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。

煤礦用電力電纜MYJV22　　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題的關(guān)鍵所在。這個(gè)問題的解決需要經(jīng)歷時(shí)間的考驗(yàn)。

WTTEZ無(wú)機(jī)絕緣防火電纜結(jié)構(gòu)及性能特點(diǎn)

一、WTTEZ電纜結(jié)構(gòu)：

1.絞合導(dǎo)體;

2.無(wú)機(jī)復(fù)合絕緣;

3.無(wú)機(jī)復(fù)合膨脹填充;

4.皺紋銅管護(hù)套;

5.低煙無(wú)鹵外護(hù)套;

WTTEZ電纜性能特點(diǎn)：

①防火、耐火性能十分*

為保證電纜在火焰中能正常供電，即在著火條件下保持電纜結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，在電纜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，增加了一層具有耐火且膨脹性能的包覆層，該包覆層在火焰條件下，體積膨脹使電纜絕緣結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定。因此該種電纜可以在接近銅的熔點(diǎn)的火災(zāi)情況下繼續(xù)保持供電，是一種真正意義上的防火電纜。

②連續(xù)生產(chǎn)長(zhǎng)度長(zhǎng)、截面大、彎曲性能好

●連續(xù)生產(chǎn)長(zhǎng)度長(zhǎng)

該電纜的生產(chǎn)長(zhǎng)度不受加工工藝、生產(chǎn)設(shè)備的限制，*供電長(zhǎng)度需要。zuì長(zhǎng)可以生產(chǎn)至2000米。

●截面大

該電纜導(dǎo)體采用多股單線絞合而成,這樣很大程度上可增加導(dǎo)體的柔軟性,另外絞合導(dǎo)體生產(chǎn)連續(xù)性好,加工長(zhǎng)度長(zhǎng),可減少接頭的數(shù)量，截面大單芯電纜截面可達(dá)800mm2。

●彎曲性能好

銅護(hù)套進(jìn)行軋紋加工，增加了電纜的柔軟性，彎曲性能好。

③載流量大、防水

●載流量大

該電纜正常時(shí)導(dǎo)體溫度可以達(dá)到180℃，在相同導(dǎo)體截面的前提下，其載流量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)常規(guī)電纜。

●防水

該電纜采用密封非磁性金屬管保護(hù)，其防水性能十分*。

④具有防爆、防腐、無(wú)電磁干擾特性

●防爆

由于該電纜采用銅護(hù)套，而且電纜經(jīng)燃燒后，填充層產(chǎn)生膨脹后緊密壓實(shí)線芯，可燃的氣體、火焰不能達(dá)到與電纜連接的電氣設(shè)備，因此電纜具有防爆特性。

●耐腐蝕性能好

由于銅具有良好的耐腐蝕性，在正常使用的環(huán)境下不需要附加保護(hù)，在特殊的環(huán)境條件下，如對(duì)銅有較強(qiáng)的腐蝕作用的環(huán)境中，只需在電纜外面加一層低煙無(wú)鹵外護(hù)就可以達(dá)到防腐性。

●無(wú)電磁干擾

該電纜由于在銅護(hù)套的屏蔽下，在與信息、控制等線在一起敷設(shè)時(shí)，不會(huì)對(duì)信號(hào)、控制線產(chǎn)生干擾。

煤礦用電力電纜MYJV22二、WTTEZ無(wú)機(jī)復(fù)合絕緣耐火電纜和BTTZ礦物絕緣電纜技術(shù)比較

項(xiàng)目 高阻燃型耐火電纜 礦物絕緣電纜BTTZ 無(wú)機(jī)復(fù)合礦物絕緣電纜WTTEZ

燃燒性能 阻燃（A類） 不燃 不燃

煙度 濃煙 無(wú)煙 無(wú)煙

鹵素 高鹵 無(wú)鹵 無(wú)鹵

毒性 高毒性 無(wú)dú 無(wú)dú

耐火特性 達(dá)到B類750℃-800℃ 90min 超過(guò)A類950℃-1000℃ 3h 超過(guò)A類950℃-1000℃ 5h

噴淋試驗(yàn) 不能通過(guò) 通過(guò) 通過(guò)

振動(dòng)試驗(yàn) 不能通過(guò) 通過(guò) 通過(guò)

生產(chǎn)長(zhǎng)度要求 長(zhǎng)度無(wú)限制 每段長(zhǎng)度不超過(guò)50米 長(zhǎng)度無(wú)限制，中間不需要接頭

