CN101838436A - 一种sebs热塑性弹性体电缆绝缘材料及其制备方法 - Google Patents

一种sebs热塑性弹性体电缆绝缘材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种SEBS热塑性弹性体电缆绝缘材料，包括如下重量份含量的各组分：SEBS树脂100份，橡胶填充油50~150份，接枝改性SEBS10~50份，聚丙烯50~80份，聚烯烃弹性体15~30份，矿物填料100~200份，润滑剂2~5份，防老化剂2~4份，铜离子抑制剂1.8~3份。本发明还提供一种SEBS热塑性弹性体电缆绝缘材料的制备方法，包括以下步骤：称取原料；混合；造粒。本发明SEBS热塑性弹性体电缆绝缘材料具有优异的电绝缘性能，良好的力学性能和耐老化性能，可替代软质硫化橡胶的新型材料，用于软电缆绝缘层的生产，实现软电缆生产的完全“免硫化”，具有“安全、环保、节能”等特点。

Description

一种SEBS热塑性弹性体电缆绝缘材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种电缆绝缘材料及其制备方法，特别是涉及一种以SEBS热塑性弹性体为基材的电缆绝缘材料及其制备方法。
背景技术
橡胶电缆是电线电缆中很重要的一大类，主要包括：野外用电线电缆、探测采掘工业用电线电缆、移动用橡皮软电缆、电焊机电缆、潜水电机用软电缆、电梯电缆、电力机车用电缆、船用电缆以及橡皮绝缘控制电缆、橡皮绝缘电力电缆、橡胶绝缘固定铺设电缆等。我国橡胶电缆工业年总产值约150亿元，使用混合橡胶25万余吨，价值40至50亿元。
橡胶电缆生产面临如下主要问题：
一、橡胶混炼及加工存在的固有弱点：①混炼过程大量使用碳黑、白碳黑等补强剂，带来严重的粉尘污染；不用补强剂，则混炼胶强度达不到要求，甚至生产不出合格产品；②炼胶设备系统庞大，生产工艺复杂，能源消耗大，噪音污染严重；③高温(140~180℃)混炼和硫化过程逸出大量雾气和烟气，影响操作人员身心健康，危害环境；④使用过的废旧橡胶和边角料难以回收，无法自然分解，形成一大社会公害；⑤工艺过程难以实现完全的机械化和自动化。
二、橡胶电缆生产过程存在的问题：①作为关键工艺的硫化过程，需在硫化管道或硫化罐中通过高温、高压介质进行，工艺流程复杂，占用生产场地大，投资规模大，能耗高，安全生产要求高；②混炼胶的存放时间较短，容易焦烧，且随气温变化而波动，难于掌握；③生产电缆的混炼胶一般由电缆厂自己混炼，自己使用，普通的中小电缆生产厂家无力生产。
热塑性弹性体是具有橡胶的回弹性和柔软度、可采用塑料生产设备和工艺进行加工、但无须硫化或交联的新型材料；和硫化橡胶相比，具有如下特性：
1)可用常用的热塑性塑料成型方法进行加工，例如注塑成型、挤出成型、吹塑成型、压缩成型以及传递模塑成型等；
2)不需要专门的硫化过程，生产工艺简化，节省能源；
3)生产过程产生的边角料和废品，可直接回收利用，使用过后的产品可再生利用；
4)自补强性大，配方大为简化，性能更为稳定。
热塑性弹性体种类繁多，目前，应用于电线电缆方面的热塑性弹性体主要是TPU和TPV。
热塑性聚氨酯(TPU）：由两种嵌段构成，一种是硬嵌段，由扩链剂如丁二醇加成到MDI上形成的；另一种是软嵌段，由镶嵌在两个硬段之间的柔软的长链聚醚或聚酯构成。它是第一个可以热塑性加工的弹性体，具有优异的机械强度，耐磨性、耐油性和耐屈挠性良好。缺点是耐热性、耐压缩性较差，易黄变；特别是耐热水性差，控制不好时，容易分解，对电线电缆的挤出很不利，且价格昂贵。
TPV：即EPDM/PP动态硫化共混热塑性弹性体，是将PP与EPDM熔融共混，并使EPDM在共混过程中交联，同时利用密炼机转子或挤出机螺杆的高剪切力，使硫化的微细EPDM橡胶粒子，充分分散在PP基体之中，形成热塑性弹性体。产品的强度、弹性、耐温性以及耐永久变形性优良，耐油、耐酸碱、耐溶剂性能良好，电性能、耐臭氧、耐候性能优异。可用于各种软电线的生产；但目前生产成本偏高，交联程度不易控制，边角料不可回收使用，国产化商品很少，且作为主要原料之一的EPDM主要依靠进口。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种SEBS热塑性弹性体电缆绝缘材料，其能克服现有橡胶材料的某些缺点和不足，且原料基本立足国内，具备大规模产业化条件。
本发明的目的之二在于提供一种SEBS热塑性弹性体电缆绝缘材料的制备方法，其生产技术先进、工艺简化、投资小、能耗低、效率高，安全环保，可促进下游相关产业的环保化。
本发明采用如下技术方案：一种SEBS热塑性弹性体电缆绝缘材料，包括以下重量份的各组分:
SEBS树脂            100份；
