试管浸没甘油深度影响聚氯乙烯电缆料刚果红法热稳定试验结果的研究

2024年6月3日发(作者：段亦玉)

试管浸没甘油深度影响聚氯乙烯电缆料

刚果红法热稳定试验结果的研究

李建

吴维翔

(1.成都市产品质量监督检验院，四川成都 610100；

2.成都产品质量检验研究院有限责任公司，四川成都 610100)

摘要：GB/T 8815—2008《电线电缆用软聚氯乙烯塑料》规定了电线电缆用软聚氯乙烯塑料200℃时热稳定时间的技术要求和试验

方法。但是发现用于测试70℃产品系列及HⅠ-90电缆料的刚果红法对试管浸没甘油的深度未作具体要求。通过试验表明：试管浸

没甘油的深度不同，热稳定时间不同，甚至存在对产品质量判定的重大影响，但热稳定时间随试管浸没甘油深度的增加而变化的

方向并非绝对。建议GB/T 8815—2008规定出试管浸没甘油的具体深度。

关键词：聚氯乙烯塑料；热稳定时间；刚果红法；甘油深度

Study on the Effect of Depth of Immersion Test Tube in Glycerin on the

Thermal Stability of PVC Cable Material by Congo red Method

LI Jian

, WU Wei-xiang

(1. Chengdu Institute of Product Quality Supervision and Inspection Co., Ltd., Chengdu 610100, China;

2. Chengdu Institute of Product Quality Inspection and Research Co., Ltd., Chengdu 610100, China)

Abstract: GB/T 8815—2008 《Plasticized polyvinylchloride(PVC) compounds for wire and cable》stipulates technical requirements and

test methods of thermal stability time of at 200 degrees Celsius of plasticized polyvinylchloride(PVC) compounds for wire and cable.

However, it was found that Congo red method, which was used to test 70 ℃ product series and HⅠ- 90 cable material, had no specific

requirements for the depth of immersed test tube in the test shows that:Different depth of immersedtest tube in the glycerin,

different time of thermal stability, even have a significant impact on product quality judgment, but the direction of thermal stability time

changing with the increase of immersed test tube in the glycerin depth is not is suggested that GB/T 8815—2008 specify the

specific depth of immersed glycerin in the test tube.

Keywords: plasticized polyvinylchloride; thermal stability time; congo red test; glycerol depth

0 引言

聚氯乙烯由于其机械性能优越，耐化学腐蚀，不延燃，耐气

候性好，有足够的电绝缘性能，容易加工，成本低，因此广泛用

但聚氯乙烯是一种热敏性、作电线电缆的绝缘和护套材料

[1-3]

。

极易产生热降解的聚合物，其稳定性直接影响聚氯乙烯绝缘和

护套的质量，这是因为聚氯乙烯分子链中的不规整结构，尤其

是活泼性最大的与双键相邻的氯原子(烯丙基氯原子)以及叔

氯、端基烯丙基氯、仲氯的存在使聚氯乙烯分子的稳定性变差，

加工时易发生脱HCl反应，生成不饱和共轭多烯，导致电缆绝

为了评价聚氯

缘或护套出现变色、变硬、烧焦等质量缺陷

[4-8]

。

乙烯的热稳定性能，目前已有的测试方法有白度法、刚果红法、

pH法、电导法、变色法、塑化仪测定法等

[9-13]

