CN102276934A - 耐低温耐油阻燃环保cpe橡胶护套材料及其制备方法 - Google Patents

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苏世杰
裴海燕
潘玮
焦明立
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Abstract

一种耐低温耐油阻燃环保CPE橡胶护套材料，包括以下重量份的原料：CPE树脂40～50，增塑剂3～6，补强剂14～20，填充剂碳酸钙10～20，填充剂滑石粉15～20，环保稳定剂2～4，氯化氢吸收剂2～3，润滑剂2～5，阻燃剂4～8，硫化剂1.5～2，共硫化剂1.5～2。根据本发明制得的耐低温耐油组环保CPE橡皮护套材料，可以代替含重金属及多溴联苯及其醚类等有背于环保要求物质的橡皮护套材料，有如下优点：使用起来更加放心、可靠，社会效益显著，不会对环境造成污染；可用于电力电缆及矿用电缆、船用电缆、电气装备线等，使电缆电线的耐低温耐油阻燃性能较现在常用的橡皮有大幅度提高。

Description

耐低温耐油阻燃环保CPE橡胶护套材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种耐低温耐油阻燃环保CPE橡胶护套材料及其制备方法。
背景技术
传统CPE橡胶电线电缆护套料因含(Pb)、镉(Cd)、汞(Hg)、六价铬(Cr)重金属元素、多溴联苯及其醚类等有背于环保要求的有害物质，影响人类健康和生态环境，而且耐低温耐油阻燃性能不能满足要求。
家用电器的电源线就要求有非常好的柔软性，否则电源线在频繁的使用过程中会发生护套破裂；许多电线电缆在温度非常低的环境中使用，如果电缆护套材料的低温性能不能满足要求，电线电缆在安装或使用中就会发生护套破裂，导致电缆损坏。家用电器的电源线就要求有非常好的耐油及阻燃性，否则电源线在频繁的使用过程中因油污污染会发生护套破裂，因为燃烧性能不合格而发生火灾。因此期望开发出具有优良低温耐油阻燃性能的环保CPE电缆橡皮护套材料，但迄今为止尚未有这样的具有优异低温耐油阻燃性能及环保性能的电缆用CPE橡皮护套材料公开报道，
发明内容
为了克服现有橡皮材料低温性能及耐油阻燃性能不能满足要求的问题，本发明提供一种耐低温耐油阻燃环保橡皮CPE护套材料及其制备方法，该环保橡皮护套材料不仅能够满足环保性能要求，而且能满足电线电缆对橡皮护套低温性能及耐油阻燃性能要求。
为了解决以上技术问题采用以下方案：一种耐低温耐油阻燃环保CPE橡胶护套材料，包括以下重量份的原料：CPE树脂40～50，增塑剂3～6，补强剂14～20，填充剂碳酸钙10～20，填充剂滑石粉15～20，环保稳定剂2～4，氯化氢吸收剂2～3，润滑剂2～5，阻燃剂4～8，硫化剂1.5～2，共硫化剂1.5～2。
所述的CPE树脂氯含量为30～40％，增塑剂为对苯二甲酸酯或邻苯二甲酸酯，补强剂为高耐磨炭黑或半补强炭黑，填充剂碳酸钙为重质碳酸钙，填充剂滑石粉为微粒径滑石粉，环保稳定剂为钙/锌类复合稳定剂，氯化氢吸收剂为氧化镁，润滑剂为聚乙烯蜡或硬脂酸或硬脂酸丁酯，阻燃剂为脂肪酸或偶联剂处理的环保三氧化二锑或氢氧化铝，硫化剂为有机过氧化物，共硫化剂为三聚异氰酸三烯丙酯。
所述的对苯二甲酸酯或邻苯二甲酸酯，酯的碳数为10～12的增塑剂。
将上述原料在捏炼机内按CPE树脂、增塑剂、补强剂、填充剂碳酸钙、填充剂滑石粉、环保稳定剂、氯化氢吸收剂、润滑剂、阻燃剂、硫化剂、共硫化剂的顺序加入后混合10～14分钟，混合好的材料在开炼机和辗页机上下片，即可得到均匀的固体橡胶片材。
