传统橡皮绝缘电缆是以氯丁橡胶作为护套胶料，然而在橡皮绝缘电缆需求量不断提高的当下，石油价值的不断上涨，导致氯丁橡胶价格一路飙升，而氯化聚乙烯的价格相对较低，因而用氯化聚乙烯替代氯丁橡胶作为电缆橡胶护套的制作材料经济性较强，要确保电缆橡胶护套的生产质量，重点在于合理进行配方设计，为此，针对氯化聚乙烯橡胶的配方设计展开探讨十分必要。
1.氯化聚乙烯橡胶配方设计实验分析
1.1实验材料及生产厂家
本实验所需的材料主要有九种，具体的材料种类及生产厂家如表1所示：
表1 实验材料及生产厂家
1.2氯化聚乙烯橡胶的制备工艺
1.2.1配方试验方法
利用开炼机针对各种不同组分的材料进行混炼，之后将混炼得到的试片放置于硫化压床上，在160℃条件下模压10至45分钟即可。
1.2.2工艺试验方法
混炼胶料及加硫化剂是在捏炼机上进行，挤出在冷喂料φ90连续硫化挤橡机上进行。
1.3试样测试标准
试样性能测试按GB7594—1987、GB5013—1997、GB2951—2002标准进行测试。
2.结果与讨论
2.1主体材料分析
氯化聚乙烯材料的抗热老化性能较强，并且对大气老化的抵抗能力极佳，还具有抗臭氧、抗油性及抗电晕特性，阻燃性极强，加之价格低廉，因而是电线电缆橡胶护套制备的首选材料。既可应用于橡皮绝缘电缆生产中，也可用于控制电缆或矿用电缆的生产，也是户外电线电缆制备的理想胶料。为此，本试验研究选用低粘度氯化聚乙烯材料作为主体材料。
2.2硫化体系选择
利有氯化聚乙烯胶料进行电线电缆制备时，通常会采用有机过氧化物硫化剂作为配方体系，本实验以有机过氧化二异丙苯作为硫化体系。此体系会对氯化聚乙烯材料的性能产生一定影响，既可使氯化聚乙烯胶料的抗拉伸能力有所增强，也可减少其变形现象，并使之断裂伸长率有所下降。除此之外，还可实现硫化效果的提升，由于TAlC(三聚异氰酸三烯丙酯)烯丙酯类共硫化剂，不会影响氯化聚乙烯的焦烧时间，是氯化聚乙烯优良共硫化剂，因而本配方体系共硫化剂选用TAIC。有机过氧化物的硫化是通过游离基反应实现的，如果添加剂呈酸性，在酸性介质中，DCP会发生离子型分解，生成挥发性物质，不但不能进行硫化，而且还会严重起泡，因此酸性添加剂均不宜采用。
2.3补强填充体系确定
2.3.1补强剂
通过分析氯化聚乙烯橡胶的工艺性能发现，可利用高耐磨炭黑作为补强体系，且将之与半补强炭黑共同应用效果更为理想。补强填充剂的添加量不同，胶料性能并不一致，通常在氯化聚乙烯材料中加入高耐磨炭黑有助于提升补强效果，然而若是添加量过多，会增强门尼粘度，导致混炼油时产生过多的热量，从而增大加工的难度。应用半补强炭黑所取得的补强效果相对较小，但其并不会对胶料的门尼粘度产生较大影响，因而此补强剂可大量添加。经分析发现，若是将高耐磨炭黑及半补强炭黑联合应用可取得更为理想的补强效果。经多方考量后确定应加入15-25份高耐磨炭黑、18-25份半补强炭黑进行补强。
2.3.2填充剂
在氯化聚乙烯橡胶配方中加入填充剂的目的在于使橡皮体积进一步增大，既可优化其部分性能，也可达到生产成本节约的目的。如加入填加剂后，胶料的捏合性会有效增强，且成形收缩率会进一步降低。此配方体系的填充剂选用碳酸钙及滑石粉，以此进一步优化混炼油工艺性能、提升挤出能力，节约胶料应用成本。通常加入的碳酸钙或滑石粉等填充剂较多时，可产生提高胶料密度的效果，并可降低胶料的断裂伸长率或使之抗张强度下降，而门尼粘度则会有所提升。因此，碳酸钙及滑石粉两种填充剂的添加量应以55至80份为宜。
2.4确定软化体系
因加工过程中，加工机械及胶料分子之间会因摩擦生热，若此热量过大，会使胶料出现粘辊或焦烧现象。加之本配方实验中所添加的补强剂及填充剂剂量均较高，因而需要加入适量软化剂对加工机械及胶料分子间的摩擦力进行降低，以此达到优化胶加可加工性能的目的，减少粘辊或焦烧现象。通过分析胶料的工艺性能，结合其物理机械性能要求最终确定利用DOP及石碏作为软化剂，其中石碏的添加可使电线电缆表面的光滑度进一步提升。
2.5防老剂与稳定剂的选用
氯化氯乙烯胶料加工中易出现热氧老化现象，并且护套橡胶的生产有着相对严苛的抗老化要求，因而，需要通过防老剂的加入以提升氯化聚乙烯橡胶的抗老化性能。根据胶料的工艺性能和老化性能要求，防老剂选用RD，稳定剂选用三盐基性硫酸铅，可获得良好的防老化效果。
3.氯化聚乙烯胶料性能及工艺分析
3.1物理机械性能
经分析，优化后的配方胶料，未硫化胶性能中的密度、门尼粘度以及门尼焦烧时间均符合要求值，硫化胶性能中的300%定伸强度、抗张强度、断裂伸长率、永久变形等各性能指标均可满足规定要求。
3.2混炼工艺
混炼胶料需在55L捏炼机上进行。一段混炼(8-10min)的加料顺序为：CPE、小料(防老剂、加工助剂)、炭黑、DOP、碳酸钙和滑石粉一排料(约105℃)。二段混炼(3-4min)的加料顺序为：一段混炼胶-DCP、TAIC-排料(约110℃)。混炼胶料时设备负荷正常，混出胶料塑性合适，胶料温度正常，无焦烧现象。
4.研制的氯化聚乙烯橡胶成品电缆护套性能分析
试制型号规格为245 IEC 57(YZW)-0.3／0.5 kV 5×1.0的橡皮绝缘电缆，电缆外径为10.8mm，共生产9860m，挤出在冷喂料φ90连续硫化挤橡机上进行，挤出电缆外径均匀一致，表面光滑。以上说明配方的混炼及挤出工艺是可行的。
结语：经试验分析，研制的橡皮绝缘电缆用氯化聚乙烯橡皮护套，性能完全满足国标GB5013--1997《额定电压450／750V及以下橡皮绝缘电缆》的要求。并且其物理机械性能、工艺性能也与规定的生产要求相一致。此外，研制的橡皮绝缘电缆用氯化聚乙烯橡皮护套价格明显低于橡皮绝缘电缆用氯丁橡皮护套，生产经济性良好，值得推广与应用。
参考文献：
[1]张瑞造,陈金巧.氯化聚乙烯/丁腈橡胶汽车通气胶管胶料的配方设计[J].橡胶科技,2015,13(8):32-35.
[2]孔德忠.CPE/CR共混电缆护套材料的配方研究[J].塑料助剂,2017(5):41-44,52.
