CN101440186A - 电缆用中低压耐油橡胶半导电屏蔽料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种屏蔽材料，特别是一种用于电缆的中低压耐油橡胶半导电屏蔽材料，以及这种屏蔽材料的制备方法。所述屏蔽材料包含如下重量份数的组分：氯化聚乙烯100份、导电炭黑50～100份、石墨粉15～35份、增塑剂8～20份、防老剂0.5～3份、噻二唑类硫化剂1～4份、胺类促进剂1.5～3份、氧化锌和硬脂酸8～10份，其制备方法包括称料、塑炼、混炼、出片或造粒四个步骤。本发明的中低压耐油橡胶半导电屏蔽材料耐油性好，高导电率，无异味产生，且易剥离，还与绝缘不发生颜色相互迁移。

Description

电缆用中低压耐油橡胶半导电屏蔽料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种屏蔽材料，特别是一种用于电缆的中低压耐油橡胶半导电屏蔽材料，以及这种屏蔽材料的制备方法。

背景技术

中低压橡套电缆，包括矿用电缆、船用电缆、电力电缆等，都需要导体和绝缘用橡胶半导电屏蔽材料，现有技术的基础橡胶主要采用三元乙丙橡胶或其它非极性橡胶。如中国专利200410089024.5所述中压橡胶绝缘电缆用屏蔽料，其组成(重量份数)：三元乙丙橡胶100份，导电炭黑50～100份，防老化剂1～3份，有机过氧化物2～4份，偶联剂1～2份，蜡2～8份，加工油5～20份。由于组成半导电屏蔽橡胶为非极性的，因而不耐矿物油和燃料油等非极性油，在使用过程中遇极性油会产生变形膨胀，导致物理机械性能急剧下降，影响正常使用；其次，以三元乙丙为基础橡胶制成的半导电屏蔽电缆料，电阻比较高，通常体积电阻>100Ω·cm，导电性能较差，屏蔽效果不良；再就是，三元乙丙橡胶所使用的硫化体系，基本上采用有机过氧化物硫化，生产过程及敷设后会散放出难闻、刺鼻的异味，不符合日益提高的环保要求。并且以三元乙丙橡胶为基料的半导电屏蔽电缆料，还存在撕裂剥离带来的不便，以及与绝缘层会发生颜色相互迁移，影响电缆外观，导致绝缘电性能下降或不足。虽然现有技术有采用氯化聚乙烯橡胶用于绝缘或护套的报道，但因绝缘、护套与半导电屏蔽料属两类要求不同的材料。氯化聚乙烯橡胶门尼粘度高，用于绝缘或护套时不需添加导电材料，只填充具有低门尼粘度的滑石粉、碳酸钙或陶土等，因而容易混合，工艺性好；而用作屏蔽料时需加入大量导电材料，而导电材料门尼粘度是较高的，导致两者难以充分混合，并且工艺性极差，所以至本发明前均未有报导采用氯化聚乙烯作半导电屏蔽基料。

发明内容

为解决现有技术的上述不足之处，本发明提供一种用于电缆的中低压耐油橡胶半导电屏蔽材料，以及这种屏蔽材料的制备方法。本发明的中低压耐油橡胶半导电屏蔽材料耐油性好，高导电率，无异味产生，且易剥离，还与绝缘不发生颜色相互迁移。

