摘要：介紹了橡膠型氯化聚乙烯(CPE)材料的優(yōu)點、特性，以及在使用過程中配方確定原則，并對混橡質量控制、擠出、硫化效率等問題進行了分析和討論。

0 引 言

氯化聚乙烯(CPE)是含氯量為30% ～40% 的彈性體，它除了具有原有的天然膠和丁苯膠的特征外，還具有優(yōu)良耐候性、耐熱、耐臭氧、耐油、耐天然老化、耐電暈、耐化學溶劑，以及較高的絕緣和阻燃等諸多優(yōu)點，因此，它非常適合用于電線電纜的護套。新國家標準GB/T 5013-2008《額定電壓450/750 V及以下橡皮絕緣電纜》頒布于2009年9月1日并開始實施，替代原有的老標準。通過新老標準對比可知，新標準中取消了普通橡皮混合物絕緣電纜所用的IE1型的絕緣材料，即明確了天然.丁苯橡皮絕緣橡套電纜退出線纜市場，同時增加了乙丙橡膠混合物或其單一材料絕緣(IE4型)橡套的電纜和交聯(lián)聚氯乙烯(XLPVC)絕緣電纜。為此我廠在生產設備更新或改造、原材料選擇和配方設計研究等各個環(huán)節(jié)進行了認真準備，積極配合新標準的執(zhí)行和實施。結合GB/T 5013-2008標準實施，我廠將CPE的使用和配方研究列入了工作計劃，經(jīng)過三個月努力，已從試驗階段轉化到目前的批量生產，但在研制和生產中遇到了很多問題，經(jīng)過配方調整、工藝流程更改和設備的改進，解決了問題，滿足了生產需要。現(xiàn)將我廠在生產中遇到的問題以及解決的思路和方法與同仁交流和探討。

1 配方的確定

1.1 硫化體系選擇

CPE配方硫化體系中硫化劑以過氧化物為佳，使用過氧化物硫化的橡膠與其它硫化體系相比，具有更好的耐熱老化、抗壓縮永jiu變形及耐油等特性。CPE用有機過氧化物硫化的機理是：首先有機過氧化物分解成游離基，奪取CPE分子鏈中的氫，生成CPE游離基，然后耦合交聯(lián)，形成c—c鍵。配方中有機過氧化物硫化劑使用量：以100 g CPE計，按有機過氧化物的有效過氧基(一O—O一)計算為0.01～ 0.02 mol。例如，過氧化二異丙苯(DCP)分子量270，有效過氧基為1，則其用量范圍為2.7～5.4 g。為了提高和改善CPE的硫化速度和硫化程度，常使用多功能的單體共硫化劑，例如異氰尿酸三稀丙酯(TAIC)、氰尿酸三稀丙酯(TAC)等。加入這些共硫化劑后，硫化膠的拉伸強度會顯著提高，硫化速度也可以得到提高。

1.2 穩(wěn)定劑控制

CPE對配方體系pH值很敏感，對活性的鐵和鋅也很敏感，故在使用活性的鐵和鋅時必須注意，謹慎篩選，并且在配方中應使用呈酸性的吸收劑，如氧化鎂、環(huán)氧大豆油、硬脂酸鉛等，以保持配方體系的pH值呈堿性。故配方中酸性吸收劑選擇和使用是確定配方成分的關鍵。

1.3 填料控制

CPE配方中須加入填料，可使膠料的耐磨性、抗撕裂性和拉伸強度得到改善和提高，并可降低成本。通常許多礦物性填料都可以使用，如碳酸鈣等，其次，某些促進劑也可以提高膠料的抗撕裂性能。

1.4 增塑劑選擇

CPE配方中增塑劑是很重要的配合劑，它可以改善膠料的工藝性能，有利于加工，通常PVC所使用的增塑劑大多可用于CPE中，例如鄰苯二甲酸二辛酯(DOP)和液體石蠟。

通過上述綜合調整，我廠對山東濰坊生產的CPE 135B經(jīng)過配方調整和加工后，已替代了天然一丁苯橡膠護套(SE3)和天然.氯丁橡膠護套(SE4)，所有的指標均滿足國標。表1、表2分別為替代SE3和SE4的CPE護套料配方，表3、表4分別為替代SE3和SE4的CPE護套實驗數(shù)據(jù)。2 更改生產流程，加裝冷卻系統(tǒng).提高生產效率

2.1 混煉工序的改進

CPE混煉過程與天然一丁苯膠比較，因CPE為粉狀，混煉之前必須在70～90℃ 開煉機上薄通塑煉成半透明狀，再進行混煉。另外，CPE膠的配方中含有數(shù)量較大的液體助劑，如DOP等。這些液體助劑在與CPE共混之前，應先與干粉攪拌吸收，以免在開煉機中打滑或滴漏，造成材料浪費和配方失準。從開煉機混煉的過程可看出，CPE的加工更適合在密煉機上進行。我廠在試驗和批量生產時，充分考慮到CPE及其配方的特性，專門針對CPE的加工重新制定工藝路線，充分發(fā)揮了現(xiàn)有開煉機和密煉機不同特點的功能。首先將粉狀CPE在開煉機上薄通4～5 min，溫度為70—9O。c，混合成膠片，然后轉運到密煉機投料口，再與粉狀CPE混合。首先投入的是膠片狀CPE，然后投入其他配合劑進行混煉(硫化劑不加，防止先期交聯(lián))，混煉時間控制在3—4 min，次混煉時間可適當延長，以物料溫度控制在100～108。C為標準，不高于120。C，當密煉機電流達到峰值和物料溫度介于108—120。C前下料，這樣有利于緩解國產設備漏粉的問題，同時有利于配合劑的分散。通過密煉機混煉后的CPE橡皮，應存放在干燥地點，做好防塵和防水措施，在使用前12 h將其投入密煉機并加入硫化劑混煉，然后經(jīng)開煉機薄通下片，以使硫化劑等助劑在合成膠中充分均勻分散。通過如此加工的CPE合成膠，其擠出硫化速度可提升5% ，產品表面質量也明顯好轉。

