用于低烟无卤阻燃电缆护套的拜耳乙华平(EVM) 橡胶

baozang · 发表于 2012-3-16 09:17:50

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用于低烟无卤阻燃电缆护套的拜耳乙华平(EVM) 橡胶
乙华平橡胶

1. 耐温等级： 100℃→125℃（150℃） 2. 氧指数： 33%→40%（45％） 3. 毒性指数： 15→1 4. 烟密度： 400→150 5. pH值： 2→3.5（4.5） 6. 电导率： 2000→70
拜耳乙华平橡胶是专用于低烟无卤阻燃电缆护套的橡胶材料，其性能满足了上述标准的提升要求。乙华平橡胶是乙烯和醋酸乙烯的共聚物。其化学名称为乙烯醋酸乙烯橡胶，简称EVM。
乙华平是德国拜耳公司生产的该品种橡胶的注册商标，在中国已有销售。
乙华平橡胶属于特种橡胶，它在耐高温（175℃），耐油（相当于丙烯腈ACN含量26－34%的丁腈橡胶），耐天候老化（仅次于EPDM）以及阻燃方面都是非常优秀的。近年来在电缆、胶辊、家用电器及汽车橡胶配件等产品上应用非常广泛。已经成为某些特殊橡胶制品所不可取代的新型材料。

二、乙华平橡胶的商品牌号

三、乙华平橡胶的化学结构与物理性能 1. 乙华平橡胶的化学组成乙华平是由乙烯和醋酸乙烯以不同比例共聚而成。由上述分子结构可以看出：

A. 饱和的次甲基主键：耐热、耐天候老化、耐油、着色稳定
B. 极性侧基：耐油
C. 非极性次甲基基团：耐低温曲挠，耐极性溶剂
D. 适当的活性点：适于过氧化物硫化对乙烯醋酸乙烯共聚物通常用醋酸乙烯（VA）含量进行分类：如图2所示 VA<40% 热塑性弹性体，称之为EVA塑料 VA<40%-80% 热固性弹性体，称之为EVM橡胶 VA>80% 热塑性弹性体，称之为PVA塑胶 2. 乙华平的聚合方法乙华平采用的是中压溶液聚合法。中压溶液与高压本体聚合法对共聚物物性差异图4 -不同聚合方法对物性的影响由此可见溶液法最适宜生产VA含量40-80%高弹性型橡胶材料。
3. 乙华平与其它合成橡胶的性能比较 VA 含量40－50% 的乙华平在市场上销售已有30 多年的历史了，但其应用仅局限于一些非常特殊的产品。乙华平的真正商品化应用还是近几年的事。这主要得益于汽车工业、高性能电缆、家用电器等行业的技术进步。促使人们对乙华平橡胶更为深刻的认识和应用研究。
a. 乙华平橡胶的耐热性乙华平橡胶可以在175℃下长期使用，大大高于EPDM和氢化丁腈橡胶HNBR，仅次于硅橡胶。配方-1为乙华平橡胶的耐热性能试验。
b. 乙华平橡胶的耐油性乙华平橡胶耐油性随VA含量的变化有所不同，如配方2和图5所示 VA含量40%的乙华平的耐油性能相当于丁苯胶，而VA含量80%的乙华平的耐油性能差不多相当于ACN30-34%的高耐油丁腈胶的耐油水平。这对配方选择提供了极大的方便和灵活性，使得许多要求耐高温耐油、耐天候老化等综合性能优秀的产品得以实现。
c. 乙华平橡胶的阻燃性乙华平橡胶有非常优异的阻燃性，其特点是不采用卤素阻燃剂即能达到高的阻燃要求。对于其它类型的橡胶要达到阻燃目的在不同程度上需在胶料配方中添加卤素阻燃剂（如+溴苯醚。磷酸酯类等）。这些含卤素阻燃剂虽然有高效阻燃效果，但同时释放出许多有害物质，见图6：图6不同橡胶阻燃性能比较由图6可看出其它橡胶护套的发烟量大，腐蚀性强，由此带来：

1. 大量有毒烟雾，使逃离者窒息迷失方向
2. 卤化氢类等带有腐蚀性的气体，对设备，电路等重要设施造成腐蚀损坏据说马岛战争时，因船用电缆多是有卤阻燃，船只起火后，电缆阻燃释放出大量的有毒烟雾，使人窒息。同时使许多电子仪器、电器腐蚀损坏，造成重大损失。之后，各国对于潜艇、军用舰艇所用电缆均要求无卤阻燃。但有的误以为低 VA 含量的热塑性无卤阻燃料就可以代替橡胶阻燃电缆护套，这是不全面的，试想热塑性电缆在燃烧之前就已经软化变形，失去使用价值，故仅仅阻燃而已。美国的军用标准、IEC 标准都有无卤阻燃电缆规范。现在除军方要求以外，地铁、计算机终端及共用场所的电缆和其它橡胶均要求无卤阻燃。我国现正在积极研究试验并取得了重要进展。

