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                春天線纜告訴您氯化聚乙烯在電線◥電纜中的應用

                文章出處:春天線纜 發表時間:2020-07-18 10:57:57
                由於氯化聚乙烯橡膠(CPE)的一系列優點:耐熱耐油、耐臭氧和大氣老化等,在國外已廣泛應用於電線電纜,特別是護套材料。國內,早在九十年代初,當濰坊化工廠引進第二大CPE生產線投█產後,上海電纜研究所作為全國線纜行業技術開發中心,曾召開過二次CPE應用技術交流會,當時提出,由於CPE與CR性能類似,因而建議在線纜行業內作CR的替代ξ 材料使用。但是幾年來,卻遇到了市場、技術、設備、標準等方面的問題,使CPE材料在電線電纜中的推☉廣應用受到了限制。另外,國產CPE產品質量不≡穩定,生產規模小,貨源不足等因素也制約了其在電線電纜行業的應用。
                    近年來,通過生產各方及相關行業的共同努力下,國內已能生產出性能穩定的CPE產品,生產規模也上了一個臺階。山東濰坊亞◇星化工集團已建成年生產能←力達到2.5萬噸的生產線。另外,杭州科利化工有限公司生產CPE的能力也難道是那惡魔之主達3000噸/年。生產能力在1000噸/年以下的也有近十ω 家生產單位,使得氯化聚乙烯的供應得到了保障。
                    目前,由於慣用的氯丁橡膠貨源緊︼缺,價格不斷上揚,使產品成本增加。另外國外已有標準明確規定在某些特定的場合⌒,不準使用氯丁橡膠線纜產ξ品。所以CPE替代CR是遲早的問題。現在國內已有多家電線電纜廠家在著手研究開發應用氯化聚乙烯,並有廠〓家成功應用。
                本文就氯化聚乙烯的特點,氯化聚乙♀烯電線電纜的應用配方,氯化聚乙烯電線電纜的發展前∩景及我公司開發應用情況作簡要╳介紹。
                    一、氯化聚乙烯的性能特點
                氯化聚乙烯(簡稱CPE或CM),是由聚乙烯氯整體實力再提升中化改性而制得的高分子合成材料ξ 。由於其分子結構是線性飽和和無規則結構,所以具有優良的柔韌性,抗熱老◢化性,耐氣候〗和耐臭氧性。又由於分子結構中含有相當比例的氯元素,所以又使它具有良好的耐油,耐化學藥品和★阻燃性。氯化聚乙烯由於生產♀方法差異及原料聚乙烯品種的不同,其性能有較大的差。原料聚乙烯的品種含氯量、氯的分布狀態及結晶性是影響◇其性能的主要因素。原料聚乙烯的品種及其性能支配著生成的氯化聚乙烯∞的加工性能及物理機械★性能。氯化程度對氯化聚乙烯的影響很大,氯含量低於15%時是塑料;氯含量為16~24%是熱塑性彈性體;氯含量為25~48%之間為橡膠狀彈性體;氯含量為49~58%時為類似皮革的半彈性硬聚合物;氯含量高至73%時則→成為脆性樹脂。氯的■分布狀態及結晶性的不同,導致橡膠物性、加工性能等不同。
                    二、氯化聚乙烯電線電纜的應用配方
                (一)氯化聚∮乙烯牌號的選擇
                用作硫化膠的CPE牌號見表1。從膠料的擠出性能看B型的流動性遠比A型好。而從Ψ 抗張強度看,則A型比B型高。含氯量的高低直接影響電線電纜的阻燃性能,耐油性能和耐寒性能。殘余結晶度的大小也會對電線Ψ電纜表面㊣的光潔度和一些物理性能產生影響。因此一般根據工廠的設備狀況,配方技術及產品性能指標和經濟指標來選用氯化聚乙烯。
                表1 硫化膠用CPE牌號、性能及主要優缺點
                牌號
                含氯量%
                殘余結晶度%
                門尼粘度ML100℃
                                     1+4
                主要優缺點
                135A
                35
                0~5
                90~130
                強度高,硫化速度【快,粘度大、流動性差,擠出表面△差
                140B
                40
                0~2
                90~130
                強度低,硫化速度慢,粘度小、流動性好,擠出表面←好
                135B
                35
                0~2
                90~130