2.2 改善擠出溫度的控制，提高硫化的壓力和溫度

與天然膠和丁苯膠相比，CPE特性決定其硫化速度慢，生產效率低。我廠根據(jù)CPE性質，對擠出設備的模具、機頭和螺桿，以及機身等冷卻系統(tǒng)進行了改造，確保了CPE擠出時對溫度控制的需求。主要針對機身和機頭以及螺桿進行了循環(huán)水路加裝和清理，保證冷卻效果，達到溫度控制的目的;同時，針對機頭和擠出模具，安裝了恒溫油箱，確保擠出摸具溫度恒定。通過以上改造，溫度可根據(jù)需要進行控制和調整。通過長時間試驗數(shù)據(jù)顯示，機頭溫控：段為45～50。c，第二段為50～55。c，第三段為60～ 70。C，機頭和模具溫度控制在80。c以上，這是科學合理的，并可以提率，減少因硫化不充分造成擠出的質量問題。通過以上措施的實施，CPE的生產效率與通用膠相比較，仍然低20% 。通過我廠現(xiàn)有的天然氣鍋爐的優(yōu)勢，將飽和水蒸汽壓力提高到1.3～1.5 MPa，硫化溫度升達195—201。C，生產效率得到了有效提高，與同等壓力下的天然一丁苯膠比較，生產效率僅低10% ～15% ，突破了CPE生產效率低的瓶頸。

3 產品質量缺陷的分析

在使用CPE前期，我廠和兄弟廠家一樣，發(fā)生了硫化氣泡(絕緣工序尤為嚴重)，護套內層出現(xiàn)針孔的問題，經(jīng)過分析認為產生針孔的主要原因是膠料沒有*硫化之前，因各類氣體揮發(fā)而產生了微孔，當氣體匯集到一起又無處釋放時產生了氣泡。原因分析清楚后，知道了帶人氣體的各種原因：

(1)各類助劑和絕緣線芯的水分蒸發(fā);

(2)各類助劑高溫分解后產生小分子產物的揮發(fā)氣體;

(3)缺失高壓冷卻水，導致壓力的突然釋放后，各類分解產物和水分快速揮發(fā)，并產生表面的氣孔和內層的針孔;

(4)配方中含有容易分解的材料而分解產生了廢氣。確定以上主要原因后，做了以下幾點的改進：

(1)針對CPE粉狀樹脂特點，須妥善保管，防止受潮。

(2)混煉工序采用密煉機和開煉機交替使用的工藝流程，混橡加硫前須存放24 h;加硫后薄通均化后，使用前12 h仍需要再次薄通均化并干燥，確保使用前充分排出各種材料中的水分。

(3)改進配方組份，提高配方的科學性和合理性。即增加了交聯(lián)助劑MgO和穩(wěn)定劑的份數(shù)，減少交聯(lián)劑和增塑劑份數(shù)。

(4)加強膠料配方和工藝監(jiān)督力度，確保硫化充分。

通過以上四個方面的努力，硫化前期出現(xiàn)的氣孑L以及硫化后期產生的氣泡基本得到了解決。批量生產2個月沒有出現(xiàn)這類質量問題。

4 批量使用CPE時應注意的事項

為了使CPE批量生產符合國家標準的產品，滿足市場需求，CPE使用過程中應該加強以下幾個方面的控制：

(1)保證CPE原材料性能和質量的控制及不受潮。

(2)加強各種配合劑的檢驗，特別是對雜質和水分的檢驗，必要時要烘干。

(3)因地制宜地制定科學合理的配方體系，并嚴格執(zhí)行。

(4)加強混煉質量控制，確保各種配合劑在成品膠中的分散均勻度。

(5)適當延長開煉時間和溫度，保證硫化劑均勻分散和水分充分外排。

(6)保證擠出機機頭、機身、模具和硫化時溫度和壓力的控制和恒定。

(7)必須采用帶壓力的冷卻系統(tǒng)。

5 結束語

通過以上在配方、流程和加工的改進，以及完成了由實驗轉向批量生產的過程，CPE已成功用于橡套電纜的護套上，達到了替代天然-丁苯膠的目的，適應了新國標的要求。而且CPE橡塑的雙重性能保證了其可以與多種橡膠以任何比例進行混煉加工，賦予了CPE多種復合性能，充分利用CPE優(yōu)點，避免其極性材料電性能的不足。我廠已將CPE和乙丙橡膠等多種橡膠進行共混試驗，根據(jù)目前試驗情況，各項性能指標基本可以滿足GB/T 5013—2008標準中IE4要求，但還須進一步完善，相信不久，共混配方*可以替代純三元乙丙橡皮。

CPE在性能上的突出表現(xiàn)以及成本上的優(yōu)勢，特別是CPE橡塑的雙重特性，必將在電線電纜行業(yè)得到充分體現(xiàn)和發(fā)揮，并獲得廣泛的應用。