CN102838801B - 一种半导电导体屏蔽电缆材料 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种半导电导体屏蔽电缆材料，属于电缆材料技术领域。本发明的材料包括：乙丁橡胶100份、导电炭黑50～120份、增塑剂20～45份、硫化剂1.0～6.0份、共硫化剂1.0～6.0份、活化剂1.0～10份、偶联剂0.2～5.0份、防老剂0.5～5.0份。本发明的半导电导体屏蔽材料，其配方不仅成本低廉，且组分简单，由于本发明采用价格低、粘度低、具高填充性的乙丁橡胶作基料，以及选择与之配合的硫化体系，并添加导电性能和加工工艺性能好的导电炭黑，从而克服了现有技术加工工艺性能不好、价格高的不足。
Description
技术领域
本发明涉及一种半导电导体屏蔽电缆材料，更具体地说，本发明涉及一种中压橡套电缆用半导电导体屏蔽电缆材料，尤其是一种橡胶型耐高温无卤半导电导体屏蔽电缆材料，属于电缆材料技术领域。
背景技术
中压橡套电缆，包括船用电缆、石油平台电缆、矿用电缆等，都需要用半导电导体屏蔽电缆料。现有技术的基础橡胶主要采用乙烯－醋酸乙烯酯树脂，如申请专利号为201110407899.5的中国发明专利，公开了一种乙烯－醋酸乙烯酯树脂和氯化聚乙烯为基料的可剥离半导电屏蔽料。虽然随着乙烯－醋酸乙烯酯中醋酸乙烯酯含量的增加，弹性得到提高，当醋酸乙烯酯含量达到40％～50％时，是一种弹性性，但其低温下较硬，不适用于橡套电缆的频繁弯曲使用场合，同时材料价格很高。另外由于氯化聚乙烯材料的使用，不符合日益提高的环保要求，同时大量氯化聚乙烯的加入，耐温等级也受到限制，与绝缘的紧密结合力也受到影响。还有因绝缘屏蔽与导体屏蔽可剥离要求不同，不适宜用于需要紧密结合的导体屏蔽。
现有技术中也有使用三元乙丙及其他改性材料为基础材料，专利申请号为201210140526.0的中国发明专利，公开了一种乙烯－醋酸乙烯酯树脂和三元乙丙为基料的半导电屏蔽料。由于三元乙丙粘度较高，半导电屏蔽料需要填充足够量的导电炭黑才能实现其功能，因此该半导电屏蔽料的加工工艺性能不好，同时价格也不低。
发明内容
本发明的目的在于克服上述已有技术的不足，提供一种更经济、橡胶型、耐温等级高、无卤的中压半导电导体屏蔽电缆料。
为了实现上述发明目的，其具体的技术方案如下：
一种半导电导体屏蔽电缆材料，其特征在于，包括以下按照重量份数计的原料组分：
乙丁橡胶 100份
导电炭黑 50～120份
增塑剂 20～45份
硫化剂 1.0～6.0份
共硫化剂 1.0～6.0份
活化剂 1.0～10份
偶联剂 0.2～5.0份
防老剂 0.5～5.0份；
本发明所述的乙丁橡胶，是半导电导体屏蔽电缆料的基础橡胶，由乙烯-丁烯与（低含量）第三单体组成，是属于一种高饱和型橡胶；其分子量分布非常宽，加工性能优异，本发明基本技术方案采用的乙丁橡胶为粘度在10～25之间，乙烯含量70～85%的乙丁橡胶；
本发明所述的防老剂，要起防止橡胶老化的作用，本发明基本技术方案中采用的防老剂为防老剂DDA。
优选的，一种半导电导体屏蔽电缆材料，其特征在于，包括以下按照重量份数计的原料组分：
乙丁橡胶 100份
