CN102093642B - 舰船水下声纳换能器电缆绝缘橡胶及其制造方法 - Google Patents

舰船水下声纳换能器电缆绝缘橡胶及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种舰船水下声纳换能器电缆绝缘橡胶及其制造方法，原料组分如下：乙丙橡胶2470：11份；乙丙橡胶578K：7～9份；二硫化二苯并噻唑0.1～0.3份；氧化锌1.5～2.5份；2-硫醇基苯并咪唑0.5～0.8份；2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体0.4～0.7份；钛白粉1～1.5份；微晶石蜡0.2～0.5份；硬脂酸0.2～0.5份；白炭黑2～3份；超细滑石粉14～18份；过氧化二异丙苯1～1.5份；对醌二肟0.15～0.25份；先将乙丙橡胶混炼均匀，然后加入氧化锌等进行混炼；接着进行滤橡、辗页、冷却；然后加二硫化二苯并噻唑混炼，再加入过氧化二异丙苯和对醌二肟；下料后打6个三角包及拉细薄后出片。该绝缘橡胶机械性能、防水和绝缘性能好，可以长期在水下工作，使用寿命长。

Description

舰船水下声纳换能器电缆绝缘橡胶及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种电缆绝缘橡胶，特别涉及一种舰船水下声纳换能器电缆绝缘橡胶；本发明还涉及一种舰船水下声纳换能器电缆绝缘橡胶的制造方法。
背景技术
三元乙丙橡胶因具有电性能优异、耐热耐老化性能高、低温柔韧性好等特点，被广泛用作电线电缆绝缘材料，但不同配方的乙丙橡胶绝缘性能差异很大。
水面舰艇、潜艇或水下固定安放的声纳换能器需要使用防水型屏蔽橡皮电缆，由于长期工作在水下，海水对电缆腐蚀很厉害，因此要求电缆具有很好的防水性能和绝缘性能，目前市场上尚没有专用于舰船水下声纳换能器的电缆，非专用电缆的绝缘层用在海水环境中的防水性能差，绝缘性能迅速下降，电缆使用寿命短。
发明内容
本发明的目的在于，克服现有技术中存在的问题，提供一种舰船水下声纳换能器电缆绝缘橡胶，具有很好的绝缘、防水、耐老化性能。
为解决以上技术问题，本发明所提供的一种舰船水下声纳换能器电缆绝缘橡胶，所述绝缘橡胶的原料组分及重量含量如下：乙丙橡胶2470：11份；乙丙橡胶578K：7～9份；二硫化二苯并噻唑：0.1～0.3份；氧化锌：1.5～2.5份；2-硫醇基苯并咪唑：0.5～0.8份；2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体：0.4～0.7份；钛白粉：1～1.5份；微晶石蜡：0.2～0.5份；硬脂酸：0.2～0.5份；白炭黑：2～3份；超细滑石粉：14～18份；过氧化二异丙苯：1～1.5份；对醌二肟：0.15～0.25份。
相对于现有技术，本发明取得了以下有益效果：该绝缘橡胶的绝缘电阻大于1500MΩ·km；原料中2-硫醇基苯并咪唑及2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体具有防老化的作用；使电缆绝缘可靠，耐老化，耐腐蚀，机械性能优良，绝缘线芯之间可以承受交流电3.5kV/5min，屏蔽层与水之间可以承受交流电500V/5min的耐压试验不发生击穿；处在高压的水环境下，仍然不会渗漏；可以在水下长期工作并保持良好的防水性能、绝缘性能，使用寿命长；芯线导体的耐扭曲与拉伸的性能优异，能够适应舰船水下声纳换能器的使用要求，且用料经济。
作为本发明的优选方案，所述绝缘橡胶的原料组分及重量含量如下：乙丙橡胶2470：11份；乙丙橡胶578K：7份；二硫化二苯并噻唑：0.1份；氧化锌：1.5份；2-硫醇基苯并咪唑：0.5份；2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体：0.4份；钛白粉：1份；微晶石蜡：0.2份；硬脂酸：0.2份；白炭黑：2份；超细滑石粉：14份；过氧化二异丙苯：1份；对醌二肟：0.15份。
作为本发明的优选方案，所述绝缘橡胶的原料组分及重量含量如下：乙丙橡胶2470：11份；乙丙橡胶578K：9份；二硫化二苯并噻唑：0.3份；氧化锌：2.5份；2-硫醇基苯并咪唑：0.8份；2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体：0.7份；钛白粉：1.5份；微晶石蜡：0.5份；硬脂酸：0.5份；白炭黑：3份；超细滑石粉：18份；过氧化二异丙苯：1.5份；对醌二肟：0.25份。
作为本发明的优选方案，所述绝缘橡胶的原料组分及重量含量如下：乙丙橡胶2470：11份；乙丙橡胶578K：8份；二硫化二苯并噻唑：0.2份；氧化锌：2.0份；2-硫醇基苯并咪唑：0.6份；2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体：0.6份；钛白粉：1.3份；微晶石蜡：0.4份；硬脂酸：0.3份；白炭黑：2.5份；超细滑石粉：16份；过氧化二异丙苯：1.3份；对醌二肟：0.18份。
本发明的另一个目的在于，提供一种舰船水下声纳换能器电缆绝缘橡胶的制造方法，该方法制造而成的绝缘橡胶，具有很好的绝缘、防水、耐老化性能。
