橡套電纜中銅絲發(fā)黑的多種原因

銅絲發(fā)黑的原因是多種因素造成的，不僅僅是橡皮的配方問(wèn)題，還與銅絲本身所處的狀態(tài)、橡膠加工工藝、橡膠硫化工藝、電纜的結(jié)構(gòu)、護(hù)套橡膠配方、生產(chǎn)環(huán)境等諸多因素有關(guān)。

    1橡皮發(fā)粘和銅絲發(fā)黑的原因分析

　　1.1銅絲本身的原因在廿世紀(jì)五十到六十年代，國(guó)內(nèi)大多數(shù)廠家均使用普通銅桿，銅含量為99.99%，均為有氧銅桿，生產(chǎn)方法都是銅錠加熱后經(jīng)多道壓延后制得黑色銅桿，經(jīng)過(guò)大、中、小拉將銅桿制成比較細(xì)的銅絲。因?yàn)殂~本身不是無(wú)氧銅，在加工過(guò)程中銅絲表面難免出現(xiàn)氧化。到了廿世紀(jì)八十年代，國(guó)內(nèi)引進(jìn)了無(wú)氧銅桿的*生產(chǎn)技術(shù)，以及國(guó)內(nèi)自行開(kāi)發(fā)的無(wú)氧銅桿生產(chǎn)技術(shù)，使整個(gè)電線電纜行業(yè)均用上了無(wú)氧銅桿，這無(wú)疑是改善了銅絲的發(fā)黑問(wèn)題。但由于對(duì)銅桿的加工，特別是韌煉工藝的掌握以及加工好的銅線芯存放的條件不好，使銅線芯本身已有輕微的氧化，這也是銅絲發(fā)黑的原因之一。

　　1.2橡膠配方的原因廿世紀(jì)五十年代，橡膠絕緣均采用天然膠和丁苯膠并用配方。由于絕緣橡皮直接與銅線接觸，所以就不能直接使用硫磺作硫化劑，即使用很少的硫磺也會(huì)使銅線發(fā)黑。必須使用一些能夠分解出游離硫的化合物，如前面提到過(guò)的促進(jìn)劑TMTD、硫化劑VA-7，同時(shí)還要配合一些硫化促進(jìn)劑來(lái)提高硫化速度和硫化程度，確保絕緣橡皮的物理機(jī)械性能和電氣性能。但從絕緣橡皮的彈性、強(qiáng)力和*變形看，都不如加有硫磺的橡皮（如果不考慮銅絲發(fā)黑的話）。幾十年的實(shí)踐已經(jīng)證實(shí)TMTD無(wú)法解決銅絲的發(fā)黑問(wèn)題。另外，絕緣橡皮要有各種顏色，紅、藍(lán)、黃、綠、黑是基本顏色，這些顏色的出現(xiàn)也會(huì)促使橡皮發(fā)粘和銅絲發(fā)黑。配方中的主要填充劑是輕質(zhì)碳酸鈣和*，由于價(jià)格的關(guān)系，有些廠家為了降低成本，用價(jià)格特別便宜的碳酸鈣和*，這些填充劑粒子粗、游離堿的含量大、雜質(zhì)多，所以物理機(jī)械性能比較差，電性能不好，還容易造成銅絲發(fā)黑。還有的廠用活性超細(xì)碳酸鈣來(lái)提高絕緣橡皮的物理機(jī)械性能，而活性鈣多數(shù)是用硬脂酸來(lái)處理的，這種酸也是促使銅絲發(fā)黑的原因。硫化劑VA-7的使用，可以改善銅絲發(fā)黑，但由于硫化程度不夠，橡皮的*變形大，會(huì)造成橡皮發(fā)粘。特別是加入促進(jìn)劑ZDC以后，提高了硫化速度，為了防止焦燒，還要加入促進(jìn)劑DM來(lái)延緩焦燒時(shí)間。從促進(jìn)劑ZDC的結(jié)構(gòu)看，是在TETD結(jié)構(gòu)中兩個(gè)相連接的硫中間接上一個(gè)金屬鋅，結(jié)構(gòu)式為： S S H5C2 ‖ ‖ H5C2 ＞N-C-S-Zn-S-C-N＜ H5C2 H5C2 與TETD結(jié)構(gòu)式 S S H5C2 ‖ ‖ H5C2 ＞N-C-S-S-C-N＜ H5C2 H5C2 十分接近，在配方中還無(wú)法避開(kāi)和秋蘭姆相似的結(jié)構(gòu)銅絲發(fā)黑可能時(shí)間略長(zhǎng)一點(diǎn)，但沒(méi)有從根本上解決。