导电炭黑 60～100份
增塑剂 15～35份
硫化剂 1.5～4.0份
共硫化剂 1.5～4.0份
活化剂 2.0～9.0份
偶联剂 0.3～3.0份
防老剂 1.0～3.0份。
本发明所述的导电炭黑，是实现半导电导体屏蔽电缆料导电性能的材料，本发明基本技术方案采用的导电炭黑为本领域常规的导电性能优异、加工性能优异的导电炭黑；
本发明所述的导电炭黑优选的为YD-280C型导电炭黑和HG-1P型导电炭黑，其混合比为4～6：1。
本发明所述的增塑剂，主要是起增塑作用，改善橡胶料的加工工艺性能，本发明基本技术方案中采用的增塑剂为本领域常规增塑剂即可；
本发明所述的增塑剂优选的为52#氯化石蜡和/或68#白油；
上述52#氯化石蜡和68#白油同时使用时，任意比例即可，优选的比例为2:1。
本发明所述的硫化剂，指能与橡胶起化学反应，通过硫化可改进橡胶的化学结构，使橡胶由可塑性物质转变为弹性物质的材料，本发明基本技术方案中采用的硫化剂为本领域常规硫化剂即可，如过氧化二异丙苯、1，1-双叔丁基过氧基-3，3，5-三甲基环己烷、双叔丁基过氧异丙基苯等；
本发明所述的硫化剂优选的为过氧化二异丙苯。
本发明所述的共硫化剂，指能有效地提高半导电导体屏蔽交联密度，大大促进橡胶与硫化剂之间的反应，提高硫化速度、降低硫化温度、缩短硫化时间，减少硫化剂用量，同时相应提高硫化胶性能的物质，本发明基本技术方案中采用的共硫化剂为本领域常规共硫化剂即可，如对醌二肟、三烯丙基三聚异氰酸酯、三烯丙基氰脲酸酯等；
本发明所述的共硫化剂优选的为三烯丙基氰脲酸酯。
本发明所述的活化剂，是指加速硫化的活性剂，本发明基本技术方案采用的活化剂为氧化镁、一氧化铅、硬酯酸锌、三乙醇胺、活性氧化锌、硬脂酸等；
本发明所述的活化剂优选的为活性氧化锌和硬脂酸以3～5：1的重量比例混合。
本发明所述的偶联剂，是不饱和的硅烷及某些不饱和酯，能与导电炭黑自发偶合，提高硫化速度和硫化胶的机械性能，本发明基本方案采用的偶联剂为本领域常规的γ-甲基丙烯酸丙撑·三甲基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基-三-（β-甲氧·乙氧基）硅烷等；
本发明所述的偶联剂优选的为乙烯基-三-（β-甲氧·乙氧基）硅烷。
本发明半导电导体屏蔽电缆材料的制备过程为本领域常规工艺：
称料→混炼→出片或造粒
A、称料，称取乙丁橡胶100份，导电炭黑60～100份，增塑剂15～35份，硫化剂1.5～4份，共硫化剂1.5～4份，活化剂1.0～5.0份，偶联剂0.3～3份，防老剂1.0～3份待用；
B、混炼，先将乙丙橡胶混炼，然后加入除硫化剂和促进剂外的其它配合剂混炼，最后再加入硫化剂和促进剂；
C、混炼，可以在通常橡胶混炼用的开炼机、捏炼机或密炼机进行；
D、造粒或出片。
本发明的有益技术效果：
1、本发明选用粘度在10～25之间，乙烯含量70～85%的乙丁橡胶，具有高填充性；本发明选用的防老剂为防老剂DDA，耐热性能好，使半导电导体屏蔽橡胶满足135℃、168小时老化的需要；
2、本发明的导电炭黑优选的为为YD-280C型导电炭黑和HG-1P型导电炭黑，并且其混合比为4～6：1，达到最佳的导电性能和加工性能；