为解决以上技术问题，本发明所提供的一种舰船水下声纳换能器电缆绝缘橡胶的制造方法，包括以下步骤：(1)按以下组分及重量含量准备原料：乙丙橡胶2470：11份；乙丙橡胶578K：7～9份；二硫化二苯并噻唑：0.1～0.3份；氧化锌：1.5～2.5份；2-硫醇基苯并咪唑：0.5～0.8份；2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体：0.4～0.7份；钛白粉：1～1.5份；微晶石蜡：0.2～0.5份；硬脂酸：0.2～0.5份；白炭黑：2～3份；超细滑石粉：14～18份；过氧化二异丙苯：1～1.5份；对醌二肟：0.15～0.25份；(2)先将乙丙橡胶2470与乙丙橡胶578K混炼均匀，然后加入氧化锌、2-硫醇基苯并咪唑、2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体、钛白粉、微晶石蜡、硬脂酸、白炭黑、超细滑石粉，进行混炼9～11分钟；接着采用20目+40目+56目三层滤网进行滤橡；滤橡后经三辊辗页机辗页，辗页后充分冷却停放；冷却完成后在密炼机上加二硫化二苯并噻唑并进行充分混炼，在混炼的最后60～90秒时加入过氧化二异丙苯和对醌二肟；下料后在开炼机上打6个三角包及拉细薄后经三辊辗页机出片。
相对于现有技术，本发明取得了以下有益效果：该方法制作而成的绝缘橡胶的绝缘电阻大于1500MΩ·km；原料中2-硫醇基苯并咪唑及2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体具有防老化的作用；使电缆绝缘可靠，耐老化，耐腐蚀，机械性能优良，绝缘线芯之间可以承受交流电3.5kV/5min，屏蔽层与水之间可以承受交流电500V/5min的耐压试验不发生击穿；处在高压的水环境下，仍然不会渗漏；可以在水下长期工作并保持良好的防水性能、绝缘性能，使用寿命长；芯线导体的耐扭曲与拉伸的性能优异，能够适应舰船水下声纳换能器的使用要求，且用料经济。
作为本发明的优选方案，所述绝缘橡胶挤出时挤橡机的机身温度1区为70℃，2区为75℃，机头为85℃，各区温度允许偏差±5℃，挤出时的线速度为8～12m/min。在此工况下，绝缘橡胶挤出时与芯线导体或缆芯的同心度好，在长度方向上后同一截面上挤包的厚度均匀。
具体实施方式
实施例一
步骤如下：(1)按以下组分及重量含量准备绝缘橡胶的原料：乙丙橡胶2470：11份；乙丙橡胶578K：7份；二硫化二苯并噻唑(俗称DM)：0.1份；氧化锌：1.5份；2-硫醇基苯并咪唑(防老剂MB)：0.5份；2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体(防老剂RD，树脂状)：0.4份；钛白粉：1份；微晶石蜡：0.2份；硬脂酸：0.2份；白炭黑：2份；超细滑石粉：14份；过氧化二异丙苯(DCP)：1份；对醌二肟(GMF)：0.15份；
(2)先将乙丙橡胶2470与乙丙橡胶578K混炼均匀，然后加入氧化锌、2-硫醇基苯并咪唑、2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体、钛白粉、微晶石蜡、硬脂酸、白炭黑、超细滑石粉，进行混炼9分钟；接着采用20目+40目+56目三层滤网进行滤橡；滤橡后经三辊辗页机辗页，辗页后充分冷却停放；冷却完成后在密炼机上加二硫化二苯并噻唑并进行充分混炼，在混炼的最后60秒时加入过氧化二异丙苯和对醌二肟；下料后在开炼机上打6个三角包及拉细薄后经三辊辗页机出片备用。
绝缘橡胶挤出时挤橡机的机身温度1区为70℃，2区为75℃，机头为85℃，各区温度允许偏差±5℃，挤出时的线速度为12m/min，橡胶绝缘层的厚度为0.9m。
实施例二
步骤如下：(1)按以下组分及重量含量准备绝缘橡胶的原料：乙丙橡胶2470：11份；乙丙橡胶578K：9份；二硫化二苯并噻唑：0.3份；氧化锌：2.5份；2-硫醇基苯并咪唑：0.8份；2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体：0.7份；钛白粉：1.5份；微晶石蜡：0.5份；硬脂酸：0.5份；白炭黑：3份；超细滑石粉：18份；过氧化二异丙苯：1.5份；对醌二肟：0.25份；
(2)先将乙丙橡胶2470与乙丙橡胶578K混炼均匀，然后加入氧化锌、2-硫醇基苯并咪唑、2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体、钛白粉、微晶石蜡、硬脂酸、白炭黑、超细滑石粉，进行混炼11分钟；接着采用20目+40目+56目三层滤网进行滤橡；滤橡后经三辊辗页机辗页，辗页后充分冷却停放；冷却完成后在密炼机上加二硫化二苯并噻唑并进行充分混炼，在混炼的最后90秒时加入过氧化二异丙苯和对醌二肟；下料后在开炼机上打6个三角包及拉细薄后经三辊辗页机出片备用。
绝缘橡胶挤出时挤橡机的机身温度1区为70℃，2区为75℃，机头为85℃，各区温度允许偏差±5℃，挤出时的线速度为8m/min，橡胶绝缘层的厚度为0.8m。
实施例三
步骤如下：(1)按以下组分及重量含量准备绝缘橡胶的原料：乙丙橡胶2470：11份；乙丙橡胶578K：8份；二硫化二苯并噻唑：0.2份；氧化锌：2.0份；2-硫醇基苯并咪唑：0.6份；2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体：0.6份；钛白粉：1.3份；微晶石蜡：0.4份；硬脂酸：0.3份；白炭黑：2.5份；超细滑石粉：16份；过氧化二异丙苯：1.3份；对醌二肟：0.18份；