　　2從電線電纜結(jié)構(gòu)分析

　　2.1銅的催化老化是橡皮發(fā)粘的重要原因前蘇聯(lián)電纜科學(xué)研究院試驗(yàn)證明：硫化過(guò)程中銅從與橡膠接觸處滲入到絕緣橡膠中，1.0-2.0mm厚度的絕緣橡皮含銅0.009-0.0027%。*，微量銅對(duì)橡皮有*的破壞作用，也就是我們通常說(shuō)的重金屬對(duì)橡膠的催化老化。在絕緣硫化過(guò)程中，秋蘭姆析出若干游離硫與銅反應(yīng)，形成活性含銅基團(tuán)： CH3 │ CH2-CH-C-CH2- │ │ S S │ │ Cu Cu 在老化時(shí)，較弱的-S-S-鍵斷裂，形成活性含銅基：Cu-S-，它與橡膠作用，同時(shí)與氧作用，破壞橡膠的長(zhǎng)鍵分子，使橡膠變軟變粘，是低分子鏈的組合。法國(guó)橡膠研究院研究發(fā)粘重現(xiàn)問(wèn)題時(shí)也指出：如果橡膠中含有有害的金屬，如：銅、錳等重金屬鹽類，那么不管促進(jìn)劑的種類，均會(huì)發(fā)生橡膠發(fā)粘現(xiàn)象。

　　2.2橡套電纜中硫磺向絕緣橡皮和銅線表面的遷移前蘇聯(lián)科學(xué)家應(yīng)用放射性同位素證實(shí)了電纜護(hù)套橡膠中硫擴(kuò)散的可能性。以天然橡膠為基的硫化膠中，在130-150℃的溫度下，游離硫的擴(kuò)散系數(shù)約為10-6cm2/s。連續(xù)硫化的生產(chǎn)廠，硫化護(hù)套橡膠時(shí)，溫度在185-200℃之間，這個(gè)擴(kuò)散的系數(shù)就更大。由于橡套游離硫的擴(kuò)散，改變了秋蘭姆橡膠的結(jié)構(gòu)，可能形成多硫鍵。這些多硫化合物通過(guò)化學(xué)分解和化合實(shí)現(xiàn)遷移，即"化學(xué)擴(kuò)"。由于遷移的結(jié)果，不僅可改變絕緣橡皮的結(jié)構(gòu)，降低其耐熱性，而且硫與銅表面反應(yīng)，形成硫化銅和硫化亞銅，導(dǎo)致銅線發(fā)黑。反過(guò)來(lái)，硫化銅和硫化亞銅加速橡膠的老化，又導(dǎo)致發(fā)粘現(xiàn)象的發(fā)生。

防爆信號(hào)電纜MHYV是什么電纜　　3加工工藝方面的原因

　　3.1橡料加工方面的原因在以天然膠和丁苯膠并用為基礎(chǔ)的絕緣配方中，天然膠需要通過(guò)塑煉來(lái)提高橡膠的可塑性。有些大廠為了產(chǎn)量，用密煉機(jī)塑煉，還要加入少量的化學(xué)增塑劑--促進(jìn)劑M來(lái)提高塑性。如果塑煉溫度和生膠濾橡時(shí)的溫度控制不好，出現(xiàn)140℃以上的高溫，當(dāng)生膠放到開(kāi)煉機(jī)上緩慢通過(guò)滾筒，而上面的積膠由于受到熱氧和促進(jìn)劑M的同時(shí)作用，會(huì)發(fā)現(xiàn)橡膠表面好象涂了一層油，實(shí)際上是橡膠分子在化學(xué)增塑劑的促進(jìn)下斷鏈比較嚴(yán)重，產(chǎn)生了比較軟和粘的較小分子量橡膠。雖然后來(lái)與丁苯膠并用混煉出絕緣橡料，這些小分子量的天然膠被均勻地分散在膠料中，這些膠料擠包在銅絲上進(jìn)行連續(xù)硫化后，當(dāng)時(shí)可能看不出什么問(wèn)題，但已經(jīng)為橡膠粘銅絲埋下了一個(gè)隱患，也就是說(shuō)，這些小分子量的天然膠將首先出現(xiàn)局部粘銅絲現(xiàn)象。絕緣橡皮加硫化劑和促進(jìn)劑的工藝也十分重要。有些小廠在開(kāi)煉機(jī)上加硫化劑，就是將裝有硫化劑的罐子，在滾筒的中部倒入，中間很多，而兩邊較少。當(dāng)硫化劑吃入橡皮中，翻三角的次數(shù)較少，會(huì)使硫化劑在橡料中分布不均勻。這樣在擠包連續(xù)硫化時(shí)，含硫化劑比較多的地方很容易出現(xiàn)銅絲發(fā)黑現(xiàn)象，在發(fā)黑的地方時(shí)間一長(zhǎng)，還會(huì)出現(xiàn)橡皮粘銅絲的現(xiàn)象。

