高能电子束辐照交联氯化聚乙烯电缆料的开发

郝建钢，刘 伟

(天津市技术物理研究所，天津 300192)

电线电缆是传输电能、传递信息和制造各种电机、电器、仪表所不可缺少的基础器材，是未来电气化、信息化社会中必要的基础产品。氯化聚乙烯的拉伸性、耐候性、耐臭氧性、耐热性、耐寒性、阻燃性、颜色稳定性均为优良。在耐热、耐臭氧等方面优于氯丁橡胶。耐老化性能优于氯醚橡胶、丁睛橡胶、氯丁橡胶和氯磺化聚乙烯橡胶。具有较好的阻燃性同时能耐大多数腐蚀性介质，如高浓度的无机酸、碱和盐的溶液，但不耐强氧化剂和溶剂化作用的药品，如浓硝酸、铬酸、高氯酸和有机胺等(张新等，2012;曾凡伟等，2012;王新星等，2012;王文艳等，2012;王保良等，2012;邱敦瑞等，2012;鲁冰雪等，2012)。除上述优点外，加工性能优良，可制得表面光滑、圆整的橡胶制品。本身为洁白粉末，有良好的着色性和耐老化性，可以制成色彩艳丽并耐久的橡胶制品。但传统的硫化的方式需要添加硫化剂、促进剂等化学助剂并且需要加热，污染环境增加排放(付铁柱等，2011;郭晓东，2011;李朋朋等，2012;刘林国等，2012)。本文以性能优异的氯化聚乙烯替代传统的天然橡胶和合成橡胶。以辐射交联代替传统的加热硫化的方式，制备辐照交联氯化聚乙烯橡胶电缆料。

1 实验部分

1.1 原料与试剂

氯化聚乙烯CPE135B，山东维坊亚星公司;滑石粉，梅林化工公司;炭黑，重庆索特星博;其它原料均为市售。

1.2 设备与仪器

GJ-15型地那米型电子加速器;SU-70型实验用微型密炼机，常州苏研科技有限公司;KS20型单螺杆挤出机，天津广新盛海塑料机械设备有限公司。

1.3 实验方法

将不同组分的原料在微型密炼机中进行密炼混合，然后在电子加速器的高能电子束下进行辐照交联。

1.4 检测方法

性能测试按照国家标准GBT5013.1—2008进行。

2 结果与讨论

2.1 不同的炭黑的品种对氯化聚乙烯电缆料性能的影响

炭黑是橡胶工业中最重要的补强性填料，对于填充聚合物体系的加工性能和成品性能具有决定性的影响。炭黑的加入能是橡胶的拉伸强度、撕裂强度及耐磨耗性同时获得明显提高的作用，也使橡胶其他性能发生变化，如硬度的提高、定伸应力的提高，而且还常常产生一些不良副作用，如应力松弛性能变差、滞后损失增大、压缩永久变形增大等。

表1 不同的炭黑的品种对氯化聚乙烯电缆料性能的影响Table 1 Influence of different carbon black on chlorinated polyethylene cable material＇s

从表1中可以看出，随着炭黑粒径的减小，氯化聚乙烯的拉伸强度呈现出先增大后减小的趋势，这是因为炭黑的粒径太小，在胶料中的分散性不好，这可以从炭黑分散度上看出来，随着炭黑粒径的增大，其在氯化聚乙烯中的分散性提高，强度也随之增大，但是炭黑的粒径太大，补强性能下降，致使强度降低随着炭黑粒径的变化。氯化聚乙烯的断裂伸长率是增大的随着炭黑粒径的减小，氯化聚乙烯的硬度逐渐降低。

2.2 其他补强填充剂对氯化聚乙烯电缆料性能的影响

补强填充剂对于氯化聚乙烯可起到增大体积、降低成本，改善加工工艺性能的作用，如减少半成品收缩率、提高半成品表面平弹性、提高交联胶硬度及定伸应力等作用，填料对未交联的氯化聚乙烯的加工性能和交联的氯化聚乙烯的物理机械性能及动态力学性能有很大的影响(表2)。

表2 不同的补强填充剂对氯化聚乙烯电缆料性能的影响Table 2 Influence of the different reinforcing filler on chlorinated polyethylene cable material＇s performance

从表2试验数据上可以看出，白炭黑补强氯化聚乙烯的拉伸强度是最高的，但是氯化聚乙烯的硬度也是最高的，导致氯化聚乙烯的耐老化性也差，这是因为相比与其它浅色填料，白炭黑粒子更细，表面积更大从强度上来看，轻质碳酸钙和陶土的性能比较差，滑石粉、高岭土的性能差不多。滑石粉加工性能较好，轻质碳酸钙、高岭土和锻烧陶土的相对差不多，均比白炭黑低很多。

2.3 辐射剂量对于氯化聚乙烯电缆料性能的影响

从图1中可以看出，氯化聚乙烯的拉伸强度随着辐射剂量的增大而增大，这是由于随着辐射剂量的增加，氯化聚乙烯的交联程度也随着增加。但增大到一定的辐射剂量后，氯化聚乙烯的拉伸强度随着辐射剂量的增大而减少，这是由于辐射剂量过大时氯化聚乙烯出现了降解的反应。选择一个适合的辐射剂量可以保证氯化聚乙烯的交联度达到合适的程度。

图1 不同辐射剂量的拉伸强度的示意图Fig.1 The different radiation doses’tensile strength

3 结语

我国经济快速增长，各项建设取得巨大成就，但也付出了巨大的资源和环境被破坏的代价，这两者之间的矛盾日趋尖锐，群众对环境污染问题反应强烈。本项目以辐射交联代替传统的加热硫化的方式。减少了对于煤炭，石油等能源的消耗，同时也降低了这个矿物能源燃烧后的排放。

付铁柱，蔡怀勋，汪星平，等.2011.氟橡胶及硫化机理概述［J］.化工生产与技术，18(5):1-5，51.

郭晓东.2011.EVA基无卤阻燃复合材料的研究进展［J］.广州化学，36(3):64-70.

李朋朋，白锦豫，薛山，等.2012.氯化聚乙烯专用HDPE的结构与性能研究［J］.塑料工业，40(7):87-90.

刘林国，鲁冰雪，张振秀，等.2012.补强填充剂对氯化聚乙烯橡胶发泡材料泡孔结构和性能的影响［J］.橡胶工业，59(8):468-472.

鲁冰雪，张振秀，付丽，等.2012.不同粒径炭黑填充的氯化聚乙烯/氯丁橡胶共混胶的性能［J］.合成橡胶工业，35(2):152-156.

邱敦瑞，徐振明，傅勇，等.2012.橡改型CPE专用HDPE树脂剖析［J］.现代塑料加工应用，24(3):49-52.

王保良，马美琴，刘永建，等.2012.新型CPE橡胶止水带配方研究［J］.世界橡胶工业，39(7):14-17.

王文艳，付丽，张振秀，等.2012.防老剂对氯化聚乙烯橡胶性能的影响［J］.橡胶工业，59(3):166-169.

王新星，苑会林，李明昆，等.2012.增塑剂对氯化聚乙烯防水卷材增塑效果的研究［J］.塑料工业，40(6):113-118.

曾凡伟，肖建斌，孙军平，等.2012.回归分析法研究补强剂对丁腈橡胶/氯化聚乙烯橡胶并用胶性能的影响［J］.橡胶工业，59(6): 348-351.

张新，张勇.2012.纳米SiO2表面改性及在氯化聚乙烯橡皮护套中应用［J］.电线电缆，(4):22-24.