CN101864101A - 一种高阻燃高抗撕矿用电缆护套橡皮配方 - Google Patents
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一种高阻燃高抗撕矿用电缆护套橡皮配方,其材料组分如下:氯丁橡胶CR3222 20份,氯丁橡胶S-40V80份,气相法白炭黑15份,陶土27份,石蜡3份,氯化石蜡5份,阻燃剂HZR-250份,0级三氧化二锑3份,低分子量聚乙烯3份,氧化镁4份,DM1份,TMTD1份,硬脂酸1份,HS-911 2份,氧化锌5份,Na-22 0.5份,中铬黄或BBM2.5份,含胶量45%。它能充分满足生产高阻燃高抗撕矿用电缆的需要。
Description
技术领域
本发明涉及一种高阻燃高抗撕矿用电缆护套橡皮配方。
背景技术
随着我国市场经济的快速发展,煤炭工业作为当今世界主要能源的基础工业之一获得迅速发展,对矿井的安全更引起国家有关部门的重视,由于井下工作环境恶劣,各种事故的发生严重威胁着矿井的安全和矿工的生命,与之配套的电缆阻燃和耐抗撕问题同样引人关注。目前,矿用电缆主要执行MT818-2009标准外,其燃烧试验方法执行MT386-1995标准,包括以下内容:(1)单根垂直燃烧(2)成束燃烧试验(3)负载燃烧试验。其具体技术要求为:(1)负载条件下的燃烧试验,若试件的续燃时间小于4min,炭化长度小于15cm,则该试件的试验为合格。,若一共进行的三次试验中有二次合格,则判定该项目试验为合格;(2)电线电缆垂直燃烧试验,若试件的续燃时间小于1min,炭化长度不超过40cm,则判定该项试验为合格;(3)成束电线电缆燃烧试验,若炭化部分所达高度超过2.5m,则判定该项试验为合格。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高阻燃高抗撕矿用电缆护套橡皮配方,它能充分满足生产高阻燃高抗撕矿用电缆的需要。
为达到上述目的,本发明采取的解决方案是:一种高阻燃高抗撕矿用电缆护套橡皮配方,其材料组分如下:氯丁橡胶CR3222 20份,氯丁橡胶S-40V80份,气相法白炭黑15份,陶土27份,石蜡3份,氯化石蜡5份,阻燃剂HZR-2 50份,0级三氧化二锑3份,低分子量聚乙烯3份,氧化镁4份,DM1份,TMTD1份,硬脂酸1份,HS-911 2份,氧化锌5份,Na-22 0.5份,中铬黄或BBM2.5份,含胶量45%。它适用于彩色护套,能充分满足生产高阻燃高抗撕矿用电缆的需要。
为达到上述目的,本发明采取的解决方案是:一种高阻燃高抗撕矿用电缆护套橡皮配方,其材料组分如下:氯丁橡胶CR3222 20份,氯丁橡胶S-40V80份,气相法白炭黑10份,炭黑N550 5份,陶土30份,石蜡3份,氯化石蜡5份,阻燃剂HZR-250份,0级三氧化二锑3份,低分子量聚乙烯3份,氧化镁4份,DM1份,TMTD1份,硬脂酸1份,HS-9112份,氧化锌5份,Na-22 0.5份,含胶量45%。它适用于黑色护套,能充分满足生产高阻燃高抗撕矿用电缆的需要。
附图说明
图1为本配方生产工艺流程图。
具体实施方式
下面结合实施例及其附图对本发明再作描述。
氯丁橡胶由于其不延燃性、机械性能、耐大气老化性、耐油性都比较好,是矿用电缆首选的一种护套材料,根据MT818-2009要求,其中对护套性能的要求为:外护套橡皮应符合GB7594-4987中XH-03A型规定,且抗撕强度应不低于7.5N/mm。因此我们在配方设计时既要考虑到高阻燃性,又要考虑到高抗撕性。为此,对各体系确定如下:
1、生胶的选择
用于电线电缆的氯丁橡胶分为三类:即采用硫磺调节的,以二硫化秋兰姆作为稳定剂的“G”型,以及不含这些化合物的非硫调节型的“W”型,另外还有介于上述两者之间的混合型。
G型和混合型氯丁橡胶的强度、拉伸性能及抗撕性优于W型氯丁橡胶,而工艺操作性能差于W型氯丁橡胶。因此综合考虑,我们选择其中两者并用。W型氯丁橡胶采用氯丁橡胶CR2322,G型氯丁橡胶采用氯丁橡胶S-40V。
2、硫化体系的选择
氯丁橡胶常用硫化体系是采用金属氧化物ZnO/MgO并用,但考虑到加工性能及硫化条件的协调配合,我们还加入促进剂Na-22,它可赋予硫化胶优良的耐热老化性,非污染性,而且定伸强度,压缩永久变形也最好。
3、阻燃剂的选用
在难燃的主题橡胶中,添加合适的阻燃剂是阻燃化处理的有效途径,在选择阻燃剂时,我们注意以下几点:
(1)根据协同理论,采用两种或两种以上阻燃剂;
(2)采用阻燃效果好,无毒的无机阻燃剂,少用价格昂贵的有机阻燃剂;
(3)选用的阻燃剂本身具有较好的稳定性,在胶料工艺操作中不分解或失效。
经过多次试验验证,我们最终选用高效阻燃剂HZR-2、0级三氧化二锑及氯化石蜡并用。
4、填充剂的选择
