CN109265779A - 一种阻燃绝缘电缆料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种阻燃绝缘电缆料及其制备方法，所述阻燃绝缘电缆料由以下重量份数的原料制成：丁腈橡胶25‑40份，聚丁二烯橡胶25‑35份，氯乙烯‑丙烯酸酯共聚物15‑25份，聚酰亚胺纤维5‑10份，阻燃剂15‑25份，填充剂8‑15份，防老剂3‑8份，软化剂10‑23份，促进剂1‑3份和交联剂2‑6份。本发明所得阻燃电缆料电缆料强度和韧性好，耐高低温性能优异，阻燃性能优异。

Description

一种阻燃绝缘电缆料及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种阻燃绝缘电缆料及其制备方法。
背景技术
电力电缆的表面需要覆盖电缆料，电缆料是构成高压、特高压输变电设备和网路的技术核心与关键，其性能的高低与稳定直接关系到了整个输电网络的电压等级与安全，现有电缆料强度低、耐高低温性能差，影响电力电缆的使用寿命。
公开号为CN108164878A的中国专利申请公开了一种防腐耐磨阻燃电缆料，包括聚氯乙烯树脂20～50份，EVA树脂10～20份，氯丁橡胶15～30份，增塑剂10～20份，填料15～30份，氢氧化铝7～8份，氢氧化镁8～10份，抑烟剂6～12份，防腐剂2～5份，稳定剂3～6份，抗氧剂0.5～3份，交联剂2～3份，润滑剂0.4～2.0份，防蚁鼠剂1～3份，甲壳素4～6份，纳米二氧化硅8～12份，无机含银离子硅酸盐6～9份。该发明采用聚乙烯树脂、EVA树脂以及氯丁橡胶材料，通过添加防腐剂、抗磨剂、防蚁鼠剂以及阻燃剂，使得电缆料拥有较好的机械性能、耐腐蚀性能、阻燃性能、稳定性能、防蚁鼠性能、耐老化性能，并且延长了电缆料的使用寿命。但是，该专利耐高温性能差，而且原料种类多，成本高。
公开号为CN108410045A的中国专利申请公开了一种耐高温的阻燃无毒电缆料。电缆料中包括如下组分：聚烯烃类热塑性弹性体、聚氨酯弹性体橡胶、三元乙丙橡胶、陶粉、偏苯三酸三辛酯、硬脂酸锌、增强剂、纳米二氧化硅、硅烷偶联剂、阻燃剂、抑烟剂和抗氧剂。其中，陶粉是由凹凸棒石粘土、蒙脱土、海泡石等材料经过改性、煅烧和研磨后得到粉末。聚氨酯弹性体橡胶为聚己内酯型的热塑性聚氨酯弹性体橡胶，增强剂为高耐磨炭黑；阻燃剂为纳米二氧化铝、纳米二氧化镁和氧化锑的混合物，混合物中三者的质量比2:4:3；抑烟剂为硼酸锌、三氧化钼和有机改性蒙脱土中的一种。该型电缆料的耐高温性能突出，并且具有良好的阻燃性能，非常绿色安全。但是，该专利聚烯烃类热塑性弹性体用量大，影响电缆料的强度。
发明内容
为克服上述缺陷，本发明的目的在于提供一种阻燃绝缘电缆料及其制备方法。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种阻燃绝缘电缆料，由以下重量份数的原料制成：
丁腈橡胶25-40份，聚丁二烯橡胶25-35份，氯乙烯-丙烯酸酯共聚物15-25份，聚酰亚胺纤维5-10份，阻燃剂15-25份，填充剂8-15份，防老剂3-8份，软化剂10-23份，促进剂1-3份和交联剂2-6份。
优选地，所述阻燃剂为双酚A双（二苯基磷酸酯）BDP、聚苯基磷酸间苯二酚酯PRPP和对苯二酚双（二苯基磷酸酯）HDP中一种或几种。
优选地，所述填充剂为炭黑N330、炭黑N550或者炭黑N660。
优选地，所述防老剂为OD、MB和4010NA中一种或几种。
优选地，所述的软化剂为石蜡油、环烷油或者羟基硅油。
优选地，所述促进剂为促进剂M、DM、TBTD或者TMTD。
