CN103059358A - 一种复合橡胶电缆材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种复合橡胶电缆材料及其制备方法，由顺丁橡胶和天然橡胶共混制成，并可添加高耐磨炭黑、混气炭黑、滑石粉、石蜡、氧化锌、防老剂D、促进剂CZ、硬脂酸、硫化剂TMTD、促进剂DM、硫磺等组分。本发明所公开的复合橡胶电缆材料克服了天然橡胶(NR)、天然橡胶和丁苯橡胶的二元复合橡胶（NR-SBR）、氯化聚乙烯（CPE）、氯丁橡胶（CR）、硫化型丁腈橡胶和聚氯乙烯的复合物（NBR-PVC）等现有常用橡胶电缆材料性能不全面的缺点，具有弹性柔软和抗磨损等更全面的特性，能够适应-50～65℃的极端恶劣环境，随环境温度的不断降低，不会明显硬化而失去柔软性和弹性。

Description

一种复合橡胶电缆材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及电缆材料技术领域，具体涉及一种复合橡胶电缆材料及其制备方法。
技术背景
现有技术中，风力电站风筒软电缆的护套采用的橡胶主要有：天然橡胶(NR)、天然橡胶和丁苯橡胶的二元复合橡胶（NR-SBR）、氯化聚乙烯（CPE）、氯丁橡胶（CR）、硫化型丁腈橡胶和聚氯乙烯的复合物（NBR-PVC），也有个别用热塑性NBR-PVC复合物。NR和NR-SBR两种橡胶虽然耐低温性能满足实际需要，但其弹性不理想，耐磨性也待提高。CPE、CR、NBR-PV等材料均为极性高聚物，随温度下降分子间次价力增长很快，至-25℃以下均变为僵硬，丧失弹性，电缆旋转困难并产生开裂，不能适应-35℃和更低温度的环境要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种复合橡胶电缆材料，具有弹性柔软和抗磨损等更全面的特性，随环境温度的不断降低，不会明显硬化而失去柔软性和弹性。
本发明的技术解决方案是：
提供一种复合橡胶电缆材料，由顺丁橡胶（BR）和天然橡胶共混制成。其中，顺丁橡胶质量份数为50～70份，天然橡胶质量份数为50～30份，且两者之和为100份。优选地，顺丁橡胶质量份数为50份，天然橡胶质量份数为50份。
进一步具体优选地，本发明所提出的复合橡胶电缆材料包括如下质量份数的组分：顺丁橡胶和天然橡胶混合料100份，高耐磨炭黑28～32份，混气炭黑22～18份，滑石粉23份，石蜡8～12份，氧化锌7～10份，防老剂D（化学名称：N-苯基-2-萘胺）2.3～2.6份，促进剂CZ（化学名称：N-环已基-2-苯骈噻唑次磺酰胺）2.2～1.8份，硬脂酸1.8～2.2份，硫化剂TMTD（化学名称：二硫化四甲基秋兰姆）1.0～1.3份，促进剂DM（化学名称：2、2'-二硫代二苯并噻唑）0.6～0.9份，硫磺0.4～0.6份。
本发明所提供的复合橡胶电缆材料，制备方法包括如下步骤：
1、天然橡胶素炼：用开放式炼胶机素炼辊温度为40～80℃，或用密炼机温度为50～100℃，素炼后橡胶威氏可塑性为0.60～0.75；
2、经步骤（a）素炼的天然橡胶和顺丁橡胶混炼：用开放式炼胶工艺为人工不断打包，辊距0.8～1.2毫米，打三角包5～8次，温度40～80℃；或用密练工艺为混炼1.5～2.0分钟，温度50～100℃；
3、向步骤（b）混炼的产物中先投入1/2高耐磨炭黑、1/2混气炭黑和1/2滑石粉，再投入硬脂酸、石蜡、防老剂D和氧化锌，最后投入剩余的高耐磨炭黑、混气炭黑和滑石粉,继续混炼；用开放式炼胶工艺起初辊距为4～6毫米，各组分基本混后辊距缩小为0.5～1.0毫米，打三角包至少4次；或用密炼工艺混炼2～3分钟，直至电流素表下降到无明显上下摆动为混料结束；
4、将步骤（c）混炼的产物下机冷却，停放至少24小时；
5、经步骤（d）处理的产物在挤包电缆前，在开放式炼胶机上加入硫化剂TMTD、硫磺、促进剂CZ、促进剂DM，加料时辊距为4～6毫米，各组分基本混后辊距缩小为0.5～1.0毫米，辊筒温度为30～60℃，打三角包3～4次后下料冷却。
优选地，步骤（b）中加入的顺丁橡胶质量份数为50～70份，天然橡胶质量份数为50～30份，且两者之和为100份。进一步优选地，步骤（b）中加入的顺丁橡胶质量份数为50份，天然橡胶质量份数为50份。
