CN103232630B - 高强度高伸率阻燃橡胶绝缘电缆料及其制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种高强度高伸率阻燃橡胶绝缘电缆料及其制备工艺,由以下重量份的组分组成:氯化聚乙烯(CPE)8~14份,乙烯-辛烯共聚物弹性体(POE)15~21份,气相法白炭黑3~6份,氢氧化铝15~19份,煅烧陶土13~18份,800#石蜡基橡胶油5~8份,活性氧化镁0.5~1份,超细滑石粉4~7份,氧化锌1~2份,环保稳定剂0.3~0.6份,微晶蜡1~2份,钛白粉0.5~1份,4,4′双(α,α二甲基苄基)二苯胺0.5~0.8份,过氧化二异丙苯1~2份,三聚氰酸三烯丙酯1~1.5份。本发明其有利于无机粉体添加均匀,工艺范围广泛,连续硫化温度在190℃~210℃之间仍然保持较高的断裂伸长率,不降低电性能的前提下添加了阻燃剂和高补强的填料,使的拉伸强度和氧指数得到大幅度提高。同时大大降低成本。
Description
技术领域
本发明涉及高强度阻高伸率阻燃橡胶绝缘电缆料,还涉及该高强度阻高伸率阻燃橡胶绝缘电缆料的制备工艺。
背景技术
橡胶绝缘中常用的是三元乙丙作为基料,用硫化剂DCP和硫化促进剂TAC,混炼胶的缺点是:断裂伸长率较低(断裂伸长率一般在150%~250%),硫化过程中工艺范围较窄,蒸汽硫化时很容易断裂伸长率不合格。
发明内容
本发明的第一个目的是提供一种高强度高伸率阻燃橡胶绝缘电缆料,有利于无机粉体均匀分散,工艺范围广,连续硫化温度在190℃~210℃之间仍然保持较高的断裂伸长率,同时能大大降低成本;
本发明的第二个目的是提供上述高强度高伸率阻燃橡胶绝缘电缆料的制备工艺。
为达到上述目的,本发明采用的技术方案是:一种高强度高伸率阻燃橡胶绝缘电缆料,由以下重量份的组分组成:
氯化聚乙烯(CPE) 8~14份,
乙烯-辛烯共聚物弹性体(POE) 15~21份,
气相法白炭黑 3~6份,
氢氧化铝 15~19份,
煅烧陶土 13~18份
800#石蜡基橡胶油 5~8份,
活性氧化镁 0.5~1份,
超细滑石粉 4~7份,
氧化锌 1~2份,
环保稳定剂 0.3~0.6份,
微晶蜡 1~2份,
钛白粉 0.5~1份,
4,4′双(α,α二甲基苄基)二苯胺 0.5~0.8份,
过氧化二异丙苯 1~2份,
三聚氰酸三烯丙酯 1~1.5份;
所述乙烯-辛烯共聚物弹性体中辛烯单体的质量份数数在20%~30%之间。
上述高强度高伸率阻燃橡胶绝缘电缆料技术方案中的进一步改进方案如下:
上述方案中,由以下百分含量的组分组成:
氯化聚乙烯(CPE) 12~14份,
乙烯-辛烯共聚物弹性体(POE) 18~20份,
气相法白炭黑 3~6份,
氢氧化铝 15~19份,
煅烧陶土 13~18份,
800#石蜡基橡胶油 5~7份,
活性氧化镁 0.8份,
超细滑石粉 5~7份,
氧化锌 1~1.5份,
环保稳定剂 0.45~0.55份,
微晶蜡 1.5~2份,
钛白粉 0.7~0.9份,
4,4′双(α,α二甲基苄基)二苯胺 0.5~0.6份,
过氧化二异丙苯 1.5份,
三聚氰酸三烯丙酯 1.2~1.3份。
为达到上述目的,上述高强度高伸率阻燃橡胶绝缘电缆料的制备工艺,包括以下步骤:
步骤一. 先将氯化聚乙烯(CPE)8~14份、乙烯-辛烯共聚物弹性体(POE)15~21份按重量百分数在90~110℃密炼机中混炼4~5min,混合均匀;
