CN114790307A - 一种水冷电缆护套用浅色绝缘耐磨丁苯橡胶组合物及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水冷电缆护套用浅色绝缘耐磨丁苯橡胶组合物，包括如下重量份数的组分：丁苯橡胶70～100份、天然橡胶0～30份、氧化锌2～5份、硬脂酸1～3份、白炭黑40～60份、硅微粉5～15份、云母粉40～60份、硅烷偶联剂2～4份、环烷油5～15份、防老剂2～4份、防护蜡1～3份、硫磺0～1份、促进剂3～6份。本发明制备的丁苯橡胶产品不仅具有优异的物理机械性能，而且制品绝缘、耐磨且耐电击穿，符合主机厂对制品的要求，具有很高的经济价值。
Description
技术领域
本发明属于橡胶领域，涉及一种应用于橡胶产品的绝缘耐磨橡胶配方，具体涉及一种水冷电缆护套用浅色绝缘耐磨丁苯橡胶组合物及其制备方法。
背景技术
三元乙丙橡胶是由乙烯、丙烯和少量的非共轭二烯烃组成的共聚物，其主链由化学稳定的饱和烃组成，只在侧链中含有不饱和双键，因此其耐热、耐候性能优异，广泛用于汽车部件、建筑用防水材料、电线电缆护套、耐热胶管等领域。水冷电缆护套是电缆不可缺少的中间结构部分，起着保护电缆的作用，保证电缆的通电安全，使铜丝和水、空气等介质隔绝，避免出现漏电现象。随着市场的快速发展，客户对水冷电缆提出更高的要求，如耐油性、耐磨性等，而采用三元乙丙橡胶就难以满足现有技术要求。
考虑到水冷电缆护套长期苛刻的工作环境，对于耐磨损性能的技术要求非常严格。对于绝缘材料的性能要求的提高，传统的三元乙丙橡胶已不能满足要求，因此研究一种非三元乙丙橡胶绝缘材料对开发水冷电缆护套至关重要。
丁苯橡胶由于具有相对较好的耐油和耐磨损性，因而经常被用作胶管制品中。由于丁苯橡胶在混炼时对配合剂(如极性的无机填料、防老剂)的湿润能力差，影响了加工性能，且浅色丁苯橡胶因大量填充无机填料后耐低温性能较差，而水冷电缆护套使用温度在-40～100℃，因此无法满足水冷电缆护套在低至温度-40℃的使用工况。
发明内容
本发明的目的是针对现有三元乙丙橡胶不能满足水冷电缆护套各种性能要求的问题，提供一种水冷电缆护套用浅色绝缘耐磨丁苯橡胶组合物。
本发明的目的是通过以下技术方案实现：
一种水冷电缆护套用浅色绝缘耐磨丁苯橡胶组合物，它是由如下重量份数的组分制成的：丁苯橡胶70～100份、天然橡胶0～30份、氧化锌2～5份、硬脂酸1～3份、白炭黑40～60份、硅微粉5～15份、云母粉40～60份、硅烷偶联剂2～4份、环烷油5～15份、老剂2～4份、防护蜡1～3份、硫磺0～1份、促进剂3～6份；所述的丁苯橡胶和天然橡胶的总量为100重量份，本发明以丁苯橡胶为主体，一是保证共混胶的绝缘性，二是保证胶料的耐磨性要求。
作为本发明所述的水冷电缆护套用浅色绝缘耐磨丁苯橡胶组合物其中一个优选技术方案，考虑到硫化速度，所述的水冷电缆护套用浅色绝缘耐磨丁苯橡胶组合物是由如下重量份数的组分制成的：丁苯橡胶70～100份、天然橡胶0～30份、氧化锌2～5份、硬脂酸1～3份、白炭黑40～60份、硅微粉5～15份、云母粉40～60份、硅烷偶联剂2～4份、环烷油5～15份、老剂2～4份、防护蜡1～3份、硫磺0.5～1份、促进剂3～6份。
作为本发明所述的水冷电缆护套用浅色绝缘耐磨丁苯橡胶组合物其中一个优选技术方案，为了改善丁苯橡胶加工性能和耐低温性能，所述的水冷电缆护套用浅色绝缘耐磨丁苯橡胶组合物是由如下重量份数的组分制成的：丁苯橡胶70～85份、天然橡胶15～30份、氧化锌2～5份、硬脂酸1～3份、白炭黑40～60份、硅微粉5～15份、云母粉40～60份、硅烷偶联剂2～4份、环烷油5～15份、老剂2～4份、防护蜡1～3份、硫磺0.5～1份、促进剂3～6份。
所述的丁苯橡胶为乳聚丁苯橡胶，苯乙烯含量为23.5±0.5％，门尼粘度ML(1+4)100℃为50±5；聚合物防老剂类型为非污染型。
所述的硅微粉为
或
中的一种或几种，优选为
所述的硅烷偶联剂为硅烷偶联剂A151。
所述的环烷油为环烷油YN4010。
所述的防老剂为Vanox MTI、Vanox ZS或Lowinox CPL中的一种或几种组合，优选为选自Vanox MTI和Vanox ZS中的一种与Lowinox CPL按照重量比1:1～1:2的组合。
