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◆ 氯化聚乙烯的應用及其混煉膠硫化過程氣孔形成原因的分析

氯化聚乙烯的應用及其混煉膠硫化過程氣孔形成原因的分析

2021-01-15 00:00:00

1. 氯化聚(ju)乙烯主(zhu)要的(de)性能特點(dian)

 氯化(hua)聚乙(yi)烯是(shi)由(you)高密度聚乙(yi)烯(HDPE),經(jing)氯化取代反(fan)應製得的高分子材(cai)料(liao) 。根(gen)據(ju)結(jie)構和用途(tu)不同,氯化聚乙(yi)烯可(ke)分(fen)為(wei)樹脂(zhi)型氯化聚乙(yi)烯(xi)(CPE)和 彈(dan)性體(ti)型氯化聚乙(yi)烯(CM)兩(liang)大(da)類(lei)。熱塑性(xing)樹(shu)脂除(chu)了(le)可以單(dan)獨(du)使(shi)用(yong)以(yi)外,還可以與(yu)聚氯乙烯(PVC)、聚乙(yi)烯(PE)、聚丙(bing)烯(PP)、聚苯(ben)乙烯(PS)、ABS等樹脂甚(shen)至聚氨酯(zhi)(PU)共(gong)混使用。在橡膠工業中,CPE可作為高(gao)性能高質量(liang)的特種橡(xiang)膠,也(ye)可以與乙丙橡膠(jiao)(EPR)、丁基橡膠(IIR)、丁腈(jing)橡膠(NBR)、氯磺化聚乙(yi)烯(CSM)等其它橡膠共(gong)混使用。

氯化聚乙烯 (CPE)為飽和(he)高分子材料 ,外觀為白(bai)色(se)粉(fen)末,無 毒無(wu) 味(wei),不(bu)僅(jin)具 有(you) 優(you) 良(liang)的 耐候性 、耐臭氧(yang) 、耐(nai)化學藥(yao) 品(pin)及(ji)耐老(lao)化性能 ,而 且具有(you)良好(hao)的耐油性 、阻(zu)燃(ran)性及著色性能 。此外(wai)其(qi)韌(ren)性 (在 一(yi)30℃仍有(you)柔韌(ren)性 )和相容性 良好(hao) ,分解(jie)溫度較高。

CPE的主要(yao)特(te)性是 :

(1) CPE是一種飽和橡膠,有優良的耐熱(re)氧老化、耐臭氧老化、耐酸堿(jian) 、耐化學藥品等性能(neng);

(2) CPE耐油性能優良,其中(zhong)耐ASTM1號油(you)、ASTM2號油(you)性能極佳,與NBR相(xiang)當(dang),耐ASTM3號油(you)性能優良,優於CR與CSM相(xiang)當(dang);

(3) CPE含(han)有氯元素,具有極佳的阻燃性能,且有燃燒(shao)防(fang)滴下特性 ,其與銻(ti)係阻燃劑 、氯化石蠟(la) 、 Al(OH)三者適(shi)當比例配合可得(de)到(dao)阻燃性能優良、成本(ben)低廉(lian)的阻燃材料 ;

(4) CPE無毒 ,不含重金(jin)屬及溴(xiu)化物等 ,完(wan)全(quan)符(fu)合環(huan)保(bao)要求 ;

(5) CPE具有高填(tian)充性能,可製(zhi)得符合各(ge)種(zhong)不同性能要求的產(chan)品,其加(jia)工性能好,門(men)尼(ni)粘(zhan)度(du)(ML121 1+4)在50—100間(jian),有多(duo)種牌(pai)號可供(gong)選擇 。

20世(shi)紀(ji)9O年(nian)代(dai)末(mo),國(guo)內對(dui)高性能阻燃橡膠的需(xu)求(qiu)越(yue)來(lai)越大,特別(bie)是電線電纜行業 、汽(qi)車(che)配件製造(zao)業的發(fa)展,帶動了對橡膠型(xing) CPE的消(xiao)費(fei)需求 。橡膠型CPE是一種綜合性能優良、耐熱氧臭(chou)氧老化、阻燃性佳(jia)的特種合成(cheng)橡 膠 。

其主要應用於(yu):電線(xian)電纜(lan) (煤(mei)礦(kuang)用 電纜、UL及VDE等標準中規定(ding)的電線 ),液 壓 膠 管 ,車用膠管(guan) , 膠帶 ,膠板(ban) ,PVC型材管材改性 ,磁性材料 ,ABS改(gai)性等等。


鐵路橡膠墊板.png


2. 氯化聚乙烯與三(san)元乙丙膠混煉膠硫(liu)化過程(cheng)產生(sheng)氣孔(kong)的原因 

三元(yuan)乙丙膠(EPDM)具有非常好的耐臭氧 性 、耐氣(qi)候(hou)老化性 、耐 熱 性 ,以及良好的低(di)溫(wen)柔軟(ruan)性,並(bing)且耐水蒸(zheng)氣 、耐酸(suan)堿和極 性有機(ji)溶劑等化學試(shi)劑(ji),絕(jue)緣性能優良,是用作(zuo)電線電纜絕緣的良好材 料 。但(dan)是,EPDM係非(fei)結晶橡膠 ,本身(shen)機械(xie)強度低 ,耐 油性能差(cha) ,易燃 ,加工性能差 ,混煉(lian)過(guo)程中容(rong)易脫(tuo)輥(gun) ;且膠種主要依賴(lai)進(jin)口(kou),價格(ge)較(jiao)高 。而CPE除具有阻燃特性外,還具有耐油 、機械(xie) 強度高 、電氣性能穩(wen)定的特點。因此 ,在(zai)電線電纜製造中,通(tong)常(chang)采用CPE/EPDM並用 ,以期(qi)取長(zhang)補(bu)短 。 