优选地，步骤（c）中加入的高耐磨炭黑为28～32份，混气炭黑为22～18份，滑石粉为23份，石蜡为8～12份，氧化锌为7～10份，防老剂D为2.3～2.6份，硬脂酸为1.8～2.2份；步骤（e）中加入的促进剂CZ为2.2～1.8份，硫化剂TMTD为1.0～1.3份，促进剂DM为0.6～0.9份，硫磺为0.4～0.6份。
本发明所提供的复合橡胶电缆材料为非极性高聚物，具有弹性柔软和抗磨损等更全面的特性，能够适应-50～65℃的极端恶劣环境，随环境温度的不断降低，不会明显硬化而失去柔软性和弹性。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例对本发明做进一步详细描述，以下实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。
具体实施例1～3
本实施例所提供的复合橡胶电缆材料的各组分质量份数见表1，制备方法按以下步骤进行：
一、天然橡胶素炼：用开放式炼胶机素炼辊温度为40～80℃，或用密炼机温度为50～100℃，素炼后橡胶威氏可塑性为0.60～0.75；
二、经步骤（a）素炼的天然橡胶和顺丁橡胶混炼：用开放式炼胶工艺为人工不断打包，辊距0.8～1.2毫米，打三角包5～8次，温度40～80℃；或用密练工艺为混炼1.5～2.0分钟，温度50～100℃；
三、向步骤（b）混炼的产物中先投入1/2高耐磨炭黑、1/2混气炭黑和1/2滑石粉，再投入硬脂酸、石蜡、防老剂D和氧化锌，最后投入剩余的高耐磨炭黑、混气炭黑和滑石粉,继续混炼；用开放式炼胶工艺起初辊距为4～6毫米，各组分基本混后辊距缩小为0.5～1.0毫米，打三角包至少4次；或用密炼工艺混炼2～3分钟，直至电流表下降到无明显上下摆动为混料结束；
四、将步骤（c）混炼的产物下机冷却，停放至少24小时；
五、经步骤（d）处理的产物在挤包电缆前，在开放式炼胶机上加入硫化剂TMTD、硫磺、促进剂CZ、促进剂DM，加料时辊距为4～6毫米，各组分基本混后辊距缩小为0.5～1.0毫米，辊筒温度为30～60℃，打三角包3～4次后下料冷却。
表1
组分名称 具体实施例1 具体实施例2 具体实施例3
顺丁橡胶 70份 60份 50份
天然橡胶 30份 40份 50份
高耐磨炭黑 28份 30份 32份
滑石粉 23份 23份 23份
混气炭黑 22份 20份 18份
石蜡 10份 8份 12份
氧化锌 7份 8份 10份
防老剂D 2.3份 2.5份 2.6份
硬脂酸 1.8份 2.2份 2.0份
促进剂CZ 2.2份 1.8份 2.0份
硫化剂TMTD 1.0份 1.3份 1.2份
促进剂DM 0.9份 0.6份 0.8份
硫磺 0.6份 0.4份 0.5份
具体实施例4
本对比实施例所提供的橡胶电缆材料中顺丁橡胶质量份数为80份，天然橡胶为20份，其余组分及其质量份数与具体实施例1相同，制备方法按具体实施例1～3步骤进行。
对比实施例1
本对比实施例所提供的橡胶电缆材料中顺丁橡胶质量份数为100份，天然橡胶为0份，其余组分及其质量份数与具体实施例1相同，制备方法按具体实施例1～3步骤进行。
对比实施例2
本对比实施例所提供的橡胶电缆材料中顺丁橡胶质量份数为0份，天然橡胶为100份，其余组分及其质量份数与具体实施例1相同，制备方法按具体实施例1～3步骤进行。
对比实施例3
本对比实施例所提供的橡胶电缆材料中顺丁橡胶替换为丁苯橡胶且质量份数为20份，天然橡胶为80份，其余组分及其质量份数与具体实施例1相同，制备方法按具体实施例1～3步骤进行。
具体实施例1～4的所提供的复合橡胶电缆材料与对比实施例1～3具体性能试验数据如表2所示：（下列样品在试验前均在151℃的条件下进行了20分钟硫化处理）
表2
试验项目 抗拉强度，kgf/cm2 断裂伸长率，% 阿克隆磨耗，%（2小时） 冲击弹性，% 吸液率，%
具体实施例1 151 360 1.45 41.5 1.13
具体实施例2 165 410 1.62 38.9 1.16
具体实施例3 183 450 1.81 36 1.2
