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jbdq 添加時間：2019-09-21 15:08:09 瀏覽：
橡皮發(fā)粘和銅絲發(fā)黑的原因分析
橡套電纜是由多股的細銅絲為導體
，外包橡膠絕緣和橡膠護套的一種柔軟可移動的電纜品種。一般來講
，包括通用橡套軟電纜
，電焊機電纜，潛水電機電纜
，無線電裝置電纜和攝影光源電纜等品種
。
橡套電纜銅絲發(fā)黑的原因是多種因素造成的
，不僅僅是橡皮的配方問題，還與銅絲本身所處的狀態(tài)
、橡膠加工工藝
、橡膠硫化工藝、電纜的結構
、護套橡膠配方
、生產環(huán)境等諸多因素有關。
1
、橡皮發(fā)粘和銅絲發(fā)黑的原因分析
1.1銅絲本身的原因在廿世紀五十到六十年代
，國內大多數廠家均使用普通銅桿，銅含量為99.99%
，均為有氧銅桿
，生產方法都是銅錠加熱后經多道壓延后制得黑色銅桿，經過大
、中
、小拉將銅桿制成比較細的銅絲。因為銅本身不是無氧銅
，在加工過程中銅絲表面難免出現(xiàn)氧化
。到了廿世紀八十年代，國內引進了無氧銅桿的xj****生產技術
，以及國內自行開發(fā)的無氧銅桿生產技術
，使整個電線電纜行業(yè)均用上了無氧銅桿，這無疑是改善了銅絲的發(fā)黑問題
。但由于對銅桿的加工
，特別是韌煉工藝的掌握以及加工好的銅線芯存放的條件不好，使銅線芯本身已有輕微的氧化
，這也是銅絲發(fā)黑的原因之一
。
1.2橡膠配方的原因廿世紀五十年代，橡膠絕緣均采用天然膠和丁苯膠并用配方
。由于絕緣橡皮直接與銅線接觸
，所以就不能直接使用硫磺作硫化劑，即使用很少的硫磺也會使銅線發(fā)黑
。須***使用一些能夠分解出游離硫的化合物
，如前面提到過的促進劑TMTD、硫化劑VA-7
，同時還要配合一些硫化促進劑來提高硫化速度和硫化程度
，確保絕緣橡皮的物理機械性能和電氣性能。但從絕緣橡皮的彈性
、強力和長久變形看
，都不如加有硫磺的橡皮(如果不考慮銅絲發(fā)黑的話)。幾十年的實踐已經證實TMTD無法解決銅絲的發(fā)黑問題
。另外
，絕緣橡皮要有各種顏色，紅
、藍
、黃、綠
、黑是基本顏色
，這些顏色的出現(xiàn)也會促使橡皮發(fā)粘和銅絲發(fā)黑。配方中的主要填充劑是輕質碳酸鈣和滑石粉
，由于價格的關系
，有些廠家為了降低成本，用價格特別便宜的碳酸鈣和滑石粉
，這些填充劑粒子粗
、游離堿的含量大、雜質多
，所以物理機械性能比較差
，電性能不好，還容易造成銅絲發(fā)黑
。還有的廠用活性超細碳酸鈣來提高絕緣橡皮的物理機械性能
，而活性鈣多數是用硬脂酸來處理的，這種酸也是促使銅絲發(fā)黑的原因
。硫化劑VA-7的使用
，可以改善銅絲發(fā)黑，但由于硫化程度不夠
，橡皮的長久變形大
，會造成橡皮發(fā)粘。特別是加入促進劑ZDC 以后
，提高了硫化速度
，為了防止焦燒，還要加入促進劑DM來延緩焦燒時間
。從促進劑ZDC的結構看
，是在TETD結構中兩個相連接的硫中間接上一個金屬鋅，結構式為：SSH5C2‖‖H5C2>N-C-S-Zn-S-C-NN-C-S-S-C-N
2
、從電線電纜結構分析
2.1銅的催化老化是橡皮發(fā)粘的重要原因前蘇聯(lián)電纜科學研究院試驗證明：硫化過程中銅從與橡膠接觸處滲入到絕緣橡膠中
，1.0-2.0mm厚度的絕緣橡皮含銅 0.009-0.0027%。眾所周知
，微量銅對橡皮有極大的破壞作用
，也就是我們通常說的重金屬對橡膠的催化老化
。在絕緣硫化過程中，秋蘭姆析出若干游離硫與銅反應
，形成活性含銅基團：CH3│CH2-CH-C-CH2-││SS││CuCu在老化時
，較弱的-S-S-鍵斷裂，形成活性含銅基：Cu- S-
