DCP硫化體系對(duì)礦用電纜橡膠護(hù)套力學(xué)性能的影響研究

摘 要：文章通過(guò)簡(jiǎn)化的兩變量二次回歸試驗(yàn)設(shè)計(jì)法試驗(yàn)了硫化劑DCP和助硫化劑CAMV的用量對(duì)氯化聚乙烯橡膠（CM）物理性能的影響，研究了DCP和CAMV最佳配比及用量的確定。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，DCP與CAMV用量同時(shí)變化時(shí)，從拉伸強(qiáng)度和扯斷伸長(zhǎng)率等值線圖中可以非常直觀的看出，當(dāng)DCP與CAMV的用量均在4～5左右時(shí)，硫化膠CM140B具有較好的力學(xué)性能，分子鏈距離增大和單雙鍵增加從而撕裂強(qiáng)度增大并達(dá)到極大值，使得礦用電纜橡膠護(hù)套的力學(xué)性能達(dá)到最佳。

關(guān)鍵詞：二次回歸試驗(yàn)設(shè)計(jì)；DCP硫化；配比；力學(xué)性能

DCP出現(xiàn)之后，廣泛應(yīng)用于定睛膠、乙丙橡膠、聚氨酯等多種橡膠中，目前我國(guó)礦用電纜生產(chǎn)企業(yè)使用的過(guò)氧化物主要為DCP。對(duì)于礦用電纜橡膠護(hù)套CM過(guò)氧化物交聯(lián)的機(jī)理為：過(guò)氧化物從聚合物主鏈中脫去氫，然后通過(guò)自由基加成反應(yīng)并形成C-C交聯(lián)鍵。由于礦用電纜橡膠護(hù)套的硫化膠是以直鏈狀的聚氯乙烯為主要原料，因而由過(guò)氧化物產(chǎn)生裂變生成烷氧自由基，兩個(gè)鄰近聚合物鏈的自由基結(jié)合， 形成碳-碳鍵的行為為有效交聯(lián)反應(yīng)。當(dāng)CM用過(guò)氧化物硫化時(shí)，若用多官能單體為硫化助劑，則可顯著增強(qiáng)硫化效果。

CAMV作為助劑有效縮短膠料焦燒時(shí)間的傾向。但是對(duì)焦燒不產(chǎn)生影響，是代表性的助劑。橡膠的動(dòng)態(tài)硫化中，硫化劑和助硫化劑的關(guān)系是助交聯(lián)劑為促進(jìn)劑，催化或促進(jìn)交聯(lián)劑硫化。DCP、CAMV皆為硫化劑，兩者之間存在著交互作用，選擇合適的配比是配方設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。文章對(duì)過(guò)氧化物交聯(lián)劑和助硫化劑的用量對(duì)礦用電纜橡膠護(hù)套的原料CM140B力學(xué)性能的影響作了實(shí)驗(yàn)考察。

1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法

礦用電纜橡膠護(hù)套的硫化劑和助硫化劑分別選擇DCP和CAMV，試驗(yàn)主要考察配合劑DCP（x1）、CAMV（x2）兩因素對(duì)橡套的主要原料CM140B硫化膠料性能的影響。

DCP和CAMV用量范圍：2≤x1≤8，2≤x2≤8；其他配合劑為固定值。

由于考察的因子有兩個(gè)，試驗(yàn)采用簡(jiǎn)化的兩變量二次回歸試驗(yàn)設(shè)計(jì)，采用三水平，即-1，0，+1。配合劑的實(shí)際用量與水平的關(guān)系是：配合劑實(shí)際用量=0水平用量十水平間距×間距。DCP、CAMV的水平與用量之間的關(guān)系見(jiàn)表1。

