電纜市場數(shù)據(jù)顯示，2000年全球市場的聚合物產(chǎn)量為4500萬噸，歐洲、美國和亞洲的產(chǎn)量幾乎相等。除了聚氯乙烯（65%）以外，在各種電線電纜中應(yīng)用量最大的是各種聚烯烴（28%）。
本次研究中，我們觀察了聚丙烯（PP）和聚乙烯（PE）的穩(wěn)定性并比較了兩種聚合物穩(wěn)定性方面的要求。PP主要用途是在電話傳輸?shù)膯涡倦娋€上的應(yīng)用。PP和PE相比，具有更高的熱變形溫度及更大的硬度等。在過去的工作中，我們研究了交聯(lián)和非交聯(lián)聚乙烯的穩(wěn)定性，一個很小但很有用的用途是可以用做通信線和電力電纜的絕緣、護(hù)套層。和PE相比，PP在更高的工作溫度方面具有微弱優(yōu)勢。
2. 聚烯烴的穩(wěn)定性
聚烯烴在生產(chǎn)和使用過程中很容易氧化。通過使用合適的穩(wěn)定劑能夠控制導(dǎo)致物理性質(zhì)下降的根本原因。生產(chǎn)過程中穩(wěn)定性的控制通常可以用磷酸或磷酸酯和酚類抗氧劑的復(fù)合來完成。經(jīng)過長時間熱老化后（LTHA），經(jīng)常會消耗大量的酚類抗氧劑。此過程中所有的穩(wěn)定劑都是抑制氧化過程的抗氧化劑物質(zhì)。第一種抗氧劑（酚類抑制劑和胺類抑制劑）是捕獲氧化過程中所發(fā)生的活性基。第二種抗氧劑（含硫增效劑和磷酸酯類）分解氧化中間體。金屬抑制劑作為一種雙重功效穩(wěn)定劑，具有收集金屬污染物以防止金屬物質(zhì)（銅金屬等）加速氧化及充當(dāng)酚類抗氧劑的功能。
有多種方法可以評估電纜中穩(wěn)定劑的性能。長時間熱老化（LTHA）是一種評估電纜壽命的普通方法。將電纜放入80-120℃的烘箱中一段時間以后可以發(fā)現(xiàn)其物理缺陷。通常情況下，低溫更容易實現(xiàn)，但需長時間采集數(shù)據(jù)。高溫情況下暴露缺陷的時間很短，但高溫的應(yīng)用顯示出在很多由溫度上升過程中發(fā)生大量化學(xué)副作用所帶來的問題。氧化誘導(dǎo)時間（OIT）是一種熔融溫度下的儀器測量方法。因此，OIT仍然非常迅速（大約30秒），但缺少系統(tǒng)預(yù)報性，事先沒有表現(xiàn)出來。經(jīng)常對成品做熱試驗。生產(chǎn)過程及與UV穩(wěn)定性相對應(yīng)的長時間熱穩(wěn)定性也非常重要，經(jīng)過不同的老化條件后可以測量出諸如顏色、光澤、拉伸性能等物理特性。
圖1是聚合物氧化及氧化抑制點(diǎn)的示意圖。一開始是產(chǎn)生不希望有的基本成分。除非這些基本成分受到限制或者氧化過程中的過氧化物媒介分解，否則，與氧氣反應(yīng)產(chǎn)生的雙倍基本成分而導(dǎo)致缺陷出現(xiàn)。很明顯，第一種抗氧化劑可以通過限制聚合物基本成分或過氧化物的分解來抑制氧化過程。在此圖的底部，第二種抗氧劑將過氧化物還原成乙醇。
在OIT評估中，一種不穩(wěn)定的"基本"系統(tǒng)電線電纜用高密度聚乙烯（HDPE）在200℃時的氧化時間為零。總共只有百萬分之1000（1000ppm）的抗氧化劑表現(xiàn)出明顯的不同。當(dāng)Anox 20的作用時間為14分鐘時，Anox 70的作用時間是12分鐘（見圖2.）。更高級的Lowinox TBM6的作用時間（30分鐘）表明其在這種應(yīng)用情況下是一種非常高效的抗氧劑。在以前的文章中我們已經(jīng)很深入地研究了Lowinox TBM6的作用時間很長的原因。圖3.顯示的是電線電纜中各種抗氧劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)。
