電線電纜用橡膠的技術進展

　　隨著我國電力工業及相關工業的快速發展，給電線電纜行業發展帶來良好商機，目前我國電線隨著高質量、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開發應用主要方向。

　　◆ 加工技術

　　由于橡膠混合料存在易粘連、易焦燒、不易貯存和運輸等特點，因此電線電纜行業凡是生產橡膠類線纜的企業均采用自產自用的方式，生產加工方式有開煉機+輾頁機；密煉機+開煉機+輾頁機；連續混煉造粒機等，其中連續混煉造粒機加工方式代表著線纜用橡膠加工技術的方向，20世紀90年代后期才開始在一些外資企業中使用，連續混煉造粒機與塑料造粒工作原理相似，其優點是設備緊湊效率高，可以將整條生產線從稱量到加料、混煉、造粒和包裝做成封閉系統，自動化程度高，大大減少了粉塵污染，產品質量穩定、可靠、粒料流動性好，便于下道工序擠出的喂料，該生產線只適合粉狀、粒狀或者液體狀膠的生產，目前從世界線纜橡膠料發展趨勢來看，粉狀、粒狀或液體膠品種和數量在不斷增加。國內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。國內已經有數家企業可以生產“連續混煉造粒機”。而且價格與“密煉+開煉+輾頁”生產線相當，因此國內線纜生產企業應加快加工技術進步，采用連續混煉造粒機技術。

　　◆ 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應用，近年來國內成功開發了彈性體型氯化聚乙烯（CM），解決了國內線纜行業長期高價進口國外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技術，成功解決了單用相對分子量低的高密度聚乙烯來生產低門尼粘度和非結晶性CM過程中易結團、難干燥及產生焦垢等問題，該公司開發出的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品CM0136和CM0636性能進行分析和比較。國內幾家采用進口大長徑比（16-20：1）擠出機和連續管式高壓（1.8-2.0MPa）蒸汽硫化機生產電線電纜的外資企業對國產的CM352和CM 352L試用表明與國外同類產品性能相當，適合連續混煉造粒；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；采用該膠料生產出的電線電纜產品符合美國保險商協會相關標準規定，目前國產的CM已經在阻燃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的Weipren? CM硫化膠產品經北京橡膠工業設計院全面測試，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、顏色穩定性均為優良。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硫化和增容技術生產生產彈性體，由于丁腈橡膠和聚丙烯的分子結構和極性不同，溶解度參數、界面張力相差甚大，兩者相容性很差，將增容化技術運用于動態硫化法體系中，可以得到性能優良的丁腈橡膠-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中增加了乙丙橡膠的使用量。以前這些領域主要由聚氯乙烯占領，隨著全球范圍內環保要求和壓力日益增加，聚氯乙烯已被公認為有嚴重的環境污染問題，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，是一種性能優異且穩定的絕緣材料，采用其制造電線電纜不僅可以在惡劣環境下工作，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。如國內多家電纜企業生產的300/500V、450/750V耐火特性為A類的等不同規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備配套，性能非常穩定。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展的焦點和趨勢，硅橡膠預制型冷收縮電纜附件與傳統的熱收縮電纜附件相比，在性能、質量、電網安全等方面有了大幅度提高；抗漏電起痕性優良，具有優良耐輻射特性，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等少數公司；國內晨光公司產品也有使用。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

　　隨著納米技術的飛速發展，納米材料與宏觀材料復合后，可以使復合材料表現出許多特殊的性能，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、石油化工等工業的發展，對電線電纜性能和數量提出更高要求，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；二是橡膠配合技術落后，今后國內要借鑒國外經驗，尤其要緊跟國外電線電纜“綠色化”進程，加大配合研究，開發出專用、高性能的膠料；三是加工技術相當落后，有條件企業應加快引進國外加工設備加以消化吸收。