CPE替代CR是迟早的问题。现在国内已有多家电线电缆厂家在着手研究开发应用氯化聚乙烯,并有厂家成功应用。
本文就氯化聚乙烯的特色,氯化聚乙烯电线电缆的应用配方,氯化聚乙烯电线电缆的发展前景及我公司开发应用情况作扼要介绍。
一、氯化聚乙烯的功能特色
氯化聚乙烯(简称CPE或CM),是由聚乙烯氯化改性而制得的高分子合成材料。因为其分子结构是线性饱和和无规则结构,所以具有优良的柔韧性,抗热老化性,耐气候和耐臭氧性。又因为分子结构中含有相当比例的氯元素,所以又使它具有良好的耐油,耐化学药品和阻燃性。氯化聚乙烯因为生产办法差异及原料聚乙烯种类的不同,其功能有较大的差。原料聚乙烯的种类含氯量、氯的分布状况及结晶性是影响其功能的主要因素。原料聚乙烯的种类及其功能支配着生成的氯化聚乙烯的加工功能及物理机械功能。氯化程度对氯化聚乙烯的影响很大,氯含量低于15%时是塑料;氯含量为16~24%是热塑性弹性体;氯含量为25~48%之间为橡胶状弹性体;氯含量为49~58%时为类似皮革的半弹性硬聚合物;氯含量高至73%时则成为脆性树脂。氯的分布状况及结晶性的不同,导致橡胶物性、加工功能等不同。
二、氯化聚乙烯电线电缆的应用配方
(一)氯化聚乙烯商标的挑选
用作硫化胶的CPE商标见表1。从胶料的挤出功能看B型的流动性远比A型好。而从抗张强度看,则A型比B型高。含氯量的凹凸直接影响电线电缆的阻燃功能,耐油功能和耐寒功能。残余结晶度的大小也会对电线电缆外表的光洁度和一些物理功能产生影响。因此一般依据工厂的设备状况,配方技术及产品功能指标和经济指标来选用氯化聚乙烯。
表1 硫化胶用CPE商标、功能及主要优缺陷
商标 | 含氯量% | 残余结晶度% | 门尼粘度ML100℃ 1+4 | 主要优缺陷 |
135A | 35 | 0~5 | 90~130 | 强度高,硫化速度快,粘度大、流动性差,挤出外表差 |
140B | 40 | 0~2 | 90~130 | 强度低,硫化速度慢,粘度小、流动性好,挤出外表好 |
135B | 35 | 0~2 | 90~130 | 强度低,硫化速度快,粘度小、流动性好,挤出外表好 |
240B | 40 | 25 | — | 强度高,粘度大,外表硬度高适合辐照交联 |
(二)硫化系统
正常选用硫化系统,对于制得具有良好功能的氯化聚乙烯橡胶制品十分要害。因为氯化聚乙烯大分子结构中没有双键,而与仲碳原子键合的氯原子又不具有高度的反应活性,所以不能用传统的硫磺/促进剂硫化系统来进行硫化。CPE胶的硫化系统以选用有机过氧化物为主,同时配以丙烯酸酯类作交联助剂。这类硫化系统的优点是硫化胶的强度、回弹、耐热性及硫化特性都较好。其缺陷是不能无压硫化,过氧化物有异味,硫化胶的抗撕强度低,CPE胶也可选用硫脲硫化系统硫化,而助交联剂则多采秋兰姆类。用硫脲硫化的优点是成品的抗撕强度高,比较适合做有抗撕要求的某些型号的矿用电缆,而硫磺化胶的耐热性、硫化特性则比较差。“二噻二唑”硫化系统也是CPE胶的有用硫化系统,它具有上述两个硫化系统的优点,克服了它们的缺陷,并且硫化温度比过氧化物低。但因为价格昂贵,因而还未很多应用,目前仍以过氧化物硫化为主。
(三)补强填充剂
1、碳黑
高耐磨碳黑对氯化聚乙烯有较好的补强作用,但胶的门尼粘度上升快,用量不能太大。半补强炉黑、热裂法碳黑,快压出碳黑等粒子较大的种类,对氯化聚乙烯也有较好的补强作用,且门尼粘度上升也较少,能够很多运用。
2、无机填充剂
氯化聚乙烯有较好的色稳定性,配合适当的白色填充剂,不光能够制成彩色电缆,并且对阻燃性有良好的改进作用。白碳黑补强性大,但门尼粘度高。滑石粉、轻质碳酸钙,活性碳酸钙、陶土等都能够在配方中运用。但在过氧化物硫化的CPE胶料中,应尽量避免运用酸性填充剂,因酸性填充剂会对过氧化物交联起负面影响。