CPE资料

tw118

目前在国内工厂生产的UL标准橡胶电线中，加热器用橡胶平行软线HPN电线最为通用。                              
. q! E3 k/ [6 Y7 B$ c9 g  |一、标准要求
! E' ]7 ?3 ]5 K4 jUL标准中，对HPN电线的要求除了常规的空气老化，耐油老化，VW-1阻燃外，特别要求了耐电弧测试。
! `- I7 I- y  I7 ]+ B% M2 b耐电弧测试分为两部分：
1、        燃烧电弧：将HPN电线一端通电120V（电源有15A的保险丝），另一端伸出桌面100mm,在线未端13mm处施加焰芯温度为816度以上的明火（一般为酒精喷灯），如果在120秒内未产生电弧，保险丝未熔断为合格。
, l" n6 A2 }0 x) s' U  u6 ~2、        单线断线电弧：在不损伤绝缘的均匀外力作用下，使单边导体断裂开，然后在试样一端通120V电压的电流，在均匀回复力作用下，使电路在断裂处一会儿断开，一会儿闭合，经过20次断开和闭合循环中，绝缘未击穿为合格
5 x7 `* j% X' c. B; l二、材料分析
1、标准中关于HPN 105℃电线所用材料为材料编号2.16(氯化聚乙烯CPE和氯磺化聚乙烯CP)，而目前橡缆行业通用的材料则为CPE。CPE要求达到VW-1阻燃，必须加入协效阻燃剂Sb2O3 ,形成卤锑阻燃体系。经过前人大量的研究表明，氧化锑燃烧时极易形成阴燃（无焰燃烧），以笔者之见，燃烧电弧的测试要求就是针对防止阴燃（无焰燃烧）设计的。
2、关于单线断线电弧测试，在电路的断开和接通中，必然会产生电弧，如果电弧产生的热量被及时带走，绝缘体本身温度降低，测电弧被息灭，绝缘不会击穿。氢氧化铝受热分解，产生水分，吸收大量的热，可以达到灭电弧阻燃目的。
三、配方拟制：
1、        配方主体材料选用CPE橡胶，
( F& Y+ c) N! f2、        填充剂：超细滑石粉，碳酸钙，陶土。30~50PHR
  f0 s4 K2 B% m5 x3、        阻燃剂选用Sb2O3，10~15PHR
7 f) t, {7 R5 O+ r7 P0 d$ l  R, V4、        阴燃抑制剂选用硼酸锌，5~10PHR
; e0 f! C, G: [" Y7 V9 _$ V+ I5 ~' U5、        电弧淬灭剂选用超细氢氧化铝，由于阻燃剂为Sb2O3，ATH 30PHR时有明显的协效作用。
四、结果讨论：
" v+ d% _& d- }6 v2 a3 @1、        填料选择：
. ?# C2 S+ O: G% o% J8 d/ z1#配方用超细碳酸钙作填料，燃烧时发现”崩渣”现象厉害，90s产生电弧，分析原因为碳酸钙与CPE分解的HCl反应，生成CaCl2，消耗体系中的HCl,促进CPE的燃烧分解。
& S# B3 ?: Y3 g* [2 {为防止试样燃烧时”崩渣”，改用滑石粉和陶土，它们有助于改善胶料的粘性，且粒径越小作用越明显，即所谓的“灰烬效应”。2#配方用超细滑石粉，燃烧时灰烬粘附在两导体上，且无明火区没有阴燃现象，燃烧电弧和断线电弧均合格。
" K) ^* f5 Z+ _3 ]% ~% O3 ]& s2、阴燃抑制剂
7 Y  ^, C. W# r1 q3 A" Q$ R6 l2#配方虽然耐电弧合格，但136℃×7天老化后严重变脆，绝缘上有白色析出物。分析原因为FB-50（硼酸锌）为含锌化合物，热老化中，与CPE分解出的氯化反应，生成了对CPE脱氯化氢具有催化作用的氯化锌，加速了CPE的降解。于是作硼酸锌减量应用试验3#配方，发现老化仍然变脆，其间试着改用复铅稳定剂并增加用量，改善不明显。
( l  A& x4 R) U) n. V1 T0 ?. u' _: S) E7 D从上述实验分析，FB-50对CPE的老化影响严重，4#配方去掉硼酸锌，做燃烧电弧试验过程中，当火焰正上方的胶料完全燃烧后，残渣向后卷曲，未在明火区的胶料表现出星星火点，最终在90秒左右产生了电弧，说明硼酸锌的确有阻止阴燃作用。
要满足燃烧电弧，必须阻止阴燃。因为老化问题，FB-50不能用，而国外的FB415等硼酸锌化合物在国内不易采购，无法做相关实验，只有放弃硼酸锌，寻找替代物。
+ ]# I  y5 N. D6 S+ q于是用google的“学术搜索”引擎杳找资料，有资料讲，镁锌化合物有协效阻燃作用，但在136℃×7天老化中，含锌化合物不利影响较大，故而加大氧化镁用量，提高到30PHR。燃烧电弧测试时，碳化物包裹在铜线上，未出现崩渣，没有明显的星星火点，120s未出现电弧。单线断线电弧20次以上。分析原因：MgO与HCl反应生成MgCl2,与未燃烧的MgO,及ATH燃烧后的Al2O3共同粘结在一起，形成坚硬的粘结层，覆盖在导体上，阻止了热量向后传递，防止了阴燃。
/ M- ^6 m" }+ k8 b8 j( ~+ ~( H7 X% A有资料讲到无水硅酸有加强ATH耐电弧的作用，另有资料称纳米SiO2有协效阻燃消烟作用。无水硅酸并无市场产品，分析其成分为SiO2,,于是用气相法白烟（含量99.8%）15PHR，燃烧后炭化物膨胀，形成疏松的隔热层包于导体上，且没有任何的崩渣现象，120s无电弧产生。值得注意的是普能沉淀法白烟并无同样的效果。
