適用于惡劣環境作業的阻燃礦用電纜護套橡皮研制

采用氯磺化聚巳烯（CSM）、氯化聚乙烯（CPE）、氯醇橡膠（CHR）三者并用，有機過氧化物硫化，填充一定量的阻燃劑研制出的適用于惡劣環境作業的阻燃礦用電纜護套橡皮， 可適用于高溫、強酸、礦物油、化學藥品等作業環境。湖北省宜昌市550信箱103研究室通過系統試驗研究，經CAD技術研制出耐高溫、濃硫酸、礦物油及阻燃礦用電纜用護套橡皮配方。試驗發現，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達到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其功能的不足，便于發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，綜合評估分別為29、36、35、25、35、25。評估以1～10打分，1為低，10為gao。根據此項研究的目的以及電纜實際使用要求，他們選用CSM、CPE、CHR三種橡膠井用，再據電纜實際加工需要，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，分子結構十分相似，都含有強極性基團，相互之間的相溶性較好，三者共混，幾乎可達到海—海相。另外，在CSM配方中，并用CPE、CHR還可降低生產成本，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并用比對膠料性能影響如下：試驗編號分別為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%定伸應力分別為9.8MPa、10.7MPa、11.9MPa、12.3MPa、12.7MPa、13.0MPa，拉伸強度分別為13.2MPa、14.7MPa、15.2MPa、16.4MPa、17.8MPa、18.2MPa，扯斷伸長率分別為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（120℃×7d）的拉伸強度變化率分別為-7.2%、-7.4%、-9.2%、-9.0%、-10.8%、-11.4%，扯斷伸長率變化率分別為-12.4%、-14.2%、-13.3%、-14.1%、-15.7%、-16.2%；空氣箱熱老化試驗（135℃×7d）的拉伸強度變化率分別為-10.3%、-14.2%、-15.7%、-15.2%、-14.7%、-15.3%，扯斷伸長率變化率分別為-17.2%、-24.2%、-21.0%、-20.2%、-21.9%、-25.7%；耐油試驗（100℃/48h ASTM 20#機油）的拉伸強度變化率分別為-12.3%、-12.0%、-7.2%、-8.4%、-7.2%、-6.7%，扯斷伸長率變化率分別為-13.2%、-13.7%、-8.3%、-11.3%、-10.2%、-8.9%；耐酸試驗（20℃/48h/98%濃硫酸）的拉伸強度變化率分別為-14.2%、-17.4%、-14.3%、-15.2%、-17.4%、-21.2%，扯斷伸長率變化率分別為-21.7%、-27.3%、-19.3%、-22.9%、-24.7%、-30.3%；氧指數LOI分別為32、29、32、31、30、30。

由以上試驗結果可知：在CSM配方中，并用CPE及CHR后硫化膠的機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，氧指數變化不大。從價值工程上考慮，選擇CSM/CPE/CHR并用比值在60～40/20～20/20～30，并且已經為試驗所證實。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，均可采用過氧化物硫化，以此來提高膠料的耐熱性、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，在選擇時一定要和選用的過氧化物相匹配，供選用的有TaC、TaIC、TRA以及多功能橡膠助劑HVA-2、TMPT。

考慮到電纜實際生產大多采用擠出連續硫化工藝，為此，他們此項研究選用TaIC、HVA-2作為共硫化劑，以此來改善過氧化物作硫化劑時膠料的硫化特性，提高膠料的熱穩定性以及硫化速率。

⑶填料

考慮到適用于惡劣環境作業的阻燃礦用電纜護套橡皮膠料的特殊使用功能特性，尤其受濃硫酸介質的作用，填料宜選用中性或弱酸性的耐酸物質，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、耐熱性良好的半補強、高耐磨炭黑類為好，不宜選用碳酸類化學材料如CaCO3、BaCO3等。具體選用也要考慮到填料對膠料其它性能的影響作用。

他們在此項研究中選用硫酸鋇、水洗陶土、滑石粉、粉石英、半補強及高耐磨炭黑作為填充及補強劑。