步骤二. 在所述密炼机中再加入800#石蜡基橡胶油5~8份(为800#石蜡基橡胶油)、活性氧化镁0.5~1份、氧化锌1~2份、环保稳定剂0.3~0.6份、微晶蜡1~2份、钛白粉0.5~1份、4,4′双(α,α二甲基苄基)二苯胺0.5~0.8份,混炼2~3min;
步骤三. 然后,将气相法白炭黑3~6份、氢氧化铝15~19份、煅烧陶土13~18份、超细滑石粉4~7份加入所述密炼机中混炼3~5min,密炼机排出混炼胶料;
步骤四. 将所述混炼胶料在开炼机上薄通1~2次,同时摆胶2~3次,然后经一滤网过滤橡胶;
步骤五. 将过滤好的橡胶存放24小时后将胶料重新放入密炼机混炼,同时加入硫化剂过氧化二异丙苯1~2份、三聚氰酸三烯丙酯1~1.5份混炼2~3min左右排料。
上述制备工艺技术方案中的进一步改进方案如下:
上述方案中,所述步骤四中滤网为三层滤网,分别为40目、80目和40目。
由于上述技术方案的运用,本发明与现有技术相比具有下列优点:
1. 本发明高强度高伸率阻燃橡胶绝缘电缆料及其制备工艺,其采用辛烯单体的质量份数在20%~30%的乙烯-辛烯共聚物弹性体(POE)15~21份与氯化聚乙烯(CPE)8~14份作为基料,由于质量份数在20%~30%的乙烯-辛烯共聚物弹性体的门尼为17粘度较低,温度升高时,胶料***;这样可以湿润无机粉体,有利于无机粉体均匀的分散于基料中,提高了相容性,而且添加了氯化聚乙烯(CPE)后,由于氯化聚乙烯(CPE)门尼较高,克服了POE在混炼时摆胶困难,避免了三辊压延机上开条出片容易拉断的缺陷,提高物理机械性能,在保证电性能的前提下,使工艺性能得到很大提高;POE电性能优异,和氯化聚乙烯并用可以提高并用混炼胶的电气性能;其次,质量份数20%~30%的乙烯-辛烯共聚物弹性体(POE)15~21份与氯化聚乙烯(CPE)8~14份作为基料,门尼粘度较低,在添加相同的填充材料,达到相同门尼粘度时所需要的增塑剂较少,这样可以提高混炼胶的耐热、耐候性能。最后,CPE作为基体材料的一部分由于其分子链中含有氯元素,受热分解,生成不燃性气体,将可燃性气体和氧气稀释而达到阻燃效果。
2. 本发明高强度高伸率阻燃橡胶绝缘电缆料及其制备工艺,其乙烯-辛烯共聚物弹性体(POE)与氯化聚乙烯(CPE)都为主链不含双键的饱和橡胶,他们有共硫化特性,选用DCP作为硫化剂,添加共硫化剂三聚氰酸三烯丙酯(TAC);采用DCP作为硫化体系时,交联和断裂同时发生,为抑制断裂反应,可添加具有官能团的共硫剂,共硫化剂可大大加快硫化速度,提高交联密度,改善硫化胶的耐温性能。CPE本身没有双键,也没有交联结构的点,完全靠过氧化物来交联,在硫化时的高温使过氧化物分解产生的游离基,夺取CPE 长链分子上的氢而出现CPE 的游离基,在硫化助剂TAC 的帮助下,使两个大分子链的游离基连接起来,形成交联网状结构,从而使CPE 橡胶硫化。在此过程中由于极性分子的作用会有HCl分子的产生,这种HCl 气体不仅妨碍了胶体硫化,而且容易使CPE 橡胶产生类似海绵状孔隙而是其物理机械性能恶化。活性氧化镁的加入有效地克服了这一问题。所以氧化镁是很好的吸酸剂、硫化促进剂、CPE热稳定剂。氧化锌可以明显提高POE的硫化速度和交联程度。
3. 本发明高强度高伸率阻燃橡胶绝缘电缆料及其制备工艺,其气相法白炭黑具有粒径小比表面积大,表面活性高的特点,对混炼胶有很好的补强作用,大大提高了并用橡胶的物理机械性能;氢氧化铝受热分解会吸收热量,有利于降温,促进脱氢反应和保护碳层,分解放出的水不仅是一个冷却剂,还是一个稀释剂,氢氧化铝高温下分解生成三氧化二铝覆盖层,覆盖于高聚物的表面,隔绝热、氧传递,使材料的可燃性下降,氧指数增加。将氢氧化铝添加到氯化聚乙烯橡胶中可以提高混炼胶的氧指数;煅烧陶土是在900℃以上取出结晶水的一种无机填充物,它化学性能稳定,挤出产品外观光滑,具有耐热性,耐酸碱性和电性能好的特点,而且同样起着补强作用,且成本较低,这样使得成本大大降低。