3、本发明的增塑剂优选的为52#氯化石蜡和/或68#白油，偶联剂优选为乙烯基-三-（β-甲氧·乙氧基）硅烷，这样的搭配在考虑了经济、低成本的因素同时，保证了其最佳效果，且52#氯化石蜡和68#白油以2:1配合平衡了绝缘性能；
4、本发明的配方中，所述的硫化剂优选的为过氧化二异丙苯，所述的共硫化剂优选的为三烯丙基氰脲酸酯，三烯丙基氰脲酸酯的优点是纯度高，能与过氧化二异丙苯的交联有效配合，当氧化二异丙苯发挥交联作用时，由于三烯丙基氰脲酸酯具有三个分子链端双键，而这三个双键通过碳碳单键都接在同一个分子环上，形成三个遥爪状结构，能够起到促进作用，提高交联速度和交联程度；另外，选用过氧化二异丙苯的优点还有：在过氧化物交联体系中，它的结构较为简单，易于生产，价格也比同类产品低；过氧化二异丙苯的分解温度和半衰期，分别与橡胶加工的温度和时间较为匹配；
5、本发明选用的活化剂为活性氧化镁和硬脂酸按照3～5：1的重量比例混合，活性氧化镁和硬脂酸搭配，不会对氯化聚乙烯产生影响，这样能很好的起到活化作用；混合比例选择的优点在于：活性氧化镁不光起到活化的作用，还起到吸收高温硫化时产生的氯化氢气体，如果加入量少，则无法尽数吸收氯化氢而致使材料产生气泡，如果加入量过多，则多余的氧化镁成为了填充剂，造成了材料的浪费，而本发明采用的比例范围，既不会产生气泡，也不会造成材料的浪费；同时，活性氧化锌同时具有酸接受体的作用，硬脂酸还同时具有软化剂的作用，金属氧化物在有硬脂酸存在的情况下，才能使促进剂有较大的作用；
6、本发明的半导电导体屏蔽材料，其配方不仅成本低廉，且组分简单，所有组分既有各自独立的作用和优点，也互相配合，形成一个完整的整体，由于本发明采用价格低、粘度低、具高填充性的乙丁橡胶作基料，以及选择与之配合的硫化体系，并添加导电性能和加工工艺性能好的导电炭黑，从而克服了现有技术加工工艺性能不好、价格高的不足；
本发明第一目的实现，主要改进是采用乙丁橡胶作基础橡胶，选择合适的硫化体系，添加导电材料，从而使组成的橡胶型半导电导体屏蔽电缆料，既耐高温，又具有高的导电性能，并通过三层共挤后能与绝缘紧密结合，从而实现本发明的目的；
本发明的产品导电性能优良，体积电阻率仅为目前导体屏蔽电缆的1/10左右，一般不大于50Ω·cm，提高了均衡电缆电场的能力，电缆屏蔽性能好；
因乙丁橡胶与乙丙绝缘材料结构相近，生产的电缆中，导体屏蔽与绝缘能紧密结合，有利于提高电缆的安全运行时间，特别是对频繁移动的橡套电缆；
加工工艺性能好，有效减少了挤橡机的负荷；
因乙丁橡胶价格较乙烯－醋酸乙烯酯、三元乙丙价格低得多，大大降低了生产成本；
因此，本发明一种半导电导体屏蔽电缆材料完全可以替代现有技术生产的半导电导体屏蔽电缆材料，并且达到更好的效果。
具体实施方式
实施例1
一种半导电导体屏蔽电缆材料，包括以下按照重量份数计的原料组分：
乙丁橡胶 100份
导电炭黑 50份
增塑剂 20份
硫化剂 1.0份
共硫化剂 1.0份
活化剂 1.0份
偶联剂 0.2份
防老剂 0.5份
所述的乙丁橡胶为粘度在10之间，乙烯含量70%的乙丁橡胶；
所述的防老剂为防老剂DDA。
实施例2
一种半导电导体屏蔽电缆材料，包括以下按照重量份数计的原料组分：