敷設(shè)條件 無(wú)限制 固定，不可移動(dòng) 無(wú)限制

三、其它說(shuō)明

無(wú)機(jī)復(fù)合絕緣耐火電纜（WTTEZ）具有防火性能*、生產(chǎn)長(zhǎng)度長(zhǎng)，彎曲性能好，在性能上*可以替代BTTZ電纜。耐高溫、防火性能*，彎曲性能好、工藝*，安裝簡(jiǎn)單，具有在高溫著火環(huán)境下電氣絕緣和電纜結(jié)構(gòu)的雙重穩(wěn)定性,是傳統(tǒng)礦物絕緣電纜不可比擬的。同時(shí)WTTEZ電纜制作工藝*，安裝簡(jiǎn)單，在同等條件下其綜合費(fèi)用比礦物絕緣電纜（BTTZ）明顯降低。

BTTZ礦物絕緣電纜結(jié)構(gòu)及性能特點(diǎn)

1.BTTZ電纜結(jié)構(gòu)

其結(jié)構(gòu)為：1.實(shí)心導(dǎo)體;2.氧化鎂礦物絕緣;3.銅護(hù)套

2．BTTZ電纜性能特點(diǎn)

BTTZ電纜的優(yōu)點(diǎn)是：由于采用了全無(wú)機(jī)物結(jié)構(gòu)，是一種非燃電纜，具有*的防水性能和徑向防水防潮功能。

BTTZ電纜的缺點(diǎn)是：①首先它不適合移動(dòng)場(chǎng)合，銅管一旦破損絕緣性能會(huì)迅速下降，且高溫下絕緣性能會(huì)急劇下降，因此工程中不宜大量采用；②其次，這種電纜由于氧化鎂絕緣容易吸潮，電纜縱向防潮要求及免于金屬護(hù)套損傷尤其顯得重要，端頭采用密封膠，會(huì)嚴(yán)重影響使用壽命；③再者制造工藝也限制了電纜的制造長(zhǎng)度，引起接頭增多，接頭的防水處理也很困難，常因接頭處進(jìn)水，造成絕緣電阻不合格。

YTTW礦物絕緣電纜結(jié)構(gòu)及性能特點(diǎn)

1.YTTW電纜結(jié)構(gòu)

①銅導(dǎo)體②耐高溫（1375℃）不會(huì)燃燒的無(wú)機(jī)（礦物）絕緣帶絕緣③外銅套

2.YTTW電纜性能特點(diǎn)

1優(yōu)點(diǎn)、是金屬護(hù)套無(wú)機(jī)礦物絕緣電纜。是一種柔性防火電纜，1、耐火

在礦物絕緣電纜中應(yīng)用的二種材料銅和氧化鎂是無(wú)機(jī)物。此種電纜不會(huì)燃燒，也不會(huì)助燃，在接近火焰的條件下仍可繼續(xù)操作。銅護(hù)套的1083℃下熔融，而氧化鎂絕緣材料則在2800℃下固化。

2、操作溫度高

礦物絕緣電纜可耐連續(xù)操作溫度高達(dá)250℃。但是，在緊急情況下，電纜可在接近銅護(hù)套熔點(diǎn)的溫度下，在短時(shí)間內(nèi)繼續(xù)操作。

3、壽命長(zhǎng)

在礦物絕緣電纜中應(yīng)用的無(wú)機(jī)材料，可保證電纜具有穩(wěn)定性、壽命長(zhǎng)和耐火性。

不足：YTTW電纜，首先它的護(hù)套采用了銅護(hù)套，用銅量大增故生產(chǎn)成本增加。較大截面的電纜還是比較硬，柔軟性不夠，因此更大截面（大于630mm2）尚無(wú)法生產(chǎn)，不能滿足系統(tǒng)大電流的要求。

電纜銅管采用縱包連續(xù)焊接，易脫落，上海世博會(huì)中國(guó)館使用時(shí)因彎曲半徑發(fā)生電纜爆裂事故。目前因中國(guó)館問題遭受重創(chuàng)，風(fēng)險(xiǎn)大，有待觀望。

YTTW電纜和BTTZ電纜性能優(yōu)劣對(duì)比

1、YTTW--柔性防火電纜；

BTTZ--剛性防火電纜。

2、YTTW--電纜制造長(zhǎng)度無(wú)限；

BTTZ--電纜受制作工藝限制，導(dǎo)體截面小，制作長(zhǎng)度短。

3、YTTW--滿足設(shè)計(jì)和施工驗(yàn)收規(guī)范的要求；

BTTZ--難以達(dá)到《電力工程電纜設(shè)計(jì)規(guī)范》"電纜線路中間'不應(yīng)'有接頭"是強(qiáng)制性規(guī)定，《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》及《電氣裝置安裝工程電纜線路施工及驗(yàn)收規(guī)范》"宜避免中間接頭"，"減少電纜接頭"要求。