CN102617938B - 耐寒的电缆用乙丙绝缘材料 - Google Patents

耐寒的电缆用乙丙绝缘材料 Download PDF

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本发明属于电缆用绝缘材料领域，具体涉及一种耐寒的电缆用乙丙绝缘材料。该绝缘材料包括下述的组份：二元乙丙橡胶、三元乙丙橡胶、填充剂、补强剂、增塑剂、活性剂、防老剂、硅烷偶联剂、交联剂、交联助剂。采用以上配比的原料所生产的耐寒的电缆乙丙绝缘材料，降低了极性橡胶分子间的作用力，使分子链段易于运动，从而可获得较好的低温性能；加入低分子增塑剂BI，明显提高了并用胶的耐寒性，也能能够改善配合剂的分散和胶料的加工性能；通过对各个配合体系的研究和试验考察,确定了耐寒乙丙橡胶的优化配方，所得到的胶料具有优良的电性能和低温耐寒性，使乙丙橡胶绝缘能够在-50℃以下温度使用。

Description

耐寒的电缆用乙丙绝缘材料
技术领域
 本发明属于电缆用绝缘材料领域，具体涉及一种耐寒的电缆用乙丙绝缘材料配方。
背景技术
目前电缆行业内所用的电缆绝缘材料大多由乙丙橡胶、天然丁苯橡胶等材料制成，以上的橡胶材料普遍耐温等级是70℃、90℃、105℃，不能在较低的温度下使用，一般在-30℃左右的环境下，物理机械性能变的非常差，已经脆化，轻轻一折就会被折断；在北方冬季寒冷的地区，经常-40℃，移动的电缆很容易遭到破坏；并且以上的橡胶其绝缘机械强度只有5MPa左右，伸长率大多为250%，这严重的制约了电缆行业的发展。小分子的增塑剂如DOP、DINP、DOA、DOS、TOTM等可以改善PVC绝缘材料的耐低温性能，但是小分子的增塑剂容易迁移，太多的小分子增塑剂会造成软质PVC绝缘材料分子迁移过大，在长期使用过程中析出，使PVC软质材料变硬，使用性能降低，选用分子质量较大的聚酯增塑剂可大大提高材料的分子迁移性能，但是聚酯增塑剂与PVC树脂的相容性较差，使PVC材料的加工性能、耐低温性能变差，可见增塑剂对绝缘材料的影响较大。因此，需要寻找一种更佳的配方以克服上述的问题。
发明内容
为了解决上述的技术问题，本发明提供了一种耐寒的电缆乙丙绝缘材料，该绝缘材料能在-50℃以下的的寒冷环境里，具有良好的电性能、物理机械性能和很好的柔软性。
本发明的耐寒电缆乙丙绝缘材料包括下述重量份数的组份：
二元乙丙橡胶          30-50份
三元乙丙橡胶          30-50份
填充剂                30-80份
补强剂                5-30份
增塑剂                5-25份
活性剂                3-15份
防老剂                2-10份
硅烷偶联剂            1-5份
交联剂                3-6份
交联助剂              1-5份
优选的，该材料包括下述重量份数的组份：
二元乙丙橡胶          35-45份
三元乙丙橡胶          35-45份
填充剂                30-80份
补强剂                5-25份
增塑剂                5-25份
活性剂                3-15份
防老剂                2-10份
硅烷偶联剂            1-5份
交联剂                3-6份
交联助剂              1-5份
以上的二元乙丙橡胶中丙烯质量分数为 40～50%；
三元乙丙橡胶中第三单体亚乙基降冰片烯质量分数为 0.4～0.8%，丙烯质量分数为 30～50%；
填充剂中纳米碳酸钙10～20份，活性煅烧高岭土20～60份；
补强剂为半补强粉；
增塑剂为低分子增塑剂BI 1～15份，环烷基油1～10份；
活性剂中硬脂酸1～2份，氧化锌1～13份；
防老剂中含有2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体1～5份， 2-巯基苯并咪唑1～5份；
硅烷偶联剂为乙烯基三甲氧基硅烷；
交联剂为DCP（过氧化二异丙苯）；
交联助剂TAC(三烯丙基氰脲酸酯)0.5～2份，交联助剂ZDMA（二甲基丙烯酸锌）0.5～3份。
优选的，该材料包括下述重量份数的组份：
二元乙丙橡胶                            35-45份
三元乙丙橡胶                            35-45份
纳米碳酸钙                              12-18份
活性煅烧高岭土                          30-50份
半补强粉                                10-25份
低分子增塑剂BI                          4-12份
环烷基油                                3-8份
硬脂酸                                  1-2份
氧化锌                                  4-10份
2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体    1-5份
2-巯基苯并咪唑                          1-5份
乙烯基三甲氧基硅烷                      1-5份
交联剂                                  3.3-5.3份
TAC(三烯丙基氰脲酸酯)                   0.8-1.5份
ZDMA（二甲基丙烯酸锌）                  1-3份
其中，二元乙丙橡胶中丙烯质量分数为 40～50%；
三元乙丙橡胶中第三单体亚乙基降冰片烯质量分数为 0.4～ 0.8%，丙烯质量分数为 30～ 50%。
优选的，该材料包括下述重量份数的组份：
二元乙丙橡胶                            40份
三元乙丙橡胶                            40份
纳米碳酸钙                              15份
活性煅烧高岭土                          40份
半补强粉                                20份
低分子增塑剂BI                          8份
环烷基油                                5份
硬脂酸                                  1.2份
氧化锌                                  8份
2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体    2份
2-巯基苯并咪唑                          2份
乙烯基三甲氧基硅烷                      2份
交联剂                                  4份
TAC(三烯丙基氰脲酸酯)                   1.2份
ZDMA（二甲基丙烯酸锌）                  1.6份
其中，二元乙丙橡胶中丙烯质量分数为 45%；
三元乙丙橡胶中第三单体亚乙基降冰片烯质量分数为 0.6%，丙烯质量分数为 40%。
低分子增塑剂BI由异戊橡胶与顺丁橡胶在反应器中力学降解制得，将异戊橡胶、顺丁橡胶、有机溶剂放入搅拌机中，以750转/分钟的转速搅拌30分钟，使异戊橡胶、顺丁橡胶分子得到力学降解，然后放置在分离器中，待有机溶剂挥发后分离出，即可得到呈黏稠液体状态的橡胶低分子增塑剂BI。
本发明的有益效果在于，加入低分子增塑剂BI，可明显提高并用胶的耐寒性，也能能够改善配合剂的分散和胶料的加工性能；采用以上配比的原料所生产的耐寒的电缆乙丙绝缘材料，降低了极性橡胶分子间的作用力，使分子链段易于运动，从而可获得较好的低温性能；通过对各个配合体系的研究和试验考察,确定了耐寒乙丙橡胶的优化配方，所得到的胶料具有优良的电性能和低温耐寒性，使乙丙橡胶绝缘能够在-50℃以下温度使用。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作更进一步的说明，以便本领域的技术人员更了解本发明，但并不因此限制本发明。
实施例1
该耐寒的电缆乙丙绝缘材料，其中所含有各种材料重量配比如下：
二元乙丙橡胶                            40份