CPE和EPDM這(zhe)兩種膠料的相溶(rong)性 ,受(shou)其極性、硫化速(su)度和配合劑分散(san)性的影(ying) 響(xiang)。EPDM結構(gou)中含有[一CH -CH:一]結構單元,且硫化速度快;而(er)CPE結構中也含有[一CH:一CH ·]結構單元 ,CPE/EPDM並用首(shou)先滿足結構 、極性相近(jin)的條 件(jian) 。再(zai)通 過較高溫度下(xia)機械力的作用 降(jiang)低橡膠粘度 ,增加大分子的熱運(yun)動 ,進而(er)使共混體具有較好的擴散性 。這為CPE與EPDM的共混創造條件(jian) 。

在考(kao)慮(lv)配方體係時(shi) ,因(yin)CPE、EPDM都(dou)是飽(bao)和度高的聚合物(wu),所(suo)以不采用硫磺硫化體係,而選(xuan)用過氧化物為共混(hun)體係的硫化劑,促(cu)進了交(jiao)聯速度,減(jian)少了交聯(lian)效率(lv)的差異(yi),能取得較好的硫化效(xiao)果。但在電纜製造過程中,發現(xian)采用過氧化物硫化體係時,絕緣(yuan)膠內(nei)部(bu)有時會(hui)產生氣孔現象(xiang)。番茄视频app官方版根據電纜樣(yang)線和膠料的情況,對絕緣線內部氣孑(jie)L的造成原因(yin)分析,認為可能是由膠料中水分或(huo)揮(hui)發分以及硫化過程中酸性物質(zhi)所致(zhi)。為此 ,進行了以下實驗(yan) :

(1)水(shui)分及揮發分影響的分析。由於膠料在存放(fang)過 程 中吸(xi)收(shou) 一定 的水 分 ,且 原(yuan) 料 中可能含有揮發分,這導致 電纜絕緣層(ceng)硫化過程中產生氣泡(pao)。番茄视频app官方版采(cai)用高溫 (120~140oC)開(kai)煉去(qu)水的方法(fa)進行(xing)試驗,將原(yuan)已混好 的混煉膠分別采用常溫開煉和 100℃加熱混煉去(qu)濕(shi)後進行壓片硫化試驗。結果(guo)發現,采用常溫開煉的混煉膠經壓片硫化後仍(reng)然(ran)有嚴(yan)重(zhong)氣泡,而經 100℃加 熱混 煉去(qu) 濕後的混煉膠經壓(ya)片硫化 後(hou)氣泡大大改善(shan)。這證(zheng)明(ming)了混煉膠中的水分以及氯化聚乙烯中殘 留(liu)物或助劑中的揮發分會使硫化膠產生氣泡 。

(2)酸性物質影響的分析。有機過氧化物是CPE和 EPDM共混體較為有效的硫化劑 ,與其它硫化體係(xi)比(bi)較,耐熱老化性、抗(kang)壓縮變(bian)形及耐油性均(jun)能得到明顯(xian)的改善。其硫化的機理(li)主要是在硫化溫度下有機過氧化物形成遊(you)離(li)基,奪取 CPE分子(zi)鏈(lian)中的氫(qing)生成 CPE遊離基 ,然後交聯。由於過氧化物是自由基(ji)反應產生交聯,在用有機過氧化物作為交聯劑時,混煉膠中的一 些酸性的物質會影響到自(zi)由基的生成,阻止(zhi)混煉膠的硫化。另(ling)一方麵,CPE在高溫下會分解產生HC1,而HC1能催(cui)化CPE的脫氯反應,加速產生酸性物質,造成硫化滯(zhi)緩(huan)或硫化不完全 ,使硫化膠產生氣孔 。

采用以下組(zu)合方案(an):①采用氫氧化鎂(MDH)取(qu)代部分填充(chong)料來調(diao)節(jie)混煉膠配(pei)方的酸堿度 ;②混煉膠配方中增(zeng)加Ca(OH)或二(er)鹽(yan)基鄰(lin)苯二甲(jia)酸鉛(qian)作為酸的吸收體。番茄视频app官方版按(an)方案①和方案②調整的配方混煉膠,先(xian)采用高溫開煉混合進行消除水和揮發分,再按電纜擠(ji)出(chu)工藝(yi)進行絕緣層擠出硫化。實(shi)驗結果發現:方案①和方案②的混煉膠絕緣料經硫化後切片觀察(cha),均未(wei)再有微(wei)孔和氣泡現象 。


3 結 論(lun)

(1)氯化聚乙烯樹脂的優 良性能以及生產規(gui)模的擴(kuo)大 ,帶(dai)動(dong)了應(ying)用領(ling)域(yu)的快(kuai)速發展(zhan) 。

(2)混煉膠中的水分和揮發分將會導(dao)致硫化膠的氣 泡產生 。

(3)采用過氧化物硫化體係時,必需調節配方體係中的酸堿 度 。

(4)CPE受熱時或在硫化時將(jiang)脫出氯化氫 ,因此(ci)在配方 中要使用具有吸酸作用的穩定劑。


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