(2)先将乙丙橡胶2470与乙丙橡胶578K混炼均匀，然后加入氧化锌、2-硫醇基苯并咪唑、2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体、钛白粉、微晶石蜡、硬脂酸、白炭黑、超细滑石粉，进行混炼10分钟；接着采用20目+40目+56目三层滤网进行滤橡；滤橡后经三辊辗页机辗页，辗页后充分冷却停放；冷却完成后在密炼机上加二硫化二苯并噻唑并进行充分混炼，在混炼的最后75秒时加入过氧化二异丙苯和对醌二肟；下料后在开炼机上打6个三角包及拉细薄后经三辊辗页机出片备用。
绝缘橡胶挤出时挤橡机的机身温度1区为70℃，2区为75℃，机头为85℃，各区温度允许偏差±5℃，挤出时的线速度为10m/mi n，橡胶绝缘层的厚度为0.85mm。
对实施例一至实施例三中屏蔽层与水之间、绝缘线芯之间的耐压试验结果如表1所示：
表1
Figure BSA00000399014400071
对实施例一至实施例三中成品电缆承受4.5MPa压力的横向密封试验结果如表2所示：
表2
Figure BSA00000399014400072
对实施例一至实施例三中绝缘橡胶老化前机械性能测试结果如表3：
表3
  单位   标准要求   实施例一   实施例二   实施例三
  抗张强度   N/mm2   ≥4.2   7.2   5.8   6.5
  断裂伸长率   ％   ≥200   450   370   400
对实施例一至实施例三中绝缘橡胶烘箱老化后的机械性能测试结果如表4，老化条件：温度135±2℃，时间：168h。
表4
Figure BSA00000399014400073
对实施例一至实施例三中绝缘橡胶空气弹老化后的机械性能测试结果如表5，老化条件：温度127±1℃，时间40h，压力56N/mm2。
表5
Figure BSA00000399014400081
对实施例一至实施例三中绝缘橡胶热延伸试验的机械性能测试结果如表6，试验条件：处理温度250±3℃，持续时间15min，机械应力20N/cm2。
表6
Figure BSA00000399014400082
对实施例一至实施例三中绝缘橡胶的绝缘电阻(20℃时)测试结果如表7所示。
表7
对实施例一至实施例三中绝缘橡胶浸入50℃水后交流电容增加率测试结果如表8。表中记录的数值分别为第14天与第1天、第7天的差值。
表8
  单位   标准要求   实施例一   实施例二   实施例三
  14-1(d)   ％   ≤15   1.7   2.3   2.1
  14-7(d)   ％   ≤5   1.2   1.5   1.5
对实施例一至实施例三中成品电缆附加老化试验结果如表9，老化条件：温度95±2℃，时间168h。
表9
Figure BSA00000399014400091
对实施例一至实施例三中成品电缆耐臭氧试验结果如表10，试验条件：温度25±2℃，时间30h，臭氧浓度0.025～0.030％。
表10
  标准要求   实施例一   实施例二   实施例三
  耐臭氧试验   表面无开裂   无开裂   无开裂   无开裂
对实施例一至实施例三中成品电缆浸水90天后绝缘电阻(20℃时)测试结果如表11。
表11
Figure BSA00000399014400101
对实施例一至实施例三中成品电缆的工作电容(1kHz时)测试结果如表12。
表12
Figure BSA00000399014400102
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种舰船水下声纳换能器电缆绝缘橡胶，其特征是：所述绝缘橡胶的原料组分及重量含量如下：
乙丙橡胶2470：                            11份
乙丙橡胶578K：                            7～9份
二硫化二苯并噻唑：                        0.1～0.3份
氧化锌：                                  1.5～2.5份
2-硫醇基苯并咪唑：                        0.5～0.8份
2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体：    0.4～0.7份
钛白粉：                                  1～1.5份
微晶石蜡：                                0.2～0.5份
硬脂酸：                                  0.2～0.5份
白炭黑：                                  2～3份
超细滑石粉：                              14～18份
过氧化二异丙苯：                          1～1.5份
对醌二肟：                                0.15～0.25份。
2.根据权利要求1所述的舰船水下声纳换能器电缆绝缘橡胶，其特征是，所述绝缘橡胶的原料组分及重量含量如下：
乙丙橡胶2470：      11份
乙丙橡胶578K：      7份
二硫化二苯并噻唑：  0.1份
氧化锌：            1.5份
2-硫醇基苯并咪唑：  0.5份
2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体：  0.4份
钛白粉：                                1份