优选地，所述交联剂为过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰、2，5-二甲基-2，5-二（叔丁基过氧基）己烷、1，3-双（2-叔丁基过氧基异丙基）苯和1，4-双叔丁基过氧异丙基苯中一种或几种。
一种上述的阻燃绝缘电缆料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将丁腈橡胶、聚丁二烯橡胶、氯乙烯-丙烯酸酯共聚物和聚酰亚胺纤维加入高速混合机中，30-50℃条件下混合5-10min；
（2）将步骤（1）得到的胶料加入密炼机中，加入阻燃剂、填充剂、防老剂和软化剂，100-120℃条件下混炼6-12min；
（3）将步骤（2）得到的混合料加入双螺杆造粒机中，加入其余原料，熔融共混造粒，即得。
本发明的积极有益效果：
1. 本发明丁腈橡胶耐油性极好，耐磨性较高，耐热性较好，粘接力强；聚丁二烯橡胶具有优异的高弹性、耐寒性和耐磨损性能，相容性好；氯乙烯-丙烯酸酯共聚物抗冲击强度高，透明性、耐候性、耐酸碱性好，易加工；本发明丁腈橡胶和氯乙烯-丙烯酸酯共聚物增强了聚丁二烯橡胶的强度，丁腈橡胶、聚丁二烯橡胶、氯乙烯-丙烯酸酯共聚物合用为基材，强度高，韧性好，耐高低温性能优异。聚酰亚胺纤维与基材形成互穿的网络结构，耐辐照，同时增强了电缆料的阻燃效果。本发明各种原料合用，所得阻燃电缆料拉伸强度≥25MPa，断裂强度≥29MPa，拉伸伸长率≥346%，电缆料强度和韧性好；热空气老化处理后拉伸伸长率保持率≥89.2%，耐高温性能优异；压缩耐寒系数≥0.25，耐低温性能优异；阻燃等级为UL94-0，阻燃性能优异。
2. 本发明所述阻燃剂为双酚A双（二苯基磷酸酯）BDP、聚苯基磷酸间苯二酚酯PRPP和对苯二酚双（二苯基磷酸酯）HDP中一种或几种，属于有机磷类阻燃剂，透明、低烟、低毒，与橡胶基材的相容性好，在发挥高校阻燃特性的同时，对基材的力学性能影响较小。所述填充剂为炭黑N330、炭黑N550或者炭黑N660，提高橡胶的机械强度，补强效果好。所述防老剂为OD、MB和4010NA中一种或几种，进一步提高了橡胶材料的抗老化性能。所述的软化剂为石蜡油、环烷油或者羟基硅油为软化剂，提高胶料的流动性，缩短混炼时间，促进各种原料快速和均匀分散。所述促进剂为促进剂M、DM、TBTD或者TMTD，促进胶料的硫化。所述交联剂为过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰、2，5-二甲基-2，5-二（叔丁基过氧基）己烷、1，3-双（2-叔丁基过氧基异丙基）苯和1，4-双叔丁基过氧异丙基苯中一种或几种，利于各原料之间交联，提高了电缆料的力学性能。
3. 本发明电缆料的制备方法简单，各原料混合均匀，交联效果好，所得橡胶材料强度高，韧性好，防腐蚀，耐高低温性能优异。
具体实施方式
下面结合一些具体实施方式，对本发明进一步说明。
实施例1
一种阻燃绝缘电缆料，由以下重量份数的原料制成：
丁腈橡胶25份，聚丁二烯橡胶25份，氯乙烯-丙烯酸酯共聚物15份，聚酰亚胺纤维5份，阻燃剂15份，填充剂8份，防老剂3份，软化剂10-23份，促进剂1份和交联剂2份。
所述阻燃剂为双酚A双（二苯基磷酸酯）BDP。
所述填充剂为炭黑N330。
所述防老剂为OD。
所述的软化剂为石蜡油。
所述促进剂为促进剂M。
所述交联剂为过氧化二异丙苯。
上述的阻燃绝缘电缆料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将丁腈橡胶、聚丁二烯橡胶、氯乙烯-丙烯酸酯共聚物和聚酰亚胺纤维加入高速混合机中，50℃条件下混合5min；