本发明的技术方案如下：

一种电缆用中低压耐油橡胶半导电屏蔽材料，其特征在于：所述屏蔽材料包含如下重量份数的组分：

氯化聚乙烯                     100份

导电炭黑           50～100份

石墨粉             15～35份

增塑剂             8～20份

防老剂             0.5～3份

噻二唑类硫化剂     1～4份

胺类促进剂         1.5～3份

氧化锌和硬脂酸     8～10份

优选的，所述屏蔽材料包含如下重量份数的组分：

氯化聚乙烯              100份

导电炭黑                50～65份

石墨粉                  15～20份

增塑剂                  8～15份

防老剂                  1～2.5份

噻二唑类硫化剂          1～3份

胺类促进剂              1.5～1.8份

氧化锌和硬脂酸          9～10份

所述氯化聚乙烯，是半导电屏蔽基础橡胶，属极性材料，为无规则的饱合性体，几乎无结晶，塑化温度低，加工性能优良，耐非极性油，优先选用CPE135B。

所述导电炭黑的主要作用是增加屏蔽电缆料的导电性能，本发明更适宜的加入量为50～65份。

所述石墨粉，一种导电材料，主要起提高导电性能作用，同时石墨粉还具有润滑性能，因而在本发明组合物中还具有润滑剂作用，有利于提高半导电屏蔽料的易剥离性及易加工性。选择采用石墨粉用于本发明中，既作导电添加物，又作润滑剂使用，其实现双重功效为本发明的发明特点。本发明更适宜的加入量为15～20份。

所述增塑剂主要是起增塑作用，改善橡胶料的加工工艺性能，任何橡胶中使用的增塑剂均可使用，但从经济性考虑，本发明优先选用邻苯二甲酸二辛酯和/或凡土林作增塑剂。

所述防老剂，主要起防止橡胶老化的作用，优先选用RD，即2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体。

所述噻二唑类硫化剂包含但不限于ECHO.A、ECHO.MB、TDD。

所述胺类促进剂包含但不限于Vanax 808、EataAccel DH、NC。

所述氧化锌和硬脂酸，为加速硫化的活性剂。两者混合使用，较好的混合比为3～5：1，此比例更利于硫化安全，并对硫化剂和促进剂能起到最佳活性作用。

此外，本发明中还可以象通常半导电屏蔽一样加入其它功能助剂，如为降低成本，加入碳酸钙、滑石粉、陶土等填充剂。

一种中低压耐油橡胶半导电屏蔽电缆料的制备方法，其特征在于：具体包括如下步骤：

a、称料，称取氯化聚乙烯100份、导电炭黑50～100份、石墨粉15～35份、增塑剂8～20份、防老剂0.5～3份、噻二唑类硫化剂1～4份、胺类促进剂1.5～3份、氧化锌和硬脂酸8～10份待用；

b、氯化聚乙烯塑炼，目的是降低其弹性，增加其可塑性，并获得适当的流动性，以满足混炼、挤出、成型、硫化等加工工艺过程的要求。具体操作：先在开炼机辊距5～10mm下将氯化聚乙烯包辊后连续过辊进行塑炼1～4分钟后下料，然后将辊距调到0.5～1mm，使氯化聚乙烯通过辊缝后不包辊而直接落在接料盘上，再将氯化聚乙烯扭转90°加入，重复薄通3～5次。为避免高温产生分解或粘辊，塑炼温度最好是不大于60℃。塑炼好后应放置6小时以上待分子稳定后再混炼，最好放置8小时以上；

c、混炼，先将塑炼好的氯化聚乙烯在开炼机上包辊混炼1～2分钟后，依次加入导电炭黑、石墨粉、活性剂，并逐步加入增塑剂、防老剂，混炼4～6分钟，加入硫化剂和促进剂，混炼2～3分钟，薄通5次以上。塑炼和混炼，除在以上介绍的开炼机上进行外，还可以在捏炼机或密炼机上进行；

d、出片或造粒。

有益效果：由于本发明采用耐非极性油的氯化聚乙烯作基料，以及选择与之配合、且无异味产生的硫化体系，并添加导电、润滑的石墨粉，从而克服了现有技术不能制备耐矿物油和燃料油等非极性油的中低压橡套电缆导体和绝缘用屏蔽材料，以及存在刺鼻味道和体积电阻率偏高、撕裂性差、易与绝缘发生颜色相互迁移等不足，具体表现在如下几个方面：

