（16-20：1）擠出機和連續(xù)管式高壓（1.8-2.0MPa）蒸汽硫化機生產(chǎn)電線電纜的外資企業(yè)對國產(chǎn)的CM352和CM 352L試用表明與國外同類產(chǎn)品性能相當，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)品符合美國保險商協(xié)會相關(guān)標準規(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，還可用作井下標志電壓等級的黃色和紅色礦用阻燃電纜護套；亞星XH-01A護套膠料作為65℃一般不延燃橡皮護套膠料，應用于空調(diào)機、電梯、電焊機等電纜護套；XH-03A膠料可用于井下煤礦使用的阻燃電纜護套，其燃燒性能已通過GB12665.5-90標準中成束燃燒試驗；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、粒子細化等優(yōu)點，對橡膠加工應用、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套。丁腈橡膠還可以與聚丙烯采用動態(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)運用于動態(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，聚氯乙烯已被公認為有嚴重的環(huán)境污染問題，在燃燒過程中會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。同時由于乙丙橡膠對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，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100份，另外乙丙橡膠與其他橡膠相比價格比較昂貴，可以通過填充大量的填料來獲取廉價的最終產(chǎn)品。

　　國外資料報道了乙丙橡膠作為電線電纜料的一個標準配方，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；促進劑M（硫基苯并噻唑），0.5份、促進劑TMTD（四甲基二硫化秋蘭姆）1.0份。該配方試驗顯示膠料的拉伸強度、撕裂強度、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，而且在滿負荷運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準進一步向國際標準接軌，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，硅橡膠預制型收縮電線電纜附件成為電纜附件發(fā)展的焦點和趨勢，硅橡膠預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器設(shè)備均要求比較高，目前材料主要進口美國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合后，可以使復合材料表現(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，如采用納米SiO2對電纜絕緣和護套常用的普通橡膠材料進行填充改性，可有效提高橡膠的抗撕裂強度、降低材料硬度、提高塑性，改善加工性能。同時還可以采用納米級ZnO、氫氧化鋁、氫氧化鎂等對線纜膠料進行改性，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，尤其要緊跟國外電線電纜“綠色化”進程，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)相當落后，有條件企業(yè)應加快引進國外加工設(shè)備加以消化吸收。