（2）将步骤（1）得到的胶料加入密炼机中，加入阻燃剂、填充剂、防老剂和软化剂，100℃条件下混炼10min；
（3）将步骤（2）得到的混合料加入双螺杆造粒机中，加入其余原料，熔融共混造粒，即得。
实施例2
一种阻燃绝缘电缆料，由以下重量份数的原料制成：
丁腈橡胶28份，聚丁二烯橡胶28份，氯乙烯-丙烯酸酯共聚物16份，聚酰亚胺纤维6份，阻燃剂16份，填充剂9份，防老剂4份，软化剂12份，促进剂1.2份和交联剂2份。
所述阻燃剂为聚苯基磷酸间苯二酚酯PRPP。
所述填充剂为炭黑N550。
所述防老剂为MB。
所述的软化剂为环烷油。
所述促进剂为促进剂DM。
所述交联剂为过氧化苯甲酰。
上述的阻燃绝缘电缆料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将丁腈橡胶、聚丁二烯橡胶、氯乙烯-丙烯酸酯共聚物和聚酰亚胺纤维加入高速混合机中，30℃条件下混合6min；
（2）将步骤（1）得到的胶料加入密炼机中，加入阻燃剂、填充剂、防老剂和软化剂，110℃条件下混炼6min；
（3）将步骤（2）得到的混合料加入双螺杆造粒机中，加入其余原料，熔融共混造粒，即得。
实施例3
一种阻燃绝缘电缆料，由以下重量份数的原料制成：
丁腈橡胶30份，聚丁二烯橡胶29份，氯乙烯-丙烯酸酯共聚物18份，聚酰亚胺纤维7份，阻燃剂18份，填充剂9份，防老剂5份，软化剂14份，促进剂1.5份和交联剂3份。
所述阻燃剂为对苯二酚双（二苯基磷酸酯）HDP。
所述填充剂为炭黑N660。
所述防老剂为4010NA。
所述的软化剂为羟基硅油。
所述促进剂为促进剂TBTD。
所述交联剂为2，5-二甲基-2，5-二（叔丁基过氧基）己烷。
上述的阻燃绝缘电缆料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将丁腈橡胶、聚丁二烯橡胶、氯乙烯-丙烯酸酯共聚物和聚酰亚胺纤维加入高速混合机中，40℃条件下混合10min；
（2）将步骤（1）得到的胶料加入密炼机中，加入阻燃剂、填充剂、防老剂和软化剂，120℃条件下混炼8min；
（3）将步骤（2）得到的混合料加入双螺杆造粒机中，加入其余原料，熔融共混造粒，即得。
实施例4
一种阻燃绝缘电缆料，由以下重量份数的原料制成：
丁腈橡胶32份，聚丁二烯橡胶30份，氯乙烯-丙烯酸酯共聚物20份，聚酰亚胺纤维7份，阻燃剂20份，填充剂10份，防老剂5份，软化剂15份，促进剂1.8份和交联剂4份。
所述阻燃剂为双酚A双（二苯基磷酸酯）BDP。
所述填充剂为炭黑N330。
所述防老剂为4010NA。
所述的软化剂为羟基硅油。
所述促进剂为促进剂TMTD。
所述交联剂为2，5-二甲基-2，5-二（叔丁基过氧基）己烷。
上述的阻燃绝缘电缆料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将丁腈橡胶、聚丁二烯橡胶、氯乙烯-丙烯酸酯共聚物和聚酰亚胺纤维加入高速混合机中，40℃条件下混合8min；
（2）将步骤（1）得到的胶料加入密炼机中，加入阻燃剂、填充剂、防老剂和软化剂，110℃条件下混炼10min；
（3）将步骤（2）得到的混合料加入双螺杆造粒机中，加入其余原料，熔融共混造粒，即得。
实施例5
一种阻燃绝缘电缆料，由以下重量份数的原料制成：
丁腈橡胶33份，聚丁二烯橡胶31份，氯乙烯-丙烯酸酯共聚物21份，聚酰亚胺纤维7份，阻燃剂22份，填充剂10份，防老剂6份，软化剂16份，促进剂2份和交联剂5份。
所述阻燃剂为聚苯基磷酸间苯二酚酯PRPP。
所述填充剂为炭黑N550。
所述防老剂为OD。
所述的软化剂为石蜡油。
所述促进剂为促进剂M。
所述交联剂为1，3-双（2-叔丁基过氧基异丙基）苯。