1、导电性能优良，体积电阻率仅为原来的1/2左右，一般不大于50Ω·cm，提高了隔离电缆内外电磁辐射、抗静电耦合、电磁感应相互干扰能力，电缆屏蔽性能好；

2、耐矿物油、燃料油等非极性油，不膨胀；

3、没有刺鼻的异味；

4、与绝缘不发生颜色相互迁移，外观色泽好，并不会降低绝缘性能；

5、屏蔽与导体、屏蔽与绝缘可剥离性能好，施工、使用方便；

6、因氯化聚乙烯价格较三元乙丙价格低得多，有利于降低生产成本。

因此，本发明氯化聚乙烯中低压耐油橡胶半导电屏蔽电缆料完全可以替代以三元乙丙基料生产的屏蔽料用于橡套电缆导体和绝缘的屏蔽。

具体实施方式

实施例1

一种电缆用中低压耐油橡胶半导电屏蔽材料，所述屏蔽材料包含如下重量份数的组分：

氯化聚乙烯           100份

导电炭黑             50份

石墨粉               15份

增塑剂               8份

防老剂               0.5份

噻二唑类硫化剂       1份

胺类促进剂           1.5份

氧化锌和硬脂酸       8份

实施例2

一种电缆用中低压耐油橡胶半导电屏蔽材料，所述屏蔽材料包含如下重量份数的组分：

氯化聚乙烯               100份

导电炭黑                 100份

石墨粉                   35份

增塑剂                   20份

防老剂                   3份

噻二唑类硫化剂           4份

胺类促进剂               2份

氧化锌和硬脂酸           10份

实施例3

一种电缆用中低压耐油橡胶半导电屏蔽材料，所述屏蔽材料包含如下重量份数的组分：

氯化聚乙烯                100份

导电炭黑                  60份

石墨粉                    20份

增塑剂                    15份

防老剂                    2份

噻二唑类硫化剂            2份

胺类促进剂                1.8份

氧化锌和硬脂酸            9份

实施例4

在实施例1-3中，为降低成本，加入碳酸钙、滑石粉、陶土等填充剂作为功能助剂。

实施例5

一种电缆用中低压耐油橡胶半导电屏蔽材料，其组分配方及性能以表格形式表现如下：

 

配方主体及性能指标	数值
		CPE135B	100
导电炭黑	50
		石墨粉	20
增塑剂	9
		防老剂	1
硫化剂	1.5
		促进剂	2
活性剂	8
		填充剂	适量碳酸钙
原始抗拉强度 MPa	14.6
		断裂伸长率 ％	420
体积电阻率 Ω·cm	50
		可剥离性	易剥离
70℃×168h耐燃料油
		原始抗拉强度变化率 ％	-13.5
原始断裂伸长率变化率 ％	-18.3
		10×72h耐矿物油
原始抗拉强度变化率 ％	-14.7
		原始断裂伸长率变化率 ％	-20.1

本实施例中导电炭黑采用上海卡博特生产的N472型和中橡集团炭黑工业研究设计院生产V4型，比例分别为1：1；石墨粉为上海喜丽碳素有限公司生产的导电石墨；增塑剂为2：1的邻苯二甲酸二辛酯和凡士林；防老剂为2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体；硫化剂为ECHO.A；促进剂为Vanax 808和；活性剂采用4：1的氧化锌和硬脂酸；填充剂为碳酸钙。

实施例6

一种电缆用中低压耐油橡胶半导电屏蔽材料，其组分配方及性能以表格形式表现如下：

 

配方主体及参数指标	数值
		CPE135B	100
导电炭黑	65
		石墨粉	15
增塑剂	10
		防老剂	1.5
硫化剂	2
		促进剂	1.5
活性剂	9
		填充剂	适量滑石粉
原始抗拉强度 MPa	15.5
		断裂伸长率 ％	390
体积电阻率 Ω·cm	40
		可剥离性	易剥离
70℃×168h耐燃料油
		原始抗拉强度变化率 ％	-15.2
原始断裂伸长率变化率 ％	-22.5
		10×72h耐矿物油

 