所有原料中，CPE树脂为粉末状白色颗粒，对苯二甲酸酯增塑剂均为无色或浅黄色透明液体，邻苯二甲酸酯增塑剂为无色透明液体增塑剂可调节材料的耐温性能及耐油性能，钙/锌类复合稳定剂为粉末状白色颗粒，三氧化二锑或氢氧化铝阻燃剂为粉末状白色颗粒，阻燃剂可调节材料的阻燃性能，尤其是三氧化二锑或氢氧化铝经过脂肪酸或偶联剂处理后，与氯化聚乙烯有较好的相容性，而且分散性好。氯化氢吸收剂为氧化镁为粉末状白色颗粒，硫化剂有机过氧化物粉状白色颗粒，硫化剂的加入使材料有热塑性变为热固性材料。共硫化剂三聚异氰酸三烯丙酯液体或结晶状白色颗粒，以上材料是耐低温耐油阻燃环保橡皮材料的主要成分。本发明所用的润滑剂为石蜡为粒状白色颗粒，硬脂酸丁酯为无色透明液体。补强剂为高耐磨炭黑为粉末状黑色颗粒或半补强炭黑为粉末状黑色颗粒，重质碳酸钙填充剂，是粉末状白色固体，重质碳酸钙加入到耐低温柔软环保橡皮材料中比轻质碳酸钙加入到耐低温及柔软性能环保橡皮材料产量高，表面质量也比较好。重质碳酸钙的生产工艺简单，生产过程出现的粉尘少，符合绿色环保设计与制造的要求。滑石粉填充剂，是粉末状白色固体。
本发明无毒，无腐蚀、不污染环境，其主要技术指标：
长期使用温度            70℃
拉伸强度                13.2MPa
断裂伸长率              510％
低温冲击脆化性能        -80℃
耐油拉伸强度变化率      -16.6％
耐油断裂伸长率变化率    -19.4％
氧指数                  26
载荷下伸长率            20％
冷却后永久变形          8％
铅(Pb)含量              ≤5×10-6
镉(Cd)含量              ≤5×10-6
六价铬(Cr)含量          ≤5×10-6
汞(Hg)含量              ≤5×10-6
多溴联苯含量            ≤5×10-6
多溴联苯醚类含量        ≤5×10-6
根据本发明制得的耐低温耐油组环保CPE橡皮护套材料，可以代替含重金属及多溴联苯及其醚类等有背于环保要求物质的橡皮护套材料，有如下优点：
耐低温耐油阻燃环保橡皮护套材料，能在现有设备上进行生产，通过采用新型Ca/Zn复合稳定剂取代含有铅等对人体和环境有很大危害的重金属稳定剂，并按照相关的环保要求，对增塑剂及其他助剂进行严格的筛选，使体系中不含多溴联苯及其醚类等不符合环保要求的物质。因而使用起来更加放心、可靠，社会效益显著，不会对环境造成污染。
耐低温耐油阻燃环保CPE橡皮护套材料，通过采用环保阻燃剂使材料有不阻燃非环保变成阻燃环保橡皮材料。
耐低温耐油阻燃环保橡皮材料可用于电力电缆及矿用电缆、船用电缆、电气装备线等，使电缆电线的耐低温耐油阻燃性能较现在常用的橡皮有大幅度提高，使电力电缆及矿用电缆、船用电缆、电气装备线等有非环保非阻燃电线电缆成为环保耐油阻燃电线电缆。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例1.
一种耐低温耐油阻燃环保CPE橡胶护套材料，包括以下原料：
组成                          重量千克
CPE树脂                       50
对苯二甲酸酯增塑剂            6
高耐磨炭黑补强剂              20
重质碳酸钙填充剂              20
滑石粉填充剂                  20
环保稳定剂                    4
氯化氢吸收剂                  3
石蜡润滑剂                    5
氢氧化铝阻燃剂                8
有机过氧化物硫化剂            2
三聚异氰酸三烯丙酯共硫化剂    2
制备方法：将上述原料在捏炼机内按CPE树脂、增塑剂、补强剂、填充剂碳酸钙、填充剂滑石粉、环保稳定剂、氯化氢吸收剂、润滑剂、阻燃剂、硫化剂、共硫化剂的顺序加入后混合10～12分钟，下料温度≤130℃，将胶料在开炼机进一步混炼，开炼机辊距4～5mm，温度60～70℃，混练好的胶料在三辊辗页机上辗页，辗页机上、中、下辊温度分别为60～70℃、50～55℃、15～25℃，胶片厚度为0.5～1.0mm，将胶片经冷却及隔离剂隔离后下片，即可得到均匀的固体橡胶片材。
