г<хх:>°]„

Длительная рабочая температура пленки составляет от -60; до +200° С. Полиимидная основа обеспечивает высокие механические и электрические характеристики пленки, а фторопластовое покрытие-свариваемость пленок между собой, при нагревании, т. е. спекание изоляции.

Полиимидно-фторопластовая пленка обладает высокой химической стойкостью. Она инертна по отношению к органическим растворителям и маслам, разбавленным кислотам. Однако полиимидно-фторопластовая пленка растворяется в концентрированной азотной или серной кислоте, а под воздействием щелочей и перегретого пара начинается ее гидролиз.

Пленка выпускается с односторонним и двусторонним фторопластовым покрытием и в отличие от матово-молочной по цвету фторопластовой пленки имеет темно-желтый или светло-коричневый цвет. Толщина полиимидной основы пленки равна 0,03--0,04 мм, фторопластового покрытия-0,005- 0,01 мм.

Основные технические данные полиимидно-фторопластовой пленки приведены в табл. 2.10.

При нагреве полиимидно-фторопластовой пленки до температуры выше 200° С в том случае, если покрытие полиимидной основы выполнено из сополимера фторопласта, возможно выделение фторсодержащих соединений, которое резко интенсифицируется при температурах 360-400° С. Поэтому, как и при использовании фторопластовых пленок, при спекании полиимидно-фторопластовых пленок необходимо обеспечивать эффективную вентиляцию производственных помещений.

Глава третья ИНГРЕДИЕНТЫ РЕЗИНОВЫХ СМЕСЕЙ И КАБЕЛЬНЫЕ

РЕЗИНЫ

3.1. НАТУРАЛЬНЫЕ КАУЧУКИ

Резины представляют собой вулканизированные многокомпонентные смеси на основе каучуков. В состав резиновых, смесей кроме каучуков входят другие ингредиенты, в частности минеральные и углеродные наполнители, вулканизующие агенты, ускорители вулканизации, противостарители, мягчителй и т. д. Резиновые смеси изготовляются методом смешения, а после наложения на токопроводяпще жилы или заготовку

кабеля подвергаются вулканизации, состоящей в нагреве смеси до температуры, при которой вулканизующий агент (например, сера или тиурам) вступает в реакцию с каучуком и сшивает между собой длинные цепи каучука. В результате резиновая смесь переходит из пластичного в эластичное состояние. Основным компонентом резиновых смесей является каучук, содержание которого составляет 30-50%. Как правило, чем больше содержание каучука, тем выше электрические и механические свойства резин. Каучуки делятся на натуральные (НК) и синтетические (СК), и исторически первым типом каучука, применяемым в производстве кабелей и проводов, был НК, который широко применяется и в настоящее время. Несмотря на постоянное снижение потребления, он продолжает оставаться одним из основных каучуков, применяемых в кабельной промышленности.

Натуральные каучуки можно легко перерабатывать, они обладают высокими физико-механическими и диэлектрическими свойствами, а главное - невулканизованные резины на основе НК имеют высокую когезионную прочность (в отличие от его синтетического аналога), что позволяет накладывать тонкостенные оболочки кабелей. Производство НК в мире неуклонно возрастает. Основными производителями НК являются Малайзия, Индонезия, Таиланд, Сингапур, Шри Ланка и др. В последнее время НК начал производить Вьетнам. В соответствии с «Международным стандартом по качеству и упаковке натурального каучука» установлено восемь международных типов НК, каждый из которых подразделяется на несколько сортов. Типы НК различаются по методу получения и составу (главным образом, по степени чистоты и окисленности). Сорта определяются на основании описаний в международных стандартах по внешнему виду и путем сравнения каучука с международными эталонными образцами и копиями.

В кабельной промышленности применяют в основном смокед-шитс рифленый (RSS) различных сортов.

Натуральный каучук представляет собой линейный длинно-Цепной полимер, а именно цис-1, 4-полиизопрен общей формулы

сн, I

- СН-С = СН-СНг-

CHj-С=С-СН

-СНг-С = С-CHj-.

н состоит из молекулы длинного размера с молекулярной ассои от 30 ООО до 10 млн, среднечисловая молекулярная масса М„ лежит в пределах 10-10. Содержание цис-1,4 РУпп составляет примерно 98%. Благодаря регулярной

Таблица 3.1. Электронзоляцноииые свойства резины ва основе

структуре НК обладает низкими температурой хрупкости и стеклования (около - 70 °С).

При комнатной температуре НК аморфен, но при длительном хранении (более года) кристаллизуется, причем скорость кристаллизации увеличивается с понижением температуры и проходит через максимум при -25 °С. Обычно перед переработкой его подвергают декристаллизации («распарке») и пластикации в резиносмесителе до пластичности 0,35-0,50. Ряд химических соединителей ускоряют пластификацию НК - это каптакс, альтакс и др.

Вулканизация резиновых смесей на основе НК обычно производится в присутствии серы или тиурама. В качестве ускорителей вулканизации применяют каптакс, альтакс, дифе-нилгуанидин и др., а в качестве активаторов и диспергаторов- оксид цинка и стеариновую кислоту соответственно. Наилучшими мягчителями являются парафин, церезин и другие соединители нефтяного происхождения.

Вулканизация резиновых смесей из НК проводится при температуре не выше 175-180° С. При более высокой тем пературе происходит реверсия каучука, сопровождающаяся снижением механических характеристик. Резины на основе НК имеют высокие физико-механические и диэлектрические свойства.

В табл. 3.1 приведены электроизоляционные свойства НК смокед-шитс, вулканизированного в присутствии тиурама-3 части, оксида цинка - 5 частей, стеариновой кислоты - 0,5 части на 100 частей (по массе) каучука.

