POE聚烯烃材料在矿用电缆中的应用

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POE聚烯烃材料在矿用电缆中的应用

前言：

POE聚烯烃在电线电缆行业中应用逐渐增多，本文主要研究该材料在矿用电缆中的应用，尤其在绝缘材料方面的使用。矿用电缆的使用环境相当恶劣，特別煤矿井下用电缆更为突出。由于井下非常潮湿对绝缘材料的电气性能要求相当高。如何应用POE聚烯烃材料是业內同行关注的问题. 笔者长期从事橡胶配方的研究, 近年来对POE材料应用进行了一些 研究和试验工作, 现将该材料的试验情况与业内同行分享.

.关于POE聚烯烃目前有两种，它们分别是乙烯和丁烯或者是乙烯和辛烯的高聚物。POE的英文全称：Polyolefin Elastomer。是一种利用茂金属催化剂技术生产的多功能性乙烯α烯烃共聚物。POE分子结构中不含不饱和双键，分子量分布窄，具有优良的耐老化性能和较好的流动性与聚烃材料相容性好；可通过过氧化物或辐射的方式有效地架桥，以得到优良的耐热老化，低压缩变形及耐天候的特性，POE可有效地改良其他聚烯烃材料的冲击性，又具有高填充料的负荷能力，可用于制造高性能的电气绝缘品。近年来，国内有许多企业正部份或全部采用POE替代EPDM在橡套电缆中使用。

POE聚烯烃材料与三元乙丙橡胶相比，有以下的特点:POE材料具有价格低、密度小、强度高和耐老化性好的优点；也存在硫化速度慢、加工工艺性差，材料绝缘电阻低的弱点。所以如何应用是大家关心的问题.众所周知，绝缘电阻是判断产品在工作状态下电绝缘性能的一项基本性能项目，是表征线路电气安全性的重要指标，绝缘电阻太低，将会引起触电事故，危及人身安全.并增大线路损耗，影响供电质量.电缆绝缘电阻是由材料的绝缘电阻系数、产品结构尺寸及环境温度所确定，同時加工工艺水平的高低对其也有很大影响。在线缆市场日益竞争的今天，如何调整配方，使电缆的绝缘性能符合煤炭行业标准-MT818中规定的各项牲能指标. 满足现行生产设备和生产工艺前提下，同时降低低压乙丙绝缘橡皮成本，是本文探讨的核心。为此，我们在实验室中，开展了POE材料的配方研究,对基料、防老剂体系、增塑剂及补强填充剂等方面进行了相关的试验。

一.试验(结果及其分析)

1.1主要试验仪器

序  号	试  验  仪  器  名  称	生        产        厂        家
1	MV2-智能电脑型门尼粘度仪	无锡蠡园电子化工设备有限公司
2	MDR-2000智能电脑型硫化仪	无锡蠡园电子化工设备有限公司
3	QLB-25P/Q平板硫化机	无锡新锐橡塑机械有限公司
4	JSL-2500N型电子拉力试验机	江都市精艺试验机械有限公司
5	XK-160开放式炼塑机	常州市第一橡塑设备有限公司
6	JCP-25冲片机	江都市精艺试验机械有限公司
7	401B热老化试验烘箱	南通宏大实验仪器厂
8	ZC-36型高阻计	上海精密科学仪器有限公司
9	ZC-90E高绝缘电阻测量仪	上海延峰实验仪器厂

1.2主要原材料

序 号	配    合    剂    名    称	生  产  厂  家  或  供  货  商  名  称
1	4906	上海九澳实业有限公司
2	COPT-40	上海易亮化工有限公司
3	POE1880	上海博瑞达化工有限公司
4	三元乙丙橡胶	日本三井株式会社
5	防老剂RD	中石化集团南京化工有限公司
6	防老剂MB	淅江黄岩华星化工厂
7	过氧化二异丙苯	太仓塑料助剂厂
8	TAIC	淅江黄岩华星化工厂
9	锻烧陶土QF-702	苏州中材非金属矿业设计研究院有限公司
10	tudalen 13	上海利物通贸易有限公司
11	超细度滑石粉CZ1250	上海聚千化工有限公司

1.3基料

1.3.1不同型号POE聚烯烃材料性能对比

参照我公司材SKL-04《三元乙丙胶原材料技术条件》中规定的性能要求,测定基本配方中所用不同型号POE聚烯烃材料性能见表（1）。

表（1）POE聚烯烃材料性能

序号	性  能  名  称	单  位	4906	POE（1）	P0E（2）	POE（3）	POE（4）
			实      测      值
1	门尼粘度ML1+4（100℃）	门尼值	25.2	25.1*	26.2	19▲	30.2
2	硫化条件	℃×min	160×20
2.1 2.2 2.3 2.4	M100定伸强度 抗张强度 断裂伸长率 拉断后永久变形率	N/mm2 N/mm2 % %	1.25 1.86 235 7	4.33 5.34 350 55	1.27 1.8 190 2	1.68 4.14 345 30		1.39 2.53 230 5
3	密度	g/cm3	0.864-0.866	0.863	0.862	0.862		0.862
4	绝缘电阻系数ρv （20℃）	Ω.cm	1.2×1014	3.71×1014	4.23×1013	1.92×1015	6.42×1016