表1 水平分布及用量

，試驗(yàn)的基礎(chǔ)配方為：CM140B（100）；炭黑（40）；DOP（15）；MgO（10）。硫化溫度165°C×16min。

2 DCP用量對(duì)CM140B硫化膠料力學(xué)性能的影響

將CAMV用量固定在5份，考察DCP用量對(duì)CM140B硫化膠料物理機(jī)械性能的影響見(jiàn)圖1、2。

從圖1可以看出，隨著DCP用量的增多，硫化橡膠的拉伸強(qiáng)度隨著交聯(lián)鍵能先增加而減小。隨著DCP含量逐漸增加，硫化膠弱鍵的早期斷裂可產(chǎn)生結(jié)晶材料，是有利于健康的主結(jié)晶取向，所以會(huì)有更高的拉伸強(qiáng)度；當(dāng)DCP用量增加到一極值時(shí)，硫化膠料的交聯(lián)點(diǎn)之間的分子量就相應(yīng)減小使得交聯(lián)密度逐漸變大，拉伸強(qiáng)度隨著交聯(lián)密度的變大而增長(zhǎng)，出現(xiàn)最大值后繼續(xù)增加交聯(lián)密度，有效網(wǎng)鏈數(shù)減小使得網(wǎng)鏈不能均勻承載，拉伸強(qiáng)度會(huì)大幅下降。

伴隨DCP用量的加多，CM140B的扯斷伸長(zhǎng)率降低，這說(shuō)明扯斷伸長(zhǎng)率隨交聯(lián)程度的提高而減小。由于交聯(lián)密度增加到一極值時(shí)，過(guò)分密集的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)會(huì)形成應(yīng)力集中，造成扯斷伸長(zhǎng)率持續(xù)下降。

圖2 CM140B的300%定伸應(yīng)力及撕裂強(qiáng)度與DCP用量的相關(guān)性

從上圖2可以看出，CM140B的300%定伸應(yīng)力是隨著DCP用量的增加逐漸增大，膠料抵抗變形的能力增高。這說(shuō)明定伸應(yīng)力隨交聯(lián)程度的提高而增大。同時(shí)，由于CM橡膠的大分子鏈上帶有極性原子，分子間的作用力較大，其硫化膠的定伸應(yīng)力較高，定伸應(yīng)力增加達(dá)到一極值后不再增大。

隨DCP用量的增加，CM140B的撕裂強(qiáng)度逐漸減小，也是由于交聯(lián)密度增加的緣故。分子間的作用力伴隨硫化膠交聯(lián)程度的逐步加大而增加，因而撕裂強(qiáng)度伴隨CM140B物理交聯(lián)點(diǎn)的增加而降低，但CM140B最佳撕裂強(qiáng)度時(shí)的交聯(lián)密度比最佳拉伸強(qiáng)度時(shí)的交聯(lián)密度更低。

3 CAMV對(duì)CM140B硫化膠力學(xué)性能的影響

實(shí)驗(yàn)考察在硫化劑DCP用量固定時(shí)，助硫化劑CAMV用量CM140B物理機(jī)械性能的影響。

圖3 CM140B的拉伸強(qiáng)度及扯斷伸長(zhǎng)率與CAMV用量的關(guān)系

由上圖可以看出，CM140B的拉伸強(qiáng)度伴隨助硫化劑CAMV用量的加多而漸漸變大，扯斷伸長(zhǎng)率漸漸降低。CM140B的分子鏈的運(yùn)動(dòng)隨著交聯(lián)密度的增加受到局限，形成變形所要達(dá)到的力就越大，因而拉伸強(qiáng)度漸漸增加。實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中必須同時(shí)考慮到這兩個(gè)因素的影響，選擇最優(yōu)的配合比。

由圖4可知，CM140B硫化膠的300%定伸應(yīng)力伴隨CAMV用量的加大而漸漸變大，撕裂強(qiáng)度漸漸降低。隨著交聯(lián)程度的提高，CM140B的分子鏈的運(yùn)動(dòng)受到限制，使得撕裂強(qiáng)度逐漸減小。實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中必須同時(shí)考慮到這兩個(gè)因素的影響，選擇最優(yōu)的配合比。

4 DCP、CAMV變量對(duì)CM140B力學(xué)性能的影響

DCP、CAMV皆為硫化劑，兩者之間存在著交互作用，選擇合適的配 比是配方設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。試驗(yàn)中其它配合劑的用量固定，考察DCP、CAMV對(duì)拉伸強(qiáng)度和扯斷伸長(zhǎng)率的交互影響。