上述耐低温耐油阻燃环保橡皮材料为黑色固体片材，拉伸强度为13.2MPa，断裂伸长率为490％。用挤橡机在温度50～110℃挤出生产环保电力电缆及船用电缆、电气装备线等电线电缆产品。使用本发明耐低温耐油阻燃环保橡皮材料生产环保电气装备线时，其耐低温阻燃性能及环保性能与普通非环保材料相比，结果如下：
  实验内容   实施例1   非环保非阻燃材料
  低温冲击脆化性能   -82℃   -70℃
  铅(Pb)含量   ≤5×10-6   0.5％
  氧指数   27   22
实施例2
一种耐低温耐油阻燃环保CPE橡胶护套材料，增塑剂为邻苯二甲酸酯，补强剂为半补强炭黑。其他同实施例1。
实施例3
一种耐低温耐油阻燃环保CPE橡胶护套材料，增塑剂为邻苯二甲酸酯，润滑剂为硬脂酸丁酯。其他同实施例1。
实施例4
一种耐低温耐油阻燃环保CPE橡胶护套材料，包括以下原料：
组成                            重量千克
CPE树脂                         40
对苯二甲酸酯增塑剂              3
高耐磨炭黑补强剂                14
重质碳酸钙填充剂                10
滑石粉填充剂                    15
环保稳定剂                      2
氯化氢吸收剂                    2
石蜡润滑剂                      2
三氧化二锑阻燃剂                4
有机过氧化物硫化剂              1.5
三聚异氰酸三烯丙酯共硫化剂        1.5
上述耐低温耐油阻燃环保橡皮材料为黑色固体片材，拉伸强度为14.4MPa，断裂伸长率为520％。用挤橡机在温度50～110℃挤出生产环保电力电缆及船用电缆、电气装备线等电线电缆产品。使用本发明耐低温耐油阻燃环保橡皮材料生产环保船用电缆时，其耐低温阻燃性能及环保性能与普通非环保材料相比，结果如下：
  实验内容   实施例4   非环保非阻燃材料
  低温冲击脆化性能   -86℃   -70℃
  铅(Pb)含量   ≤5×10-6   0.3％
  氧指数   26   21
实施例5
一种耐低温耐油阻燃环保CPE橡胶护套材料，增塑剂为邻苯二甲酸酯，补强剂为半补强炭黑。其他同实施例4。
实施例6
一种耐低温耐油阻燃环保CPE橡胶护套材料，增塑剂为邻苯二甲酸酯，润滑剂为硬脂酸丁酯。其他同实施例4。
实施例7
一种耐低温耐油阻燃环保CPE橡胶护套材料，包括以下重量份的原料：CPE树脂40～50，增塑剂3～6，补强剂14～20，填充剂碳酸钙10～20，填充剂滑石粉15～20，环保稳定剂2～4，氯化氢吸收剂2～3，润滑剂2～5，阻燃剂4～8，硫化剂1.5～2，共硫化剂1.5～2。
所述的CPE树脂氯含量为30～40％，增塑剂为对苯二甲酸酯或邻苯二甲酸酯(酯的碳数为10～12的增塑剂)，补强剂为高耐磨炭黑或半补强炭黑，填充剂碳酸钙为重质碳酸钙，填充剂滑石粉为微粒径滑石粉，环保稳定剂为钙/锌类复合稳定剂，氯化氢吸收剂为氧化镁，润滑剂为聚乙烯蜡或硬脂酸或硬脂酸丁酯，阻燃剂为脂肪酸或偶联剂处理的环保三氧化二锑或氢氧化铝，硫化剂为有机过氧化物，共硫化剂为三聚异氰酸三烯丙酯。
制备方法同实施例1。
实施例8
一种耐低温耐油阻燃环保CPE橡胶护套材料，包括以下重量份的原料：CPE树脂40，增塑剂6，补强剂14，填充剂碳酸钙20，填充剂滑石粉15，环保稳定剂2，氯化氢吸收剂3，润滑剂2，阻燃剂8，硫化剂1.5，共硫化剂2。
所述的CPE树脂氯含量为30％，增塑剂为邻苯二甲酸酯(酯的碳数为12的增塑剂)，补强剂为高耐磨炭黑，填充剂碳酸钙为重质碳酸钙，填充剂滑石粉为微粒径滑石粉，环保稳定剂为钙/锌类复合稳定剂，氯化氢吸收剂为氧化镁，润滑剂为聚乙烯蜡，阻燃剂为脂肪酸或偶联剂处理的环保三氧化二锑，硫化剂为有机过氧化物，共硫化剂为三聚异氰酸三烯丙酯。
其他同实施例7。
实施例9