原始抗拉强度变化率 ％	-21.4
		原始断裂伸长率变化率 ％	-24.5

本实施例中导电炭黑采用上海卡博特生产的N472型和中橡集团炭黑工业研究设计院生产V4型，比例为2：1；石墨粉为上海喜丽碳素有限公司生产的导电石墨；增塑剂别为1.5：1的邻苯二甲酸二辛酯和凡士林；防老剂为2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体；硫化剂为ECHO.MB；促进剂为EataAccel DH；活性剂采用5：1的氧化锌和硬脂酸；填充剂为滑石粉。

实施例7

一种电缆用中低压耐油橡胶半导电屏蔽材料的制备方法，包括如下步骤：

a、称料，称取氯化聚乙烯100份、导电炭黑50份、石墨粉15份、增塑剂8份、防老剂0.5份、噻二唑类硫化剂1份、胺类促进1.5份、氧化锌和硬脂酸8份后待用；

b、氯化聚乙烯塑炼，目的是降低其弹性，增加其可塑性，并获得适当的流动性，以满足混炼、挤出、成型、硫化等加工工艺过程的要求。具体操作：先在开炼机辊距5～10mm下将氯化聚乙烯包辊后连续过辊进行塑炼1～4分钟后下料，然后将辊距调到0.5～1mm，使氯化聚乙烯通过辊缝后不包辊而直接落在接料盘上，再将氯化聚乙烯扭转90°加入，重复薄通3～5次。为避免高温产生分解或粘辊，塑炼温度最好是不大于60℃。塑炼好后应放置6小时以上待分子稳定后再混炼，最好放置8小时以上；

c、混炼，先将塑炼好的氯化聚乙烯在开炼机上包辊混炼1～2分钟后，依次加入导电炭黑、石墨粉、活性剂，并逐步加入增塑剂、防老剂，混炼4～6分钟，加入硫化剂和促进剂，混炼2～3分钟，薄通5次以上；

d、出片或造粒。

实施例8

一种电缆用中低压耐油橡胶半导电屏蔽材料的制备方法，包括如下步骤：

a、称料，称取氯化聚乙烯100份、导电炭黑100份、石墨粉35份、增塑剂20份、防老剂3份、噻二唑类硫化剂4份、胺类促进2份、氧化锌和硬脂酸10份待用；

b、氯化聚乙烯塑炼，目的是降低其弹性，增加其可塑性，并获得适当的流动性，以满足混炼、挤出、成型、硫化等加工工艺过程的要求，具体操作：先在捏炼机辊距5～10mm下将氯化聚乙烯包辊后连续过辊进行塑炼1～4分钟后下料，然后将辊距调到0.5～1mm，使氯化聚乙烯通过辊缝后不包辊而直接落在接料盘上，再将氯化聚乙烯扭转90°加入，重复薄通3～5次，为避免高温产生分解或粘辊，塑炼温度最好是不大于60℃，塑炼好后应放置6小时以上待分子稳定后再混炼，最好放置8小时以上；

c、混炼，先将塑炼好的氯化聚乙烯在捏炼机上包辊混炼1～2分钟后，依次加入导电炭黑、石墨粉、活性剂，并逐步加入增塑剂、防老剂，混炼4～6分钟，加入硫化剂和促进剂，混炼2～3分钟，薄通5次以上；

d、出片或造粒。

实施例9

电缆用中低压耐油橡胶半导电屏蔽材料的制备方法，包括如下步骤：

a、称料，称取氯化聚乙烯100份、导电炭黑65份、石墨粉20份、增塑剂15份、防老剂2份、噻二唑类硫化剂2份、胺类促进剂1.8份、氧化锌和硬脂酸9份待用；

b、氯化聚乙烯塑炼，目的是降低其弹性，增加其可塑性，并获得适当的流动性，以满足混炼、挤出、成型、硫化等加工工艺过程的要求，具体操作：先在密炼机辊距5～10mm下将氯化聚乙烯包辊后连续过辊进行塑炼1～4分钟后下料，然后将辊距调到0.5～1mm，使氯化聚乙烯通过辊缝后不包辊而直接落在接料盘上，再将氯化聚乙烯扭转90°加入，重复薄通3～5次，为避免高温产生分解或粘辊，塑炼温度最好是不大于60℃，塑炼好后应放置6小时以上待分子稳定后再混炼，最好放置8小时以上；