圖5 拉伸強(qiáng)度等值線圖 圖6 扯斷伸長(zhǎng)率等值線

圖5、圖6為其它配合劑固定的情況下，交聯(lián)劑DCP與助硫化劑CAMV用量同時(shí)變化時(shí)對(duì)CM140B的拉伸強(qiáng)度和扯斷伸長(zhǎng)率的影響。從等值線圖中可以非常直觀的從圖中選擇DCP與CAMV的合適配比。DCP與CAMV的用量均在4～5左右時(shí)，CM140B硫化膠具有較好的綜合力學(xué)性能，非常適合礦用電纜橡膠護(hù)套原料CM140B為原料的電線電纜的硫化。

5 結(jié)論

5.1 助硫化劑CAMV用量固定時(shí)，CM140B的扯斷伸長(zhǎng)率伴隨DCP用量的加大而漸漸降低，只有具有較高的拉伸強(qiáng)度，扯斷伸長(zhǎng)率隨交聯(lián)程度的提高而減小；CM140B的撕裂強(qiáng)度由于交聯(lián)密度的增加的緣故，分子間的作用力伴隨硫化膠交聯(lián)程度的逐步加大而增加，因而撕裂強(qiáng)度伴隨CM140B物理交聯(lián)點(diǎn)的增加而降低，但CM140B最佳撕裂強(qiáng)度時(shí)的交聯(lián)密度比最佳拉伸強(qiáng)度時(shí)的交聯(lián)密度更低。

5.2 硫化劑DCP用量固定時(shí)，CM140B的拉伸強(qiáng)度伴隨助硫化劑CAMV用量的加多而漸漸變大，扯斷伸長(zhǎng)率漸漸降低。CM140B的分子鏈的運(yùn)動(dòng)隨著交聯(lián)密度的增加受到局限，形成變形所要達(dá)到的力就越大，因而拉伸強(qiáng)度漸漸增加。CM140B硫化膠的300%定伸應(yīng)力伴隨CAMV用量的加大而漸漸變大，隨著交聯(lián)程度的提高撕裂強(qiáng)度漸漸降低。

5.3 當(dāng)交聯(lián)劑DCP與助硫化劑CAMV用量同時(shí)變化時(shí)，DCP與CAMV的用量均在4～5左右時(shí)，CM140B硫化膠具有較好的綜合力學(xué)性能，非常適合礦用電纜橡膠護(hù)套原料CM140B為原料的電線電纜的硫化。

參考文獻(xiàn)

[1]楊春麗.煤礦移動(dòng)類阻燃軟電纜用氯化聚乙烯（CM）橡皮護(hù)套的優(yōu)化設(shè)計(jì).煤炭科學(xué)研究總院，2010.

[2]楊春麗.電纜氯化聚乙烯橡皮護(hù)套的BIPB硫化體系試驗(yàn)研究.煤礦安全，2012.8.

[3]林浩.氯化聚乙烯及其硫化體系的研究.新疆石油學(xué)院學(xué)報(bào)，1999.11（1）.

[4]全國(guó)電線電纜標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì).電線電纜標(biāo)準(zhǔn)匯編 裝備用電線電纜卷.中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2003.

作者簡(jiǎn)介：楊春麗（1979-），女，遼寧省凌源市人，工程師，碩士，一直從事電纜及非金屬檢測(cè)檢驗(yàn)技術(shù)研究工作，完成了多項(xiàng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的修訂起草，發(fā)表學(xué)術(shù)論文多篇。

摘 要：文章通過(guò)簡(jiǎn)化的兩變量二次回歸試驗(yàn)設(shè)計(jì)法試驗(yàn)了硫化劑DCP和助硫化劑CAMV的用量對(duì)氯化聚乙烯橡膠（CM）物理性能的影響，研究了DCP和CAMV最佳配比及用量的確定。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，DCP與CAMV用量同時(shí)變化時(shí)，從拉伸強(qiáng)度和扯斷伸長(zhǎng)率等值線圖中可以非常直觀的看出，當(dāng)DCP與CAMV的用量均在4～5左右時(shí)，硫化膠CM140B具有較好的力學(xué)性能，分子鏈距離增大和單雙鍵增加從而撕裂強(qiáng)度增大并達(dá)到極大值，使得礦用電纜橡膠護(hù)套的力學(xué)性能達(dá)到最佳。

