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橡套電纜是一種柔軟可移動的線纜產(chǎn)品
橡套電纜是一種柔軟可移動的線纜產(chǎn)品,由多股細銅絲作為導(dǎo)體,外包橡膠絕緣和橡膠護套。通常地,橡套電纜主要包括通用橡套軟電纜、電焊機電纜、潛水電機電纜、無線電裝置電纜和攝影光源電纜五類。
在使用一段時間后,橡套電纜銅絲顏色往往會發(fā)黑。究其原因發(fā)現(xiàn):導(dǎo)致橡套電纜銅絲發(fā)黑的原因有很多,除了和橡皮的材料配方有關(guān)外,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)、護套橡膠配方以及生產(chǎn)環(huán)境等諸多因素有關(guān)。
二十世紀五六十年代,我國國內(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,在大、中、小拉后將銅桿制成比較細的銅絲。因為銅本身并非是無氧銅,在加工過程中銅絲表面難免會發(fā)生氧化。
二十世紀八十年代,我國引進的*無氧銅桿生產(chǎn)技術(shù),以及國內(nèi)自行*的無氧銅桿工藝,使整個電線電纜行業(yè)開始使用無氧銅桿,大大地改善了銅絲發(fā)黑的問題。但由于對銅桿的加工,特別是韌煉工藝的掌握以及加工后銅線芯存放條件惡劣,使銅線芯表面發(fā)生輕微的氧化。
二十世紀五十年代,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,不能直接使用硫磺作硫化劑,即使使用很少的硫磺也會使銅線發(fā)黑,所以不得不使用一些能夠分解出游離硫的化合物,如促進劑TMTD、硫化劑VA-7,同時還要配合硫化促進劑來提高硫化速度和硫化程度,確保絕緣橡皮的物理機械性能和電氣性能。但從絕緣橡皮的彈性、強力和變形性能角度來說,加有硫磺的橡皮是好的(暫且不考慮銅絲發(fā)黑)。
實踐證明:TMTD無 法解決銅絲發(fā)黑問題。同時,絕緣橡皮會有各種顏色,其中的紅、藍、黃、綠、黑是基本顏色,這些顏色的出現(xiàn)會促使橡皮發(fā)粘和銅絲發(fā)黑。配方中的主要填充劑是 輕質(zhì)碳酸鈣和滑石粉,但受價格因素影響,一些廠家為了降低成本,使用的是低價碳酸鈣和滑石粉。這些填充劑粒子粗、游離堿的含量大、雜質(zhì)多,所以物理機械性 能比較差,電性能不好,還容易造成銅絲發(fā)黑。一些廠商用活性超細碳酸鈣來提高絕緣橡皮的物理機械性能,而活性鈣多數(shù)是用硬脂酸來處理的,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,會造成橡皮發(fā)粘。特別是加入促進劑ZDC以后,提高了硫化速度,為了防止焦燒,還要加入促進劑DM來延緩焦燒時間。從促進劑ZDC的結(jié)構(gòu)看,是在TETD結(jié)構(gòu)中兩個相連接的硫中間接上一個金屬鋅。
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)*院試驗證明:在硫化過程中,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%。眾所周知,即使微量銅也會對橡皮產(chǎn)生的破壞作用,這就是我們通常說的重金屬對橡膠的催化、老化。在絕緣硫化過程中,秋蘭姆析出若干游離硫與銅反應(yīng),形成活性含銅基團。在老化時,較弱的-S-S-鍵斷裂,形成活性含銅基Cu-S-。這一低分子鏈的組合與橡膠作用的同時還與氧發(fā)生反應(yīng),破壞橡膠的長鍵分子,使橡膠變軟變粘。法國橡膠*院在*發(fā)粘重現(xiàn)問題時指出:如果橡膠中含有有害的金屬,如銅、錳等重金屬鹽類,那么不管使用哪一種促進劑,都會發(fā)生橡膠發(fā)粘現(xiàn)象。
針對橡套電纜中硫磺向絕緣橡皮和銅線表面滲透的原因探討,前蘇聯(lián)科學(xué)家曾應(yīng)用放射性同位素證實了電纜護套橡膠中硫擴散的可能性。以天然橡膠為基的硫化膠中,在130-150℃的溫度下,游離硫的擴散系數(shù)約為10-150px2/s。而在連續(xù)硫化的生產(chǎn)車間內(nèi),硫化護套橡膠時溫度保持在185-200℃之間,使得硫擴散系數(shù)更大。
橡套游離硫的擴散,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化學(xué)分解和化合實現(xiàn)遷移,即"化學(xué)擴散",不僅改變了絕緣橡皮的結(jié)構(gòu),降低其耐熱性,而且與銅表面發(fā)生反應(yīng),形成硫化銅、硫化亞銅,導(dǎo)致銅線發(fā)黑。同時,硫化銅和硫化亞銅也加速了橡膠的老化,導(dǎo)致橡膠發(fā)粘。
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