橡胶填充油           50~150份；
接枝改性SEBS        10~50份；
聚丙烯              50-80份；
聚烯烃弹性体         15~30份
矿物填料            100~200份；
润滑剂              2~5份；
防老化剂             2~4份；
铜离子抑制剂        1.8~3份。
优选地，所述SEBS树脂为高分子量SEBS、中分子量SEBS、低分子量SEBS中任意一种或多种混合物，所述高分子量SEBS的重均分子量为160,000~240,000，中分子量SEBS的重均分子量为100,000~150,000，低分子量SEBS的重均分子量为50,000~95,000。
优选地，所述橡胶填充油为环烷基橡胶油或石蜡基橡胶油。
优选地，所述接枝改性SEBS为马来酸酐接枝SEBS或丙烯酸接枝SEBS。
优选地，所述聚丙烯为均聚型聚丙烯、共聚型聚丙烯中任意一种或两种的混合物。
优选地，所述聚烯烃弹性体为三元乙丙橡胶或乙烯-辛烯共聚物。
优选地，所述矿物填料为煅烧高岭土、绢英粉、白云母粉中任意一种或多种混合物。
优选地，所述润滑剂为乙撑双硬脂酸酰胺、乙撑双油酸酰胺、硬脂酸锌、硬脂酸钙、PE蜡、二甲基硅油中任意一种或多种混合物。
优选地，所述防老化剂为β(4-羟基-3,5-二叔丁基苯基)丙酸十八酯、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇、三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、双(2，4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯、硫代二丙酸二月桂酯中任意一种或多种混合物。
优选地，所述铜离子抑制剂为N-水杨酰氨基邻苯二酰亚胺、N，N′-双[β(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰]肼中任意一种或两种的混合物。
本发明还公开了上述SEBS热塑性弹性体电缆绝缘材料的制备方法，包括以下步骤：
称取原料：称取原料SEBS树脂100份，橡胶填充油50~150份，接枝改性SEBS10~50份，聚丙烯50~80份，聚烯烃弹性体15~30份，矿物填料100~200份，润滑剂2~5份，防老化剂2~4份，铜离子抑制剂1.8~3份。
混合：使SEBS树脂完全吸收橡胶填充油，然后与其他组分一起加入搅拌机中混合均匀。
造粒：用密炼机混炼，使用带强制喂料的单螺杆挤出机挤出、造粒,最后干燥包装。
优选地，在所述造粒步骤中，密炼机的密炼温度为180℃~185℃，时间为8~12分钟，单螺杆挤出机各段温度自加料口开始，依次为170℃~185℃、175℃~190℃、175℃~190℃，机头温度175℃~185℃。
本发明具有如下效果：电绝缘性优良，力学性能优异，弹性回复好，耐热性和耐候性优良，制备方法先进、工艺简化、投资小、能耗低、效率高。使用本材料生产软电线时，可直接挤出成型，不需高温硫化；使塑料电缆生产设备同时具备生产软电缆的能力。和混炼橡胶相比，简化了生产工艺，生产过程中的边角余料可直接利用，主要原料SEBS树脂完全立足本国生产，市场前景广阔，经济社会效益显著。 
附图说明
图1为本发明制备方法的工艺流程图。 
具体实施方式
本发明公开了一种SEBS热塑性弹性体电缆绝缘材料，包括以下重量份的各组分:SEBS树脂100份，橡胶填充油50~150份，马来酸酐接枝SEBS10~50份，聚丙烯50~80份，聚烯烃弹性体15~30份，矿物填料100~200份，润滑剂2~5份，防老化剂2~4份，铜离子抑制剂1.8~3份。
其中，所述SEBS树脂为高分子量SEBS、中分子量SEBS、低分子量SEBS中任意一种或多种混合物，所述高分子量SEBS的重均分子量为160,000~240,000，中分子量SEBS的重均分子量为100,000~150,000，低分子量SEBS的重均分子量为50,000~95,000。
优选地，所述橡胶填充油为环烷基橡胶油或石蜡基橡胶油。
优选地，所述接枝改性SEBS为马来酸酐接枝SEBS或丙烯酸接枝SEBS。
优选地，所述聚丙烯为均聚型聚丙烯、共聚型聚丙烯中任意一种或两种的混合物。
优选地，所述聚烯烃弹性体为三元乙丙橡胶或乙烯-辛烯共聚物。
优选地，所述矿物填料为煅烧高岭土、绢英粉、白云母粉中任意一种或多种混合物。
优选地，所述润滑剂为乙撑双硬脂酸酰胺、乙撑双油酸酰胺、硬脂酸锌、硬脂酸钙、PE蜡、二甲基硅油中任意一种或多种混合物。
