关于橡套电缆铜丝发黑的原因分析
发布时间：2017-08-29 00:22:19 编辑：众邦电线电缆 销售热线：13679225051 / 18192442286
陕西电缆厂位于十三朝古都西安，是一家以电线电缆研发、制造、销售为主的具有管理理念的现代化企业。陕西电缆厂人本着“诚信铸造品牌，质量赢得市场”的企业宗旨，坚持质量兴业方针，努力实现产品的高品质和零缺陷；凭借技术力量的不断积累和锐意创新、以及对产品质量和客户服务永无止境的追求，陕西电缆厂在20年的发展历程中，从点滴做起，不断扩大生产线，丰富产品种类，生产厂区位于西安经济技术开发区泾河工业园区，占地万余平方米，现年生产能力达10多亿元。
在日常电线电缆的后期维护中，我们经常会遇到铜丝发黑的现象，造成这种情况的原因是多种多样的，不单单是橡胶的问题，也与铜丝自身所处的环境，橡胶的加工工艺、硫化工艺，电缆结构，护套橡胶的配方，生产环境和许多其他因素有关。
一、铜丝发黑、橡胶发黏
（1）铜本身的原因
在20世纪50年代至60年代，国内的铜杆大多是有氧铜杆。都是铜锭加热以后经过多道工序支撑黑色铜杆，然后经过拉丝机将铜杆拉成铜丝。因为铜是有氧铜，在加工的过程中无法避免铜的表面被氧化。 到20世纪80年代，我国引进的无氧铜杆生产技术，我过也自主研发了无氧铜杆的生产技术，因此整个电线电缆行业开始使用无氧铜，这才改善了铜丝发黑的问题。但是对韧炼工艺的掌握不熟练以及铜丝存放条件不好，使得铜丝本身已经具有轻微的氧化，这也是铜丝发黑的原因之一。
（2）橡胶制剂的原因
在20世纪50年代，橡胶缘是用天然橡胶和丁二烯橡胶和配方制成的。由于缘橡胶直接与铜线接触，所以不能直接用硫作为硫化剂，也就是说，哪怕用少量的硫都会使铜线发黑。需要使用一些能够分解游离硫的化合物，例如上述促进剂TMTD，硫化剂VA-7和硫化促进剂，以提高硫化速度和硫化度，以确保物理和机械缘橡胶的性能和电气性能。但是由于缘橡胶的弹性，强而永久的变形，不如添加硫橡胶那么好（如果不考虑黑线）。几十年的实践证实，TMTD无法解决铜线黑化的问题。另外，缘橡胶具有各种颜色，红，蓝，黄，绿，黑都是基本颜色，这些颜色的外观也会促进橡胶粘和铜黑。配方中的主要填料是轻质碳酸钙和滑石，由于价格关系，一些厂家为了降低成本，以价格特别便宜的碳酸钙和滑石，这些填料颗粒粗大，游离碱含量高，杂质多，所以物理机械性能差，电气性能不好，也容易造成铜线黑色。而采用超细碳酸钙工艺改善缘橡胶的物理机械性能，而活性钙主要是用硬脂酸处理，这种酸促进了铜黑的原因。使用硫化剂VA-7可以改善铜线黑色，但由于硫化度不够，橡胶永久变形，会引起橡胶粘性。特别是在添加加速剂ZDC后，硫化速度提高，为了防止焦烧，添加促进剂DM以延迟焦烧时间。从启动子ZDC的结构看，TETD结构中两个相互连接的硫与金属锌间接连接。结构为：SS H5C2‖H5C2> NCS-Zn-SCN <H5C2 H5C2和TETD结构式SS H5C2‖H5C2> NCSSCN <H5C2 H5C2非常接近，在配方中不能避免，结构类似于铜可能需要长时间，但并没有从根本上解决。
二、从电线电缆结构分析
（1）铜的催化老化是橡皮发粘的重要原因