所述的防护蜡为防护蜡Antilux 654。
所述的促进剂为促进剂CZ、促进剂TBzTD-80或促进剂DTDC中的一种或几种混合，优选为促进剂CZ、促进剂TBzTD-80和促进剂DTDC按照重量比2:1:1的组合。
本发明的另一个目的是提供一种所述的水冷电缆护套用浅色绝缘耐磨丁苯橡胶组合物的制备方法，包括以下步骤：
步骤(1)、密炼机通水冷却，控制密炼机工作室温度不超过60℃，先将丁苯橡胶、天然橡胶、防老剂和防护蜡混炼1～2min，接着加入氧化锌、硬脂酸、白炭黑、硅微粉、硅烷偶联剂和环烷油混炼4～6min；最后，加入云母粉混炼2～4min；密炼机关闭冷却，继续混练，待密炼机温度升至140℃时排胶，移至开放式炼胶机上进行薄通出片，冷却至室温(20～30℃)；
步骤(2)、将步骤(1)制得的混合物投入密炼机中，加入硫磺和促进剂混炼，胶料温度控制在80～100℃，混炼2～3min，移至开放式炼胶机上进行薄通出片；静置稳定8小时，获得丁苯橡胶材料；
步骤(3)、将丁苯橡胶材料置于平板硫化机中进行硫化，硫化温度150±3℃，硫化时间30min，获得丁苯橡胶组合物。
本发明的另一个目的是提供所述的水冷电缆护套用浅色绝缘耐磨丁苯橡胶组合物在制备水冷电缆护套的应用。
本发明的有益效果：
本发明选用环烷油YN4010，其具有优良的光、热稳定性，且氮、硫、氧等杂环化合物含量极低，有效地避免了因上述物质导致橡胶制品的色变、老化和在日光照射下聚合物龟裂的情况，同时环烷油YN4010粘度高，能否改善填充橡胶加工性能，由于该环烷油凝点低，填充至橡胶中也能够增强橡胶的耐寒性。
本发明选用云母粉，为片状填料，晶片表面光滑，可提高橡胶的抗磨性能(摩擦系数低)。本发明选用硅微粉取代部分白炭黑作为填料，在硅烷偶联剂存在的情况下，硅微粉在丁苯橡胶中分散性好，可以改善混炼工艺，并能提高硫化胶的硫化速度，硫化橡胶的扯断强度、永久变形等机械性能均有明显改善，尤其增强了橡胶制品的耐磨性。同时也利于降低生产成本。
本发明选用防护蜡Antilux 654，因其低溶解度，会迁移到硫化橡胶表面以中等速度形成一层保护膜，保护膜使橡胶制品具有很好的抗动态应力稳定性，保证水冷电缆护套在温度高至50℃时使用也很稳定。
防老剂Vanox ZS和Lowinox CPL属于酚类防老剂，本发明加入防老剂Vanox ZS或Lowinox CPL，能够保证浅色橡胶制品即使长时间光照颜色基本保持不变，不易挥发，保护效力持久，对硫化速度和橡胶的物理机械性能均匀无影响；防老剂Vanox MTI是一种非污染、不变色的抗氧化剂，与酚类防老剂协同作用保证浅色橡胶制品即使长时间光照颜色基本保持不变，同时提高橡胶制品耐高温性能。
本发明丁苯橡胶产品不仅具有优异的物理机械性能，而且制品绝缘、耐磨且耐电击穿，符合主机厂对制品食品级的要求，具有很高的经济价值。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的技术方案进一步说明。
表1.实施例1-3和对比例1-2橡胶组合物的组分以及重量份数
注：三元乙丙橡胶没有自补强性，白炭黑用量相对较高。
实施例1
一种水冷电缆护套用浅色绝缘耐磨丁苯橡胶组合物，其组分和重量份数如表1所示，按照以下制备方法进行制备：
(1)、密炼机通水冷却，控制密炼机工作室温度不超过60℃，先将丁苯橡胶、天然橡胶、防老剂和防护蜡混炼1～2min，接着加入氧化锌、硬脂酸、白炭黑、硅微粉、硅烷偶联剂和环烷油混炼4～6min；最后，加入云母粉混炼2～4min；密炼机关闭冷却，继续混练，待密炼机温度升至140℃时排胶，移至开放式炼胶机上进行薄通出片，冷却至室温(20～30℃)；
(2)、将步骤(1)制得的混合物投入密炼机中，加入硫磺和促进剂混炼，胶料温度控制在80～100℃，混炼2～3min，移至开放式炼胶机上进行薄通出片；静置稳定8小时，获得丁苯橡胶材料；
(3)、将丁苯橡胶材料在平板硫化机中进行硫化，硫化温度150℃，硫化时间30min，获得丁苯橡胶组合物，丁苯橡胶组合物的相关性能达到硬度70±5邵A，拉伸强度大于10MPa。
实施例2
一种水冷电缆护套用浅色绝缘耐磨丁苯橡胶组合物，其组分和重量份数如表1所示，按照实施例1制备方法制备得到。
实施例3
