CN101290818B - 氯化聚乙烯绝缘料组合物及绝缘电缆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种氯化聚乙烯绝缘料组合物。该绝缘料组合物包含以下重量份的成分：氯化聚乙烯60份、40份EPDM、5～8份复合稀土稳定剂REC-LS、3-5份噻二唑类衍生物硫化剂、1.5-2份醛胺缩合物促进剂。本发明还公开了使用氯化聚乙烯绝缘料组合物制作的绝缘电缆。本发明满足了低压橡皮绝缘电线的绝缘性能要求，同时使其具有耐气候老化、耐寒、耐油、耐高温105℃、耐酸碱、耐腐蚀、耐臭氧、成本低、任意配色等性能，并从原理上找到了电缆产品起泡、起孔和破口等不合格问题原因，从配方上解决了电缆产品起泡、起孔和破口等问题。

Description

氯化聚乙烯绝缘料组合物及绝缘电缆

技术领域

本发明涉及电线电缆加工领域，具体地说，本发明是一种氯化聚乙烯绝缘料组合物。

背景技术

目前，现有额定电压300/500V的橡皮绝缘固定敷设电线，其外部均设有石蜡、沥青、纤维或护套，此类物质对人体健康具有较大的危害性，且在风雨、阳光(紫外线)、热、臭氧等因素影响下，一般3-4年后就会因老化而逐渐脱落，不仅进一步污染环境，且使绝缘完全暴露，从而加速绝缘老化，影响电线的使用寿命及安全。此外，其产品外观只能为黑色或暗色，且表面粗糙，不利于分相和穿管敷设。

目前在绝缘电线加工中存在的主要问题是CPE系列配方问题，无论CPE绝缘橡胶还是护套橡皮，国内各厂家的具体应用中都存在配方不成熟这方面的问题，以至产品质量出起泡、起孔和破口等不合格问题，从而不仅无法大量运用CPE，而且反而因废品增多增加了生产成本。

发明内容

本发明克服了上述缺点，提出了一种氯化聚乙烯绝缘料组合物，适用于300/500V橡皮绝缘用固定敷设电线做绝缘用。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种氯化聚乙烯绝缘料组合物，包含以下重量份的成分：

氯化聚乙烯  60份

EPDM  40份

复合稀土稳定剂REC-LS  5-8份

噻二唑类衍生物硫化剂  3-5份

醛胺缩合物促进剂  1.5-2份。

噻二唑类衍生物硫化剂优先选择噻二唑1680。醛胺缩合物促进剂优先选择促进剂VOR240。

该氯化聚乙烯绝缘料组合物，还包含以下重量份的成分：

活性剂RA  5-6份

绝缘改性剂LR  5-6份

表面处理剂ZnSt  0.5-1份

加工助剂WB222  2-3份

微晶石蜡  2-3份

防老剂RD  1-2份

三辛酯TOTM  15-20份

纳米高活性陶土  15-20份

白滑石  40-50份

纳米碳酸钙  40-50份。

一种绝缘电缆，由电缆线芯和上述的电缆用绝缘料组合物制成。

本发明为氯化聚乙烯与乙丙橡胶并用混合物，绝缘层的综合性能得到了全面提高。一是耐温等级从65℃提高到了105℃，在相同使用条件下，其耐温等级的提高使本电缆具有使用寿命长、载流能力强、安全性高、运行成本低的特点；二是抗张强度从5N/mm²提高到7N/mm²，具有更好的机械性能；三是使产品具有优良的耐气候老化、耐寒、耐油、耐酸碱、耐腐蚀、耐臭氧等性能，具有更宽广的使用场合和更长的使用寿命。

氯化聚乙烯优先选择CPE135B。CPE135B为无规结构的饱和性、热塑性体，几乎无结晶。它具有较低的塑化温度及门尼粘度，加工性能优良，从而赋于制品以优异的耐候、耐屈挠、阻燃性。

EPDM，即三元乙丙橡胶，具有卓越的耐天候老化性、耐臭氧性、耐热老化性、优良的电绝缘性以及弹性等。本发明优先选择EPDM4045，其碘值为22，乙烯基质量分数为56％，f-j尼粘度ML：为38～52，第三单体为乙叉降冰片烯(ENB)。

复合稀土稳定剂REC-LS，是采用稀土为主要原料，与一种或数种阴离子基团络合或协同剂调优复配而成的。它具有优异的热稳定性，用量少，稳定效果好，加工性能优，还具有独特的偶联增溶和内增塑增韧、独特的偶联增容作用、增塑及增韧作用、优良的透明性、独特的增艳功能、优异的耐候性、优异的电绝缘性能，并且无毒。外观白色片状或微黄片状，稀土氧化物＞10.0％，加热减量＜2.0％，初熔点＞70℃。

