圖5-14描述了單個乙烯和丙烯的分子結構，這種比例共聚的乙丙橡膠，乙烯、丙烯分別占50%含量。這種乙丙共聚物的結構示意圖見圖5-14的下半部分，丙烯作為骨架碳鏈上的分子結構，這些短支鏈會阻礙材料的結晶，因此乙丙橡膠具有了柔軟、易彎曲、硬度低的特性。

  增加乙烯與丙烯的比例，則丙烯支鏈的間距變大。當乙烯與丙烯的比例增加到70%~80%時，聚乙烯分子鏈就會規(guī)整排列，形成結晶結構，這種乙丙橡膠稱為半結晶乙丙橡膠。理論上，乙烯與丙烯的比例越大，分子排列越規(guī)整，乙丙橡膠的結晶度也越大。然而，實際上乙丙橡膠絕緣料的結晶度為常規(guī)低密度聚乙烯的10%。因此，乙丙橡膠的硬度是無法與常規(guī)低密度聚乙烯材料相比的(或者XLPE、TR-XLPE)。(就更比不上線性低密度聚乙烯(LLDPE)或者高密度聚乙烯(HDPE)的硬度)

  2.乙丙橡膠添加劑的選用

  材料的非結晶性有其有利的一面：不會在加熱過程中產(chǎn)生熱膨脹，就像聚乙烯在熔點以上(>106℃)具有很小的熱膨脹一樣。

  乙丙橡膠中所用的無機填料會產(chǎn)生各自不同的效用：有些是用來提高材料的物理和力學性能，有些是用來改善材料的加工性能。通常采用硅烷處理過的黏土來增強乙丙橡膠。乙丙橡膠經(jīng)過交聯(lián)才能作為絕緣材料使用。如果不經(jīng)交聯(lián)硫化，即使是填料改性過的乙丙橡膠也不能作為絕緣材料使用。

  除了無機填料以外，還會添加很多別的添加劑來改善乙丙橡膠的性能，可以用其他聚合物材料作為混合物的一種組分。所有的添加劑都要經(jīng)專門的混合設備來混合。因此，乙丙橡膠是終電纜絕緣料的一種組分。各組分混合在一起的過程就是一個復合的過程。

  ·乙丙橡膠：基體材料，所有組分均勻分散于該連續(xù)相。提供材料的彎曲性和電性能。表中的用量都是以乙丙橡膠基體作為100份而定的，乙丙橡膠為無定形和半結晶兩種。

  ·低密度聚乙烯：添加少量于半結晶乙丙橡膠中。

  ·氧化鋅：傳統(tǒng)應用于乙丙橡膠和三元乙丙橡膠中來提高熱穩(wěn)定性。其很早就應用于電纜絕緣料中，就像它很早就被應用于乙丙橡膠汽車輪胎一樣。

  ·紅鉛：氧化鉛()被用作離子捕捉劑。其可以改善潮濕環(huán)境下的電性能，很早就被應用于乙丙橡膠絕緣料來滿足低壓測試要求。

  ·硅烷處理黏土：經(jīng)過表面處理的黏土可以提高材料的力學性能。橡膠材料結晶度很小甚至沒有結晶，因此靠填料傳遞力學強度。黏土表面硅烷處理來改善填料和聚合物之間相互作用。如果黏土不經(jīng)處理，這在界面間會產(chǎn)生縫隙，導致材料強度下降。從微觀尺度來看，填料粒子明顯大于聚合物分子鏈。

  ·硅烷偶聯(lián)劑：添加硅烷偶聯(lián)劑來保證聚合物與填料間的充分接觸。

  ·加工助劑：石蠟或油通常被用作潤滑劑。本質上無機填料是粗糙的。

  ·抗氧化劑：其所起作用與在聚乙烯或交聯(lián)聚乙烯中一樣，阻止聚合物在擠出過程中發(fā)生降解。

  ·過氧化物：被用作交聯(lián)劑，與在交聯(lián)聚乙烯中所起作用一樣。乙丙橡膠交聯(lián)才能用作電纜絕緣料。過氧化物引發(fā)的交聯(lián)與中壓交聯(lián)聚乙烯過程一樣(盡管擠出速率可能不同)。

  正如前面所講，材料制造商，或者自己制造材料的電纜制造商會在他們的商業(yè)乙丙橡膠絕緣料中加入很多組分。這些添加劑的性質不同。因此，各種抗氧化劑、填充油、石蠟都被應用過。有些添加劑可以滿足多個需求，例如改善加工性、提高老化性能，或者改善電性能。如考慮別的影響因素，黏土粒子的大小和結構，則整個混合過程會變得更復雜。

  在乙丙橡膠中添加助劑既是一門藝術也是科學。它比在聚乙烯中混合助劑更復雜，在乙丙橡膠添加助劑以前人們就有在彈性體中添加助劑的經(jīng)驗。取得可以擠出加工的高品質乙丙橡膠混合料的關鍵是材料的均一性和混合參數(shù)的設置?；旌霞夹g在密煉機批次混料和Buss機連續(xù)混料中都有應用。這兩種混合技術都可以在不降解聚合物的情況下提供適合的混合操作，但是其混合技術迥然不同。