优选地，所述防老化剂为β(4-羟基-3,5-二叔丁基苯基)丙酸十八酯、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇、三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、双(2，4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯、硫代二丙酸二月桂酯中任意一种或多种混合物。
优选地，所述铜离子抑制剂为N-水杨酰氨基邻苯二酰亚胺、N，N′-双[β(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰]肼中任意一种或两种混合物。
本发明还公开了上述SEBS热塑性弹性体电缆绝缘材料的制备方法，其工艺流程图如图1所述，包括以下步骤：
称取原料：称取原料SEBS树脂100份，橡胶填充油50~150份，接枝改性SEBS10~50份，聚丙烯50~80份，聚烯烃弹性体15~30份，矿物填料100~200份，润滑剂2~5份，防老化剂2~4份，铜离子抑制剂1.8~3份。
混合：使SEBS树脂完全吸收橡胶填充油，也可选择将矿物填料进行表面处理，然后与其他组分一起加入搅拌机中混合均匀。
造粒：用密炼机混炼，使用带强制喂料的单螺杆挤出机挤出、造粒,最后干燥包装。
优选地，在所述造粒步骤中，密炼机的密炼温度为180℃~185℃，时间为8~12分钟，单螺杆挤出机各段温度自加料口开始，依次为170℃~185℃、175℃~190℃、175℃~190℃，机头温度175℃~185℃。
下面将结合附图1通过具体实施例对本发明进行详细说明
实施例1：
称取原料：称取高分子量SEBS树脂100重量份，石蜡基橡胶油125重量份，马来酸酐接枝SEBS35重量份，共聚型聚丙烯72重量份，三元乙丙橡胶21份，煅烧高岭土150份，乙撑双硬脂酸酰胺1重量份，硬脂酸锌1重量份，聚乙烯蜡1重量份，四[β-3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇1.5重量份，双(2，4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯1重量份，N-水杨酰氨基邻苯二酰亚胺1.2重量份，N，N’-双[β(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰]肼1.0重量份。
混合：使SEBS树脂完全吸收石蜡基橡胶油，然后与马来酸酐接枝SEBS及其他组分一起加入搅拌机中混合均匀。
造粒：用密炼机混炼，带强制喂料的单螺杆挤出机挤出、造粒,最后干燥包装。
造粒步骤中，该密炼机的密炼温度为180~185℃，时间为10分钟。
单螺杆挤出机各段温度自加料口开始，依次为170℃~185℃、175℃~190℃、175℃~190℃，机头温度175℃~185℃。
实施例2：
称取原料：按照即定重量份称取原料：高分子量SEBS树脂50重量份、低分子量SEBS树脂50重量份，环烷基基橡胶油150重量份，丙烯酸接枝SEBS10重量份，均聚型聚丙烯50重量份，三元乙丙橡胶30重量份，绢英粉100重量份、白云母粉100重量份，乙撑双油酸酰胺1.5重量份、硬脂酸钙1.5重量份、PE蜡1重量份、二甲基硅油1重量份、β(4-羟基-3,5-二叔丁基苯基)丙酸十八酯1重量份、三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯1重量份、N-水杨酰氨基邻苯二酰亚胺1.8重量份。
混合：先使SEBS树脂完全吸收环烷基基橡胶油，然后与丙烯酸接枝SEBS及其他组分一起加入搅拌机中混合均匀。
造粒：用密炼机混炼，带强制喂料的单螺杆挤出机挤出、造粒,最后干燥包装。
造粒步骤中，该密炼机的密炼温度为180℃~185℃，时间为10分钟。
单螺杆挤出机各段温度自加料口开始，依次为170℃~185℃、175℃~190℃、175℃~190℃，机头温度175℃~185℃。
实施例3：
称取原料：按照即定重量份称取原料：中分子量SEBS树脂100重量份，环烷基基橡胶油50重量份，马来酸酐接枝SEBS50重量份，均聚型聚丙烯40重量份、共聚型聚丙烯40重量份，三元乙丙橡胶15重量份，煅烧高岭土100重量份，乙撑双油酸酰胺1重量份、聚乙烯蜡1重量份、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇2重量份、硫代二丙酸二月桂酯(DLTP)2重量份、N-水杨酰氨基邻苯二酰亚胺1.5重量份，N，N’-双[β(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰]肼1.5重量份。
混合：先使SEBS树脂完全吸收环烷基基橡胶油，然后与马来酸酐接枝SEBS及其他组分一起加入搅拌机中混合均匀。