c、混炼，先将塑炼好的氯化聚乙烯在密炼机上包辊混炼1～2分钟后，依次加入导电炭黑、石墨粉、活性剂，并逐步加入增塑剂、防老剂，混炼4～6分钟，加入硫化剂和促进剂，混炼2～3分钟，薄通5次以上；

d、出片或造粒。

Claims (8)

1、一种电缆用中低压耐油橡胶半导电屏蔽材料，其特征在于：所述屏蔽材料包含如下重量份数的组分：

氯化聚乙烯                100份

导电炭黑                  50～100份

石墨粉                    15～35份

增塑剂                    8～20份

防老剂                    0.5～3份

噻二唑类硫化剂            1～4份

胺类促进剂                1.5～3份

氧化锌和硬脂酸            8～10份

2、根据权利要求1所述的电缆用中低压耐油橡胶半导电屏蔽材料，其特征在于：优选的，所述屏蔽材料包含如下重量份数的组分：

氯化聚乙烯               100份

导电炭黑                 50～65份

石墨粉                   15～20份

增塑剂                   8～15份

防老剂                   1～2.5份

噻二唑类硫化剂           1～3份

胺类促进剂               1.5～1.8份

氧化锌和硬脂酸            9～10份

3、根据权利要求1或2所述的电缆用中低压耐油橡胶半导电屏蔽材料，其特征在于：所述氯化聚乙烯为CPE135B、增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯和/或凡土林作增塑剂、防老剂为选用RD即2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体。

4、根据权利要求1或2所述的电缆用中低压耐油橡胶半导电屏蔽材料，其特征在于：所述噻二唑类硫化剂为ECHO.A或ECHO.MB或TDD，胺类促进剂为Vanax 808或EataAccel DH或NC。

5、根据权利要求1或2所述的电缆用中低压耐油橡胶半导电屏蔽材料，其特征在于：所述氧化锌和硬脂酸的混合比为3～5：1。

6、根据权利要求1或2所述的电缆用中低压耐油橡胶半导电屏蔽材料，其特征在于：还可以加入碳酸钙、滑石粉、陶土等填充剂作为功能助剂。

7、根据权利要求1或2所述的电缆用中低压耐油橡胶半导电屏蔽材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤

a、称料，称取氯化聚乙烯100份、导电炭黑50～100份、石墨粉15～35份、增塑剂8～20份、防老剂0.5～3份、噻二唑类硫化剂1～4份、胺类促进剂1.5～3份、氧化锌和硬脂酸8～10份待用；

b、氯化聚乙烯塑炼，先在开炼机辊距5～10mm下将氯化聚乙烯包辊后连续过辊进行塑炼1～4分钟后下料，然后将辊距调到0.5～1mm，使氯化聚乙烯通过辊缝后不包辊而直接落在接料盘上，再将氯化聚乙烯扭转90°加入，重复薄通3～5次，塑炼好后应放置6小时以上待分子稳定后再混炼，最好放置8小时以上；

c、混炼，先将塑炼好的氯化聚乙烯在开炼机上包辊混炼1～2分钟后，依次加入导电炭黑、石墨粉、活性剂，并逐步加入增塑剂、防老剂，混炼4～6分钟，加入硫化剂和促进剂，混炼2～3分钟，薄通5次以上。塑炼和混炼，除在以上介绍的开炼机上进行外，还可以在捏炼机或密炼机上进行；

d、出片或造粒。

8、根据权利要求7所述的电缆用中低压耐油橡胶半导电屏蔽材料的制备方法，其特征在于：所述“b、氯化聚乙烯塑炼”步骤中，塑炼温度不高于60℃。