。

国内常用的试验方法标准为GB/T 2917—2002系列标准，

其规定采用刚果红法、pH法、电导法和电位法测定以氯乙烯均

聚物和共聚物为主的共混物及制品在高温时放出氯化氢和任

何其他酸性产物趋势，标准中表述了对电缆制品的适用性。然而

GB/T 8815—2008《电线电缆用软聚氯乙烯塑料》作为原材料

标准被广泛的应用于聚氯乙烯电缆料供应商的质量评价和电线

电缆生产企业的进货验收。该标准规定采用刚果红试纸测定70℃

产品系列及HⅠ-90的200℃热稳定时间，相比GB/T 2917.1—2002

86 | 2020年08月

规定的刚果红测试法有诸多不同之处。最显著的试验条件差异

在于GB/T 8815—2008规定油位应使试样全部浸入，未规定具

体的相对位置，而GB/T 2917.1—2002规定的刚果红测试法要

求试管浸入已达测试温度的油浴中至试样表面同一高度。

为探究这一条件的影响，文章选择多个生产厂家生产的不

同型号不同颜色的电缆料，并通过筛选粒料大小、规定质量偏

差、控制温度波动范围，降低电缆料配方、试样数量和相关试验

条件差异的影响，研究了试管浸没甘油深度和聚氯乙烯电缆料

刚果红法200℃热稳定时间的关系。

1 试验部分

1.1 试验原料

试验样品来自委托检验任务的多个生产厂家生产的符合

GB/T 8815—2008标准70℃产品系列及HⅠ-90聚氯乙烯电缆

粒料样品，具有广泛代表性。厂家名称以字母来代替，样品的信

息如表1所示。

1.2 主要仪器设备

热稳定性试验仪，RW-1，常熟市环境试验设备有限公司；

玻璃温度计，0～300℃，孝玻；

表1 样品信息

序号

生产厂家代号

样品型号

J-70

HⅠ-90

H-70

JR-70

J-70

H-70

HR-70

颜色

蓝

黑

红

黄

白

刚果红试纸，天津市塘沽鹏达化工厂；

玻璃试管，内径12mm，高95mm，试管上刻有四条环形标

记，标记距管底分别为30mm、40mm、50mm、70mm，内蒙古德

塔科技有限公司。

电子天平，FA2004(200g)，上海良平仪器仪表有限公司。

响，按照标准的规定将其他试验条件进一步做如下要求：

第一，样品组成的代表性。考虑材料配方对试验结果的影

响，以及形成能够分析总结试验结果的必要条件，采取不同厂

家、不同型号、不同颜色的样品，对比不同批次样品之间的试验

结果。

第二，试样尺寸的选取。GB/T 8815—2008刚果红测试法

要求将粒状试样放在试管内至下标记水平面处，下标记距管底

30mm

。为降低粒料堆砌密度对试样数量的影响，文章将粒料

进行切割或研磨，使80%以上的材料通过2.0mm筛而大部分材

料留在1.4mm筛上，以1.4mm筛余物制备试样

。

第三，试验质量偏差的要求。为进一步地降低试样数量的

影响，文章还规定同一样品、同一甘油深度的两个试样之间的

质量偏差为±1mg。

第四，试验温度偏差的要求。不同油位的200℃热稳定试验

结果对比分析是在同一批次样品之间，为降低温度波动对试验

结果的影响，文章要求同一批次样品的试验采用同一设备同时

进行，温度控制范围200℃±0.2℃。

第五，试验结果偏差的要求，一组样品中单个值与平均值

的相对偏差大于10%时，其结果放弃并重新测定

。

其他试验条件均按标准规定。样品的编号和试验条件如

表2～表8所示。

1.3 样品制备

首先，分别将不同生产厂家不同型号的聚氯乙烯电缆粒料

第进行切割或研磨，使80%以上的材料通过2.0mm筛而大部分

材料留在1.4mm筛上，以1.4mm筛余物制备试样。再把每一个

生产厂家的同批次样品按照标准装入试管中，使粒料放在试管

内至30mm标记线处，每个型号制取三组，每组2个，共6个样

品，并分别标记上生产厂家代号、组号、样品号，例如A厂家的

第一组1号样标记为A11，B厂家的第二组2号样标记为B22，C

厂家的第三组2样标记为C32，第一组样将会使甘油液面浸没

到距试管底30mm，即与试样表面同一高度，第二组样将会使甘

油液面浸没到距试管底40mm，第三组样将会使甘油液面浸没

到距试管底50mm，每一组的1号试样装好后倒入电子天平进

行称量，2号试样与1号试样试样的质量偏差为±1mg；然后再

把宽为5mm的刚果红试纸放在试管内，使试纸环的下边缘在

70mm标记线处，最后用胶塞塞住试管；

为最大限度的排除其他试验条件的偏差对试验结果的影

表2 A样品与试验条件对照表

样品编号

A11

A12

A21

A22

A31

A32

J-70蓝

