李茁實，金志健，吳淑龍(寶勝科技創(chuàng)新股份有限公司，江蘇 揚州 225800)

0 引言

三元乙丙橡膠(EPDM)是乙烯、丙烯以及少量非共軛二烯烴的三元共聚物，因其主鏈是由化學穩(wěn)定的飽和烴組成，只在側(cè)鏈中含有不飽和雙鍵，故其具有優(yōu)異的電絕緣性能、耐候、耐臭氧、耐熱、耐水蒸氣等性能[1-2]，在電氣工程領域是橡膠電線電纜絕緣材料重要的基材之一[3]。EPDM作為絕緣材料，通常由乙丙橡膠、補強劑、軟化劑、防老劑、阻燃劑、加工助劑等配方組分組成[4-5]，其作為橡膠儀表電纜、控制電纜絕緣材料使用時，往往有分色要求(紅、黑、棕、白等)，故其配方中須添加不同種類及不同比例的色粉，以制備出不同顏色的橡膠絕緣材料。筆者在開發(fā)不同分色的橡膠絕緣料試制儀表電纜(1×2×0.5 mm2)過程中，發(fā)現(xiàn)絕緣工序中，紅色線芯表面較為粗糙，先期經(jīng)過設備排查(主要是溫控系統(tǒng)精度)、工藝優(yōu)化(溫度區(qū)間從90～110 ℃調(diào)試)，其外觀粗糙問題依舊，由于問題集中出現(xiàn)在紅色線芯，文章擬對紅色粉與潤滑劑的兼容性、不同粒徑紅色粉、色粉品種及表面活化方式等因素對三元乙丙橡膠絕緣材料的常規(guī)性能、轉(zhuǎn)矩加工性能、擠出表面的影響進行分析與研究。

1 實驗部分

1.1 主要原材料及配方

三元乙丙橡膠：3722 P；陶氏化學：100 phr；氫氧化鋁阻燃劑：hw-1；山東鋁業(yè)：135 phr；白炭黑：濟寧青云化工，15 phr；氧化鋅：臺懋實業(yè)，5 phr；過氧化二異丙苯(DCP)：市售，2.5 phr；防老劑RD：華星宿遷，1.5phr；石蠟油：2#，昆侖石化，4phr；紅色粉：氧化鐵紅/大分子紅，市售，0.4phr；硅烷A172：市售，1.5phr。phr是否正規(guī)表述方式？

1.2 主要設備

雙輥開煉機：LABTECH，型號LRMR-S-150/EW；平板硫化機：LABTECH，型號LP-S-50；氧指數(shù)測試儀：南京江寧分析儀器有限公司，型號JF-3；門尼粘度儀：埃爾法，型號MV2000；無轉(zhuǎn)子硫化儀：埃爾法，型號MDR2000；體積電阻率儀：型號ZC36，上海第六儀表廠；老化箱：型號RL200，常熟環(huán)境儀器廠。

1.3 樣品制備

按配方稱取各組分，依次加入到開煉機上，將混合物在雙輥開煉機上90 ℃混煉10 min，最后加入DCP，混煉1 min；出片后在平板硫化機上180 ℃/15 min后壓制成所需測試材料膠片。

1.4 測試與表征

機械性能按GB/T 528測試，熱延伸按GB/T2951.21測試，氧指數(shù)按GB/T 2406.2測試；體積電阻率按GB/T 1410測試，硫變按企業(yè)標準測試，門尼粘度按GB/T1232測試。

2 結(jié)果和討論

2.1 潤滑劑與色粉相容性驗證試驗

通常來講，潤滑劑對色粉的分散、顯色度及性能都有一定的影響[6]，我們選取了4個配方組分的石蠟油進行經(jīng)實驗，相關性能對比見表1?？梢钥闯?，隨著潤滑劑份數(shù)的增加，材料強度上升，伸長率下降，體積電阻率有輕微提高，氧指數(shù)下降，6phr以上時，表面顏色顯色度會有所增強，但潤滑劑的添加量對擠出絕緣表面無明顯影響，需進一步排查色粉自身對擠出工藝的影響。

2.2 不同粒徑紅色粉對絕緣性能影響試驗

我們選取了市場上主流的4種粒徑范圍的氧化鐵紅色粉進行性能驗證，并以不添加色粉的本色絕緣料作為比對樣，實驗結(jié)果如表2所示，轉(zhuǎn)矩流變曲線如圖1所示。

表1 不同含量潤滑劑對絕緣材料性能的影響

可看出，五組配方隨著色粉的添加及粒徑變小，絕緣材料強度(伸率)呈略微提高(下降)的趨勢，電性能、硫變性能、氧指數(shù)變化較小，均符合材料企業(yè)標準要求；從轉(zhuǎn)矩流變圖可看出，去除色粉的配方，同樣條件下，扭矩最低，擠出材料外觀光滑，說明紅色粉的添加對絕緣擠出表面有重要影響；不同粒徑的紅色粉品種，在相同的添加比例下，紅色粉2 (D50：9～11 μm)的配方，最高扭矩最小(80 Nm)，電流最低，表面平滑、光亮，擠出外觀得以明顯改觀，為最佳色粉添加方案。

表2 不添加色粉及不同粒徑色粉對絕緣性能影響

圖1 不同紅色粉添加材料轉(zhuǎn)矩流變曲線圖

2.3 色粉的種類及表面活化方式對膠料性能影響試驗

選用兩種色粉(有機大分子紅、無機鐵氧紅)以及用硅烷A172對色粉進行表面改性，經(jīng)測試，主要性能幾無變化，外觀無明顯改觀，詳細數(shù)據(jù)及圖表略，基本排除色粉品種及表面活化對材料擠出表面及性能的影響。

3 結(jié)語

通過對紅色粉對三元乙丙絕緣材料性能的影響研究發(fā)現(xiàn)：

(1)潤滑劑對膠料的顯色性及機械性能稍有影響，但對擠出表面的外觀改良無明顯效果；

(2)色粉的粒徑對擠出轉(zhuǎn)矩性能有影響，表現(xiàn)在外觀平滑度上顯著不同；紅色粉粒徑D50在9～11 μm范圍時，紅色膠料擠出外觀有明顯改良，獲得有效工藝改良配方。

(3)色粉的品種種類(有機、無機)、色粉的表面活化方法，對擠出外觀平滑度及主要性能幾乎沒有影響。