                強度低,硫化速度↙快,粘度小、流動性好,擠出表面好
                240B
                40
                25
                強度高,粘度大,表面硬度高適合輻照交聯
                (二)硫化體系
                正常選用硫化體系,對於制得具有良好性能的氯化聚乙烯橡膠制品非常關∞鍵。由於氯化聚乙烯大分子結構中沒有雙鍵,而與仲碳原子鍵合的氯原子又不具有高度的「反應活性,所以不能用⊙傳統的硫磺/促進劑硫化體系來進行硫化。CPE膠的硫化體系以選用有機過氧化物為主,同時配以丙烯酸酯類作交聯助劑。這類硫化體系的優點是硫ζ 化膠的強度、回彈、耐熱性及硫化特性都較好。其缺點是不能無壓硫化,過氧化◣物有異味,硫化膠的@抗撕強度低,CPE膠也可選用硫脲硫化體系硫化,而助交聯劑則多采秋蘭姆類。用硫脲硫化的優☆點是成品的抗撕強度高,比較適合做有』抗撕要求的某些型號的礦用電纜,而硫磺化膠的耐熱性、硫化特性○則比較差。“二噻二唑”硫化體系也是CPE膠的有效硫化體系,它具有上述兩個硫化體系的優點,克ω服了它們的缺點,而且@ 硫化溫度比過氧化物低。但由於價格昂貴,因而還未大量應用,目前︽仍以過氧化物硫化為主。
                (三)補強填充劑
                1、碳黑
                高耐磨碳黑對氯化聚乙烯有較好的補強效果,但膠的門尼粘度上升快,用量不能太∞大。半補強爐◣黑、熱裂法碳黑,快ω 壓出碳黑等粒子較大的品種,對氯化聚乙烯也有較好的補強效果∏,且〓門尼粘度上升也較少,可以大量使用。
                2、無機填充劑
                氯化聚乙烯有較好的色穩定性,配合適當□的白色填充劑,不但可以制成彩色電纜,而且對阻燃性有良好的◆改善作用。白是氣勢碳黑補強性大,但門尼粘↘度高。滑石粉、輕質碳酸鈣,活性碳酸鈣、陶土等都可以在配方◣中使用。但在過氧化物硫化的CPE膠料中,應盡量避免使用酸性填充劑,因酸性填充劑會對過氧化物交聯起負面影響。
                (四)增塑劑↑和軟化劑
                由於國產CPE生膠〇粘度大,擠出流動性差,配方中需要添加大量的︾增塑劑以改善其流動▲性,CPE的溶解度參數為9.2—9.3,與其溶解度參數相近的增塑劑,如酯類增塑劑和石油系軟化劑均可在配方中使用。氯化石蠟常常作CPE的阻燃增塑劑使用。另外」也可在CPE膠中添加粘▃度較低的橡膠來降低其門尼粘度值和改善其流動性。乙丙膠、天然膠、丁腈膠以及氯丁膠等膠種對改善上述性能都有較好的效果,可根據兩膠№種耐熱性能的匹配性,硫化體系的適應↓性及技術、經濟要求等因素綜合考慮進行選用。
                (五)穩定劑、防老劑
                鉛類穩定劑∑ ,輕質氧化物、環氧型穩定劑均可作電線電纜ξ用CPE膠的優良穩定劑。防老劑RD、MB以█及抗氧劑AW-P、DLTP等均為々常用的防老劑卐。
                (六)其他
                為滿足加工性能及相關的物理機械★性能,配方中還需添加加工助劑和氯化氫吸收劑等功能性助劑。
                三、氯化聚乙烯的工藝特點
                (一)混煉
                1、氯化聚乙』烯的主鏈不含雙鍵,機械塑料時主鏈不易切斷,對其門尼粘度幾乎沒有影△響,因此無需塑煉ξ 。
                     2、CPE膠既適宜開煉機混煉,又適宜密煉機混煉。用開煉機混煉之前,由於CPE為粉狀,需先將CPE在70℃至90℃開煉機上薄通塑煉成半透明↑狀,再進行混煉。CPE膠用密煉機混煉時,混煉膠的溫度〖應控制在130℃~150℃範圍為宜。如果將過氧化物直接『加到密煉機中進行混煉,則密煉機溫度要控制在過氧化物“起硫”溫度以下。另外,CPE膠用密煉機混煉時,應有足夠的裝←膠容量,一般應在95%以上。
                (二)擠出
                CPE抗焦燒性◇良好,可以擠出表面光滑的線纜產品。擠出機螺桿長徑比小於12時,擠出有相當的難度。采用熱餵料擠出,可改善線纜表面質量。當長徑比大於12時,冷擠、熱劑均能擠出表◣面光滑的線纜。在擠出溫度︼方面由於CPE流動性不如CR好,塑化不易,因此在擠出時,機身溫度控制在75℃~85℃;機頭溫度控制≡在85℃~95℃為宜。
                (三)硫化
