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五十到六十年代，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，經(jīng)過大、中、小拉將銅桿制成比較細的銅絲。因為銅本身不是無氧銅，在加工過程中銅絲表面難免出現(xiàn)氧化。到了廿世紀八十年代，國內(nèi)引進了無氧銅桿的*生產(chǎn)技術(shù)，以及國內(nèi)自行開發(fā)的無氧銅桿生產(chǎn)技術(shù)，使整個電線電纜行業(yè)均用上了無氧銅桿，這無疑是改善了銅絲的發(fā)黑問題。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，如前面提到過的促進劑TMTD、硫化劑VA-7，同時還要配合一些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）。幾十年的實踐已經(jīng)證實TMTD無法解決銅絲的發(fā)黑問題。另外，絕緣橡皮要有各種顏色，紅、藍、黃、綠、黑是基本顏色，這些顏色的出現(xiàn)也會促使橡皮發(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*，由于價格的關(guān)系，有些廠家為了降低成本，用價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，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，在配方中還無法避開和秋蘭姆相似的結(jié)構(gòu)銅絲發(fā)黑可能時間略長一點，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)電纜科學研究院試驗證明：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%。*，微量銅對橡皮有*的破壞作用，也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，形成活性含銅基團： CH3 │ CH2-CH-C-CH2- │ │ S S │ │ Cu Cu 在老化時，較弱的-S-S-鍵斷裂，形成活性含銅基：Cu-S-，它與橡膠作用，同時與氧作用，破壞橡膠的長鍵分子，使橡膠變軟變粘，是低分子鏈的組合。法國橡膠研究院研究發(fā)粘重現(xiàn)問題時也指出：如果橡膠中含有有害的金屬，如：銅、錳等重金屬鹽類，那么不管促進劑的種類，均會發(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)科學家應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10-6cm2/s。連續(xù)硫化的生產(chǎn)廠，硫化護套橡膠時，溫度在185-200℃之間，這個擴散的系數(shù)就更大。由于橡套游離硫的擴散，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分解和化合實現(xiàn)遷移，即"化學擴"。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，形成硫化銅和硫化亞銅，導致銅線發(fā)黑。反過來，硫化銅和硫化亞銅加速橡膠的老化，又導致發(fā)粘現(xiàn)象的發(fā)生。

防爆信號電纜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，天然膠需要通過塑煉來提高橡膠的可塑性。有些大廠為了產(chǎn)量，用密煉機塑煉，還要加入少量的化學增塑劑--促進劑M來提高塑性。如果塑煉溫度和生膠濾橡時的溫度控制不好，出現(xiàn)140℃以上的高溫，當生膠放到開煉機上緩慢通過滾筒，而上面的積膠由于受到熱氧和促進劑M的同時作用，會發(fā)現(xiàn)橡膠表面好象涂了一層油，實際上是橡膠分子在化學增塑劑的促進下斷鏈比較嚴重，產(chǎn)生了比較軟和粘的較小分子量橡膠。雖然后來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行連續(xù)硫化后，當時可能看不出什么問題，但已經(jīng)為橡膠粘銅絲埋下了一個隱患，也就是說，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劑的工藝也十分重要。有些小廠在開煉機上加硫化劑，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。當硫化劑吃入橡皮中，翻三角的次數(shù)較少，會使硫化劑在橡料中分布不均勻。這樣在擠包連續(xù)硫化時，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)黑的地方時間一長，還會出現(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，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間只有30秒。橡皮本身是熱的不良導體，絕緣線芯表面溫度大于190℃，當溫度傳熱到與銅線接觸的里層橡皮時，又被銅線吸熱，銅線升溫到與里層橡皮溫度接近時，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，進入冷卻和收線，絕緣橡皮就會硫化不足。為了達到足夠的硫化。促進劑TMTD的用量（作硫化劑用）高達3.4%，過量的硫化劑，在硫化過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真對待，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。這個問題的解決需要經(jīng)歷時間的考驗。

核級電纜的種類和性能分析

核級電纜，種類、數(shù)量繁多。據(jù)估算，一座百萬千瓦級的核電機組，所需各類電纜，型號有100余種，總長近200萬米，價值約1億元左右。如果按用途劃分，有電力電纜，控制電纜，測量電纜，通信電纜，防火電纜(硅絕緣電纜)等五大類。它們不僅應具有普通電纜的一般特性，還要具有低煙、無鹵、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)。目前國內(nèi)盡管有專門研發(fā)和生產(chǎn)核級電纜的電纜企業(yè)，但是真正能夠生產(chǎn)出yōu秀的核級電纜的企業(yè)還在少數(shù)。

核級電纜特殊性能的要求，使得核級電纜與一般工業(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套。

核級電纜的絕緣和護套材料，必須采用低煙、無dú、無腐蝕性的的無鹵阻燃電纜料，如熱塑阻燃無鹵素或交聯(lián)阻燃無鹵素材料，才能滿足特殊的核ān全要求。無鹵電纜在發(fā)生火災時，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，不會使電纜成為火焰蔓延的通道。

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

阻燃性無鹵阻燃電纜的阻燃機理

在不含鹵素的聚合物中加人大量的*或*等填充劑，它們在電纜燃燒時釋放結(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)法來評定，它表示試樣在氧氣和氮氣的混合物中燃燒時所需要的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

當人們要求電纜線路在發(fā)生火災時能繼續(xù)發(fā)揮作用，并且當電纜由于使用上的需要架設在高危區(qū)域的線路上時，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間內(nèi)繼續(xù)ān全運行，為人員及設備的搶救提供電能。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：在對電纜撞擊條件下進行1000% ，5min燃燒試驗，火焰熄滅后繼續(xù)撞擊5min，同時用規(guī)定壓力的高壓水沖電纜，要求在整個試驗過程中電纜能保持繼續(xù)通電。

美國1974年制訂IEEE383電纜標準后，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標準的嚴格性問題。對于核島用電纜成品，達到無鹵/低煙/阻燃，即要求電纜成品能通過IEC332-3成束燃燒試驗，燃燒煙濃度達到IEC1034-2的技術(shù)要求，燃燒腐蝕性氣體達到IEC754-2規(guī)定的*值的要求，絕緣線芯通過IPCEAS-19-81規(guī)定的單根垂直燃燒試驗。防爆信號電纜MHYV是什么電纜

耐環(huán)境性

核級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，嚴酷環(huán)境核級電纜受到大量射線時，會使絕緣和護套材料變脆，機械性能變差。因此，作為核電站電纜用的絕緣和護套材料，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，核級電纜除要具有普通電纜所具有的性能之外，還要具有無鹵、低煙、阻燃的特性，并滿足根據(jù)其在敷設區(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計壽期內(nèi)的使用壽命等需求。

另外，核級電纜的使用壽命，原來的設計指標是40年以上，下一代核電站要求達到60年，因此，原來的設計是否能滿足使用要求，尚有待于進一步的實驗驗證。如何延長電纜的使用壽命，已成為重要的研究課題。

低煙無鹵阻燃核電纜，是一種性能水平高、制造難度大的特種電纜，即使是進口產(chǎn)品，在應用過程中也暴露出了不少問題，有的甚至是很嚴重的問題。如何處理解決好這些問題是不能回避的。是否可以考慮采用低煙低鹵阻燃材料來生產(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想法。這樣做，可以降低電纜材料的配方設計難度，可以使生產(chǎn)工藝較易實現(xiàn)，產(chǎn)品質(zhì)量會更可靠，在實際應用上也會更ān全。

核級電纜是性能水平高、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。