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三元乙丙在線纜中的應(yīng)用Russ Vogelsong and Bob ohm（原著） 孫武（譯）中國(guó)橡膠工業(yè)協(xié)會(huì)材料研究檢測(cè)中心線纜的作用是安全的將電流從一處流向另一處而不發(fā)生電流的泄露、中斷和損失。導(dǎo)電通過(guò)金屬絲完成，而在金屬絲外面包裹的電絕緣體物質(zhì)則保證電流的流通。此類電絕緣物質(zhì)被稱為絕緣體。此類的化合物主要看物理機(jī)械性能，例如拉伸強(qiáng)度、扯斷伸長(zhǎng)率、硬度等。另外，還需要還有一些電學(xué)性能及對(duì)外界環(huán)境的抗老化性能例如耐水、耐火、耐臭氧、耐紫外光等。線纜需要在長(zhǎng)時(shí)間的使用中保持高性能。如果聚合物需要長(zhǎng)時(shí)間高效的使用，聚合物必須在合成過(guò)程中將催化劑類物質(zhì)回收盡量的徹底。三元乙丙被廣泛的使用于中壓線纜中，因?yàn)槿冶哂休^好的耐候性、耐臭氧性能及干燥和濕潤(rùn)環(huán)境下的使用性能等。三元乙丙需要有較高的聚乙烯含量，從而有較高的拉伸強(qiáng)度，較低的門尼粘度，同時(shí)其支鏈結(jié)構(gòu)也會(huì)影響三元乙丙的工藝性能。RoyalEdge4191P-1（下面簡(jiǎn)稱聚合物A）是一種應(yīng)用于中電壓線纜的三元乙丙牌號(hào)，并且已經(jīng)使用好多年。在聚合物A的基礎(chǔ)上發(fā)明催化劑回收更為徹底、工藝性能更好的RoyalEdge5041（下面簡(jiǎn)稱聚合物B）。開發(fā)出新型的催化劑工藝是為了適應(yīng)線纜市場(chǎng)對(duì)三元乙丙橡膠提出的更高的要求?；瘜W(xué)成分本試驗(yàn)所使用的化合物具有較寬的分子量分布，而且軟化劑的使用量也較低。聚合物A具有較低的不飽和度（雙環(huán)戊二烯的含量為1.5%），相對(duì)于普通三元乙丙來(lái)說(shuō)，聚合物A因?yàn)橛休^低的不飽和度可以帶來(lái)較好的熱穩(wěn)定性。具體的成分含量見表1。兩種聚合物都有較低的門尼粘度，在中壓電纜絕緣層配方中少量使用可以使膠料的粘度顯著降低。兩種聚合物都有較高的乙烯含量，可以使聚合物的擠出表面更光滑，擠出后薄厚均勻，極大的減少了因?yàn)楸『癫痪鶎?dǎo)致的壽命變短。聚合物B具有較高的二烯烴（第三單體）含量，二烯烴的含量高在高剪切應(yīng)力下粘度較低，粘度低回使擠出速度明顯提高。分子鏈中支鏈量的檢測(cè)使用tan,或彈性模量的模量損失來(lái)檢測(cè)。圖2為150下的ARES G2 動(dòng)態(tài)粘彈譜圖，從中可看出聚合物A和B在頻率逐步增加下的tan變化。圖2表示剪切速率對(duì)對(duì)粘度的影響，聚合物因?yàn)閠an較低所以對(duì)剪切應(yīng)力不是很敏感。在低剪切速率的時(shí)候，聚合物A、B的粘度基本相同，但是當(dāng)剪切速率增加后，聚合物B的粘度迅速的降低。表1 聚合物結(jié)構(gòu)乙烯/丙烯門尼粘度第三單體分子量分布聚合物A76/2424.71.5DCPD很寬聚合物B75/2525.02.8DCPD很寬聚合物B的合成過(guò)程中使用了新型的催化劑回收工藝，是留在聚合物中的齊格勒納塔催化劑的量明顯的減少，將催化劑對(duì)聚合物加工性能的影響降到最低。表2列出了在聚合物A和B中殘留的鹵化物及金屬的含量就非常的說(shuō)明問(wèn)題。使用ICP離子色譜法測(cè)定催化劑的減少量。