乙丁橡胶 100份
导电炭黑 120份
增塑剂 45份
硫化剂 6.0份
共硫化剂 6.0份
活化剂 10份
偶联剂 5.0份
防老剂 5.0份
所述的乙丁橡胶为粘度在25之间，乙烯含量85%的乙丁橡胶；
所述的防老剂为防老剂DDA。
实施例3
一种半导电导体屏蔽电缆材料，包括以下按照重量份数计的原料组分：
乙丁橡胶 100份
导电炭黑 85份
增塑剂 32.5份
硫化剂 3.5份
共硫化剂 3.5份
活化剂 5.5份
偶联剂 2.6份
防老剂 2.75份
所述的乙丁橡胶为粘度在17.5之间，乙烯含量77.5%的乙丁橡胶；
所述的防老剂为防老剂DDA。
实施例4
一种半导电导体屏蔽电缆材料，包括以下按照重量份数计的原料组分：
乙丁橡胶 100份
导电炭黑 66份
增塑剂 43份
硫化剂 5.5份
共硫化剂 1.3份
活化剂 8.8份
偶联剂 2.7份
防老剂 3.4份
所述的乙丁橡胶为粘度在12之间，乙烯含量79%的乙丁橡胶；
所述的防老剂为防老剂DDA。
实施例5
根据实施例1～4，优选的，一种半导电导体屏蔽电缆材料，包括以下按照重量份数计的原料组分：
乙丁橡胶 100份
导电炭黑 60份
增塑剂 15份
硫化剂 1.5份
共硫化剂 1.5份
活化剂 2.0份
偶联剂 0.3份
防老剂 1.0份。
实施例6
根据实施例1～4，优选的，一种半导电导体屏蔽电缆材料，包括以下按照重量份数计的原料组分：
乙丁橡胶 100份
导电炭黑 100份
增塑剂 35份
硫化剂 4.0份
共硫化剂 4.0份
活化剂 9.0份
偶联剂 3.0份
防老剂 3.0份。
实施例7
根据实施例1～4，优选的，一种半导电导体屏蔽电缆材料，包括以下按照重量份数计的原料组分：
乙丁橡胶 100份
导电炭黑 80份
增塑剂 25份
硫化剂 2.75份
共硫化剂 2.75份
活化剂 5.5份
偶联剂 1.65份
防老剂 2.0份。
实施例8
根据实施例1～4，优选的，一种半导电导体屏蔽电缆材料，包括以下按照重量份数计的原料组分：
乙丁橡胶 100份
导电炭黑 70份
增塑剂 31份
硫化剂 2.1份
共硫化剂 3.7份
活化剂 2.3份
偶联剂 1.1份
防老剂 2.9份。
实施例9
根据实施例1～4，优选的：
所述的导电炭黑为YD-280C型导电炭黑和HG-1P型导电炭黑，其混合比为4：1。
所述的增塑剂为52#氯化石蜡和/或68#白油；
所述的52#氯化石蜡和68#白油同时使用时，比例为2:1。
所述的硫化剂为过氧化二异丙苯。
所述的共硫化剂为三烯丙基氰脲酸酯。
所述的活化剂为活性氧化锌和硬脂酸以3:1的重量比例混合。
所述的偶联剂为乙烯基-三-（β-甲氧·乙氧基）硅烷。
实施例10
根据实施例1～4，优选的：
所述的导电炭黑为YD-280C型导电炭黑和HG-1P型导电炭黑，其混合比为6：1。
所述的增塑剂为52#氯化石蜡和/或68#白油；
所述的52#氯化石蜡和68#白油同时使用时，比例为2:1。
所述的硫化剂为过氧化二异丙苯。
所述的共硫化剂为三烯丙基氰脲酸酯。
所述的活化剂为活性氧化锌和硬脂酸以5:1的重量比例混合。
所述的偶联剂为乙烯基-三-（β-甲氧·乙氧基）硅烷。
实施例11