4. 本发明高强度高伸率阻燃橡胶绝缘电缆料制备工艺,其步骤四. 将所述混炼胶料在开炼机上薄通1~2次,同时摆胶2~3次,然后经一滤网过滤橡胶,过滤橡胶目的是为了除去混炼胶中粒径较大的杂质,提高混炼胶的电气性能;步骤五将过滤好的橡胶存放24小时后将胶料重新放入密炼机混炼;停放24小试目的:消除混炼时所产生的内应力,减少胶料的收缩;并且停放过程中配合剂仍在橡料中继续扩散,提高了分散的均匀性,同时能使橡胶与补强剂之间进一步生成结合橡胶,提高补强效果。
具体实施方式
实施例1. 一种高强度高伸率阻燃橡胶绝缘电缆料,材料各组份配方为:氯化聚乙烯(CPE)12公斤,乙烯-辛烯共聚物弹性体(POE)19公斤, 800#石蜡基橡胶油 5公斤,活性氧化镁0.8公斤,氧化锌1.5公斤, 超细滑石粉5公斤,环保稳定剂 0.5公斤,微晶蜡1.5公斤,钛白粉 0.8公斤,气相法白炭黑3公斤,煅烧陶土13公斤,氢氧化铝19公斤,4,4′双 (α,α 二甲基苄基 )二苯胺0.6公斤,过氧化二异丙苯1.5公斤,三聚氰酸三烯丙酯1.2公斤。
上述乙烯-辛烯共聚物弹性体中辛烯单体的质量份数在20%~30%。
制备方法:先将氯化聚乙烯(CPE)、乙烯-辛烯共聚物弹性体(POE)按重量百分数在90~110℃密炼机中混炼4-5min,两种材料混合均匀;800#石蜡基橡胶油、活性氧化镁、氧化锌、环保稳定剂、微晶蜡、钛白粉、防老剂4,4′双(α,α二甲基苄基)二苯胺,混炼2-3min;然后将煅烧陶土、气相法白炭黑、氢氧化铝、超细滑石粉,混炼3-5min;密炼机排料,将混炼胶在开炼机上薄通1~2次,同时摆胶2~3次,然后滤橡(三层滤网的目数分别为:40目、80目、40目),将过滤好的橡胶存放24小时后将胶料重新放入密炼机混炼,同时加入硫化剂过氧化二异丙苯、硫化助剂三聚氰酸三烯丙酯混炼2~3min左右排料,将混炼胶在开炼机上薄通1~2次,同时摆胶2~3次,在三辊压延机上开条出片,橡页经过冷却辊冷却,经过粉箱后制得成品。
本实例制备的高强度高伸率阻燃橡胶绝缘电缆料,性能检测数据如下:
老化条件: 135±1℃×168小时。
实施例2. 一种高强度高伸率阻燃橡胶绝缘电缆料,材料各组份配方为:氯化聚乙烯(CPE)12公斤,乙烯-辛烯共聚物弹性体(POE)19公斤,800#石蜡基橡胶油 7公斤,活性氧化镁0.8公斤,氧化锌1.5公斤,超细滑石粉7公斤,环保稳定剂 0.5公斤,微晶蜡1.5公斤,钛白粉 0.8公斤,气相法白炭黑3公斤,煅烧陶土17公斤,氢氧化铝19公斤,4,4′双(α,α二甲基苄基 )二苯胺0.6公斤,过氧化二异丙苯1.5公斤,三聚氰酸三烯丙酯1.2公斤。
上述乙烯-辛烯共聚物弹性体中辛烯单体的质量份数在22%~24%。
制备方法与实施例1中相同。
本实例制备的高强度高伸率阻燃橡胶绝缘电缆料,性能检测数据如下:
老化条件: 135±1℃×168小时。
实施例3. 一种高强度高伸率阻燃橡胶绝缘电缆料,材料各组份配方为:氯化聚乙烯(CPE)14公斤,乙烯-辛烯共聚物弹性体(POE)18公斤,800#石蜡基橡胶油 5公斤,活性氧化镁0.8公斤,氧化锌1.0公斤,超细滑石粉5公斤,环保稳定剂 0.5公斤,微晶蜡2公斤,钛白粉 0.8公斤,气相法白炭黑5公斤,煅烧陶土17公斤,氢氧化铝19公斤,4,4′ 双 (α ,α 二甲基苄基 )二苯胺0.6公斤,过氧化二异丙苯1.5公斤,三聚氰酸三烯丙酯1.2公斤。
