电源软线用热塑弹性体SEBS的探讨

高 峰， 刘永坚， 肖望东， 陈清海

(1.广东日丰电缆股份有限公司，广东中山528401;2.衡阳恒飞电缆有限责任公司，湖南衡阳421008;3.深圳职业技术学院，广东深圳518055)

0 引言

以丁二烯与苯乙烯嵌段而成的共聚物SBS，具有比重轻、耐磨、耐裂等优良性能，但耐温性不佳。随着科研的突破，日本三菱化学用SBS氢化改性出SEBS。改性后的SEBS，无论是在耐候性、耐温性、阻燃性，还是在机械性、加工性方面都取得了重大突破。这些突破正好符合了电线材料的性能需要，而且还可重复回收、循环利用。既能减少废弃物的产生，又可减少原材料的消耗。SEBS材料在电源软线上的成功运用，有利于推动和加快新型、安全、环保电线的升级。

使用无卤SEBS材料制电源软线时，常会遇到外观、工艺、性能等多方面的问题，借此机会与大家交流与探讨。

1 电源软线结构

按UL 62标准要求设计电源软线，以 SVE 18AWG/3C为例，电线结构见图1及对应的表1。

图1 SVE 18AWG/3C电线截面示意图

表1 SVE 18AWG/3C电线结构

2 绝缘材料

选用无卤阻燃热塑性弹性体SEBS材料作为电源软线SVE 18AWG/3C的绝缘和外被。

2.1 材料的基本要求

电线用热塑弹性体材料的基本性能要求见表2。

表2 电线用弹性体材料基本性能要求

2.2 性能特性

热塑弹性体SEBS是新型合成高分子材料，性能介于弹性体与塑料之间。既具有硫化橡胶机械性能、高弹性、绝缘性，又具有热塑塑料加工性。不仅具有优良的耐候性、抗疲劳性和耐温性，而且触感柔软，不含卤素、环保、安全。这正是电线电缆绝缘材料的理想选择。

热塑性弹性体SEBS相比热固性弹性体橡胶而言，在耐热老化、抗臭氧、抗紫外线方面能与之相媲美，但在耐过高温、长期耐高温、热延伸方面存在严重不足，这在电线选材时需要考虑。

2.3 常见问题

用无卤阻燃热塑性弹性体SEBS混合物作电源软线的绝缘和外被，除了热延伸外，常见问题有外观、VW-1阻燃、空气老化、热变形、绝缘电阻。其中VW-1阻燃、空气老化、热变形出现频率最高，这严重制约了SEBS材料在电线电缆上的广泛运用。

2.3.1 阻燃问题

除了众所周知的材料氧指数会影响到电线的燃烧结果外，色母粒基材的选用与用量及电线的结构设计，在很大程度上都会影响到VW-1测试结果，这是很容易被人忽略的。

对于都是加入2%的 PE(聚乙烯)、PP(聚丙烯)和EVA(乙烯-醋酸乙烯)色母粒，VW-1测试结果会有不少差异。电线的结构设计对测试结果更加明显，填充材料(如PP网、尼龙绳、棉线等)的阻燃性与用量都会影响到燃烧后的残燃时间。外被的厚度与致密度对测试结果最为明显，对于 SVE 18AWG/3C电线而言，适当增大外被厚度或提高外被致密度，可起到对内可燃材料隔离火焰的作用，在降低残燃时间方面效果明显。

2.3.2 老化问题

空气老化方面，主要表现在绝缘和外被老化前的伸长率偏低和老化后的伸长残率值偏小，其中最为突出的是外被。

新的UL 62第18版和UL 2556，测试样品改原来的管状模块为哑铃片模块。在对SVE外被二种模块大量测试数量对比分析发现，哑铃片模块伸长率测试值约为管状模块测试值的75%～82%。如果测试的是管状模块，伸长率测试要求值需从200%提高到250%。为了提高伸长率，可适当提高导体预热温度和挤出设定温度，但温度过高会加速材料的降解，特别是螺杆剪切速率的过快，会导致老化残率值变小。如何调整挤出工艺温度与挤出速度，需要根据材料的特性和生产设备状况确定。

3 制作工艺

在综合考虑无卤SEBS材料的性能特点和电线的性能要求后，结合现有设备，制订生产工艺。

在设备方面，选用长径比25，压缩比2.5的 70 mm挤出机，配置有多触点敏感温控装备，考虑到挤出时材料的背压力及生产的连续性，选用37kW动力电机;在材料方面，事先对材料进行防潮和除湿处理，确保使用时材料含水量少于0.02%，添加2%非吸湿聚烯烃色母粒并混合均匀。

3.1 芯线挤出工艺

选用挤压式模具，内模 1.25 mm，外模 2.1 mm，内外模距离在2～4 mm，导体预热温度控制在(65±10)℃。挤出控制温度:进料段170～180℃，输送段190～200℃，熔融段200～215℃，机头区210～220℃，模具区215～225℃，挤出速度在35～50 m/min。

3.2 外被挤出工艺

考虑到材料的流动性和熔融黏度，选用挤压式流畅型模具，内模 4.65实 mm，外模 6.1 mm，配模距离在3～6 mm，定型长度在3～4 mm，在蜂窝板前加80～100目过滤网二层。挤出温度控制:进料段180～185℃，输送段195～205℃，熔融段205～220℃，机头区215～225℃，模具区220～225℃，挤出速度在25～36 m/min。电线挤出后进行分段冷却，第一段水温在(60±10)℃，第二段水温在(25±10)℃。采用凸字轮进行表面热压印字处理。

4 检测结果

对试制的SVE 18AWG/3C电源软线送第三方机构进行检测，部分测试数据如表3。

表3 SVE 18AWG/3C电线部分测试数据

5 结束语

随着电子、电器、通讯与汽车行业的快速发展，带动了SEBS材料的高速发展。当前已有数家国际知名电器公司，正在使用或准备用这种新型环保、安全的电源软线，像 SONY、APPLE、Pansonic、SIEMENS，特别是APPLE公司，已在产品内推广这种新型的电源软线。相信在不久的将来，SEBS材料会在电线电缆行业内得到广泛的应用。

［1］吴 涛，张建耀，张维龙，等.电线电缆用阻燃热塑弹性体的研究应用进展［J］.弹性体，2008(5):66－69.

［2］UL 2556—2007 Wire and cable test methods［S］.

［3］UL 62，18th—2010 Edition flexible cord and cables［S］.