試驗(yàn)配方和原料本試驗(yàn)的目的是驗(yàn)證聚合物A和聚合物B在線纜中的應(yīng)用差別。試驗(yàn)使用中電壓線纜配方，見表3。 樣品制備及檢測(cè)本次混煉采用兩段混煉法，第一段混煉主要將填料混進(jìn)，而兩段混煉的目的是為了防止焦燒。第二段主要是添加過(guò)氧化物。密煉機(jī)的設(shè)定轉(zhuǎn)速為70轉(zhuǎn)。兩段混煉工藝：加入填料和聚合物 時(shí)間0:00加入剩余的小料，混煉 時(shí)間0:30溫度到達(dá)100，清掃 時(shí)間3:00溫度到達(dá)125，放料 時(shí)間4：00膠料停放六個(gè)小時(shí)，在密煉機(jī)上添加過(guò)氧化物，當(dāng)膠料溫度到達(dá)100是放膠。此時(shí)，膠料已經(jīng)經(jīng)過(guò)兩段混煉，確保所有的試驗(yàn)藥品充分的混入?；鞜捄鬁y(cè)試其性能，包括拉伸強(qiáng)度、扯斷伸長(zhǎng)率、硬度、門尼粘度、門尼焦燒、硫化儀數(shù)據(jù)等。同時(shí)還需要做試驗(yàn)室以外的試驗(yàn)，如典型測(cè)試等。一系列試驗(yàn)的性能見表4。電學(xué)試驗(yàn)在A2LA試驗(yàn)室進(jìn)行，主要是測(cè)試膠料在溫度和濕度變化時(shí)的性能變化。絕緣破壞強(qiáng)度電壓測(cè)試在corning550硅油中進(jìn)行，空白試驗(yàn)在空氣中進(jìn)行。試驗(yàn)結(jié)果見表5。從電性能中可看出，聚合物B性能略有提升。兩種聚合物都有較高的絕緣強(qiáng)度和較低的介電常數(shù)。體積電阻系數(shù)和表面電阻系數(shù)是在較低的損耗因數(shù)下測(cè)試所以數(shù)據(jù)較高。擠出性能研究本試驗(yàn)采用小型試驗(yàn)擠出機(jī)來(lái)評(píng)估在不同擠出速度下的聚合物的狀態(tài)和質(zhì)量，具體的量化指標(biāo)是要看擠出量測(cè)量值和擠出機(jī)電流量等。從圖3中可以看出聚合物B的剪切應(yīng)力方面的性能。在聚合物A和聚合物B之間大概有25%差距，而且當(dāng)擠出速度增加后這種趨勢(shì)基本沒(méi)有變化。通過(guò)學(xué)習(xí)我們知道，擠出量測(cè)量值是對(duì)兩種化合物特性及擠出機(jī)負(fù)荷的量化指標(biāo)。圖4更能說(shuō)明問(wèn)題，因?yàn)榫酆衔顱有較高的支鏈結(jié)構(gòu)，所以其在剪切應(yīng)力下具有更好的性能。對(duì)比所有的性能結(jié)果分析，聚合物B的使用可以在同樣的擠出速度下可以有更高的擠出量和更好的能耗（詳見圖5）.最后我們看看在最高擠出量下的擠出物表面特性圖。從圖6中可看出在同樣的工藝條件下，聚合物B具有更好的表面特性。結(jié)論通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析，聚合物B替代目前使用的三元乙丙牌號(hào)使用與中電壓電纜中具有更好的商業(yè)價(jià)值。兩種聚合物的流動(dòng)性能和物理機(jī)械性能相差無(wú)幾。盡管聚合物B的催化劑回收更為徹底進(jìn)而使其在干燥環(huán)境下的電學(xué)性能會(huì)有所提升。在基礎(chǔ)性能的研究中發(fā)現(xiàn)，聚合物B因?yàn)橛休^高的支鏈結(jié)構(gòu)，所以其動(dòng)態(tài)性能的優(yōu)勢(shì)較為明顯。在商用線纜的長(zhǎng)期試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)結(jié)果