三元乙丙橡胶                            40份
纳米碳酸钙                              20份
活性煅烧高岭土                          50份
半补强粉                                7份
低分子增塑剂BI                         12份
环烷基油                                8份
硬脂酸                                  1.2份
氧化锌                                  8份
2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体    2份
2-巯基苯并咪唑                          2份
乙烯基三甲氧基硅烷                      2份
交联剂                                  4份
TAC(三烯丙基氰脲酸酯)                   1.2份
ZDMA（二甲基丙烯酸锌）                  1.6份
其中，二元乙丙橡胶中丙烯质量分数为 45%；
三元乙丙橡胶中第三单体亚乙基降冰片烯质量分数为 0.6%，丙烯质量分数为 45%。
对比例1
与实施例1的不同之处在于，所采用的增塑剂为20份的DIOP（邻苯二甲酸二异辛酯），交联助剂为2.8份的三丙烯基氰脲酸酯，填料为70份的纳米碳酸钙，其余完全相同，实施例1与对比例1的绝缘材料，其性能指标比较如下表： 
指标 实施例1 对比例1    测试标准
常温体积电阻率/Ω.cm ＞8.5×1016 ＞4.5×1016 GB1410-2006
常温拉伸强度 /MPa 8.5 4.2 GB/T 2951.1-2008
常温断裂伸长率/% 260 200 GB/T 2951.1-2008
脆性温度/℃ -65 -32 GB1682-1994
-50℃拉伸耐寒系数/% -0.25 已脆化 HG/T　3867-2008
-50℃压缩耐寒系数/% 0.65 0.12 HG/T　3866-2008
实施例2
该耐寒的电缆乙丙绝缘材料，其中所含有各种材料重量配比如下：
二元乙丙橡胶                            30份
三元乙丙橡胶                            30份
纳米碳酸钙                              10份
活性煅烧高岭土                          20份
半补强粉                                5份
低分子增塑剂BI                          1份
环烷基油                                 4份
硬脂酸                                  1.2份
氧化锌                                  1.8份
2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体    1份
2-巯基苯并咪唑                          1份
乙烯基三甲氧基硅烷                      1份
交联剂                                  3份
TAC(三烯丙基氰脲酸酯)                   0.5份
ZDMA（二甲基丙烯酸锌）                  0.5份
其中，二元乙丙橡胶中丙烯质量分数为 40%；
三元乙丙橡胶中第三单体亚乙基降冰片烯质量分数为 0.4%，丙烯质量分数为 30%。
实施例3
该耐寒的电缆乙丙绝缘材料，其中所含有各种材料重量配比如下：
二元乙丙橡胶                            50份
三元乙丙橡胶                            50份
纳米碳酸钙                              20份
活性煅烧高岭土                          60份
半补强粉                                30份
低分子增塑剂BI                          15份
环烷基油                                 10份
硬脂酸                                  2份
氧化锌                                  13份
2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体    5份
2-巯基苯并咪唑                          5份
乙烯基三甲氧基硅烷                      5份
交联剂                                  6份
TAC(三烯丙基氰脲酸酯)                   2份
ZDMA（二甲基丙烯酸锌）                  3份
其中，二元乙丙橡胶中丙烯质量分数为 50%；
三元乙丙橡胶中第三单体亚乙基降冰片烯质量分数为 0.8%，丙烯质量分数为 50%。
实施例4
该耐寒的电缆乙丙绝缘材料，其中所含有各种材料重量配比如下：
二元乙丙橡胶                            35份
三元乙丙橡胶                            35份
纳米碳酸钙                              30份
活性煅烧高岭土                          40份
半补强粉                                20份
低分子增塑剂BI                          3份
环烷基油                                5份
硬脂酸                                  2份
氧化锌                                  4份
2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体    3份
2-巯基苯并咪唑                          3份
乙烯基三甲氧基硅烷                      3份
交联剂                                  4份
TAC(三烯丙基氰脲酸酯)                   1份
ZDMA（二甲基丙烯酸锌）                  2份
其中，二元乙丙橡胶中丙烯质量分数为 50%；
三元乙丙橡胶中第三单体亚乙基降冰片烯质量分数为 0.8%，丙烯质量分数为 50%。
实施例5
二元乙丙橡胶                            40份
三元乙丙橡胶                            40份
纳米碳酸钙                              15份
活性煅烧高岭土                          40份
半补强粉                                20份
低分子增塑剂BI                          8份
环烷基油                                5份
硬脂酸                                  1.2份
氧化锌                                  8份
2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体    2份
2-巯基苯并咪唑                          2份
乙烯基三甲氧基硅烷                      2份
交联剂                                  4份
TAC(三烯丙基氰脲酸酯)                   1.2份
ZDMA（二甲基丙烯酸锌）                  1.6份
其中，二元乙丙橡胶中丙烯质量分数为 45%；
三元乙丙橡胶中第三单体亚乙基降冰片烯质量分数为 0.6%，丙烯质量分数为 40%。