三辛酯TOTM，即偏苯三酸三辛酯，起增塑的作用。

防老剂RD，即2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体。

本发明找到了产品起泡、起孔和破口等问题的原因，并提出了有效的解决方案。

原因：

①目前CPE配方一般都使用过氧化物硫化剂(如DCP)，在酸性介质或不饱和键增塑剂中，高温硫化时过氧化物易分解成丙烯基苯、丙酮、苯酚和水等挥发性物质，从而使胶层严重起泡、起孔、甚至破口。

②防老剂与过氧化物发生交联反应，影响过氧化物与CPE充分硫化，从而过氧化物分解挥发物更易引起胶层起泡、起孔、甚至破口。

③稳定剂氧化镁对CPE分解产生的HCl气体吸收效果较差，从而也使胶层起泡、起孔、甚至破口。

④橡胶电线电缆绝缘或护套生产为蒸汽连续硫化生产工艺，属无模硫化工艺。在高温下绝缘或护套内的挥发性分解物内压大于外压，引起胶层起泡、起孔、甚至破口。

实施前起泡、起孔和破口现状：

①25mm²以下小截面电缆上使用，其本不出现起泡、起孔和破口现象。原因是绝缘或护套较薄，硫化时传热效率快，容易硫化定型，挥发性物质来不及对绝缘或护套造成破坏。

②25mm²及以上大截面电缆上使用，绝缘或护套内层断面起孔密集严重，达到100％，绝缘或护套外层表面起泡和破口现象密集严重，达到50％左右，外层断面没有起孔现象。总的来讲，基本上做不出合格的成品电线电缆。

改进方案：

①硫化体系改进

采用噻二唑类衍生物硫化剂(噻二唑1680)和醛胺缩合物(促进剂VOR240)促进剂组成硫化体系，它的优点是可以采用无模硫化工艺，在CPE混合物的加工过程中不会分解产生影响硫化定型的有害物质。

②稳定体系改进

采用复合稀土稳定剂(REC-LS)，弃用氧化镁(MgO)稳定剂，充分吸收高温硫化时CPE分解产生的HCl气体分解物，并生成稳定的金属氯化物，不对绝缘或护套层产生破坏作用。

实施后效果：

不存在产品起泡、起孔和破口等问题。

本发明的优点是：

1.具有较全面的技术性能CPE有优良的耐候、耐臭氧、耐热老化性、难燃性、耐药品性和耐油性，与氯磺化聚乙烯(CSM)、氯丁橡胶(CR)、乙丙橡胶(EPR)性能近似，在许多场合下可替代CSM、CR、EPR，但我国生产的氯丁橡胶或氯磺化聚乙烯，污染严重，能耗大，价格昂贵，在使用中还时常出现这样或那样的质量问题，而CPE除具有上述优点外，它还具有贮存数年不变质的特点。

具体性能指标如下：

A机械性能

a老化前(硫化条件为160℃，30min)：抗拉强度TS＝7.6N/mm²；断裂伸长率EB＝430％。

b空气箱热老化试验后(136±2℃7×24h)：抗拉强度TS＝7.3N/mm²，断裂伸长率EB＝380％；抗拉强度变化率-3.95％，断裂伸长率变化率-11.63％。

B耐臭氧性能(臭氧浓度0.025～0.03％；25℃×30h)：无裂纹。

C电性能：体积电阻率ρv＝1.2×10¹⁴欧·米，击穿强度25kV/mm。

D耐酸碱性能：在50％的硫酸中室温抗拉强度保持率K₁＝0.85，断裂伸长率保持率K₂＝0.80；在50％的氢氧化钠中100℃抗拉强度保持率K₁＝0.90，断裂伸长率保持率K₂＝0.76。

2.耐温等级高应用CPE可以把我国低压橡缆的绝缘水平从65℃提高到国外发达国家的75-90℃甚至105℃的水平。

3.不会污染铜用CPE作750V及以下的软线和软电缆的绝缘，CPE绝缘线芯的铜丝一点也不会变色，这无疑又提高了线缆技术水平的档次。

4.配色自如CPE本身洁白如雪，因此，无论用它做绝缘或护套，都可以根据用户要求，着成各种鲜艳的色彩，特别是红色和黄色矿用电缆的护套，不仅颜色鲜艳而且长时间保持不变色。