關(guān)鍵詞：二次回歸試驗(yàn)設(shè)計(jì)；DCP硫化；配比；力學(xué)性能

DCP出現(xiàn)之后，廣泛應(yīng)用于定睛膠、乙丙橡膠、聚氨酯等多種橡膠中，目前我國(guó)礦用電纜生產(chǎn)企業(yè)使用的過(guò)氧化物主要為DCP。對(duì)于礦用電纜橡膠護(hù)套CM過(guò)氧化物交聯(lián)的機(jī)理為：過(guò)氧化物從聚合物主鏈中脫去氫，然后通過(guò)自由基加成反應(yīng)并形成C-C交聯(lián)鍵。由于礦用電纜橡膠護(hù)套的硫化膠是以直鏈狀的聚氯乙烯為主要原料，因而由過(guò)氧化物產(chǎn)生裂變生成烷氧自由基，兩個(gè)鄰近聚合物鏈的自由基結(jié)合， 形成碳-碳鍵的行為為有效交聯(lián)反應(yīng)。當(dāng)CM用過(guò)氧化物硫化時(shí)，若用多官能單體為硫化助劑，則可顯著增強(qiáng)硫化效果。

CAMV作為助劑有效縮短膠料焦燒時(shí)間的傾向。但是對(duì)焦燒不產(chǎn)生影響，是代表性的助劑。橡膠的動(dòng)態(tài)硫化中，硫化劑和助硫化劑的關(guān)系是助交聯(lián)劑為促進(jìn)劑，催化或促進(jìn)交聯(lián)劑硫化。DCP、CAMV皆為硫化劑，兩者之間存在著交互作用，選擇合適的配比是配方設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。文章對(duì)過(guò)氧化物交聯(lián)劑和助硫化劑的用量對(duì)礦用電纜橡膠護(hù)套的原料CM140B力學(xué)性能的影響作了實(shí)驗(yàn)考察。

1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法

礦用電纜橡膠護(hù)套的硫化劑和助硫化劑分別選擇DCP和CAMV，試驗(yàn)主要考察配合劑DCP（x1）、CAMV（x2）兩因素對(duì)橡套的主要原料CM140B硫化膠料性能的影響。

DCP和CAMV用量范圍：2≤x1≤8，2≤x2≤8；其他配合劑為固定值。

由于考察的因子有兩個(gè)，試驗(yàn)采用簡(jiǎn)化的兩變量二次回歸試驗(yàn)設(shè)計(jì)，采用三水平，即-1，0，+1。配合劑的實(shí)際用量與水平的關(guān)系是：配合劑實(shí)際用量=0水平用量十水平間距×間距。DCP、CAMV的水平與用量之間的關(guān)系見(jiàn)表1。

表1 水平分布及用量

，試驗(yàn)的基礎(chǔ)配方為：CM140B（100）；炭黑（40）；DOP（15）；MgO（10）。硫化溫度165°C×16min。

2 DCP用量對(duì)CM140B硫化膠料力學(xué)性能的影響

將CAMV用量固定在5份，考察DCP用量對(duì)CM140B硫化膠料物理機(jī)械性能的影響見(jiàn)圖1、2。

從圖1可以看出，隨著DCP用量的增多，硫化橡膠的拉伸強(qiáng)度隨著交聯(lián)鍵能先增加而減小。隨著DCP含量逐漸增加，硫化膠弱鍵的早期斷裂可產(chǎn)生結(jié)晶材料，是有利于健康的主結(jié)晶取向，所以會(huì)有更高的拉伸強(qiáng)度；當(dāng)DCP用量增加到一極值時(shí)，硫化膠料的交聯(lián)點(diǎn)之間的分子量就相應(yīng)減小使得交聯(lián)密度逐漸變大，拉伸強(qiáng)度隨著交聯(lián)密度的變大而增長(zhǎng)，出現(xiàn)最大值后繼續(xù)增加交聯(lián)密度，有效網(wǎng)鏈數(shù)減小使得網(wǎng)鏈不能均勻承載，拉伸強(qiáng)度會(huì)大幅下降。

伴隨DCP用量的加多，CM140B的扯斷伸長(zhǎng)率降低，這說(shuō)明扯斷伸長(zhǎng)率隨交聯(lián)程度的提高而減小。由于交聯(lián)密度增加到一極值時(shí)，過(guò)分密集的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)會(huì)形成應(yīng)力集中，造成扯斷伸長(zhǎng)率持續(xù)下降。