Claims (4)

1.一种耐寒的电缆用乙丙绝缘材料，其特征在于，该材料包括下述重量份数的组份：
所述的二元乙丙橡胶中丙烯质量分数为 40～50%；
所述的三元乙丙橡胶中第三单体亚乙基降冰片烯质量分数为 0.4～0.8%，丙烯质量分数为 30～50%；
所述的填充剂中纳米碳酸钙10～20份，活性煅烧高岭土20～60份；
所述的补强剂为半补强粉；
所述的增塑剂为低分子增塑剂BI 1～15份，环烷基油1～10份；
所述的活性剂中硬脂酸1～2份，氧化锌1～13份；
所述的防老剂中含有2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体1～5份， 2-巯基苯并咪唑1～5份；
所述的硅烷偶联剂为乙烯基三甲氧基硅烷；
所述的交联剂为DCP（过氧化二异丙苯）；
所述的交联助剂TAC(三烯丙基氰脲酸酯)0.5～2份，交联助剂ZDMA（二甲基丙烯酸锌）0.5～3份。
2.如权利要求1所述的耐寒的电缆用乙丙绝缘材料，该材料包括下述重量份数的组份：
Figure FDA0000308439862
3.如权利要求2所述的耐寒的电缆用乙丙绝缘材料，其特征在于，该材料包括下述重量份数的组份：
Figure FDA0000308439863
Figure FDA0000308439864
其中，二元乙丙橡胶中丙烯质量分数为 40～50%；
三元乙丙橡胶中第三单体亚乙基降冰片烯质量分数为 0.4～ 0.8%，丙烯质量分数为 30～ 50%。
4.如权利要求3所述的耐寒的电缆用乙丙绝缘材料，其特征在于，该材料包括下述重量份数的组份：
其中，二元乙丙橡胶中丙烯质量分数为 45%；
三元乙丙橡胶中第三单体亚乙基降冰片烯质量分数为 0.6%，丙烯质量分数为 40%。
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