一种耐低温耐油阻燃环保CPE橡胶护套材料，包括以下重量份的原料：CPE树脂50，增塑剂3，补强剂20，填充剂碳酸钙10，填充剂滑石粉20，环保稳定剂4，氯化氢吸收剂2，润滑剂5，阻燃剂4，硫化剂1.5，共硫化剂2。
所述的CPE树脂氯含量为40％，增塑剂为邻苯二甲酸酯(酯的碳数为10的增塑剂)，补强剂为半补强炭黑，填充剂碳酸钙为重质碳酸钙，填充剂滑石粉为微粒径滑石粉，环保稳定剂为钙/锌类复合稳定剂，氯化氢吸收剂为氧化镁，润滑剂为硬脂酸，阻燃剂为脂肪酸或偶联剂处理的环保氢氧化铝，硫化剂为有机过氧化物，共硫化剂为三聚异氰酸三烯丙酯。
其他同实施例7。
实施例10
一种耐低温耐油阻燃环保CPE橡胶护套材料，包括以下重量份的原料：CPE树脂45，增塑剂4，补强剂17，填充剂碳酸钙15，填充剂滑石粉18，环保稳定剂3，氯化氢吸收剂2.5，润滑剂3，阻燃剂6，硫化剂1.8，共硫化剂1.7。
所述的CPE树脂氯含量为35％，增塑剂为对苯二甲酸酯(酯的碳数为11的增塑剂)，补强剂为高耐磨炭黑，润滑剂为硬脂酸丁酯，阻燃剂为脂肪酸或偶联剂处理的环保氢氧化铝。
其他同实施例7。
以上实施案例仅为本发明的部分优选实例，本领域的普通技术人员在本发明技术方案内进行的通常变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。
上述实施例中所用原料可以为
原料名称                  产地    形态
CPE树脂                   潍坊    粉末状白色颗粒
对苯二甲酸酯增塑剂        淄博    浅黄色透明液体
高耐磨炭黑补强剂          鞍山    粉末状黑色固体
重质碳酸钙填充剂          苏州    粉末状白色固体
滑石粉填充剂              南阳    粉末状白色固体
环保稳定剂                深圳    粉末状白色固体
氯化氢吸收剂                  烟台    粉末状白色固体
石蜡润滑剂                    独山子  颗粒状白色固体
氢氧化铝阻燃剂                济南    粉末状白色固体
有机过氧化物硫化剂            上海    粉末状白色固体
三聚异氰酸三烯丙酯共硫化剂    浏阳    无色液体

Claims (4)

1.一种耐低温耐油阻燃环保CPE橡胶护套材料，其特征在于包括以下重量份的原料：CPE树脂40～50，增塑剂3～6，补强剂14～20，填充剂碳酸钙10～20，填充剂滑石粉15～20，环保稳定剂2～4，氯化氢吸收剂2～3，润滑剂2～5，阻燃剂4～8，硫化剂1.5～2，共硫化剂1.5～2。
2.如权利要求1所述的耐低温耐油阻燃环保CPE护套材料，其特征在于：所述的CPE树脂氯含量为30～40％，增塑剂为对苯二甲酸酯或邻苯二甲酸酯，补强剂为高耐磨炭黑或半补强炭黑，填充剂碳酸钙为重质碳酸钙，填充剂滑石粉为微粒径滑石粉，环保稳定剂为钙/锌类复合稳定剂，氯化氢吸收剂为氧化镁，润滑剂为聚乙烯蜡或硬脂酸或硬脂酸丁酯，阻燃剂为脂肪酸或偶联剂处理的环保三氧化二锑或氢氧化铝，硫化剂为有机过氧化物，共硫化剂为三聚异氰酸三烯丙酯。
3.如权利要求2所述的耐低温耐油阻燃环保CPE护套材料，其特征在于：所述的对苯二甲酸酯或邻苯二甲酸酯，酯的碳数为10～12的增塑剂。
4.一种耐低温耐油阻燃环保CPE橡皮护套材料的制备方法，其特征在于：将上述原料在捏炼机内按CPE树脂、增塑剂、补强剂、填充剂碳酸钙、填充剂滑石粉、环保稳定剂、氯化氢吸收剂、润滑剂、阻燃剂、硫化剂、共硫化剂的顺序加入后混合10～12分钟，下料温度≤130℃，将胶料在开炼机进一步混炼，开炼机辊距4～5mm，温度60～70℃，混练好的胶料在三辊辗页机上辗页，辗页机上、中、下辊温度分别为60～70℃、50～55℃、15～25℃，胶片厚度为0.5～1.0mm，将胶片经冷却及隔离剂隔离后下片，即可得到均匀的固体橡胶片材。
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