根据实施例1～4，优选的：
所述的导电炭黑为YD-280C型导电炭黑和HG-1P型导电炭黑，其混合比为5：1。
所述的增塑剂为52#氯化石蜡和/或68#白油；
所述的52#氯化石蜡和68#白油同时使用时，比例为2:1。
所述的硫化剂为过氧化二异丙苯。
所述的共硫化剂为三烯丙基氰脲酸酯。
所述的活化剂为活性氧化锌和硬脂酸以4:1的重量比例混合。
所述的偶联剂为乙烯基-三-（β-甲氧·乙氧基）硅烷。
实施例12
根据实施例1～4，优选的：
所述的导电炭黑为YD-280C型导电炭黑和HG-1P型导电炭黑，其混合比为5.5：1。
所述的增塑剂为52#氯化石蜡和/或68#白油；
所述的52#氯化石蜡和68#白油同时使用时，比例为2:1。
所述的硫化剂为过氧化二异丙苯。
所述的共硫化剂为三烯丙基氰脲酸酯。
所述的活化剂为活性氧化锌和硬脂酸以3.2:1的重量比例混合。
所述的偶联剂为乙烯基-三-（β-甲氧·乙氧基）硅烷。
实施例13
实施配方见表1所示：
1、半导电屏蔽电缆料制备：
按表1配比称量各配料，先将乙丁橡胶在开炼机上混炼，加入导电炭黑、活性剂、防老剂，并逐步加入增塑剂，混炼4～6分钟，最后加入硫化剂和促进剂，混炼2～3分钟，其中薄通5次以上，拉成厚度2mm左右片料待用，混炼过程辊温小于90℃。
2、半导电屏蔽电缆料硫化：
胶片放置8小时以上后，取一定量胶片在平板硫化仪上硫化成2mm左右试片，硫化条件为160℃×15分钟、压力15MPa。
3、测试硫化后的半导电屏蔽电缆料性能：
将硫化好的试片放置8小时以上后进行性能测试，结果见表1所示。
表1 实施配方及性能测试结果
1和2中：
导电炭黑采用山西永东化工生产的YD-280C型和山东淄博华光化工生产HG-1P型，比例分别为4：1、5：1；增塑剂分别为52#氯化石蜡和68#白油；硫化剂均为过氧化二异丙苯；共硫化剂分别为三烯丙基三聚异氰酸酯和三烯丙基氰脲酸酯；活化剂分别采用4：1、5：1的氧化锌和硬脂酸；防老剂均为烷基化二苯胺混合物。
Claims (3)
1.一种半导电导体屏蔽电缆材料，其特征在于，包括以下按照重量份数计的原料组分：
乙丁橡胶 100份
导电炭黑 50～120份
增塑剂 20～45份
硫化剂 1.0～6.0份
共硫化剂 1.0～6.0份
活化剂 1.0～10份
偶联剂 0.2～5.0份
防老剂 0.5～5.0份
所述的乙丁橡胶为粘度在10～25之间，乙烯含量70～85%的乙丁橡胶；
所述的增塑剂为52#氯化石蜡和/或68#白油；所述的52#氯化石蜡和68#白油同时使用时，比例为2:1；
所述的硫化剂为过氧化二异丙苯；
所述的共硫化剂为三烯丙基氰脲酸酯；
所述的活化剂为活性氧化锌和硬脂酸以3～5：1的重量比例混合；
所述的防老剂为防老剂DDA。
2.根据权利要求1所述的一种半导电导体屏蔽电缆材料，其特征在于：所述的导电炭黑为YD-280C型导电炭黑和HG-1P型导电炭黑，其混合比为4～6：1。
3.根据权利要求1所述的一种半导电导体屏蔽电缆材料，其特征在于：所述的偶联剂为乙烯基-三-（β-甲氧·乙氧基）硅烷。
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