，它與橡膠作用
，同時與氧作用，破壞橡膠的長鍵分子
，使橡膠變軟變粘
，是低分子鏈的組合。法國橡膠研究院研究發(fā)粘重現(xiàn)問題時也指出：如果橡膠中含有有害的金屬
，如：銅
、錳等重金屬鹽類，那么不管促進劑的種類
，均會發(fā)生橡膠發(fā)粘現(xiàn)象
。
2從電線電纜結構分析
2.2橡套電纜中硫磺向絕緣橡皮和銅線表面的遷移前蘇聯(lián)科學家應用放射性同位素證實了電纜護套橡膠中硫擴散的可能性。以天然橡膠為基的硫化膠中
，在130-150℃的溫度下
，游離硫的擴散系數約為 10-6cm2/s。連續(xù)硫化的生產廠
，硫化護套橡膠時
，溫度在185-200℃之間，這個擴散的系數就更大
。由于橡套游離硫的擴散
，改變了秋蘭姆橡膠的結構，可能形成多硫鍵
。這些多硫化合物通過化學分解和化合實現(xiàn)遷移
，即"化學擴散"。由于遷移的結果
，不僅可改變絕緣橡皮的結構
，降低其耐熱性，而且硫與銅表面反應
，形成硫化銅和硫化亞銅
，導致銅線發(fā)黑。反過來
，硫化銅和硫化亞銅加速橡膠的老化
，又導致發(fā)粘現(xiàn)象的發(fā)生。
3、加工工藝方面的原因
3.1橡料加工方面的原因在以天然膠和丁苯膠并用為基礎的絕緣配方中
，天然膠需要通過塑煉來提高橡膠的可塑性
。有些大廠為了產量，用密煉機塑煉
，還要加入少量的化學增塑劑--促進劑M來提高塑性
。如果塑煉溫度和生膠濾橡時的溫度控制不好，出現(xiàn)140℃以上的高溫
，當生膠放到開煉機上緩慢通過滾筒，而上面的積膠由于受到熱氧和促進劑M的同時作用
，會發(fā)現(xiàn)橡膠表面好象涂了一層油
，實際上是橡膠分子在化學增塑劑的促進下斷鏈比較嚴重，產生了比較軟和粘的較小分子量橡膠
。雖然后來與丁苯膠并用混煉出絕緣橡料
，這些小分子量的天然膠被均勻地分散在膠料中，這些膠料擠包在銅絲上進行連續(xù)硫化后
，當時可能看不出什么問題
，但已經為橡膠粘銅絲埋下了一個隱患，也就是說
，這些小分子量的天然膠將首先出現(xiàn)局部粘銅絲現(xiàn)象
。絕緣橡皮加硫化劑和促進劑的工藝也十分重要。有些小廠在開煉機上加硫化劑
，就是將裝有硫化劑的罐子
，在滾筒的中部倒入，中間很多
，而兩邊較少
。當硫化劑吃入橡皮中，翻三角的次數較少
，會使硫化劑在橡料中分布不均勻
。這樣在擠包連續(xù)硫化時，含硫化劑比較多的地方很容易出現(xiàn)銅絲發(fā)黑現(xiàn)象
，在發(fā)黑的地方時間一長
，還會出現(xiàn)橡皮粘銅絲的現(xiàn)象。
3.2絕緣橡皮硫化方面的原因有些企業(yè)為了追求產量
，連續(xù)硫化管只有60米長
，蒸汽壓力是1.3Mpa，而硫化速度要開到120米/分
，這樣絕緣橡膠在管中的停留時間只有30秒
。橡皮本身是熱的不良導體，絕緣線芯表面溫度大于190℃，當溫度傳熱到與銅線接觸的里層橡皮時
，又被銅線吸熱
，銅線升溫到與里層橡皮溫度接近時，硫化的橡皮電線芯已經出硫化管了
。這樣里層橡皮溫度比較低
，大約為170℃，停留只有幾秒鐘就出硫化管
，進入冷卻和收線
，絕緣橡皮就會硫化不足。為了達到足夠的硫化
。促進劑TMTD的用量(作硫化劑用)高達3.4%
，過量的硫化劑，在硫化過程中放出的游離硫也多
，除供交聯(lián)橡膠分子外
，還有多余的游離硫。這是促使銅線表面發(fā)黑的原因
。
總之
，解決銅線發(fā)黑的問題，難度仍然較大
，從銅絲到橡皮的每一道工序都要認真對待
，才能取得較好的效果。膠種選擇和硫化體系的采用仍是問題的關鍵所在
。這個問題的解決需要經歷時間的考驗
。
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