五、结论：
% x- h/ J2 k, Z3 }' J7 x1、        燃烧电弧考查了锑卤阻燃剂的阴燃防止，硼酸锌虽然有较好的防止阴燃作用，但在CPE体系中促进老化，须慎用
+ m0 A7 N8 Z* t2 X4 w. s2、        氧化镁的超量使用可在燃烧后形成坚硬的隔热层包覆于导体上，防止热量传递，利于防止电弧
3、        气相法白烟（纳米SiO2,）和ATH有协效阻燃作用，燃烧碳化物膨胀，形成疏松的隔热层包于导体上，防止热量传递，利于防止电弧
4、        滑石粉，陶土等含硅填料燃烧中有灰烬效应，适于耐电弧料。
" o- D5 m  ~* `' T7 E9 {# G4 @' X. t, w# E
附表：
) k- U$ a6 |9 x序号        材料        1#        2#        3#        4#        5#        6#
1        Tyrin 0136        100        100        100        100        100        100
2        N550        3        3        3        3        3        3
3        滑石粉        0        30        30        30        30        30
5 K; t# x% \) ^; F% M6 O4        碳酸钙        30        0        0        0        0        0
$ k, X& O7 B  \0 z5        Aerosil200        0        0        0        0        15        0
6        Sb2O3        12.5        12.5        12.5        12.5        12.5        12.5
$ D6 e% ?/ V' E1 K7        ATH        40        40        40        40        40        40
6 N2 C2 O/ Z, z( U7 m% z3 g8        MgO        15        15        15        15        15        30
9        FB-50        10        10        5        0        0        0
$ Q* k8 }1 Z( _' Z3 D) R. l0 |: A10        TOTM        15        15        15        15        15        15
11        Ricon 154        3        3        3        3        3        3
9 |1 @8 M/ s. [+ b" L12        BIBP        4        4        4        4        4        4
3 O3 K  {5 D" D# U13        AT-10        2        2        2        2        2        2
8 K/ `$ Y" _, t% \7 h* C14        BaSt        5        5        5        5        5        5
6 g* c: n: e5 f15        其它        3        3        3        3        3        3
合计        243        243        238        233        248        248

8 g0 K% |! w: a( v5 n& Y' ?8 Q参考文献：
4 j! R1 {$ Y& X: z$ n1、        徐利时 含锑卤阻燃材料成烟成因及消烟机理。     
2、        徐应麟 耐电弧性能特优的氯磺化聚乙烯绝缘电线。
; F- B- f) }  N7 v/ _3、        吴道虎 阻燃耐油电缆护套料的研制。            




) H7 h: d& X; Y9 I; e; B

胶大

帖子可以。奖励胶币2个

hm83cn

不错不错  学习

补钙

才给了2个币，太少了点吧

xwg2006

很好，好贴，学习

mllin

学习了

再探江湖

现在CPE中，配合使用新型补强添加剂-纳米高岭土，已得到一定的推广。纳米高岭土解决CPE的高门尼加工挤出性能差问题。由于其粒径小，比表面高（30m2/g），进行了表面活化处理，分散相容性较好，具有高补强性能，同时具有胁从阻燃效果。

hm83cn

纳米高岭土   不错

xuxueli80514

学习中

huadouniao99

好帖子 大家都支持下