К недостаткам резин на основе НК следует отнести их горючесть, низкие маслобензостойкость, озоностойкость, светостойкость, стойкость к воздействию сильных кислот.

3.2. СИНТЕТИЧЕСКИЕ КАУЧУКИ ОБЩЕГр НАЗНАЧЕНИЯ

К синтетическим каучукам общего назначения относятся эластомеры, резины на основе которых находят широкое ярименение в народном хозяйстве, в том числе и в кабельной промышленности. К этой группе каучуков можно отнести изопреновый каучук (СКИ), бутадиеновый каучук (СКД), бутадиен-стирольный каучук (БСК), бутилкаучук (БК), этилен-пропиленовые каучуки (СКЭП и СКЭПТ). Указанные каучуки обладают широким комплексом свойств, они работоспособны при температуре 65-105 °С, но не обладают какими-то ярко выраженными характеристиками (масло- и бензостойкость, негорючесть, высокая термостойкость), что отличает их от каучуков общего назначения.

3.2.1. Изопреновый каучук. Технологическая схема получения СКИ включает следующие основные стадии [10, 11]: полимеризация изопрена, дезактивация катализатора, стабилизация полимера, водная дегазация каучука, сушка и очистка возвратного растворителя. Изопрен в каучуке может располагаться в следующих вариантах:

-н,с

н н,с

Н НгС

-НгС CHj -CHj CHi - CHi

сн,-

ЦИС-1, --присоединение

сн, I

CHi=C-сн =СНх

Мономер изопрена

-HzC СНг-CHi Н HiC

/ \ / \

-СНг Н HzC

СИ,-

/ \

GHz-сн, Н

--присоединение

-GHz-C-CHz-C- -CHj-C-СНг-С -

- CH

C-CH, C-CHj

II и

Таблица 3.2. Характермстнкн осммых марок СКИ в сравнетш с НК

1, -присоединение 3, 4-присоединение

Поливариантность направлений вхождения молекулы изоп- репа в полимерную цепь обусловливает многообразие структур образующихся полиизопренов, которые отличаются друг от друга как относительным содержанием звеньев определенного типа, так и характером расположения в макромолекулах. Микроструктура СКИ оказывает решающее влияние на физико-механические свойства резин на их основе. Прочность ненапол-ненных вулканизатов минимальна при суммарном содержании 1. 2- и 3, 4-звеньев 20-60%.

В настоящее время в основном выпускаются каучуки с содержанием цис-1, 4-звеньев 92-99%).

В табл. 3.2 приведены сравнительные технические данные СКИ и НК [11, 12].

В основном технология переработки СКИ такая же, как и НК. Однако из-за наличия у СКИ области, где вязкость мала, а молекулярная масса велика, можно ввести ингредиенты преждевременно, и они будут плохо диспергированы. Это обстоятельство необходимо учитывать при составлении режима смешения СКИ.

Как правило, в кабельной промышленности применяется СКИ с пластичностью по Карреру свыше 0,4, который ие требует предварительной пластикации. В процессе смешения температура резиновых смесей возрастает медленно. Из-за отсутствия остаточных сдвиговых усилий при смешении необходимо следить за равномерным распределением ускорительной группы. Для этого рекомендуется применять двухстадийное смешение, давать «отдых» смеси между операциями смешения и вулканизации, применять маточные смеси, предпочтительно с НК. Ускорители с высокой температурой плавления для лучшего распределения желательно применять в виде цинковых солей.

По кинетике вулканизации изопреновые каучуки подобны натуральным. При завышении температуры вулканизации возможно явление реверсии (распада) каучука. Для предотвращения этого явления в каучук вводят дополнительно проти-t востарители, в основном производные фенилендиамина.

Показааель

Содержание звеньев, %:

Цис-1 А

Транс-1,4

1,2 ЗА

Непредельность, % Температура стеклования, °С Ненаполнениые вулканизаты Разрушающее напряжение при растяжении, МПа

Относительное удлинение при разрыве, % Эластичность по отскоку, % Сажевые вулкаинзаты

Разрушающее напряжение при растяжении, МПа

Эластичность по отскоку, %:,

при 20 °С

при 100 °С Температура хрупкости, °С Истираемость, см, при работе 1 кВт-ч

Каучук СКИ-3 из-за присутствия в нем водорастворимых минеральных солей непригоден для Применения в изоляционных резинах, так как сопротивление изоляции в процессе увлажнения значительно снижается. Поэтому в кабельной промышленности применяется специальный диэлектрический каучук СКИ-ЗД, который по своим диэлектрическим свойствам не уступает НК.

Несмотря на то что СКИ-ЗД по своим электроизоляционным и физико-механическим характеристикам практически не уступает НК, однако полностью заменить НК в настоящее время не может в основном из-за низкой когезионной прочности, что не позволяет накладывать относительно тонкие (0,6-2 мм) изоляционные оболочки на кабельной линии непрерывной вулканизации. Так, когезионная прочность резиновой смеси на основе НК, наполненной техническим углеродом, составляет при растяжении 1,5-2 МПа, а на основе СКИ-30 1-0,4 МПа.

В связи с тем что СКИ-ЗД, так же как и НК, по теплостойкости уступает другим каучукам в изоляционных резинах, он обычно применяется в сочетании с бутадиеновым и бутадиен-стирольным каучуками.

Обычный СКИ-3 может быть использован в шланговых резинах.

3.2.2. Бутадиеновый каучук. Бутадиен - мономер, на основе которого благодаря трудам акад. С. В. Лебедева было организовано первое в мире производство синтетического каучука. Еще до недавнего времени отечественная кабельная