前苏联电缆科学研究院试验证明：硫化过程中铜从与橡胶接触处渗入到缘橡胶中，1.0-2.0mm厚度的缘橡皮含铜0.009-0.0027%。众所周知，微量铜对橡皮有大的破坏作用，也就是我们通常说的重金属对橡胶的催化老化。在缘硫化过程中，秋兰姆析出若干游离硫与铜反应，形成活性含铜基团： CH3 │ CH2-CH-C-CH2- │ │ S S │ │ Cu Cu 在老化时，较弱的-S-S-键断裂，形成活性含铜基：Cu-S-，它与橡胶作用，同时与氧作用，破坏橡胶的长键分子，使橡胶变软变粘，是低分子链的组合。法国橡胶研究院研究发粘重现问题时也指出：如果橡胶中含有有害的金属，如：铜、锰等重金属盐类，那么不管促进剂的种类，均会发生橡胶发粘现象。
（2）橡套电缆中的硫向缘橡胶和铜丝表面的迁移。
前苏联科学家使用放射性同位素证明了电缆护套橡胶中硫扩散的可能性。在天然橡胶为基的硫化胶中，游离硫的扩散系数在130-150℃的温度下为约10 -6 cm 2 / s。生产硫化护套橡胶，温度在185-200℃之间，扩散系数大。由于橡胶游离硫的扩散，改变了秋兰姆橡胶的结构，可能形成多硫键。这些多硫化合物通过化学分解和复合进行迁移，即“化学扩散”。由于迁移的结果，不仅可以改变缘橡胶的结构，降低其耐热性，而且硫和铜的表面反应，形成硫化铜和硫化亚铜，导致铜线发黑。反过来，硫化铜和硫化亚铜加速了橡胶的老化，导致发生粘滞现象。
三、加工工艺的问题
（1）橡胶加工的问题。
当缘中天然橡胶和丁苯胶共存时，天然橡胶通过塑炼提高橡胶的可塑性。有些厂家为提高产量，用密炼机塑炼，还加入少量化学增塑剂 - 促进剂M来改善塑性。如果乳化温度和生橡胶过滤器温度控制不好，则有140℃以上的高温，当生橡胶进入磨机缓慢通过滚筒，并且上述增塑剂由于热氧和促进剂M同时作用，会发现橡胶表面似乎涂上一层油，其实橡胶分子在化学增塑剂中促进断链严重，导致橡胶分子量较小而粘稠。虽然后来与苯乙烯丁二烯橡胶和其他缘橡胶混合，这些小分子量的天然橡胶均匀分散在化合物中，橡胶挤出在铜线上进行连续硫化，可能看不出任何问题，但已被埋在橡胶粘铜线有隐患，就是这些小分子量的天然橡胶会先出现局部铜现象。缘橡胶硫化剂和促进剂的过程也很重要。一些小型植物在开放式磨机上的硫化剂，是安装一种固化剂罐，在中间的鼓中间多，双方都少。 当硫化剂进入橡胶时，三角倍数少，会使硫化剂在不均匀分布的橡胶中。 这种挤压在连续硫化中，硫化剂多的地方容易发生铜丝黑色现象，在黑色的地方长时间会有橡胶粘着铜丝的现象。
（2）缘橡胶硫化的原因
有些公司为了产量，连续硫化管长度是60米，蒸汽压力1.3兆帕，硫化速度要到120米/分钟，从而使橡胶在管内只能待30秒。橡胶本身导热性差，缘线芯表面温度大于190℃，当温度接触到内层铜层的橡胶时，还要通过铜线加热，铜线温度橡胶层接近温度，硫化橡胶丝已经是硫化管。使内层橡胶温度相对较低，约170℃，在硫化管上只停留几秒钟，进入冷却脱气，缘橡胶不足。为了达到足够的硫化。加速剂TMTD的用量（用于硫化剂）高达3.4％，过多的固化剂，在固化释放游离硫的过程中，除了交联橡胶分子外，还有过量的游离硫。这是铜线黑色表面的原因。
总之，要解决铜黑问题，难度还是很大的，从铜线到橡胶的每个过程都要认真对待，才能取得好的效果。 种子的选择和硫化系统的使用仍然是问题的关键。 解决这个问题需要经过时间的考验。