微晶石蜡：                              0.2份
硬脂酸：                                0.2份
白炭黑：                                2份
超细滑石粉：                            14份
过氧化二异丙苯：                        1份
对醌二肟：                              0.15份。
3.根据权利要求1所述的舰船水下声纳换能器电缆绝缘橡胶，其特征是，所述绝缘橡胶的原料组分及重量含量如下：
乙丙橡胶2470：                          11份
乙丙橡胶578K：                          9份
二硫化二苯并噻唑：                      0.3份
氧化锌：                                2.5份
2-硫醇基苯并咪唑：                      0.8份
2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体：  0.7份
钛白粉：                                1.5份
微晶石蜡：                              0.5份
硬脂酸：                                0.5份
白炭黑：                                3份
超细滑石粉：                            18份
过氧化二异丙苯：                        1.5份
对醌二肟：                              0.25份。
4.根据权利要求1所述的舰船水下声纳换能器电缆绝缘橡胶，其特征是，所述绝缘橡胶的原料组分及重量含量如下：
乙丙橡胶2470：                        11份
乙丙橡胶578K：                        8份
二硫化二苯并噻唑：                    0.2份
氧化锌：                              2.0份
2-硫醇基苯并咪唑：                    0.6份
2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体：0.6份
钛白粉：                              1.3份
微晶石蜡：                            0.4份
硬脂酸：                              0.3份
白炭黑：                              2.5份
超细滑石粉：                          16份
过氧化二异丙苯：                      1.3份
对醌二肟：                            0.18份。
5.一种舰船水下声纳换能器电缆绝缘橡胶的制造方法，其特征是，包括以下步骤：
(1)按以下组分及重量含量准备原料：
乙丙橡胶2470：            11份
乙丙橡胶578K：            7～9份
二硫化二苯并噻唑：        0.1～0.3份
氧化锌：                  1.5～2.5份
2-硫醇基苯并咪唑：        0.5～0.8份
2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体：0.4～0.7份
钛白粉：                              1～1.5份
微晶石蜡：                            0.2～0.5份
硬脂酸：                              0.2～0.5份
白炭黑：                              2～3份
超细滑石粉：                          14～18份
过氧化二异丙苯：                      1～1.5份
对醌二肟：                            0.15～0.25份
(2)先将乙丙橡胶2470与乙丙橡胶578K混炼均匀，然后加入氧化锌、2-硫醇基苯并咪唑、2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体、钛白粉、微晶石蜡、硬脂酸、白炭黑、超细滑石粉，进行混炼9～11分钟；接着采用20目+40目+56目三层滤网进行滤橡；滤橡后经三辊辗页机辗页，辗页后充分冷却停放；冷却完成后在密炼机上加二硫化二苯并噻唑并进行充分混炼，在混炼的最后60～90秒时加入过氧化二异丙苯和对醌二肟；下料后在开炼机上打6个三角包及拉细薄后经三辊辗页机出片。
6.根据权利要求5所述的舰船水下声纳换能器电缆绝缘橡胶的制造方法，其特征是，所述绝缘橡胶挤出时挤橡机的机身温度1区为70℃，2区为75℃，机头为85℃，各区温度允许偏差±5℃，挤出时的线速度为8～12m/min。
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