上述的阻燃绝缘电缆料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将丁腈橡胶、聚丁二烯橡胶、氯乙烯-丙烯酸酯共聚物和聚酰亚胺纤维加入高速混合机中，45℃条件下混合6min；
（2）将步骤（1）得到的胶料加入密炼机中，加入阻燃剂、填充剂、防老剂和软化剂，120℃条件下混炼6min；
（3）将步骤（2）得到的混合料加入双螺杆造粒机中，加入其余原料，熔融共混造粒，即得。
实施例6
一种阻燃绝缘电缆料，由以下重量份数的原料制成：
丁腈橡胶35份，聚丁二烯橡胶32份，氯乙烯-丙烯酸酯共聚物22份，聚酰亚胺纤维8份，阻燃剂24份，填充剂12份，防老剂6份，软化剂18份，促进剂2.2份和交联剂5.5份。
所述阻燃剂为对苯二酚双（二苯基磷酸酯）HDP。
所述填充剂为炭黑N660。
所述防老剂为MB。
所述的软化剂为环烷油。
所述促进剂为DM。
所述交联剂为1，4-双叔丁基过氧异丙基苯。
上述的阻燃绝缘电缆料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将丁腈橡胶、聚丁二烯橡胶、氯乙烯-丙烯酸酯共聚物和聚酰亚胺纤维加入高速混合机中，50℃条件下混合5min；
（2）将步骤（1）得到的胶料加入密炼机中，加入阻燃剂、填充剂、防老剂和软化剂，100℃条件下混炼12min；
（3）将步骤（2）得到的混合料加入双螺杆造粒机中，加入其余原料，熔融共混造粒，即得。
实施例7
一种阻燃绝缘电缆料，由以下重量份数的原料制成：
丁腈橡胶37份，聚丁二烯橡胶33份，氯乙烯-丙烯酸酯共聚物23份，聚酰亚胺纤维8份，阻燃剂25份，填充剂14份，防老剂7份，软化剂20份，促进剂2.6份和交联剂6份。
所述阻燃剂为双酚A双（二苯基磷酸酯）BDP。
所述填充剂为炭黑N330。
所述防老剂为 4010NA。
所述的软化剂为羟基硅油。
所述促进剂为促进剂TBTD。
所述交联剂为过氧化二异丙苯。
上述的阻燃绝缘电缆料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将丁腈橡胶、聚丁二烯橡胶、氯乙烯-丙烯酸酯共聚物和聚酰亚胺纤维加入高速混合机中， 35℃条件下混合6min；
（2）将步骤（1）得到的胶料加入密炼机中，加入阻燃剂、填充剂、防老剂和软化剂，110℃条件下混炼11min；
（3）将步骤（2）得到的混合料加入双螺杆造粒机中，加入其余原料，熔融共混造粒，即得。
实施例8
一种阻燃绝缘电缆料，由以下重量份数的原料制成：
丁腈橡胶40份，聚丁二烯橡胶35份，氯乙烯-丙烯酸酯共聚物25份，聚酰亚胺纤维10份，阻燃剂25份，填充剂15份，防老剂8份，软化剂23份，促进剂3份和交联剂6份。
所述阻燃剂为对苯二酚双（二苯基磷酸酯）HDP。
所述填充剂为炭黑N660。
所述防老剂为OD。
所述的软化剂为石蜡油。
所述促进剂为促进剂TMTD。
所述交联剂为1，3-双（2-叔丁基过氧基异丙基）苯。
上述的阻燃绝缘电缆料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将丁腈橡胶、聚丁二烯橡胶、氯乙烯-丙烯酸酯共聚物和聚酰亚胺纤维加入高速混合机中，40℃条件下混合7min；
（2）将步骤（1）得到的胶料加入密炼机中，加入阻燃剂、填充剂、防老剂和软化剂，120℃条件下混炼10min；
（3）将步骤（2）得到的混合料加入双螺杆造粒机中，加入其余原料，熔融共混造粒，即得。
对比实施例1
本实施例绝缘电缆料与实施例4基本相同，相同之处不重述，有些不同的是：一种阻燃绝缘电缆料，由以下重量份数的原料制成：