一种水冷电缆护套用浅色绝缘耐磨丁苯橡胶组合物，其组分和重量份数如表1所示，按照实施例1制备方法制备得到。
对比例1
一种三元乙丙橡胶组合物，其组分和重量份数如表1所示，按照实施例1制备方法制备得到。
实施例1-3、对比例1制成的橡胶产品按照《GB/T531.1-2008》、《GB9867-2008》检测标准进行检测试验，结果如表2所示。
表2.实施例1-3和对比例1橡胶组合物的性能参数
结果分析：从表2的数据可以得出，本发明丁苯橡胶组合物的技术指标完全符合技术指标要求，在绝缘性能优异的情况下，同时具备高耐磨性能，满足目前客户对水冷电缆护套制品提出的要求。
Claims (10)
1.一种水冷电缆护套用浅色绝缘耐磨丁苯橡胶组合物，其特征在于：它是由如下重量份数的组分制成的：丁苯橡胶70～100份、天然橡胶0～30份、氧化锌2～5份、硬脂酸1～3份、白炭黑40～60份、硅微粉5～15份、云母粉40～60份、硅烷偶联剂2～4份、环烷油5～15份、防老剂2～4份、防护蜡1～3份、硫磺0～1份、促进剂3～6份。
2.根据权利要求1所述的水冷电缆护套用浅色绝缘耐磨丁苯橡胶组合物，其特征在于：它是由如下重量份数的组分制成的：丁苯橡胶70～100份、天然橡胶0～30份、氧化锌2～5份、硬脂酸1～3份、白炭黑40～60份、硅微粉5～15份、云母粉40～60份、硅烷偶联剂2～4份、环烷油5～15份、老剂2～4份、防护蜡1～3份、硫磺0.5～1份、促进剂3～6份。
3.根据权利要求1所述的水冷电缆护套用浅色绝缘耐磨丁苯橡胶组合物，其特征在于：它是由如下重量份数的组分制成的：丁苯橡胶70～85份、天然橡胶15～30份、氧化锌2～5份、硬脂酸1～3份、白炭黑40～60份、硅微粉5～15份、云母粉40～60份、硅烷偶联剂2～4份、环烷油5～15份、老剂2～4份、防护蜡1～3份、硫磺0.5～1份、促进剂3～6份。
4.根据权利要求1、2或3所述的水冷电缆护套用浅色绝缘耐磨丁苯橡胶组合物，其特征在于：所述的硅微粉为
M3000、
M4000或
M6000中的一种或几种组合。
5.根据权利要求1、2或3所述的水冷电缆护套用浅色绝缘耐磨丁苯橡胶组合物，其特征在于：所述的硅烷偶联剂为硅烷偶联剂A151；所述的环烷油为环烷油YN4010。
6.根据权利要求1、2或3所述的水冷电缆护套用浅色绝缘耐磨丁苯橡胶组合物，其特征在于：所述的防老剂为Vanox MTI、Vanox ZS或Lowinox CPL中的一种或几种组合；优选为选自Vanox MTI和Vanox ZS中的一种与Lowinox CPL按照重量比1:1～1:2的组合。
7.根据权利要求1所述的水冷电缆护套用浅色绝缘耐磨丁苯橡胶组合物，其特征在于：所述的防护蜡为Antilux 654。
8.根据权利要求1所述的水冷电缆护套用浅色绝缘耐磨丁苯橡胶组合物，其特征在于：所述的促进剂为TBzTD-80、CZ或DTDC中的一种或几种混合。
9.一种权利要求1所述的水冷电缆护套用浅色绝缘耐磨丁苯橡胶组合物的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤(1)、密炼机通水冷却，控制密炼机工作室温度不超过60℃，先将丁苯橡胶、天然橡胶、防老剂和防护蜡混炼1～2min，接着加入氧化锌、硬脂酸、白炭黑、硅微粉、硅烷偶联剂和环烷油混炼4～6min；最后，加入云母粉混炼2～4min；密炼机关闭冷却，继续混练，待密炼机温度升至140℃时排胶，移至开放式炼胶机上进行薄通出片，冷却至室温；
步骤(2)、将步骤(1)制得的混合物投入密炼机中，加入硫磺和促进剂混炼，胶料温度控制在80～100℃，混炼2～3min，移至开放式炼胶机上进行薄通出片；静置稳定8小时，获得丁苯橡胶材料；
步骤(3)、将丁苯橡胶材料在平板硫化机中进行硫化，硫化温度150±3℃，硫化时间30min，获得丁苯橡胶组合物。
10.权利要求1、2或3所述的水冷电缆护套用浅色绝缘耐磨丁苯橡胶组合物在制备水冷电缆护套的应用。
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-
2022
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