圖2 CM140B的300%定伸應(yīng)力及撕裂強(qiáng)度與DCP用量的相關(guān)性

從上圖2可以看出，CM140B的300%定伸應(yīng)力是隨著DCP用量的增加逐漸增大，膠料抵抗變形的能力增高。這說(shuō)明定伸應(yīng)力隨交聯(lián)程度的提高而增大。同時(shí)，由于CM橡膠的大分子鏈上帶有極性原子，分子間的作用力較大，其硫化膠的定伸應(yīng)力較高，定伸應(yīng)力增加達(dá)到一極值后不再增大。

隨DCP用量的增加，CM140B的撕裂強(qiáng)度逐漸減小，也是由于交聯(lián)密度增加的緣故。分子間的作用力伴隨硫化膠交聯(lián)程度的逐步加大而增加，因而撕裂強(qiáng)度伴隨CM140B物理交聯(lián)點(diǎn)的增加而降低，但CM140B最佳撕裂強(qiáng)度時(shí)的交聯(lián)密度比最佳拉伸強(qiáng)度時(shí)的交聯(lián)密度更低。

3 CAMV對(duì)CM140B硫化膠力學(xué)性能的影響

實(shí)驗(yàn)考察在硫化劑DCP用量固定時(shí)，助硫化劑CAMV用量CM140B物理機(jī)械性能的影響。

圖3 CM140B的拉伸強(qiáng)度及扯斷伸長(zhǎng)率與CAMV用量的關(guān)系

由上圖可以看出，CM140B的拉伸強(qiáng)度伴隨助硫化劑CAMV用量的加多而漸漸變大，扯斷伸長(zhǎng)率漸漸降低。CM140B的分子鏈的運(yùn)動(dòng)隨著交聯(lián)密度的增加受到局限，形成變形所要達(dá)到的力就越大，因而拉伸強(qiáng)度漸漸增加。實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中必須同時(shí)考慮到這兩個(gè)因素的影響，選擇最優(yōu)的配合比。

由圖4可知，CM140B硫化膠的300%定伸應(yīng)力伴隨CAMV用量的加大而漸漸變大，撕裂強(qiáng)度漸漸降低。隨著交聯(lián)程度的提高，CM140B的分子鏈的運(yùn)動(dòng)受到限制，使得撕裂強(qiáng)度逐漸減小。實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中必須同時(shí)考慮到這兩個(gè)因素的影響，選擇最優(yōu)的配合比。

4 DCP、CAMV變量對(duì)CM140B力學(xué)性能的影響

DCP、CAMV皆為硫化劑，兩者之間存在著交互作用，選擇合適的配 比是配方設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。試驗(yàn)中其它配合劑的用量固定，考察DCP、CAMV對(duì)拉伸強(qiáng)度和扯斷伸長(zhǎng)率的交互影響。

圖5 拉伸強(qiáng)度等值線圖 圖6 扯斷伸長(zhǎng)率等值線

圖5、圖6為其它配合劑固定的情況下，交聯(lián)劑DCP與助硫化劑CAMV用量同時(shí)變化時(shí)對(duì)CM140B的拉伸強(qiáng)度和扯斷伸長(zhǎng)率的影響。從等值線圖中可以非常直觀的從圖中選擇DCP與CAMV的合適配比。DCP與CAMV的用量均在4～5左右時(shí)，CM140B硫化膠具有較好的綜合力學(xué)性能，非常適合礦用電纜橡膠護(hù)套原料CM140B為原料的電線電纜的硫化。

5 結(jié)論

5.1 助硫化劑CAMV用量固定時(shí)，CM140B的扯斷伸長(zhǎng)率伴隨DCP用量的加大而漸漸降低，只有具有較高的拉伸強(qiáng)度，扯斷伸長(zhǎng)率隨交聯(lián)程度的提高而減??；CM140B的撕裂強(qiáng)度由于交聯(lián)密度的增加的緣故，分子間的作用力伴隨硫化膠交聯(lián)程度的逐步加大而增加，因而撕裂強(qiáng)度伴隨CM140B物理交聯(lián)點(diǎn)的增加而降低，但CM140B最佳撕裂強(qiáng)度時(shí)的交聯(lián)密度比最佳拉伸強(qiáng)度時(shí)的交聯(lián)密度更低。