　　3.2絕緣橡皮硫化方面的原因有些企業(yè)為了追求產(chǎn)量，連續(xù)硫化管只有60米長(zhǎng)，蒸汽壓力是1.3Mpa,而硫化速度要開(kāi)到120米/分，這樣絕緣橡膠在管中的停留時(shí)間只有30秒。橡皮本身是熱的不良導(dǎo)體，絕緣線芯表面溫度大于190℃，當(dāng)溫度傳熱到與銅線接觸的里層橡皮時(shí)，又被銅線吸熱，銅線升溫到與里層橡皮溫度接近時(shí)，硫化的橡皮電線芯已經(jīng)出硫化管了。這樣里層橡皮溫度比較低，大約為170℃，停留只有幾秒鐘就出硫化管，進(jìn)入冷卻和收線，絕緣橡皮就會(huì)硫化不足。為了達(dá)到足夠的硫化。促進(jìn)劑TMTD的用量（作硫化劑用）高達(dá)3.4%，過(guò)量的硫化劑，在硫化過(guò)程中放出的游離硫也多，除供交聯(lián)橡膠分子外，還有多余的游離硫。這是促使銅線表面發(fā)黑的原因。

　　總之，解決銅線發(fā)黑的問(wèn)題，難度仍然較大，從銅絲到橡皮的每一道工序都要認(rèn)真對(duì)待，才能取得較好的效果。膠種選擇和硫化體系的采用仍是問(wèn)題的關(guān)鍵所在。這個(gè)問(wèn)題的解決需要經(jīng)歷時(shí)間的考驗(yàn)。

核級(jí)電纜的種類和性能分析

核級(jí)電纜，種類、數(shù)量繁多。據(jù)估算，一座百萬(wàn)千瓦級(jí)的核電機(jī)組，所需各類電纜，型號(hào)有100余種，總長(zhǎng)近200萬(wàn)米，價(jià)值約1億元左右。如果按用途劃分，有電力電纜，控制電纜，測(cè)量電纜，通信電纜，防火電纜(硅絕緣電纜)等五大類。它們不僅應(yīng)具有普通電纜的一般特性，還要具有低煙、無(wú)鹵、阻燃等特性，并要具有特定的耐環(huán)境性(如耐輻射性、耐LOCA性)。目前國(guó)內(nèi)盡管有專門(mén)研發(fā)和生產(chǎn)核級(jí)電纜的電纜企業(yè)，但是真正能夠生產(chǎn)出yōu秀的核級(jí)電纜的企業(yè)還在少數(shù)。

核級(jí)電纜特殊性能的要求，使得核級(jí)電纜與一般工業(yè)用電纜相比，zuì大的不同在于核電站用電纜材料的性能要求低煙無(wú)鹵阻燃性普通的低壓阻燃電纜一般以PVC等含氯聚合物作絕緣和護(hù)套。

核級(jí)電纜的絕緣和護(hù)套材料，必須采用低煙、無(wú)dú、無(wú)腐蝕性的的無(wú)鹵阻燃電纜料，如熱塑阻燃無(wú)鹵素或交聯(lián)阻燃無(wú)鹵素材料，才能滿足特殊的核ān全要求。無(wú)鹵電纜在發(fā)生火災(zāi)時(shí)，燃燒釋放的煙霧量很低，不帶毒性及腐蝕性，其阻燃成分可有效發(fā)揮阻燃作用，不會(huì)使電纜成為火焰蔓延的通道。

無(wú)鹵電纜采用不含鹵素的聚合物作為基料，在燃燒時(shí)不會(huì)產(chǎn)生酸性氣體，因而其毒性及腐蝕性大大低于普通PVC電纜。

阻燃性無(wú)鹵阻燃電纜的阻燃機(jī)理

在不含鹵素的聚合物中加人大量的*或*等填充劑，它們?cè)陔娎|燃燒時(shí)釋放結(jié)晶水，吸收大量熱量，從而抑制聚合物溫度上升，延緩熱分解，降低燃燒速度。另外，脫水分解產(chǎn)生的水蒸汽，能稀釋可燃性氣體，產(chǎn)生阻燃效果。聚合物的阻燃性，通常用氧指數(shù)法來(lái)評(píng)定，它表示試樣在氧氣和氮?dú)獾幕旌衔镏腥紵龝r(shí)所需要的zuì低含氧量，指數(shù)越大，表示可燃性越小，阻燃性越好。一般氧指數(shù)(OI)至少為28才具有不燃特性。

