氯化聚乙烯的应用及其混炼胶硫化过程气孔形成原因的分析 - 新闻中心

氯化聚乙烯 (CPE)为饱和高分子材料，外观为白色粉末，无毒无味，不仅具有优良的耐候性、耐臭氧、耐化学药品及耐老化性能，而且具有良好的耐油性、阻燃性及着色性能。此外其韧性 (在一30℃仍有柔韧性 )和相容性良好，分解温度较高。

CPE的主要特性是：

(1) CPE是一种饱和橡胶，有优良的耐热氧老化、耐臭氧老化、耐酸碱、耐化学药品等性能；

(2) CPE耐油性能优良，其中耐ASTM1号油、ASTM2号油性能极佳，与NBR相当，耐ASTM3号油性能优良，优于CR与CSM相当；

(3) CPE含有氯元素，具有极佳的阻燃性能，且有燃烧防滴下特性，其与锑系阻燃剂、氯化石蜡、 Al(OH)三者适当比例配合可得到阻燃性能优良、成本低廉的阻燃材料；

(4) CPE无毒，不含重金属及溴化物等，完全符合环保要求；

(5) CPE具有高填充性能，可制得符合各种不同性能要求的产品，其加工性能好，门尼粘度(ML121 1+4)在50—100间，有多种牌号可供选择。

20世纪9O年代末，国内对高性能阻燃橡胶的需求越来越大，特别是电线电缆行业、汽车配件制造业的发展，带动了对橡胶型 CPE的消费需求。橡胶型CPE是一种综合性能优良、耐热氧臭氧老化、阻燃性佳的特种合成橡胶。

其主要应用于：电线电缆 (煤矿用电缆、UL及VDE等标准中规定的电线 )，液压胶管，车用胶管，胶带，胶板，PVC型材管材改性，磁性材料，ABS改性等等。

2. 氯化聚乙烯与三元乙丙胶混炼胶硫化过程产生气孔的原因

三元乙丙胶(EPDM)具有非常好的耐臭氧性、耐气候老化性、耐热性，以及良好的低温柔软性，并且耐水蒸气、耐酸碱和极性有机溶剂等化学试剂，绝缘性能优良，是用作电线电缆绝缘的良好材料。但是，EPDM系非结晶橡胶，本身机械强度低，耐油性能差，易燃，加工性能差，混炼过程中容易脱辊；且胶种主要依赖进口，价格较高。而CPE除具有阻燃特性外，还具有耐油、机械强度高、电气性能稳定的特点。因此，在电线电缆制造中，通常采用CPE／EPDM并用，以期取长补短。

CPE和EPDM这两种胶料的相溶性，受其极性、硫化速度和配合剂分散性的影响。EPDM结构中含有[一CH -CH：一]结构单元，且硫化速度快；而CPE结构中也含有[一CH：一CH ·]结构单元，CPE／EPDM并用首先满足结构、极性相近的条件。再通过较高温度下机械力的作用降低橡胶粘度，增加大分子的热运动，进而使共混体具有较好的扩散性。这为CPE与EPDM的共混创造条件。

在考虑配方体系时，因CPE、EPDM都是饱和度高的聚合物，所以不采用硫磺硫化体系，而选用过氧化物为共混体系的硫化剂，促进了交联速度，减少了交联效率的差异，能取得较好的硫化效果。但在电缆制造过程中，发现采用过氧化物硫化体系时，绝缘胶内部有时会产生气孔现象。我们根据电缆样线和胶料的情况，对绝缘线内部气孑L的造成原因分析，认为可能是由胶料中水分或挥发分以及硫化过程中酸性物质所致。为此，进行了以下实验：

(1)水分及挥发分影响的分析。由于胶料在存放过程中吸收一定的水分，且原料中可能含有挥发分，这导致电缆绝缘层硫化过程中产生气泡。我们采用高温 (120～140oC)开炼去水的方法进行试验，将原已混好的混炼胶分别采用常温开炼和 100℃加热混炼去湿后进行压片硫化试验。结果发现，采用常温开炼的混炼胶经压片硫化后仍然有严重气泡，而经 100℃加热混炼去湿后的混炼胶经压片硫化后气泡大大改善。这证明了混炼胶中的水分以及氯化聚乙烯中残留物或助剂中的挥发分会使硫化胶产生气泡。

(2)酸性物质影响的分析。有机过氧化物是CPE和 EPDM共混体较为有效的硫化剂，与其它硫化体系比较，耐热老化性、抗压缩永久变形及耐油性均能得到明显的改善。其硫化的机理主要是在硫化温度下有机过氧化物形成游离基，夺取 CPE分子链中的氢生成 CPE游离基，然后交联。由于过氧化物是自由基反应产生交联，在用有机过氧化物作为交联剂时，混炼胶中的一些酸性的物质会影响到自由基的生成，阻止混炼胶的硫化。另一方面，CPE在高温下会分解产生HC1，而HC1能催化CPE的脱氯反应，加速产生酸性物质，造成硫化滞缓或硫化不完全，使硫化胶产生气孔。

采用以下组合方案：①采用氢氧化镁(MDH)取代部分填充料来调节混炼胶配方的酸碱度；②混炼胶配方中增加Ca(OH)或二盐基邻苯二甲酸铅作为酸的吸收体。我们按方案①和方案②调整的配方混炼胶，先采用高温开炼混合进行消除水和挥发分，再按电缆挤出工艺进行绝缘层挤出硫化。实验结果发现：方案①和方案②的混炼胶绝缘料经硫化后切片观察，均未再有微孔和气泡现象。

3 结论

(1)氯化聚乙烯树脂的优良性能以及生产规模的扩大，带动了应用领域的快速发展。

(2)混炼胶中的水分和挥发分将会导致硫化胶的气泡产生。

(3)采用过氧化物硫化体系时，必需调节配方体系中的酸碱度。

(4)CPE受热时或在硫化时将脱出氯化氢，因此在配方中要使用具有吸酸作用的稳定剂。