5.2 硫化劑DCP用量固定時(shí)，CM140B的拉伸強(qiáng)度伴隨助硫化劑CAMV用量的加多而漸漸變大，扯斷伸長(zhǎng)率漸漸降低。CM140B的分子鏈的運(yùn)動(dòng)隨著交聯(lián)密度的增加受到局限，形成變形所要達(dá)到的力就越大，因而拉伸強(qiáng)度漸漸增加。CM140B硫化膠的300%定伸應(yīng)力伴隨CAMV用量的加大而漸漸變大，隨著交聯(lián)程度的提高撕裂強(qiáng)度漸漸降低。

5.3 當(dāng)交聯(lián)劑DCP與助硫化劑CAMV用量同時(shí)變化時(shí)，DCP與CAMV的用量均在4～5左右時(shí)，CM140B硫化膠具有較好的綜合力學(xué)性能，非常適合礦用電纜橡膠護(hù)套原料CM140B為原料的電線電纜的硫化。

參考文獻(xiàn)

[1]楊春麗.煤礦移動(dòng)類阻燃軟電纜用氯化聚乙烯（CM）橡皮護(hù)套的優(yōu)化設(shè)計(jì).煤炭科學(xué)研究總院，2010.

[2]楊春麗.電纜氯化聚乙烯橡皮護(hù)套的BIPB硫化體系試驗(yàn)研究.煤礦安全，2012.8.

[3]林浩.氯化聚乙烯及其硫化體系的研究.新疆石油學(xué)院學(xué)報(bào)，1999.11（1）.

[4]全國(guó)電線電纜標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì).電線電纜標(biāo)準(zhǔn)匯編 裝備用電線電纜卷.中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2003.

作者簡(jiǎn)介：楊春麗（1979-），女，遼寧省凌源市人，工程師，碩士，一直從事電纜及非金屬檢測(cè)檢驗(yàn)技術(shù)研究工作，完成了多項(xiàng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的修訂起草，發(fā)表學(xué)術(shù)論文多篇。

摘 要：文章通過(guò)簡(jiǎn)化的兩變量二次回歸試驗(yàn)設(shè)計(jì)法試驗(yàn)了硫化劑DCP和助硫化劑CAMV的用量對(duì)氯化聚乙烯橡膠（CM）物理性能的影響，研究了DCP和CAMV最佳配比及用量的確定。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，DCP與CAMV用量同時(shí)變化時(shí)，從拉伸強(qiáng)度和扯斷伸長(zhǎng)率等值線圖中可以非常直觀的看出，當(dāng)DCP與CAMV的用量均在4～5左右時(shí)，硫化膠CM140B具有較好的力學(xué)性能，分子鏈距離增大和單雙鍵增加從而撕裂強(qiáng)度增大并達(dá)到極大值，使得礦用電纜橡膠護(hù)套的力學(xué)性能達(dá)到最佳。

關(guān)鍵詞：二次回歸試驗(yàn)設(shè)計(jì)；DCP硫化；配比；力學(xué)性能

DCP出現(xiàn)之后，廣泛應(yīng)用于定睛膠、乙丙橡膠、聚氨酯等多種橡膠中，目前我國(guó)礦用電纜生產(chǎn)企業(yè)使用的過(guò)氧化物主要為DCP。對(duì)于礦用電纜橡膠護(hù)套CM過(guò)氧化物交聯(lián)的機(jī)理為：過(guò)氧化物從聚合物主鏈中脫去氫，然后通過(guò)自由基加成反應(yīng)并形成C-C交聯(lián)鍵。由于礦用電纜橡膠護(hù)套的硫化膠是以直鏈狀的聚氯乙烯為主要原料，因而由過(guò)氧化物產(chǎn)生裂變生成烷氧自由基，兩個(gè)鄰近聚合物鏈的自由基結(jié)合， 形成碳-碳鍵的行為為有效交聯(lián)反應(yīng)。當(dāng)CM用過(guò)氧化物硫化時(shí)，若用多官能單體為硫化助劑，則可顯著增強(qiáng)硫化效果。

