硅烷交联乙丙橡胶应用
造船是我国的高速发展工业领域，IEC和其他有关国际标准在多年前已经废除了天然-丁苯橡胶绝缘品种，乙丙橡胶绝缘是船用电缆的优先采用品种。乙丙绝缘电缆的耐温等级、老化性、柔软性、阻燃性等均超过交联聚乙烯，但价格高于后者。传统的乙丙绝缘电缆生产是采用蒸汽连续硫化工艺，优点是效率高、质量稳定，缺点是对于电缆制造长度较短或经常改换规格情况时会造成短段半成品浪费。采用硅烷交联乙丙橡胶就可改变这种情况，其适应范围很广，无论是大小电缆厂均能生产，技术推广快速方便，这对于材料和产品市场开拓很有帮助，不但可用于船用电缆，其他如机车车辆，矿用电缆等均可采纳。目前国内还没有开发硅烷交联乙丙橡胶材料，但外国材料能从市场采购，如意大利潘德那公司、美国道公司、英国AEI公司均有样本介绍。硅烷交联乙丙橡胶分为普通型和高模量型，前者稍软适宜制造移动型电缆，也可用于低压电力电缆、控制电缆等，后者适宜制造中、低压电力电缆。当然中压和低压电性要求有差异。以下介绍意大利潘德那公司的二种牌号的高模量温水交联乙丙橡胶： G/210和G/220均为高模量的可温水交联乙丙橡胶 (EPR)，二者实际性能相差不多，均由硅烷预接枝化合物和催化剂母粒组成（两步法）。具有优异的机械性能和电气性能，可广泛用作包括有高模量要求的低压力缆绝缘，密度小、柔韧性好，易于加工。甚至常温下即可自行交联，特别适于在没有低压蒸汽下及温水池的情况下使用。其较高的交联度，能承受250℃的短路温度。符合CEI 20-11G7和 Cenelec HD 603 S1 (1994) DIH 1和IEC 60502-1HEPR 试验标准。为防止预交联，预接枝化合物与催化剂母粒应分开存放。 挤出工艺：以95:5的重量比添加CT/1催化剂母粒，这种母粒可以防止铜线对材料的催化老化。必须注意应在临挤出前方可将两种组份混合，建议采用适当的装置按剂量分别将两种组份直接配入料斗中。为了防止预交联影响挤出电缆的质量，所加色母粒须在60℃烘箱内至少烘干8小时，料层厚度为4～6 cm，或真空干燥至少4 h。挤出机长径比L/D为20～30， 料筒备有精确的温控装置, 螺杆最好为可调温的低压缩比单螺纹或挤PVC的螺杆，或采用其它具有较好混炼和塑化功能的可避免挤出机过热状态下挤出的螺杆（含义时剪切力较小）。 建议各段温度如下： G/210料筒：140℃～160℃机头：180℃口模：200～220℃ 螺杆：自然温度 G/220料筒：140℃～170℃ 机头：160℃～180℃ 口模：200～240℃ 螺杆：自然温度 交联条件可从以下任选一种：（1）浸入60℃～70℃热水中。（2）暴露在低压水蒸汽中(大约0.15bar)。（3）在温度20℃～25℃，相对湿度50-70% 的空气中存放数日。交联时间根据绝缘厚度而定的，对于前两种方法，绝缘厚度0.7-1.2mm的线缆交联时间一般需要2-4小时。在空气中自行交联时间也需根据具体的环境而定。 材料贮存期：在包装完好无破损；环境温度不超过30℃；不直接暴露在阳光下或在风雨中条件下，保证贮存期6个月。材料开包后应尽量在3-4小时内用完。 表1 电气性能 电气性能 典型值 单位 测试方法 G/210 G/220 20℃时体积电阻率 4.1×1015 4.1×1015 W×cm IEC 60502 90℃时体积电阻率 1.9×1015 1.35×1015 W×cm IEC 60502 20℃时绝缘电阻常数 15000 15000 MW×km IEC 60502 90℃时绝缘电阻常数 7000 5000 MW×km IEC 60502 表2 物理、机械性能 物理机械性能 典型值 单位 测试方法 G/210 G/220 23℃时比重 0.90 0.90 g/cm3 ASTM D 792 邵氏硬度 A/D 84/26 84/26 - ISO R 868 熔体流动速率190℃/2.16 kg 0.37 0.32 g/10’ Padanaplast 老化前拉伸强度老化前断裂伸长率老化前伸长率150%时的模量 18 550 5.5 17 520 6.1 MPa % MPa IEC 60811 150℃ 168h空气老化后 拉伸强度变化率断裂伸长变化率 +15 -5 +6 -2 % % IEC 60811 150℃ 240h空气老化后弯曲试验 无裂纹 无裂纹 IEC 60811 127℃ 0.55MPa空气弹40h老化后 拉伸强度变化率 断裂伸长变化率 +12 +2 +15 +5 % % IEC 60811 热延伸试验 负载下伸长率 冷却后永久伸长率 60 5 60 5 % % IEC 60811 100℃ 24h 后吸水率 1.0 1.0 mg/cm2 IEC 60811 以上典型值取自温水交联样片或电缆试样测试平均值。