耐火特性

當(dāng)人們要求電纜線路在發(fā)生火災(zāi)時(shí)能繼續(xù)發(fā)揮作用，并且當(dāng)電纜由于使用上的需要架設(shè)在高危區(qū)域的線路上時(shí)，電纜必須具備耐火性能。一旦遇上火警，此種耐火電纜仍能在一定時(shí)間內(nèi)繼續(xù)ān全運(yùn)行，為人員及設(shè)備的搶救提供電能。核電纜的耐火性能按使用要求不同，分一般耐火性能要求和特殊耐火性能要求。特殊耐火性能要求為：在對(duì)電纜撞擊條件下進(jìn)行1000% ，5min燃燒試驗(yàn)，火焰熄滅后繼續(xù)撞擊5min，同時(shí)用規(guī)定壓力的高壓水沖電纜，要求在整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中電纜能保持繼續(xù)通電。

美國(guó)1974年制訂IEEE383電纜標(biāo)準(zhǔn)后，年發(fā)生核電廠電纜著火延燃事故，促使人們重視難燃性試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的嚴(yán)格性問(wèn)題。對(duì)于核島用電纜成品，達(dá)到無(wú)鹵/低煙/阻燃，即要求電纜成品能通過(guò)IEC332-3成束燃燒試驗(yàn)，燃燒煙濃度達(dá)到IEC1034-2的技術(shù)要求，燃燒腐蝕性氣體達(dá)到IEC754-2規(guī)定的*值的要求，絕緣線芯通過(guò)IPCEAS-19-81規(guī)定的單根垂直燃燒試驗(yàn)。防爆信號(hào)電纜MHYV是什么電纜

耐環(huán)境性

核級(jí)電纜用材料必須具有核電站固有工作環(huán)境所要求的耐環(huán)境性，即耐熱性、耐輻照性、耐LOCA性。

耐熱性

由于核級(jí)電纜常在高溫環(huán)境下工作，因此需要它們具有*耐熱使用性能，要選用耐熱性滿足要求的聚合物，并可讓電纜具有四十年以上的使用壽命。

耐輻照性

緩和環(huán)境，嚴(yán)酷環(huán)境核級(jí)電纜受到大量射線時(shí)，會(huì)使絕緣和護(hù)套材料變脆，機(jī)械性能變差。因此，作為核電站電纜用的絕緣和護(hù)套材料，必須具有優(yōu)良的耐輻照性。

各種不同的高聚物，其耐輻照性能不同。人們通常在高聚物里添加抗輻照劑，改進(jìn)其耐輻照性能。有關(guān)電纜的耐L0CA性，不同核電站的要求也不相同。

綜上所述，核級(jí)電纜除要具有普通電纜所具有的性能之外，還要具有無(wú)鹵、低煙、阻燃的特性，并滿足根據(jù)其在敷設(shè)區(qū)域的正常和事故環(huán)境下完成ān全功能所必需的性能要求，也就是須滿足耐地震、耐正常和事故工況的--射線照射、耐LOCA/HELB事故工況的環(huán)境、工作溫度下具有電站設(shè)計(jì)壽期內(nèi)的使用壽命等需求。

另外，核級(jí)電纜的使用壽命，原來(lái)的設(shè)計(jì)指標(biāo)是40年以上，下一代核電站要求達(dá)到60年，因此，原來(lái)的設(shè)計(jì)是否能滿足使用要求，尚有待于進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。如何延長(zhǎng)電纜的使用壽命，已成為重要的研究課題。

低煙無(wú)鹵阻燃核電纜，是一種性能水平高、制造難度大的特種電纜，即使是進(jìn)口產(chǎn)品，在應(yīng)用過(guò)程中也暴露出了不少問(wèn)題，有的甚至是很嚴(yán)重的問(wèn)題。如何處理解決好這些問(wèn)題是不能回避的。是否可以考慮采用低煙低鹵阻燃材料來(lái)生產(chǎn)核電站的特種電纜，這是電纜行業(yè)工作者可以探討的一個(gè)想法。這樣做，可以降低電纜材料的配方設(shè)計(jì)難度，可以使生產(chǎn)工藝較易實(shí)現(xiàn)，產(chǎn)品質(zhì)量會(huì)更可靠，在實(shí)際應(yīng)用上也會(huì)更ān全。

核級(jí)電纜是性能水平高、制造技術(shù)難度大的電纜品種，目前生產(chǎn)技術(shù)上并未*成熟，有待于更深入的探討研究。