样品型号颜色重量/g

2.6373

2.6371

2.6373

2.6372

2.6374

甘油液面至试管底距离/cm

表3 B样品与试验条件对照表

样品编号

B11

B12

B21

B22

B31

B32

HⅠ-90黑

样品型号颜色重量/g

2.5996

2.5998

2.5995

2.5996

2.5997

2.5996

甘油液面至试管底距离/cm

2020年08月 | 87

表4 C样品与试验条件对照表

样品编号

C11

C12

C21

C22

C31

C32

H-70黑

样品型号颜色重量/g

2.6655

2.6656

2.6654

2.6656

2.6657

2.6654

甘油液面至试管底距离/cm

表5 D样品与试验条件对照表

样品编号

D11

D12

D21

D22

D31

D32

JR-70红

样品型号颜色重量/g

2.8748

2.8747

2.8746

甘油液面至试管底距离/cm

表6 E样品与试验条件对照表

样品编号

E11

E12

E21

E22

E31

E32

J-70黄

样品型号颜色重量/g

2.8083

2.8084

2.8085

2.8084

2.8085

2.8086

甘油液面至试管底距离/cm

表7 F样品与试验条件对照表

样品编号

F11

F12

F21

F22

F31

F32

H-70白

样品型号颜色重量/g

2.8685

2.8687

2.8675

2.8684

甘油液面至试管底距离/cm

表8 G样品与试验条件对照表

样品编号

G11

G12

G21

G22

G31

G32

HR-70白

样品型号颜色重量/g

2.5509

2.5507

2.5511

2.5509

2.5515

2.5508

甘油液面至试管底距离/cm

1.4 测试与表征

按照GB/T 8815—2008刚果红法测定聚氯乙烯电缆料的

规定，热稳定性试验仪的装配如图1所示。将烧杯中倒入适量

甘油，然后将6个空白试管试管插入烧杯内，使甘油液面至距

离试管底30cm的标记线处，再将试管拿出，并对烧杯进行加

88 | 2020年08月

热，当甘油温度达到200℃±0.2℃时，将A11、A12、B11、B12、

C11、C12放入烧杯内，开始计时，准确到分，到刚果红试纸下边

缘开始变蓝时所经过的时间即为该试样的热稳定时间，试验结

果取两个试样的算术平均值，当单个值与平均值的相对偏差大

于10%时，其结果放弃并重新测定。重复上述试验操作测试D、

E、F、G第一组样品的热稳定时间。第一组样品测试完毕后将空

白试管插入插入烧杯内，再向烧杯中加入适量甘油使甘油液面

浸没到距试管底40mm的标记线处，然后将试管拿出，并对烧

杯进行加热，当甘油温度达到200℃±0.2℃时，再依次测试各

样品第二组的热稳定时间，第二组样品测试完成后，最后将甘

油液面调整至浸没到距试管底50mm的标记线处，进行第三组

样品的测试。

度甚至存在对产品质量判定的重大影响：A样品甘油面距离

试管底30mm时测试结果为61min，合格，而浸没距离40mm和

50mm均不合格；B样品甘油面距离试管底30mm时不合格，

50mm和55mm均合格；C样品甘油面距离试管底30mm时不

合格，40mm和50mm均合格；E样品甘油面距离试管底30mm

时不合格，40mm和50mm均合格；G样品甘油面距离试管底

30mm时不合格，40mm和50mm均合格。

甘油液面距试管底的距离与200℃热稳定时间的关系如图2

所示，还可以看到，除A样品外的其他样品，热稳定时间随试管

浸没甘油深度的增加而变长，但A样品经过多次复测，发现其

热稳定时间表现为随试管浸没甘油深度的增加而变短，研究认

为这主要是因为试管浸没深度所引起的试样受热程度以及试

管内气相的温度、压强的变化与样品本身的热稳定水平共同影

响聚氯乙烯脱氯化氢反应速率的结果，是一个十分复杂的影响

机制。

表9 A样品与试验结果统计表

样品编号

A11

A12

A21

A22

A31

A32

变色时间/min

平均变色时间/min

图1 试验装置

2 结果与讨论

样品编号

表10 B样品与试验结果统计表

变色时间/min

平均变色时间/min

根据表9～表15各样品的200℃热稳定时间的结果，绘制

各样品甘油液面距试管底的距离与200℃热稳定时间的关系曲

线(图2)，并且各型号的200℃热稳定时间的要求如表16所示。

