加工工艺对氯丁橡胶性能的影响
周海浪
（无锡电缆厂，江苏 无锡 214028）
摘要：探索了氯丁橡胶在不同温度下的硫化特性，比较了硫化时间
对氯丁橡胶机械物理性能的影响，指出氯丁橡胶在用于大厚
度电缆挤出时存在硫化梯度。
关键词：氯丁橡胶，温度，硫化时间，性能
线缆行业中，氯丁橡胶以优良的机械物理性能、耐油性能和阻燃性能被广泛用作电缆的护层材料。但氯丁橡胶在加工中存在的质量波动又常常困扰着生产厂家。本文探索了不同温度下氯丁橡胶的硫化特性以及机械物理性能的变化趋势，对编制氯丁橡胶连续硫化生产工艺有一定的参考价值。
1.实验
1.1主要原材料
CR3212 山西云冈合成橡胶有限公司，配合剂均为市售工业品。
1.2 试验配方
本文试验使用的氯丁胶料基本配方（质量份）：CR3212 100； MgO 4~6 ； ZnO 5~7； 防老剂 1~2；促进剂 1.5~2.5； 白碳黑 20~40；阻燃剂 20~30；
着色剂 0.5~1； 其它 5
1.3 样品制备及试验方法
胶料的硫化是通过硫变仪在155℃到180℃的温度范围内测定的，该仪器记录的焦烧时间Ts1和硫化时间T90将用于不同温度下的硫化速度分析；在平板硫化机上压制的试片用于分析硫化温度对胶料机械物理性能的影响；分析硫化梯度
的试样取自φ150/φ115连硫机组生产的样品。
拉伸强度、扯断伸长率的测试执行GB/T 528标准，撕裂强度的测试执行GB/T 529标准。
2.结果和讨论
2.1 不同硫化温度下氯丁橡胶的硫化特性
矿用电缆中千伏级机组电缆和6kV双监视电缆的护层都采用彩色氯丁橡胶。由于电缆护层较厚，在硫化中有时会出现内圈气孔，因此，首先就温度对胶料硫化特性的影响进行了研究。表1是不同温度下硫化仪记录的正硫化时间与焦烧时间，并对二者进行了处理。图1是ln（T90）与温度倒数间的关系，从图中可以看出呈直线关系，也就是说遵循阿仑尼乌斯定律，这与有关报道一致［1］。
LnT90
1/T(×103)
图1 不同温度下正硫化点对数与温度倒数的关系
表 1
温度T℃ T90 Ts1 lnT90 lnTs1 1/T（×103）
155 14.9 2.6 2.701 0.956 2.336
160 12.7 2.1 2.542 0.742 2.305
165 11.4 2.0 2.434 0.693 2.283
170 10.0 1.8 2.303 0.588 2.257
175 8.8 1.3 2.175 0.262 2.232
180 6.6 1.1 1.887 0.095 2.208
图1可用方程表示为：ln（T90）=-9.155+5075.7（I/T）
根据此方程设计的连续硫化挤橡工艺，既解决了“内圈”气孔，又避免了过高温度下彩色氯丁的变色问题。
2.2 硫化时间与氯丁橡胶的机械物理性能
从表1我们可以看出，本文叙述的胶料在180℃下的正硫化时间是6.6min，此值反映了硫化胶拉伸强度值与硫化时间的关系。但矿用电缆中，撕裂强度也是护层材料需考核的主要指标之一，因为在矿井下使用的电缆经常要经受矿石的砸、压并频繁移动等。表2是180℃下胶料在不同时间时的机械物理性能，断裂伸长率随硫化时间的延长而降低，但当时间到正硫化点后数据基本上趋于稳定，此时撕裂强度受硫化程度的影响也不大。
表2 不同硫化时间时氯丁橡胶的机械物理性能
硫化时间/（min） 拉伸强度/（MPa） 扯断伸长率/（%） 撕裂强度/（N/mm）
3 10.9 760 8.2
4 11.2 725 7.8
5 12.0 720 8.2
6 12.0 710 8.0
7 11.6 705 8.4
8 11.6 710 8.3
10 11.8 705 8.5
2.3 氯丁橡胶硫化中的硫化梯度
我们在Φ150/Φ115连硫所生产的矿用电缆上截取试样，在同一试样上分别制取了内层、中层、外层三种试片。测得的机械物理性能列于表3，从表3中可以看出：从外层到内层随着硫化程度的降低，中层的拉伸强度{zh0}、断裂伸长率和撕裂强度也可以，因此在制订连硫工艺时考虑氯丁橡胶硫化的这一现象，兼顾拉伸强度与撕裂强度，以更好地满足产品标准要求。
表3
拉伸强度/（MPa） 断裂伸长率/（%） 撕裂强度/（N/mm）
内层 13.0 750 10.5
中层 14.3 660 8.6
外层 13.6 650 8.0
3 结论
⑴彩色氯丁橡胶硫化时，正硫化时间的对数与硫化温度的倒数见遵循阿仑尼
乌斯定律。
⑵ 随硫化时间的延长，氯丁橡胶的拉伸强度略呈上升趋势，撕裂强度的影响
较小。
⑶ 对大截面电缆的护套，机械物理性能尤其是撕裂强度在径向存在明显的硫
化梯度。
参考文献：
［1］ Z.Rigbi，Haika，H.G.Buihin等，王岚译.焦烧与硫化时间的关系.橡胶参考资料，1995，（4）：39～42