d. 乙华平橡胶与其它橡胶并用乙华平橡胶可与其它橡胶并用，以改进橡胶制品的物理性能和加工工艺：如用EVM改性： CM(CPE) 改善工艺及CM的粘合性能，增加交联密度，提高压变、老化及低温性能 EPDM 改善加工工艺，增加粘性，提高EPDM的耐油性和阻燃性 NBR 改善加工工艺，增加粘性，提高耐温和耐溴氧性能，但压缩变形增大 HNBR 改善加工工艺，增加粘性，降低成本，压缩变形及耐热性得到提高而用HNBR改性EVM则可以达到，改善EVM的工艺，提高物理机械性能、耐油性能和耐低温性能，但成本增加。EVM 还可以作为非抽出性的增塑剂用于PVC型材及制品的改性剂，以提高PVC制品的弹性、耐天候、耐热老化性能，并改善加工工艺，但成本有所增加。

e. 乙华平和其它橡胶的性能与成本比较图7 乙华平橡胶的体积成本比较由图7 可以看出以 EVM-60 体积成本基数为1计算，其它橡胶如 ACM，AEM，HNBR，FPM的成本都比EVM要高。因此，我们可以讲EVM不失为物美价廉的橡胶材料，在市场上一定具有非常强的竞争力。

四、乙华平的配合及加工工艺乙华平与其它橡胶的配合和加工工艺基本相同。所不同的是：
1. 乙华平为饱和橡胶，故必经采用过氧化物硫化，同时应配加助硫化剂，如 TAC或TAIC类的偶联剂，典型配合为：DCP2-3份TAC 或TAIC 1-3 份。
2. 乙华平的粘度较低 (KA8784 除外)在混炼时易粘辊，在配合时应添加硬脂酸或同时加硬脂酸钙。建议加入适当PE蜡。
3. 乙华平在蒸汽或热空气硫化时易产生气孔，在配合时应加入适量抗水解剂如聚碳二亚胺（P-50）抗水解剂以稳定工艺性能。
4. 乙华平可采用黑色或白色补强剂增强，炭黑为最通用最理想的补强材料。若采用矿物填料时，应注意村料的酸性而影响过氧化物的硫化效果。对于阻燃产品，推荐添加100－170份的活性氢氧化铝以达到良好的阻燃和工艺效果。
5. 乙华平最适宜的增塑剂为DOS，它兼顾了胶料的高、低温性能，若与DODTM 并用更佳，其用量在10 份以内为宜。

五、乙华平橡胶的典型应用及配方举例

1. 低烟无卤阻燃护套配方要点：
a. 填料对氧指数的影响图8 可看出沉淀法白炭黑、陶土、MgCO3, 滑石粉均具有良好的氧指数，尤以MgCO3阻燃性能最好。
b. 沉淀法白炭黑和偶联剂对胶料性能的影响
(1) 对胶料门尼粘度的影响事实上白炭黑对胶料的门尼粘度的影响非常大，超过50份的用量，门尼粘度为 120左右，已经无法加工。但在有5份或10份偶联剂的情况下，则门尼粘度提高不大，可以加工，故EVM胶料在有白炭黑补强系统中，必须有5份的偶联剂，以改善加工性能。
(2) 对拉伸强度和扯断伸长率的影响由上图可看出偶联剂能显著提高胶料的拉伸强度，但伸长率有所下降，而偶联剂由5份增加到10份其性能变化不大。故偶联剂用量常在5份左右，白炭黑用量以物性及工艺不同可适当调整。
c. 氧化物对胶料物理性能的影响一般来讲，过氧化物能提高胶料的拉伸强度，但会显著降低胶料的扯断伸长率，对老化性能影响不大，综合平衡拉伸强度和扯断伸长率两个指标，通常认为过氧化物用量5-6份较为合适。
d. 低烟无卤阻燃电缆护套典型配方示例电缆护套胶料毒性指数

2. 耐高温绝缘电缆料乙华平具有非常优良的耐热老化性能，可用于耐高温125℃级的中低压绝缘电缆。上述胶料可用于多种设备和设施的耐高温绝缘电线电缆，如： a. 加热电线：地毯加热线路面加热线，防止冬季路面结冰和积雪，可承受300－400W/m2 的电流 b. 马达引出线 c. 汽车后窗加热线 d. 机车耐热绝缘线，地铁线等

3. 易剥离半导电屏蔽层料许多中高压交联聚乙烯电缆都要求使用易剥离的半导电屏蔽层，以改善电缆接口的剥离性能。极性相近的材料极易与聚乙烯粘附在一起，不易剥离。且易留下半导电层残余物。而这些残余物必须去除干净，否则对电缆电性能有很大影响。采用高极性80%VA含量的乙华平，很容易使半导电层从PE绝缘层上剥离开，不会留下任何残余物。有的方法是采用含氯聚合物, 如CPE, 作半导电层。但在高温硫化过程中会有HCl 气体分解出（400℃）。选用中低VA含量，加适量NBR可解决其剥离性能，且不会留下任何残余物。 a) 易剥离半导电屏敞料性能要求该配方满足上述易剥离屏蔽层的技术要求。

其特点是：
1. NBR改善胶料的易剥离性能
2. 导电碳黑N472和快压出碳黑N550具有最好的导电性和挤出性能
3. 若需耐水性最好的材料可选用EVM-800，低VA含量的乙华平耐热性能差

参考资料：拜耳公司电线电缆技术研讨会技术资料 1999.5.11-12, 西安

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