具体实施方式

实施例1

取以下原料：60公斤CPE135B、40公斤EPDM4045、8公斤复合稀土稳定剂REC-LS、6公斤活性剂RA、5公斤噻二唑1680、2公斤促进剂VOR240、6公斤绝缘改性剂LR、1公斤表面处理剂ZnSt、3公斤加工助剂WB222、3公斤微晶石蜡、2公斤防老剂RD、20公斤三辛酯TOTM、20公斤纳米高活性陶土、50公斤白滑石、50公斤纳米碳酸钙。

实施例2

取以下原料：60公斤CPE135B、40公斤EPDM4045、5公斤复合稀土稳定剂REC-LS、5公斤活性剂RA、3公斤噻二唑1680、1.5公斤促进剂VOR240、5公斤绝缘改性剂LR、0.5公斤表面处理剂ZnSt、2公斤加工助剂WB222、2公斤微晶石蜡、1公斤防老剂RD、15公斤三辛酯TOTM、15公斤纳米高活性陶土、40公斤白滑石、40公斤纳米碳酸钙。

实施例3

取以下原料：60公斤CPE135B、40公斤EPDM4045、7公斤复合稀土稳定剂REC-LS、5.5公斤活性剂RA、4公斤噻二唑1680、1.8公斤促进剂VOR240、5.5公斤绝缘改性剂LR、0.8公斤表面处理剂ZnSt、2.5公斤加工助剂WB222、2.5公斤微晶石蜡、1.5公斤防老剂RD、18公斤三辛酯TOTM、18公斤纳米高活性陶土、45公斤白滑石、45公斤纳米碳酸钙。

复合稀土稳定剂REC-LS，由青岛崂塑建材集团公司生产。

实施例1～3采用以下的方法进行加工：

本发明的加工制备方法

混炼工艺：CPE135B和EPDM4045分别在￠400型开炼机上塑炼待用，按配方组份要求称量好，在橡胶密炼机上按一定加料顺序、混炼时间及温度控制进行充分混合，最后出混合物切胶片待绝缘挤出时用。具体采用三段式混炼工艺，如下。

A第一段混炼(塑炼)

a CPE135B在￠400型开炼机上，塑炼薄通5～6次后，按配方规定数量称量好，存放8小时以上，方可用于混炼。

b EPDM4045在￠400型开炼机上，塑炼薄通5～6次后，按配方规定数量称量好，存放8小时以上，方可用于混炼。

B第二段混炼(未加硫混合)

a密炼机混炼时转速设定为35R/min。

b加入称量好的塑炼CPE135B和EPDM4045→混炼70秒→小料(除硫化剂及促进剂外)、→混炼60秒→所有填充料、增塑剂TOTM→混炼150～180秒→卸料60秒，卸料温度控制在130～150℃。形成未加硫混合胶片。

C第三段混炼(加硫混合)

a密炼机加硫时转速设定为30R/min。

b按配方要求称量好未加硫混合胶片、硫化剂和促进剂，加入密炼机，压下上顶栓混炼60秒后卸料切片，卸料温度控制在110～130℃。形成挤出用切胶片。

挤出工艺：在长径比为17∶1的￠90、￠150蒸汽连续硫化生产线上，按一定温度、速度、蒸汽压力要求实现绝缘料混合物胶片在电缆线芯上的挤制。具体工艺控制如下：

A挤橡机温度控制：下料口：35～45℃，机身：40～50℃，机头：60～70℃，模口：80～90℃。螺杆：通水冷却。

B蒸气压力1.0～1.3Mpa，出线速度：20～30米/min。

以上对本发明所提供的氯化聚乙烯绝缘料组合物进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (4)

1.一种电缆用绝缘料组合物，其特征在于，包含以下重量份的成分：

氯化聚乙烯  60份

EPDM  40份

复合稀土稳定剂REC-LS  5-8份

噻二唑1680  3-5份

促进剂VOR240  1.5-2份

活性剂RA  5-6份

绝缘改性剂LR  5-6份

表面处理剂ZnSt 0.5-1份

加工助剂WB222  2-3份

微晶石蜡  2-3份

防老剂RD  1-2份

三辛酯TOTM  15-20份

纳米高活性陶土  15-20份

白滑石  40-50份

纳米碳酸钙  40-50份。

2.根据权利要求1所述的电缆用绝缘料组合物，其特征在于：所述的氯化聚乙烯为CPE135B。

3.根据权利要求1所述的电缆用绝缘料组合物，其特征在于：所述的EPDM为EPDM4045。

4.一种绝缘电缆，其特征在于：由电缆线芯和权利要求1～3任意一项所述的电缆用绝缘料组合物制成。