造粒：用密炼机混炼，带强制喂料的单螺杆挤出机挤出、造粒,最后干燥包装。
造粒步骤中，该密炼机的密炼温度为180℃~185℃，时间为10分钟。
单螺杆挤出机各段温度自加料口开始，依次为170℃~185℃、175℃~190℃、175℃~190℃，机头温度175℃~185℃。
本发明各实施例制备的SEBS热塑性弹性体电缆绝缘材料的主要性能指标见表1。
由上表可以看出，本发明SEBS热塑性弹性体电缆绝缘材料，具有优异的电绝缘性能，良好的力学性能和良好的耐老化性能，可以作为电线电缆的绝缘材料使用。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明权利要求的涵盖范围。

Claims (12)

1.一种SEBS热塑性弹性体电缆绝缘材料，其特征在于：包括以下重量份的各组分:
SEBS树脂             100份
橡胶填充油         50~150份
接枝改性SEBS    10~50份
聚丙烯                50~80份
聚烯烃弹性体        15~30份
矿物填料            100~200份
润滑剂               2~5份
防老化剂               2~4份
铜离子抑制剂        1.8~3份。
2.根据权利要求1所述的SEBS热塑性弹性体电缆绝缘材料，其特征在于：所述SEBS树脂为高分子量SEBS、中分子量SEBS及低分子量SEBS中任意一种或多种混合物，所述高分子量SEBS的重均分子量为160,000~240,000，中分子量SEBS的重均分子量为100,000~150,000，低分子量SEBS的重均分子量为50,000~95,000。
3.根据权利要求1所述的SEBS热塑性弹性体电缆绝缘材料，其特征在于：所述橡胶填充油为环烷基橡胶油或石蜡基橡胶油。
4.根据权利要求1所述的SEBS热塑性弹性体电缆绝缘材料，其特征在于：所述接枝改性SEBS为马来酸酐接枝SEBS或丙烯酸接枝SEBS。
5.根据权利要求1所述的SEBS热塑性弹性体电缆绝缘材料，其特征在于：所述聚丙烯为均聚型聚丙烯、共聚型聚丙烯中任意一种或两种的混合物。
6.根据权利要求1所述的SEBS热塑性弹性体电缆绝缘材料，其特征在于：所述聚烯烃弹性体为三元乙丙橡胶或乙烯-辛烯共聚物。
7.根据权利要求1所述的SEBS热塑性弹性体电缆绝缘材料，其特征在于：所述矿物填料为煅烧高岭土、绢英粉、白云母粉中任意一种或多种混合物。
8.根据权利要求1所述的SEBS热塑性弹性体电缆绝缘材料，其特征在于：所述润滑剂为乙撑双硬脂酸酰胺、乙撑双油酸酰胺、硬脂酸锌、硬脂酸钙、PE蜡、二甲基硅油中任意一种或多种混合物。
9.根据权利要求1所述的SEBS热塑性弹性体电缆绝缘材料，其特征在于：所述防老化剂为β(4-羟基-3,5-二叔丁基苯基)丙酸十八酯、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇、三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、双(2，4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯、硫代二丙酸二月桂酯中任意一种或多种混合物。
10.根据权利要求1所述的SEBS热塑性弹性体电缆绝缘材料，其特征在于：所述铜离子抑制剂为N-水杨酰氨基邻苯二酰亚胺、N，N′-双[β(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰]肼中任意一种或两种的混合物。
11.一种如权利要求1所述的SEBS热塑性弹性体电缆绝缘材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
称取原料：称取原料SEBS树脂100份，橡胶填充油50~150份，接枝改性SEBS10~50份，聚丙烯50~80份，聚烯烃弹性体15~30份，矿物填料100~200份，润滑剂2~5份，防老化剂2~4份，铜离子抑制剂1.8~3份；
混合：使SEBS树脂完全吸收橡胶填充油，然后与接枝改性SEBS及其他组分一起加入搅拌机中混合均匀；
造粒：用密炼机混炼，使用带强制喂料的单螺杆挤出机挤出、造粒,最后干燥包装。
12.根据权利要求11所述的SEBS热塑性弹性体电缆绝缘材料的制备方法，其特征在于：所述造粒步骤中，密炼机的混炼温度为180℃~185℃，时间为8~12分钟，单螺杆挤出机各段温度自加料口开始，依次为170℃~185℃、175℃~190℃、175℃~190℃，机头温度175℃~185℃。
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