可以看到同一样品试管浸没甘油的深度不同，热稳定时间

不同，这说明在相同温度不同的试管浸没深度下，聚氯乙烯电

缆料存在不同程度的热分解表现。研究认为这主要与采用静态

法的刚果红试纸测定热稳定试验过程中试样受热程度以及试

管内气相的温度、压强有关。试验开始时，试样的液面受热先熔

化降低，试管内气体的温度和压强逐渐升高，熔化的电缆料开

始热分解时，料子中会有很多气孔，如发泡材料一样，使试样的

液面上升，当液面超过甘油油位时，超过甘油液面部分的试样

和试样液面上部的气体由于离开了甘油油浴气体温度降低，若

试样的液面未超过甘油油位时试样的温度不变，试样液面上部

的气体由于与甘油油浴的接触面积降低，气相温度相对下降，

压强受温度和来自试样液面的压缩而变化；当试管浸没深度增

大，使试样在整个试验过程中均浸没于甘油液面下方，则试样

的温度在加热至平衡后保持稳定，试管中气相部分的温度随试

样液面的上升与甘油油浴的接触面积降低，气相温度相对下

降，压强受温度和来自试样液面的压缩而变化。不同试管浸没

深度所引起的试样受热程度以及试管内气相的温度、压强的变

化影响了聚氯乙烯脱氯化氢的反应速率，从而改变了热稳定时

间测试结果。

通过对比表9～表15各样品的200℃热稳定时间的结果与

表16 200℃热稳定时间技术要求，可以看出试管浸没甘油的深

B11

B12

B21

B22

B31

B32

表11 C样品与试验结果统计表

样品编号

C11

C12

C21

C22

C31

C32

变色时间/min

平均变色时间/min

表12 D样品与试验结果统计表

样品编号

D11

D12

D21

D22

D31

D32

变色时间/min

110

106

132

133

139

145

平均变色时间/min

108

133

142

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表13 E样品与试验结果统计表

样品编号

E11

E12

E21

E22

E31

E32

变色时间/min

122

117

124

127

平均变色时间/min

120

126

的深度不同，热稳定时间不同，甚至存在对产品质量判定的重

大影响，但热稳定时间随试管浸没甘油深度的增加而变化的方

向并非绝对。建议GB/T 8815—2008规定出试管浸没甘油的具

体深度。本试验为研究刚果红法热稳定试验的影响因素提供了

试验基础。

参考文献：

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[2]王亚夫，戴恩旭. 提高聚氯乙烯绝缘电力电缆质量的措

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平均变色时间/min

141

161

168

表14 F样品与试验结果统计表

样品编号

F11

F12

F21

F22

F31

F32

变色时间/min

140

142

160

161

165

171

[3]周清辉. 丁腈橡胶共混改性聚氯乙烯电缆料[J]. 电线电

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作者简介

：

①李建(1961-)

，

男

，

高级工程师

。

②吴维翔(1987-)

，

男

，

工程师

，

电气绝缘材料检验检测与功能化

(通讯作者)

。

表15 G样品与试验结果统计表

样品编号

G11

G12

G21

G22

G31

G32

变色时间/min

平均变色时间/min

(

)

150

A sample

B sample

C sample

D sample

E sample

F sample

G sample

100

304050

Distance between glycerin level and bottom of tube (mm)

图2 甘油液面距试管底的距离与200℃热稳定时间的关系

表16 200℃热稳定时间技术要求

电缆料型号

200℃热稳定时间/min ≥

J-70

JR-70

H-70

HR-70

HⅠ-90

3 结语

通过选择广泛代表性的试样样品，严格控制相关试验条件

偏差，研究了GB/T 8815—2008标准试管浸没甘油深度和聚氯

乙烯电缆料刚果红法200℃热稳定时间的关系，试管浸没甘油

90 | 2020年08月