CAMV作為助劑有效縮短膠料焦燒時(shí)間的傾向。但是對(duì)焦燒不產(chǎn)生影響，是代表性的助劑。橡膠的動(dòng)態(tài)硫化中，硫化劑和助硫化劑的關(guān)系是助交聯(lián)劑為促進(jìn)劑，催化或促進(jìn)交聯(lián)劑硫化。DCP、CAMV皆為硫化劑，兩者之間存在著交互作用，選擇合適的配比是配方設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。文章對(duì)過(guò)氧化物交聯(lián)劑和助硫化劑的用量對(duì)礦用電纜橡膠護(hù)套的原料CM140B力學(xué)性能的影響作了實(shí)驗(yàn)考察。

1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法

礦用電纜橡膠護(hù)套的硫化劑和助硫化劑分別選擇DCP和CAMV，試驗(yàn)主要考察配合劑DCP（x1）、CAMV（x2）兩因素對(duì)橡套的主要原料CM140B硫化膠料性能的影響。

DCP和CAMV用量范圍：2≤x1≤8，2≤x2≤8；其他配合劑為固定值。

由于考察的因子有兩個(gè)，試驗(yàn)采用簡(jiǎn)化的兩變量二次回歸試驗(yàn)設(shè)計(jì)，采用三水平，即-1，0，+1。配合劑的實(shí)際用量與水平的關(guān)系是：配合劑實(shí)際用量=0水平用量十水平間距×間距。DCP、CAMV的水平與用量之間的關(guān)系見(jiàn)表1。

表1 水平分布及用量

，試驗(yàn)的基礎(chǔ)配方為：CM140B（100）；炭黑（40）；DOP（15）；MgO（10）。硫化溫度165°C×16min。

2 DCP用量對(duì)CM140B硫化膠料力學(xué)性能的影響

將CAMV用量固定在5份，考察DCP用量對(duì)CM140B硫化膠料物理機(jī)械性能的影響見(jiàn)圖1、2。

從圖1可以看出，隨著DCP用量的增多，硫化橡膠的拉伸強(qiáng)度隨著交聯(lián)鍵能先增加而減小。隨著DCP含量逐漸增加，硫化膠弱鍵的早期斷裂可產(chǎn)生結(jié)晶材料，是有利于健康的主結(jié)晶取向，所以會(huì)有更高的拉伸強(qiáng)度；當(dāng)DCP用量增加到一極值時(shí)，硫化膠料的交聯(lián)點(diǎn)之間的分子量就相應(yīng)減小使得交聯(lián)密度逐漸變大，拉伸強(qiáng)度隨著交聯(lián)密度的變大而增長(zhǎng)，出現(xiàn)最大值后繼續(xù)增加交聯(lián)密度，有效網(wǎng)鏈數(shù)減小使得網(wǎng)鏈不能均勻承載，拉伸強(qiáng)度會(huì)大幅下降。

伴隨DCP用量的加多，CM140B的扯斷伸長(zhǎng)率降低，這說(shuō)明扯斷伸長(zhǎng)率隨交聯(lián)程度的提高而減小。由于交聯(lián)密度增加到一極值時(shí)，過(guò)分密集的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)會(huì)形成應(yīng)力集中，造成扯斷伸長(zhǎng)率持續(xù)下降。

圖2 CM140B的300%定伸應(yīng)力及撕裂強(qiáng)度與DCP用量的相關(guān)性

從上圖2可以看出，CM140B的300%定伸應(yīng)力是隨著DCP用量的增加逐漸增大，膠料抵抗變形的能力增高。這說(shuō)明定伸應(yīng)力隨交聯(lián)程度的提高而增大。同時(shí)，由于CM橡膠的大分子鏈上帶有極性原子，分子間的作用力較大，其硫化膠的定伸應(yīng)力較高，定伸應(yīng)力增加達(dá)到一極值后不再增大。

隨DCP用量的增加，CM140B的撕裂強(qiáng)度逐漸減小，也是由于交聯(lián)密度增加的緣故。分子間的作用力伴隨硫化膠交聯(lián)程度的逐步加大而增加，因而撕裂強(qiáng)度伴隨CM140B物理交聯(lián)點(diǎn)的增加而降低，但CM140B最佳撕裂強(qiáng)度時(shí)的交聯(lián)密度比最佳拉伸強(qiáng)度時(shí)的交聯(lián)密度更低。