                CPE適用於管道連續硫化。為了保證生產效率,提高硫∴化溫度是必要的,一般在1.2~2.0MPa蒸汽〓壓力下可連續硫化。溫度過低,硫化體系用量不足或者水冷卻段太短或無水冷卻段,則易¤產生氣泡。另外,CPE屬於⊙熱敏性材料,在擠出和硫化階段都應控制溫度,溫度過高,則易產生氣孔。
                四、氯化聚乙烯在線纜中應用的好處及其應用◥前景
                      在電線電纜中應用氯化聚乙烯有以下幾個方面的好處。
                (一)提高線纜產品的技術水√平
                如前所述,CPE具有▅較全面的技術性能,如優良的阻燃性和耐油性,較好的物理機械性能,良好的耐熱老化、耐臭氧、耐氣候ㄨ性能和良好的工藝混煉性能。它幾乎不發生焦燒和長時間不變質的存貯性能,是良好的線纜※材料。以往主要使用╱天然-丁苯膠作絕緣或護套,其最高長期工作溫度只允許60℃或65℃。在使用氯丁膠時還經常出現◥焦燒、粘輥等這樣或那樣的質量♀問題,這些都較大的影響了橡纜技術水平的提高。
                CPE的長期工作溫度是90℃,只要配方得當,其最∩高工作溫度可達105℃。應用CPE可把橡纜的生產水平從65℃提高到國外發達國家的75~90℃甚至105℃的水平。CPE膠自身潔■白如雪,因此無論用它→作絕緣或護套,都可根據用戶需要,做成色彩鮮麗的產品。而常規的天然膠、丁苯膠、氯丁膠、丁腈膠等由於自身ぷ泛黃,難以做出純白或色彩美麗的產品。另外,通用的氯丁膠和氯磺化聚乙烯膠,在生產過程中存〗在單體和溶劑劇毒,揮發等難以∏解決的問題。在貯運和線纜生產中,又常發生焦燒和粘輥的問題。而對於CPE來說,這些令人頭痛的問題幾乎不人存在。還有一點值得註〖意的就是氯化經營性用作低壓絕緣時,不會汙染銅芯,這無疑又提高了線纜技術水平的檔次。
                (二)工藝適應◆廣、成本低、效益化
                CPE混合膠用擠橡機擠出後,既能用高溫進行熱交聯,也可在】常溫下用電子輻照的方法進行交聯,而常↙規的氯丁膠是不能用電子輻照的方法進行交聯的,常規的天然-丁苯⌒ 膠更不宜采用輻照交聯。
                CPE混合膠的成本計算與相近的CR混合膠進行比較,兩種生膠的差價約3.5~4.5千元/噸,而以相同含膠量的混◎合膠比,則CPE比CR低1.2~1.5千元/噸。如將CR膠∏因易焦燒而產生較高比例的廢品考慮進去,則CPE膠的成不行本比CR膠低得更多。CSM膠的成本比CR還要高。
                (三)對線¤纜產品結構的調整有好處
                就低壓電線電纜而言,按用途分主要有建築用線和電氣裝備線兩類。在建築用線中,早在六十年代前是天然膠絕緣編織塗瀝青線。七十年代後至今,已被PVC塑料線完全取代。在電氣裝備線中的情況與〗建築用線相類似,早先是天然膠ω的天下,七十年代後大部被PVC線纜取代。這種局面對線纜行業和用戶選擇都是既不科學又不合理的。現今,各●種電氣裝備用線,尤其是蓬勃發展的家用電器所需的連接線纜,應改變目前被PVC塑料一統々天下的局面,用橡膠↓線纜取代。因為橡膠線纜所特有的柔軟,手感好,不怕火燙,不含熔化等優點是塑料電纜無法比擬的。由於CPE具有許多合成橡膠所♂沒有的優點,因此,可將CPE大量用於制造家用電氣▲軟線及其它電氣裝備用軟線纜。
                綜上所述,CPE在線纜行業中的應用,即用CPE代替CR,在線纜行業是大勢所趨的事。這不僅可以緩解CR的供需矛盾,大幅度降低◣線纜產品的成本,提高線纜→行業的經濟效益,而且對提高線∞纜產品的檔次和實現線纜品種的多樣化也具有深遠的意義。
                五、氯化聚乙烯在我公司開發應用情況
                     我公司已由技術開發部負責,就氯化聚乙烯在線纜行業的開發應用進行了大量的研究性試驗工作,現在配方設計工作已基本完成ㄨ。在力纜車間絲毫沒有把他放在眼里的支持與配合下,工藝性能試驗也已告一段落卐。我公司曾於2000年12月份在力纜車間Φ115機組試◆制出了】300/500V,3×1.5mm2,245IEC53(YZ)電纜,根據試制情▓況及成品電纜性能試驗結果看,CPE膠生產工藝良好,產品表面光滑,生產效率高。產品物理◥機械性能優異,各項指標均達到了標準要求,我公司有望在〇2011年大量投入生產使『用。
                就配方試驗情況看,用CPE膠代替65℃、85℃、90℃級護套和各種電纜的彩色護套以及低壓電線的絕緣材料是完全可以實現的。用CPE膠作機車電纜◥、潛油泵電纜、船纜及電機引接線等線纜產品的材料,也具有其獨特→的優點。
                 

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