根据实施阻燃技术的原则,选择填充剂时我们考虑到阻燃剂的相容性。炭黑对阻燃性能有影响,碳酸钙和陶士只能起降低成本和改善橡胶加工工艺的作用。沉淀法白炭黑对胶料的加工性能不利,而且减慢硫化速度,但它赋予橡皮良好的抗撕性能,因此考虑到本配方要求高阻燃且高抗撕,白炭黑的使用是必不可少的。鉴于本配方需要高阻燃性,故炭黑的加入量应尽可能少,这样,在配方中还需要加入一种能提高胶料物理机械性能的硅烷偶联剂。硅烷偶联剂的分子中一般都含有两种性质不同的活性基因。一种活性基团使补强剂填料活化,使无机填料由原来的亲水性变为憎水性;另一种活性基团能与橡胶良好地结合,提高橡胶对无机填料的湿润性,在硫化过程中通过不饱和键形成橡胶——填料键,增加交联密度和键能,从而可提高硫化胶的抗张强度及抗撕强度。
5、其它助剂
氯丁橡胶的最大特点在于其具有优良的耐久性。无论在耐自然老化或加速老化方面,它均表现出其它橡胶无法比拟的优良抗耐性。但为了充分发挥其特点,仍然需要适当配用良好的防老剂。常用的有防老剂HS-911等。石蜡的加入可改善橡胶动态弯曲性能、耐热空气老化性能和加工性能,同时有助于橡胶阻水性的改善。此外,为防止氯丁橡胶加工过程中产生粘辊,可加入2~5份低熔点、低分子量聚乙烯。
根据以上原则,我们设计了以下2个配方(见表1)。
经过多次的配方试验研究,在胶料配方设计、探索、改进的基础上,上述氧指数为46~48的高阻燃氯丁护套橡皮,能充分满足生产高阻燃高抗撕矿用电缆的需要。高阻燃氯丁护套配方试验结果见表2。
表2高阻燃氯丁护套配方试验结果
性能项目 | 配方1 | 配方2 |
原始抗张强度(MPa) | 13.5 | 13.1 |
原始断裂伸K率(%) | 350 | 320 |
撕裂强度(N/mm) | 8.7 | 8.2 |
75℃×240h老化后: | ||
抗张强度变化率(%) | -18 | -20 |
断裂伸长率变化率(%) | -17 | -18 |
性能项目 | 配方1 | 配方2 |
100℃×24h浸机油后: | ||
抗张强度变化率(%) | -20 | -22 |
断裂伸长率变化率(%) | -23 | -24 |
橡皮极限氧指数:LOI | 46 | 48 |
应用上述配方,根据图1所示的生产工艺流程,我们试制了包括MCPTJ-1.9/3.3kV3×50+1×25+1×25mm2及MY0.38/0.66Kv3×185+1×50mm2在内的共两个不同规格的高阻燃氯高抗撕护套矿用电缆,其护套试验结果见表3。
表3成品矿用电缆高阻燃氯丁护套试验结果
性能项目 | MCPTJ-1.9/3.3kV3×50+1×25+1×25 | MY0.38/0.66Kv3×185+1×50 |
原始抗张强度(MPa) | 13.2 | 13.1 |
原始断裂伸K率(%) | 330 | 780 |
撕裂强度(N/mm) | 7.6 | 7.6 |
75℃×240h老化后: | ||
抗张强度变化率(%) | -14 | -13 |
断裂伸长率变化率(%) | -21 | -23 |
100℃×24h浸机油后: | ||
抗张强度变化率(%) | -35 | -36 |
断裂伸长率变化率(%) | -36 | -37 |
阻燃性能试验 | ||
1、单根垂直燃烧试验 | ||
续燃时间(s),不大于60 | 4.8 | 4.8 |
性能项目 | MCPTJ-1.9/3.3kV3×50+1×25+1×25 | MY0.38/0.66Kv3×185+1×50 |
烧焦端距上夹具下缘距离(mm),大于50 | 391 | 381 |
2、成束燃烧试验 | ||
炭化长度(m),不大于2.5 | 0.9 | 0.9 |
负载条件下燃烧试验 | ||
续燃时间(s),小于240 | 6.2、5.2、5.7 | 6.9、5.1、5.7 |
炭化长度(m),小于150 | 102、96、99 | 127、121、125 |
成品电缆性能全部符合MT818-2009标准规定的要求。
Claims (2)
1.一种高阻燃高抗撕矿用电缆护套橡皮配方,其特征是:其材料组分如下:氯丁橡胶CR3222 20份,氯丁橡胶S-40V80份,气相法白炭黑15份,陶土27份,石蜡3份,氯化石蜡5份,阻燃剂HZR-2 50份,0级三氧化二锑3份,低分子量聚乙烯3份,氧化镁4份,DM1份,TMTD1份,硬脂酸1份,HS-911 2份,氧化锌5份,Na-22 0.5份,中铬黄或BBM2.5份,含胶量45%。
2.一种高阻燃高抗撕矿用电缆护套橡皮配方,其特征是其材料组分如下:氯丁橡胶CR3222 20份,氯丁橡胶S-40V80份,气相法白炭黑10份,炭黑N550 5份,陶土30份,石蜡3份,氯化石蜡5份,阻燃剂HZR-2 50份,0级三氧化二锑3份,低分子量聚乙烯3份,氧化镁4份,DM1份,TMTD1份,硬脂酸1份,HS-911 2份,氧化锌5份,Na-220.5份,含胶量45%。
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