3 CAMV對(duì)CM140B硫化膠力學(xué)性能的影響

實(shí)驗(yàn)考察在硫化劑DCP用量固定時(shí)，助硫化劑CAMV用量CM140B物理機(jī)械性能的影響。

圖3 CM140B的拉伸強(qiáng)度及扯斷伸長(zhǎng)率與CAMV用量的關(guān)系

由上圖可以看出，CM140B的拉伸強(qiáng)度伴隨助硫化劑CAMV用量的加多而漸漸變大，扯斷伸長(zhǎng)率漸漸降低。CM140B的分子鏈的運(yùn)動(dòng)隨著交聯(lián)密度的增加受到局限，形成變形所要達(dá)到的力就越大，因而拉伸強(qiáng)度漸漸增加。實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中必須同時(shí)考慮到這兩個(gè)因素的影響，選擇最優(yōu)的配合比。

由圖4可知，CM140B硫化膠的300%定伸應(yīng)力伴隨CAMV用量的加大而漸漸變大，撕裂強(qiáng)度漸漸降低。隨著交聯(lián)程度的提高，CM140B的分子鏈的運(yùn)動(dòng)受到限制，使得撕裂強(qiáng)度逐漸減小。實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中必須同時(shí)考慮到這兩個(gè)因素的影響，選擇最優(yōu)的配合比。

4 DCP、CAMV變量對(duì)CM140B力學(xué)性能的影響

DCP、CAMV皆為硫化劑，兩者之間存在著交互作用，選擇合適的配 比是配方設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。試驗(yàn)中其它配合劑的用量固定，考察DCP、CAMV對(duì)拉伸強(qiáng)度和扯斷伸長(zhǎng)率的交互影響。

圖5 拉伸強(qiáng)度等值線圖 圖6 扯斷伸長(zhǎng)率等值線

圖5、圖6為其它配合劑固定的情況下，交聯(lián)劑DCP與助硫化劑CAMV用量同時(shí)變化時(shí)對(duì)CM140B的拉伸強(qiáng)度和扯斷伸長(zhǎng)率的影響。從等值線圖中可以非常直觀的從圖中選擇DCP與CAMV的合適配比。DCP與CAMV的用量均在4～5左右時(shí)，CM140B硫化膠具有較好的綜合力學(xué)性能，非常適合礦用電纜橡膠護(hù)套原料CM140B為原料的電線電纜的硫化。

5 結(jié)論

5.1 助硫化劑CAMV用量固定時(shí)，CM140B的扯斷伸長(zhǎng)率伴隨DCP用量的加大而漸漸降低，只有具有較高的拉伸強(qiáng)度，扯斷伸長(zhǎng)率隨交聯(lián)程度的提高而減小；CM140B的撕裂強(qiáng)度由于交聯(lián)密度的增加的緣故，分子間的作用力伴隨硫化膠交聯(lián)程度的逐步加大而增加，因而撕裂強(qiáng)度伴隨CM140B物理交聯(lián)點(diǎn)的增加而降低，但CM140B最佳撕裂強(qiáng)度時(shí)的交聯(lián)密度比最佳拉伸強(qiáng)度時(shí)的交聯(lián)密度更低。

5.2 硫化劑DCP用量固定時(shí)，CM140B的拉伸強(qiáng)度伴隨助硫化劑CAMV用量的加多而漸漸變大，扯斷伸長(zhǎng)率漸漸降低。CM140B的分子鏈的運(yùn)動(dòng)隨著交聯(lián)密度的增加受到局限，形成變形所要達(dá)到的力就越大，因而拉伸強(qiáng)度漸漸增加。CM140B硫化膠的300%定伸應(yīng)力伴隨CAMV用量的加大而漸漸變大，隨著交聯(lián)程度的提高撕裂強(qiáng)度漸漸降低。

5.3 當(dāng)交聯(lián)劑DCP與助硫化劑CAMV用量同時(shí)變化時(shí)，DCP與CAMV的用量均在4～5左右時(shí)，CM140B硫化膠具有較好的綜合力學(xué)性能，非常適合礦用電纜橡膠護(hù)套原料CM140B為原料的電線電纜的硫化。

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作者簡(jiǎn)介：楊春麗（1979-），女，遼寧省凌源市人，工程師，碩士，一直從事電纜及非金屬檢測(cè)檢驗(yàn)技術(shù)研究工作，完成了多項(xiàng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的修訂起草，發(fā)表學(xué)術(shù)論文多篇。