上述乙烯-辛烯共聚物弹性体中辛烯单体的质量份数在25%~26%。
本实例制备的高强度高伸率阻燃橡胶绝缘电缆料,性能的检测数据如下:
老化条件: 135±1℃×168小时。
综上,本发明高强度高伸率阻燃橡胶绝缘电缆料及其制备工艺,其采用辛烯单体的质量份数在20%~30%的乙烯-辛烯共聚物弹性体(POE)15~21份与氯化聚乙烯(CPE)8~14份作为基料,由于质量份数在20%~30%的乙烯-辛烯共聚物弹性体的门尼为17粘度较低,温度升高时,混炼胶变得很软;有利于无机粉体添加均匀的混入其基料中,提高了相容性,而且添加了氯化聚乙烯(CPE)后,由于氯化聚乙烯(CPE)门尼较高,克服了混炼胶在混炼时摆胶困难,避免了三辊压延机上开条出片容易拉断的缺陷,提高物理机械性能,在保证电性能的前提下,使工艺性能得到很大提高;其次,质量份数在20%~30%的乙烯-辛烯共聚物弹性体(POE)15~21份与氯化聚乙烯(CPE)8~14份作为基料,门尼粘度较低,在添加相同的填充材料,达到相同门尼粘度时所需要的增塑剂较少,这样可以提高混炼胶的耐热、耐候。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点,其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施,并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种高强度高伸率阻燃橡胶绝缘电缆料,其特征在于:由以下重量份的组分组成:
氯化聚乙烯(CPE) 8~14份,
乙烯-辛烯共聚物弹性体(POE) 15~21份,
气相法白炭黑 3~6份,
氢氧化铝 15~19份,
煅烧陶土 13~18份,
800#石蜡基橡胶油 5~8份,
活性氧化镁 0.5~1份,
超细滑石粉 4~7份,
氧化锌 1~2份,
环保稳定剂 0.3~0.6份,
微晶蜡 1~2份,
钛白粉 0.5~1份,
4,4′双(α,α二甲基苄基)二苯胺 0.5~0.8份,
过氧化二异丙苯 1~2份,
三聚氰酸三烯丙酯 1~1.5份;
所述乙烯-辛烯共聚物弹性体中辛烯单体的质量份数在20%~30%之间。
2.如权利要求1所述的高强度高伸率阻燃橡胶绝缘电缆料的制备工艺,其特征在于:包括以下步骤:
步骤一. 先将氯化聚乙烯(CPE)8~14份、乙烯-辛烯共聚物弹性体(POE)15~21份在90~110℃密炼机中混炼4~5min,混合均匀;
步骤二. 在所述密炼机中再加入800#石蜡基橡胶油5~8份、活性氧化镁0.5~1份、氧化锌1~2份、环保稳定剂0.3~0.6份、微晶蜡1~2份、钛白粉0.5~1份、4,4′双(α,α二甲基苄基)二苯胺0.5~0.8份,混炼2~3min;
步骤三. 然后,将气相法白炭黑3~6份、氢氧化铝15~19份、煅烧陶土13~18份、超细滑石粉4~7份加入所述密炼机中混炼3~5min,密炼机排出混炼胶料;
步骤四. 将所述混炼胶料在开炼机上薄通1~2次,同时摆胶2~3次,然后经一滤网过滤橡胶;
步骤五. 将过滤好的橡胶存放24小时后将胶料重新放入密炼机混炼,同时加入硫化剂过氧化二异丙苯1~2份、三聚氰酸三烯丙酯1~1.5份混炼2~3min排料。
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