適用于惡劣環(huán)境作業(yè)的阻燃礦用電纜護(hù)套橡皮研制

采用氯磺化聚巳烯（CSM）、氯化聚乙烯（CPE）、氯醇橡膠（CHR）三者并用，有機(jī)過(guò)氧化物硫化，填充一定量的阻燃劑研制出的適用于惡劣環(huán)境作業(yè)的阻燃礦用電纜護(hù)套橡皮， 可適用于高溫、強(qiáng)酸、礦物油、化學(xué)藥品等作業(yè)環(huán)境。湖北省宜昌市550信箱103研究室通過(guò)系統(tǒng)試驗(yàn)研究，經(jīng)CAD技術(shù)研制出耐高溫、濃硫酸、礦物油及阻燃礦用電纜用護(hù)套橡皮配方。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，CSM/CPE/CHR并用比值在60～40/20～30/20～30，填充氫氧化鋁、Sb2O3、鹵素阻燃劑和BaSO4等，共硫化劑選用HVA-2/TAIC，研制出的橡皮氧指數(shù)達(dá)到42～43，電纜性能滿足GB12972、GB7594、GB12666、IEC90-359要求。

⑴聚合物的選擇

各種橡膠的使用特性各不相同，在橡膠制品制造的過(guò)程中，往往采用2種或2種以上的橡膠井用，以克服單一橡膠使用時(shí)其功能的不足，便于發(fā)揮各自的使用特性的*性，滿足制品的多功能使用特性。

幾種電纜常用橡膠的耐熱性、耐油性、耐燃性等特性評(píng)估如下：CR（氯丁橡膠）、CSM（氯磺化聚乙烯）、CPE（氯化聚乙烯）、NBR（丁jing橡膠）、CHR（氯醇橡膠）、EPDM（乙丙橡膠）的耐熱分別為4、6、6、4、6、8，耐油分別為5、5、5、8、9、1，耐臭氧分別為6、10、10、3、7、8，耐燃分別為7、8、7、4、7、3，綜合評(píng)估分別為29、36、35、25、35、25。評(píng)估以1～10打分，1為低，10為gao。根據(jù)此項(xiàng)研究的目的以及電纜實(shí)際使用要求，他們選用CSM、CPE、CHR三種橡膠井用，再據(jù)電纜實(shí)際加工需要，選用以CSM為主、CPE和CHR為輔的并用體系。這三種橡膠均為飽和型橡膠，分子主鏈上鍵，分子結(jié)構(gòu)十分相似，都含有強(qiáng)極性基團(tuán)，相互之間的相溶性較好，三者共混，幾乎可達(dá)到海—海相。另外，在CSM配方中，并用CPE、CHR還可降低生產(chǎn)成本，改善CSM的加工工藝，但隨著CPE、CHR并用量的變化，膠料性能也有所變化。

CSM、CPE、CHR并用比對(duì)膠料性能影響如下：試驗(yàn)編號(hào)分別為A1、A2、A3、A4、A5、A6，CSM分別為100、80、80、60、40、20，CPE分別為—、20、—、20、30、40，CHR分別為—、—、20、20、30、40；膠料性能的門尼粘度（ML1+4 100℃）分別為47.3、42.4、51.3、43.4、45.2、45.7，門尼焦燒時(shí)間（MS-120℃）分別為30min、35min、36.1min、36.7min、37.2min、37.5min；硫化膠性能（160℃×12min）的200%定伸應(yīng)力分別為9.8MPa、10.7MPa、11.9MPa、12.3MPa、12.7MPa、13.0MPa，拉伸強(qiáng)度分別為13.2MPa、14.7MPa、15.2MPa、16.4MPa、17.8MPa、18.2MPa，扯斷伸長(zhǎng)率分別為370%、340%、320%、360%、370%、370%，硬度分別為65、68、65、66、66、66；空氣箱熱老化試驗(yàn)（120℃×7d）的拉伸強(qiáng)度變化率分別為-7.2%、-7.4%、-9.2%、-9.0%、-10.8%、-11.4%，扯斷伸長(zhǎng)率變化率分別為-12.4%、-14.2%、-13.3%、-14.1%、-15.7%、-16.2%；空氣箱熱老化試驗(yàn)（135℃×7d）的拉伸強(qiáng)度變化率分別為-10.3%、-14.2%、-15.7%、-15.2%、-14.7%、-15.3%，扯斷伸長(zhǎng)率變化率分別為-17.2%、-24.2%、-21.0%、-20.2%、-21.9%、-25.7%；耐油試驗(yàn)（100℃/48h ASTM 20#機(jī)油）的拉伸強(qiáng)度變化率分別為-12.3%、-12.0%、-7.2%、-8.4%、-7.2%、-6.7%，扯斷伸長(zhǎng)率變化率分別為-13.2%、-13.7%、-8.3%、-11.3%、-10.2%、-8.9%；耐酸試驗(yàn)（20℃/48h/98%濃硫酸）的拉伸強(qiáng)度變化率分別為-14.2%、-17.4%、-14.3%、-15.2%、-17.4%、-21.2%，扯斷伸長(zhǎng)率變化率分別為-21.7%、-27.3%、-19.3%、-22.9%、-24.7%、-30.3%；氧指數(shù)LOI分別為32、29、32、31、30、30。

由以上試驗(yàn)結(jié)果可知：在CSM配方中，并用CPE及CHR后硫化膠的機(jī)械物理性能及耐油性能有較大幅度的改善，耐酸性及熱老化性有所下降，氧指數(shù)變化不大。從價(jià)值工程上考慮，選擇CSM/CPE/CHR并用比值在60～40/20～20/20～30，并且已經(jīng)為試驗(yàn)所證實(shí)。三者按照照此比例并用，膠料的綜合性能較為理想。

⑵硫化體系

CSM、CPE及CHR分子鏈上都不含有雙鍵，均可采用過(guò)氧化物硫化，以此來(lái)提高膠料的耐熱性、抗熱老化性，其所用的共硫化劑的品種因直接影響到材料的擠出加工溫度，在選擇時(shí)一定要和選用的過(guò)氧化物相匹配，供選用的有TaC、TaIC、TRA以及多功能橡膠助劑HVA-2、TMPT。

考慮到電纜實(shí)際生產(chǎn)大多采用擠出連續(xù)硫化工藝，為此，他們此項(xiàng)研究選用TaIC、HVA-2作為共硫化劑，以此來(lái)改善過(guò)氧化物作硫化劑時(shí)膠料的硫化特性，提高膠料的熱穩(wěn)定性以及硫化速率。

⑶填料

考慮到適用于惡劣環(huán)境作業(yè)的阻燃礦用電纜護(hù)套橡皮膠料的特殊使用功能特性，尤其受濃硫酸介質(zhì)的作用，填料宜選用中性或弱酸性的耐酸物質(zhì)，如硫酸鋇、水洗陶土、滑石粉、白炭黑、粉石英等耐酸、耐火材料，炭黑類宜選用中性或弱堿性、耐熱性良好的半補(bǔ)強(qiáng)、高耐磨炭黑類為好，不宜選用碳酸類化學(xué)材料如CaCO3、BaCO3等。具體選用也要考慮到填料對(duì)膠料其它性能的影響作用。

他們?cè)诖隧?xiàng)研究中選用硫酸鋇、水洗陶土、滑石粉、粉石英、半補(bǔ)強(qiáng)及高耐磨炭黑作為填充及補(bǔ)強(qiáng)劑。