三元乙丙在線纜中的應用Russ Vogelsong and Bob ohm（原著） 孫武（譯）中國橡膠工業協會材料研究檢測中心線纜的作用是安全的將電流從一處流向另一處而不發生電流的泄露、中斷和損失。導電通過金屬絲完成，而在金屬絲外面包裹的電絕緣體物質則保證電流的流通。此類電絕緣物質被稱為絕緣體。此類的化合物主要看物理機械性能，例如拉伸強度、扯斷伸長率、硬度等。另外，還需要還有一些電學性能及對外界環境的抗老化性能例如耐水、耐火、耐臭氧、耐紫外光等。線纜需要在長時間的使用中保持高性能。如果聚合物需要長時間高效的使用，聚合物必須在合成過程中將催化劑類物質回收盡量的徹底。三元乙丙被廣泛的使用于中壓線纜中，因為三元乙丙具有較好的耐候性、耐臭氧性能及干燥和濕潤環境下的使用性能等。三元乙丙需要有較高的聚乙烯含量，從而有較高的拉伸強度，較低的門尼粘度，同時其支鏈結構也會影響三元乙丙的工藝性能。RoyalEdge4191P-1（下面簡稱聚合物A）是一種應用于中電壓線纜的三元乙丙牌號，并且已經使用好多年。在聚合物A的基礎上發明催化劑回收更為徹底、工藝性能更好的RoyalEdge5041（下面簡稱聚合物B）。開發出新型的催化劑工藝是為了適應線纜市場對三元乙丙橡膠提出的更高的要求。化學成分本試驗所使用的化合物具有較寬的分子量分布，而且軟化劑的使用量也較低。聚合物A具有較低的不飽和度（雙環戊二烯的含量為1.5%），相對于普通三元乙丙來說，聚合物A因為有較低的不飽和度可以帶來較好的熱穩定性。具體的成分含量見表1。兩種聚合物都有較低的門尼粘度，在中壓電纜絕緣層配方中少量使用可以使膠料的粘度顯著降低。兩種聚合物都有較高的乙烯含量，可以使聚合物的擠出表面更光滑，擠出后薄厚均勻，極大的減少了因為薄厚不均所導致的壽命變短。聚合物B具有較高的二烯烴（第三單體）含量，二烯烴的含量高在高剪切應力下粘度較低，粘度低回使擠出速度明顯提高。分子鏈中支鏈量的檢測使用tan,或彈性模量的模量損失來檢測。圖2為150下的ARES G2 動態粘彈譜圖，從中可看出聚合物A和B在頻率逐步增加下的tan變化。圖2表示剪切速率對對粘度的影響，聚合物因為tan較低所以對剪切應力不是很敏感。在低剪切速率的時候，聚合物A、B的粘度基本相同，但是當剪切速率增加后，聚合物B的粘度迅速的降低。表1 聚合物結構乙烯/丙烯門尼粘度第三單體分子量分布聚合物A76/2424.71.5DCPD很寬聚合物B75/2525.02.8DCPD很寬聚合物B的合成過程中使用了新型的催化劑回收工藝，是留在聚合物中的齊格勒納塔催化劑的量明顯的減少，將催化劑對聚合物加工性能的影響降到最低。表2列出了在聚合物A和B中殘留的鹵化物及金屬的含量就非常的說明問題。使用ICP離子色譜法測定催化劑的減少量。試驗配方和原料本試驗的目的是驗證聚合物A和聚合物B在線纜中的應用差別。試驗使用中電壓線纜配方，見表3。 樣品制備及檢測本次混煉采用兩段混煉法，第一段混煉主要將填料混進，而兩段混煉的目的是為了防止焦燒。第二段主要是添加過氧化物。密煉機的設定轉速為70轉。兩段混煉工藝：加入填料和聚合物 時間0:00加入剩余的小料，混煉 時間0:30溫度到達100，清掃 時間3:00溫度到達125，放料 時間4：00膠料停放六個小時，在密煉機上添加過氧化物，當膠料溫度到達100是放膠。此時，膠料已經經過兩段混煉，確保所有的試驗藥品充分的混入。混煉后測試其性能，包括拉伸強度、扯斷伸長率、硬度、門尼粘度、門尼焦燒、硫化儀數據等。同時還需要做試驗室以外的試驗，如典型測試等。一系列試驗的性能見表4。電學試驗在A2LA試驗室進行，主要是測試膠料在溫度和濕度變化時的性能變化。絕緣破壞強度電壓測試在corning550硅油中進行，空白試驗在空氣中進行。試驗結果見表5。從電性能中可看出，聚合物B性能略有提升。兩種聚合物都有較高的絕緣強度和較低的介電常數。體積電阻系數和表面電阻系數是在較低的損耗因數下測試所以數據較高。擠出性能研究本試驗采用小型試驗擠出機來評估在不同擠出速度下的聚合物的狀態和質量，具體的量化指標是要看擠出量測量值和擠出機電流量等。從圖3中可以看出聚合物B的剪切應力方面的性能。在聚合物A和聚合物B之間大概有25%差距，而且當擠出速度增加后這種趨勢基本沒有變化。通過學習我們知道，擠出量測量值是對兩種化合物特性及擠出機負荷的量化指標。圖4更能說明問題，因為聚合物B有較高的支鏈結構，所以其在剪切應力下具有更好的性能。對比所有的性能結果分析，聚合物B的使用可以在同樣的擠出速度下可以有更高的擠出量和更好的能耗（詳見圖5）.最后我們看看在最高擠出量下的擠出物表面特性圖。從圖6中可看出在同樣的工藝條件下，聚合物B具有更好的表面特性。結論通過實驗結果分析，聚合物B替代目前使用的三元乙丙牌號使用與中電壓電纜中具有更好的商業價值。兩種聚合物的流動性能和物理機械性能相差無幾。盡管聚合物B的催化劑回收更為徹底進而使其在干燥環境下的電學性能會有所提升。在基礎性能的研究中發現，聚合物B因為有較高的支鏈結構，所以其動態性能的優勢較為明顯。在商用線纜的長期試驗中發現結果