*—表示为ML1+4（125℃）的测试值。▲—表示为ML1+4（121℃）的测试值。

注：POE（1）、POE（2）、POE（3）、POE（4）表示不同型号的聚烯烃材料。

1.3.2基料配比用量选择

1.3.2.1配方

基料配比用量试验配方见表（2）

表（2）：基料配比用量试验配方

序号	配 合 剂 名 称	配    方    编    号				生产配方 (高压乙丙)
		22#	59#	53#	21#
1	4906	100	75	75	50	—
2	EPDM	—	25	25	50	100
3	氧化锌	5	5	5	5	5
5	防老剂	4	3.2	1.5	4	4
7	增塑剂	21	15.2	19	16.5	19
8	填充剂	190	157	157	137	117.5
9	着剂	2	—	—	—	3
10	硫化剂	4.75	5.7	4.5	4.1	4.25
合    计		326.75	286.1	287	267.1	252.75

1.3.2.2性能

基料配比用量试验配方性能见表（3）

表（3）：基料配比用量试验配方性能

序号	性 能 名 称	单  位	配      方      编      号
			22#	59#	53#	21#	生产配方
			实测值
1	门尼粘度ML1+4（100℃）	门尼值	37.3	25.4	27.9	37.3	40
2	试验条件	℃×min	180×12
2.1 2.2	t10 t90	m:s m:s	0:59 4:05	0:58 5:40	0:50 3:48	0:55 3:28	0:46 3:35
3	硫化条件	℃×min	160×20

续：表（3）基料配比用量试验配方性能

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序号	性 能 名 称	单  位	配      方      编      号
			22#	59#	53#	21#	生产配方
			实测值
3.1 3.2 3.3 3.4	M100定伸强度 抗张强度 断裂伸长率 拉断后永久变形率	N/mm2 N/mm2 % %	4.54 7.31 280 65	3.66 7.04 270 28	3.64 7.28 330 35	2.72 7.41 350 43	3.23 6.56 285 13
4	绝缘电阻系数ρv （20℃）	Ω.cm	1.14×1014	1.18×1015	5.19×1014	8.23×1014	5.54×1015
5	空气老化条件	℃×h	135±2×168
5.1 5.2	抗张强度变化率 断裂伸长率变化率	% %	— —	—2.3 —5.5	—5.9 方特一共有多少个项目—8.2	— —	— —

1.3.3不同型号POE聚烯烃材料为基料的对比试验。

1.3.3.1配方

不同型号POE聚烯烃材料为基料的试验配方见表（4）

表（4）；不同型号POE聚烯烃材料试验配方

序 号	配  合  剂  名  称	配    方    编    号
		67#	70#	71#
1	EPDM	6.5	6.5	6.5
2	4906	20	—	—
3	POE（2）	—	20	—
4	POE（3）	—	—	20
5	硫化剂	北京5日游需要每人多少钱1.5	1.5	1.5
6	氧化锌	1.3	1.3	1.3
7	防老剂	0.84	0.84	0.84
8	软化剂	4.32	4.32	4.32
9	补强填充剂	41	41	41
合        计		75.46	75.46	75.46

注： POE（2）、POE（3）表示不同型号的聚烯烃材料。

1.3.3.2性能

不同型号POE聚烯烃材料试验配方性能见表（5）

表（5）：不同POE型号聚烯烃材料试验配方性能

序号	性    能    名    称	单  位	配    方    编    号
			67#	70#	71#
			实    测    值
1	门尼粘度ML1+4（100℃）	门尼值	22.9	24.7	25.9
2	试验条件	℃×min	180×12
2.1 2.2	t10 t90	m:s m:s	0:52 4:28	0:52 4:22	0:53 旅游资讯app4:10
3	硫化条件	℃×min	160×20

续：表（5）不同型号POE聚烯烃材料试验配方性能

序号	性    能    名    称	单  位	配    方    编    号
			67#	剑川县人民政府门户网站70#	71#
			实    测    值
3.1 3.2 3.3 3.4 3.5	M100定伸强度 抗张强度 断裂伸长率 拉断后永久变形率 肖氏硬度	N/mm2 N/mm2 % % 度	4.04 6.3 240 10 74	3.84 6.9 270 20 74	4.21 7.13 270 22 75
4	绝缘电阻系数ρv（20℃）	Ω.cm	2.18×1015	2.43×1015	2.09×1015
5	空气老化条件赤峰市公共资源交易中心	℃×h	135±2×168
5.1 5.2	抗张强度变化率 断裂伸长率变化率	% %	8.7 4.8	3 3.7	1.7 11.1

1.4为改善电缆工作温度下的使用性能，在配方中常加入防老剂以提高其耐老化性能，常用防老剂有防老剂124。几种防老剂在低压乙丙绝缘橡皮中的作用见1.4.2。防老剂选择试验配方见表（6）。

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