  密煉機混合會用傳輸帶將預先稱量好的助劑轉移到混合容器中，密煉機混合是一種高強度的混合過程。密煉機是一個在圓筒容器內(nèi)安裝有螺旋形葉片的混合設備。葉片是空心的，以便提供材料混合過程中所需的加熱或冷卻。在設定溫度下，受熱的彈性體和助劑材料在的加工條件下進行混合加工。混合時要促使均勻分散并阻止有機和無機材料的再次團聚，同時還要預防材料的預交聯(lián)發(fā)生，因此要有效控制混合時間、溫度以及添加順序。采用旋轉技術可以獲得有效的混合效果，密煉機在彈性體混合中已有很長的應用歷史。

  Buss機混合是連續(xù)整體混合工藝，在溫度下，助劑直接加人到熔融的聚合物中。液體助劑也是直接加入。批次混合工藝比連續(xù)混合工藝很多年。連續(xù)混合有很多優(yōu)點：(a)熱傳遞加快，(b)混合效率高，(c)單位時間內(nèi)所混合料致，(d)溫度。不間斷操作是其的優(yōu)點。

  不管采用哪種混合技術，關鍵是要保證混合均勻并不會引起材料降解。[這些原則也適用于任何需要混合的電纜料，包括在交聯(lián)聚乙烯中過氧化物的混合，聚乙烯中半導電炭黑的混合，低壓和中壓電纜料中阻燃劑的混合等。]

  5.其他乙丙橡膠

  1)有時，人們期望在乙烯-丙烯共聚過程中添加第三單體。這種聚合物材料被稱作為三元乙丙橡膠(EPDM)，這種材料可以加速橡膠的硫化。其中E表示乙烯，P表示丙烯，D表示二烯烴，M的涵義這些年已經(jīng)改變。EPDM以前表示為乙烯-丙烯-二烯烴-單體，也表示為乙烯-丙烯-二烯烴-甲基?，F(xiàn)階段，M在ASTM標準D-1418中表示為類別，為具有飽和聚乙烯碳鏈的橡膠。

  2)用于三元乙丙橡膠中的二烯烴通稱為DCPD、ENB和VNB。含量為2.5%~12%。

  3)高乙烯含量的乙丙橡膠可以粒子化；低乙烯含量的乙丙橡膠一般為條狀。與交聯(lián)聚乙烯相比，由于其沒有結晶，因此乙丙橡膠電纜料熱膨脹小、熱熔低、熱傳導性高。粒子化的中壓乙丙橡膠絕緣電纜加工過程可以與交聯(lián)聚乙烯采用一樣的設備。乙丙橡膠同樣可以采用濕法或者干法交聯(lián)工藝，盡管乙丙橡膠以往更多的是采用濕法交聯(lián)工藝。

  4)乙丙橡膠電纜料可以由電纜制造商生產(chǎn)，也可以由專門的材料制造商制造。在過去，商業(yè)供應商就已公布了所提供的乙丙橡膠組分。電纜制造商可以適當參考他們的配方。

  5)添加助劑來提高乙丙橡膠的物理和機械性能時，往往會降低材料的電性能。介質損耗和介電常數(shù)會增加。增加的程度因乙丙橡膠基材不同而產(chǎn)生差異(見原書5.6.3節(jié)和第6章)。

  6)過去，人們會在乙丙橡膠中添加炭黑后作為中壓乙丙橡膠絕緣料?，F(xiàn)在這種做法已被淘汰。

  7)無機黏土作為乙丙橡膠電纜料的一個組分。這些年人們對黏土進行了改性和處理來提高其性能。黏土有、煅燒、表面處理之分。目前在乙丙橡膠中主要用的是后一種黏土，而在以前的絕緣材料如丁基橡膠中主要用的是煅燒黏土。影響?zhàn)ね劣行缘囊蛩赜辛Ｗ哟笮?、與聚合物的結合情況，以及其自身的結構等。

  應用在電纜絕緣料中的乙丙橡膠(EPR)的分子鏈有各自不同的乙烯/丙烯比例，這也使得不同EPR的彎曲性能也不同。此外，EPR中的各組分在含量和性能上也變化很大，其加入的目的都是為了使柔軟的EPR能滿足電纜料的需求。因此不同的乙丙橡膠顯示出不同的老化性能、混合條件和擠出條件。事實上，助劑(成分和濃度)的不同、乙烯/丙烯比例的不同也終導致了不同電壓等級的乙丙橡膠性能的差異(例如使用在初級電纜、次級電纜或者饋電電纜上)。這些變化也促使不同的乙丙橡膠去滿足不同的工業(yè)需求。

  7.乙丙橡膠獲得長使用壽命的方法

  另一個獲得長使用壽命乙丙橡膠的方法是間接法。這種替代方法被證實不是總是可以有效地獲得預期目標。人們試圖尋找另外一種在有自由電荷存在的情況下，可以有效絕緣的絕緣材料；因此，人們覺得應該是限制電荷而不是生成自由電荷。因此，該方法所使用的乙丙橡膠添加劑在本質上是不同的。

  盡管為了實現(xiàn)該目標時添加的添加劑是有針對性的，然而這一規(guī)則確是很有名的。添加劑可以起到如下作用：①傳遞高介電常數(shù)到絕緣材料上；②添加劑遷移至空隙，增加空隙的表面電導率；③誘捕高能電子，這些電子能形成電荷并以熱的形式消耗能量。乙丙橡膠添加劑的選擇和材料混合的這一思路被電纜生產(chǎn)商所使用，該絕緣材料被稱作為乙丙橡膠混合物。