郝建鋼，劉 偉

(天津市技術(shù)物理研究所，天津 300192)

電線電纜是傳輸電能、傳遞信息和制造各種電機(jī)、電器、儀表所不可缺少的基礎(chǔ)器材，是未來電氣化、信息化社會(huì)中必要的基礎(chǔ)產(chǎn)品。氯化聚乙烯的拉伸性、耐候性、耐臭氧性、耐熱性、耐寒性、阻燃性、顏色穩(wěn)定性均為優(yōu)良。在耐熱、耐臭氧等方面優(yōu)于氯丁橡膠。耐老化性能優(yōu)于氯醚橡膠、丁睛橡膠、氯丁橡膠和氯磺化聚乙烯橡膠。具有較好的阻燃性同時(shí)能耐大多數(shù)腐蝕性介質(zhì)，如高濃度的無機(jī)酸、堿和鹽的溶液，但不耐強(qiáng)氧化劑和溶劑化作用的藥品，如濃硝酸、鉻酸、高氯酸和有機(jī)胺等(張新等，2012;曾凡偉等，2012;王新星等，2012;王文艷等，2012;王保良等，2012;邱敦瑞等，2012;魯冰雪等，2012)。除上述優(yōu)點(diǎn)外，加工性能優(yōu)良，可制得表面光滑、圓整的橡膠制品。本身為潔白粉末，有良好的著色性和耐老化性，可以制成色彩艷麗并耐久的橡膠制品。但傳統(tǒng)的硫化的方式需要添加硫化劑、促進(jìn)劑等化學(xué)助劑并且需要加熱，污染環(huán)境增加排放(付鐵柱等，2011;郭曉東，2011;李朋朋等，2012;劉林國等，2012)。本文以性能優(yōu)異的氯化聚乙烯替代傳統(tǒng)的天然橡膠和合成橡膠。以輻射交聯(lián)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的加熱硫化的方式，制備輻照交聯(lián)氯化聚乙烯橡膠電纜料。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 原料與試劑

氯化聚乙烯CPE135B，山東維坊亞星公司;滑石粉，梅林化工公司;炭黑，重慶索特星博;其它原料均為市售。

1.2 設(shè)備與儀器

GJ-15型地那米型電子加速器;SU-70型實(shí)驗(yàn)用微型密煉機(jī)，常州蘇研科技有限公司;KS20型單螺桿擠出機(jī)，天津廣新盛海塑料機(jī)械設(shè)備有限公司。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

將不同組分的原料在微型密煉機(jī)中進(jìn)行密煉混合，然后在電子加速器的高能電子束下進(jìn)行輻照交聯(lián)。

1.4 檢測方法

性能測試按照國家標(biāo)準(zhǔn)GBT5013.1—2008進(jìn)行。

2 結(jié)果與討論

2.1 不同的炭黑的品種對氯化聚乙烯電纜料性能的影響

炭黑是橡膠工業(yè)中最重要的補(bǔ)強(qiáng)性填料，對于填充聚合物體系的加工性能和成品性能具有決定性的影響。炭黑的加入能是橡膠的拉伸強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度及耐磨耗性同時(shí)獲得明顯提高的作用，也使橡膠其他性能發(fā)生變化，如硬度的提高、定伸應(yīng)力的提高，而且還常常產(chǎn)生一些不良副作用，如應(yīng)力松弛性能變差、滯后損失增大、壓縮永久變形增大等。

表1 不同的炭黑的品種對氯化聚乙烯電纜料性能的影響Table 1 Influence of different carbon black on chlorinated polyethylene cable material＇s

從表1中可以看出，隨著炭黑粒徑的減小，氯化聚乙烯的拉伸強(qiáng)度呈現(xiàn)出先增大后減小的趨勢，這是因?yàn)樘亢诘牧教?，在膠料中的分散性不好，這可以從炭黑分散度上看出來，隨著炭黑粒徑的增大，其在氯化聚乙烯中的分散性提高，強(qiáng)度也隨之增大，但是炭黑的粒徑太大，補(bǔ)強(qiáng)性能下降，致使強(qiáng)度降低隨著炭黑粒徑的變化。氯化聚乙烯的斷裂伸長率是增大的隨著炭黑粒徑的減小，氯化聚乙烯的硬度逐漸降低。

2.2 其他補(bǔ)強(qiáng)填充劑對氯化聚乙烯電纜料性能的影響

補(bǔ)強(qiáng)填充劑對于氯化聚乙烯可起到增大體積、降低成本，改善加工工藝性能的作用，如減少半成品收縮率、提高半成品表面平彈性、提高交聯(lián)膠硬度及定伸應(yīng)力等作用，填料對未交聯(lián)的氯化聚乙烯的加工性能和交聯(lián)的氯化聚乙烯的物理機(jī)械性能及動(dòng)態(tài)力學(xué)性能有很大的影響(表2)。

表2 不同的補(bǔ)強(qiáng)填充劑對氯化聚乙烯電纜料性能的影響Table 2 Influence of the different reinforcing filler on chlorinated polyethylene cable material＇s performance

從表2試驗(yàn)數(shù)據(jù)上可以看出，白炭黑補(bǔ)強(qiáng)氯化聚乙烯的拉伸強(qiáng)度是最高的，但是氯化聚乙烯的硬度也是最高的，導(dǎo)致氯化聚乙烯的耐老化性也差，這是因?yàn)橄啾扰c其它淺色填料，白炭黑粒子更細(xì)，表面積更大從強(qiáng)度上來看，輕質(zhì)碳酸鈣和陶土的性能比較差，滑石粉、高嶺土的性能差不多。滑石粉加工性能較好，輕質(zhì)碳酸鈣、高嶺土和鍛燒陶土的相對差不多，均比白炭黑低很多。

2.3 輻射劑量對于氯化聚乙烯電纜料性能的影響

從圖1中可以看出，氯化聚乙烯的拉伸強(qiáng)度隨著輻射劑量的增大而增大，這是由于隨著輻射劑量的增加，氯化聚乙烯的交聯(lián)程度也隨著增加。但增大到一定的輻射劑量后，氯化聚乙烯的拉伸強(qiáng)度隨著輻射劑量的增大而減少，這是由于輻射劑量過大時(shí)氯化聚乙烯出現(xiàn)了降解的反應(yīng)。選擇一個(gè)適合的輻射劑量可以保證氯化聚乙烯的交聯(lián)度達(dá)到合適的程度。

圖1 不同輻射劑量的拉伸強(qiáng)度的示意圖Fig.1 The different radiation doses’tensile strength

3 結(jié)語

我國經(jīng)濟(jì)快速增長，各項(xiàng)建設(shè)取得巨大成就，但也付出了巨大的資源和環(huán)境被破壞的代價(jià)，這兩者之間的矛盾日趨尖銳，群眾對環(huán)境污染問題反應(yīng)強(qiáng)烈。本項(xiàng)目以輻射交聯(lián)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的加熱硫化的方式。減少了對于煤炭，石油等能源的消耗，同時(shí)也降低了這個(gè)礦物能源燃燒后的排放。

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