具体实施例4 150 330 1.15 42 1.08
对比实施例1 127 280 0.32 45 1.03
对比实施例2 210 570 3.78 36 1.34
对比实施例3 201 530 6 35 1.48
上述吸液率试验方法和条件为40℃的人工海水中浸泡12天。所述人工海水配方为：每升蒸馏水中含有氯化钠（26.7±0.1）克、氯化镁（2.3±0.1）克、硫酸镁（3.2±0.1）克、氯化钙（1.2±0.1）克、氯化钾（0.7±0.1）克。
从上述实验数据可知：单一的顺丁橡胶抗拉强度和断裂伸长率性能很差，难以满足使用要求；单一的天然橡胶耐磨损性能严重不足，吸液率较高；天然橡胶和丁苯橡胶的复合橡胶吸液率过高，易于被盐碱溶液、化学溶剂侵蚀，且耐磨损性能最差；而天然橡胶和顺丁橡胶的复合橡胶则具有较为全面的性能；尤其是当顺丁橡胶质量份数为50～70份，天然橡胶质量份数为50～30份，且两者之和为100份时性能更全面；特别是顺丁橡胶质量份数为50份，天然橡胶质量份数为50份时性能最全面。

Claims (8)

1.一种复合橡胶电缆材料，其特征在于：由顺丁橡胶和天然橡胶共混制成。
2.根据权利要求1所述的复合橡胶电缆材料，其特征在于：顺丁橡胶质量份数为50～70份，天然橡胶质量份数为50～30份，且两者之和为100份。
3.根据权利要求1所述的复合橡胶电缆材料，其特征在于：顺丁橡胶质量份数为50份，天然橡胶质量份数为50份。
4.根据权利要求2或3所述的复合橡胶电缆材料，其特征在于包括如下质量份数的组分：顺丁橡胶和天然橡胶混合料100份，高耐磨炭黑28～32份，混气炭黑22～18份，滑石粉23份，石蜡8～12份，氧化锌7～10份，防老剂D 2.3～2.6份，促进剂CZ 2.2～1.8份，硬脂酸1.8～2.2份，硫化剂TMTD       1.0～1.3份，促进剂DM 0.6～0.9份，硫磺0.4～0.6份。
5.一种复合橡胶电缆材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：（a）天然橡胶素炼：用开放式炼胶机素炼辊温度为40～80℃，或用密炼机温度为50～100℃，素炼后橡胶威氏可塑性为0.60～0.75；（b）经步骤（a）素炼的天然橡胶和顺丁橡胶混炼：用开放式炼胶工艺为人工不断打包，辊距0.8～1.2毫米，打三角包5～8次，温度40～80℃；或用密练工艺为混炼1.5～2.0分钟，温度50～100℃；（c）向步骤（b）混炼的产物中先投入1/2高耐磨炭黑、1/2混气炭黑和1/2滑石粉，再投入硬脂酸、石蜡、防老剂D和氧化锌，最后投入剩余的高耐磨炭黑、混气炭黑和滑石粉,继续混炼；用开放式炼胶工艺起初辊距为4～6毫米，各组分基本混后辊距缩小为0.5～1.0毫米，打三角包至少4次；或用密炼工艺混炼2～3分钟，直至电流表下降到无明显上下摆动为混料结束；（d）将步骤（c）混炼的产物下机冷却，停放至少24小时；（e）经步骤（d）处理的产物在挤包电缆前，在开放式炼胶机上加入硫化剂TMTD、硫磺、促进剂CZ、促进剂DM，加料时辊距为4～6毫米，各组分基本混后辊距缩小为0.5～1.0毫米，辊筒温度为30～60℃，打三角包3～4次后下料冷却。
6.根据权利要求5所述的复合橡胶电缆材料的制备方法，其特征在于：步骤（b）中加入的顺丁橡胶质量份数为50～70份，天然橡胶质量份数为50～30份，且两者之和为100份。
7.根据权利要求6所述的复合橡胶电缆材料的制备方法，其特征在于：步骤（b）中加入的顺丁橡胶质量份数为50份，天然橡胶质量份数为50份。
8.根据权利要求5所述的复合橡胶电缆材料的制备方法，其特征在于：步骤（c）中加入的高耐磨炭黑为28～32份，混气炭黑为22～18份，滑石粉为23份，石蜡为8～12份，氧化锌为7～10份，防老剂D为2.3～2.6份，硬脂酸为1.8～2.2份；步骤（e）中加入的促进剂CZ为2.2～1.8份，硫化剂TMTD为1.0～1.3份，促进剂DM为0.6～0.9份，硫磺为0.4～0.6份。
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