丁腈橡胶42份，聚丁二烯橡胶40份，聚酰亚胺纤维7份，阻燃剂20份，填充剂10份，防老剂5份，软化剂15份，促进剂1.8份和交联剂4份。
对比实施例2
本实施例绝缘电缆料与实施例4基本相同，相同之处不重述，有些不同的是：一种阻燃绝缘电缆料，由以下重量份数的原料制成：
三元乙丙橡胶32份，聚丁二烯橡胶30份，氯乙烯-丙烯酸酯共聚物20份，聚酰亚胺纤维7份，阻燃剂20份，填充剂10份，防老剂5份，软化剂15份，促进剂1.8份和交联剂4份。
对实施例3
本实施例绝缘电缆料与实施例4基本相同，相同之处不重述，有些不同的是：一种阻燃绝缘电缆料，由以下重量份数的原料制成：
丁腈橡胶32份，聚丁二烯橡胶30份，氯乙烯-丙烯酸酯共聚物20份，阻燃剂20份，填充剂10份，防老剂5份，软化剂15份，促进剂1.8份和交联剂4份。
本发明实施例1-8以及对比实施例1-3阻燃绝缘电缆料的检测结果见下表1。
表1 本发明实施例1-8以及对比实施例1-3阻燃绝缘电缆料的检测结果
由表1可知，本发明实施例1-8的阻燃绝缘电缆料拉伸强度≥25MPa，断裂强度≥29MPa，拉伸伸长率≥346%，电缆料强度和韧性好；热空气老化处理后拉伸伸长率保持率≥89.2%，耐高温性能优异；压缩耐寒系数≥0.25，耐低温性能优异；阻燃等级为UL94-0，阻燃性能优异。
对比实施例1省略氯乙烯-丙烯酸酯共聚物的使用，拉伸强度、断裂强度、拉伸伸长率和压缩耐寒系数下降明显；对比实施例2将丁腈橡胶替换为三元乙丙橡胶，热空气老化后拉伸伸长率下降明显；对比实施例3省略聚酰亚胺纤维的使用，拉伸强度、断裂强度和拉伸伸长率下降明显。

Claims (8)

1.一种阻燃绝缘电缆料，其特征在于，由以下重量份数的原料制成：
丁腈橡胶25-40份，聚丁二烯橡胶25-35份，氯乙烯-丙烯酸酯共聚物15-25份，聚酰亚胺纤维5-10份，阻燃剂15-25份，填充剂8-15份，防老剂3-8份，软化剂10-23份，促进剂1-3份和交联剂2-6份。
2.根据权利要求1所述的阻燃绝缘电缆料，其特征在于，所述阻燃剂为双酚A双（二苯基磷酸酯）、聚苯基磷酸间苯二酚酯和对苯二酚双（二苯基磷酸酯）中一种或几种。
3.根据权利要求1所述的阻燃绝缘电缆料，其特征在于，所述填充剂为炭黑N330、炭黑N550或者炭黑N660。
4.根据权利要求1所述的阻燃绝缘电缆料，其特征在于，所述防老剂为OD、MB和4010NA中一种或几种。
5.根据权利要求1所述的阻燃绝缘电缆料，其特征在于，所述的软化剂为石蜡油、环烷油或者羟基硅油。
6.根据权利要求1所述的阻燃绝缘电缆料，其特征在于，所述促进剂为促进剂M、DM、TBTD或者TMTD。
7.根据权利要求1所述的阻燃绝缘电缆料，其特征在于，所述交联剂为过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰、2，5-二甲基-2，5-二（叔丁基过氧基）己烷、1，3-双（2-叔丁基过氧基异丙基）苯和1，4-双叔丁基过氧异丙基苯中一种或几种。
8.一种权利要求1所述的阻燃绝缘电缆料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将丁腈橡胶、聚丁二烯橡胶、氯乙烯-丙烯酸酯共聚物和聚酰亚胺纤维加入高速混合机中，30-50℃条件下混合5-10min；
（2）将步骤（1）得到的胶料加入密炼机中，加入阻燃剂、填充剂、防老剂和软化剂，100-120℃条件下混炼6-12min；
（3）将步骤（2）得到的混合料加入双螺杆造粒机中，加入其余原料，熔融共混造粒，即得。
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