CN103224710A - 一种耐高低温防火环保型橡胶电缆料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种耐高低温防火环保型橡胶电缆料及其制造方法。本发明合砂磨的作用有两个：一个是使成瓷填料纳米化，从而可以降低大量非补强性填料对硅橡胶力学强度的影响；二是可以使不同种类耐火填料之间、耐火填料和低熔点玻璃填料之间纳米尺度上均匀混合，从而促使耐高低温防火环保型橡胶电缆料在高温条件下迅速瓷化。本发明成瓷填料表面处理的特征有两个：一个是在成瓷填料砂磨纳米化过程中同时进行成瓷填料的表面处理，既简化了的工艺过程，又可以使新生成的填料表面迅速被偶联剂包覆；二是偶联剂跟随成瓷填料纳米化过程中表面积的增大而分批次加入，从而可以降低偶联剂之间的缩合反应。

Description

一种耐高低温防火环保型橡胶电缆料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种一种耐高低温防火环保型橡胶电缆料及其制造方法，属于新材料技术领域。

背景技术

近些年来，国内火灾事故频发，火灾发生过程中在一定时间内保证电梯、照明系统、通信系统、信号控制系统等设备线路的畅通对于减少人员的伤亡和生命财产的损失具有重要的意义。火灾发生时，线路可能需要长时间承受300^oC到1000^oC的高温，普通阻燃电缆在这种条件很难保证线路的通畅，从而耐火电缆对于减少火灾造成的损失具有不可替代的作用。目前，国内的耐火电缆主要是氧化镁矿物及云母带绕包的耐火电缆。氧化镁矿物电缆质量大，生产速度慢，生产成本高，铺设不方便。另外，氧化镁容易吸水生成氢氧化镁，绝缘性会大大下降。云母带绕包的耐火电缆着火后绕包带容易脱落，耐火性能较差。

中国专利CN10116993采用耐火无机纤维隔热材料和热固性弹性体复合作为耐火层。中国专利CN1625786采用乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、玻璃和惰性化合物制成高温成碳的耐火电缆。中国专利CN1710670采用云母带、金属护套和无机耐火膨胀材料制成可在800^oC下温度环境中长期工作的耐火电缆。虽然上述电缆能够保证火灾发生时电路的正常运行，但是其生产工艺比较复杂、或者电缆的强度低、耐高低温、耐紫外线等性能差。

我公司研发人员根据不同的环境条件线缆防火性能的级别，提供了一种耐高低温防火环保型橡胶电缆料及其制造方法。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有耐火电缆工艺复杂或者电缆力学性能差等不足，提供了一种耐高低温防火环保型橡胶电缆料及其制造方法，其电缆料的原料组分及重量含量如下：

甲基乙烯基硅橡胶生胶      100份

气相白炭黑                10～30份

云母粉                    10～20份

低熔点玻璃粉              5～30份

轻质碳酸钙                0～10份

纳米氧化铝                10～20份

高岭土                     0～20份

氯铂酸                     0.01～0.5份

偶联剂                     1～5份

三氧化二铁                 3～5份

本耐高低温防火环保型橡胶电缆料发明的特征在于对于上述填料的纳米化粉碎、表面处理以及分散技术，其具体工艺过程如下：

（1）将甲基乙烯基生胶、气相白炭黑、氯铂酸按上述配方比例在捏合机中捏合0.5~2小时，取出后在120~150^oC下热处理2~4小时，得到硅橡胶混炼胶。

（2）将云母粉、低熔点玻璃粉、轻质碳酸钙、纳米氧化铝、高岭土、三氧化二铁按上述配方比例砂磨机中，准备砂磨。

（3）将乙醇和水按重量比95/5~95/2的比例配成醇水溶液，将醇水溶液的PH值调到3.5～5.5之间，在调好PH值的醇水溶液中加入1~2份偶联剂，偶联剂的种类是KH570、Si-69、KH550、A151其中的一种或几种，电磁搅拌5～10分钟后加入到砂磨机的罐体中，并加入氧化锆研磨珠，准备砂磨。

（4）启动砂磨机，2000~3000转/分钟砂磨5~10分钟后，加入偶联剂KH570、Si-69、KH550、A151其中的一种或几种1~2份，继续砂磨5~10分钟，最后再次加入偶联剂KH570、Si-69、KH550、A151其中的一种或几种，再次砂磨5~10分钟，得到表面处理好的纳米级成瓷填料混合物。

（5）将砂磨罐中的混合物用滤布过滤去除氧化锆研磨珠，滤液离心分离后取下层沉淀物，即表面处理好的纳米化成瓷混合填料。

（6）将表面处理好的纳米化成瓷混合填料与步骤（1）中的硅橡胶混炼胶在真空捏合机上120~150^oC下真空捏合2~5小时，使成瓷填料和硅橡胶混炼胶充分混合均匀并除去纳米化成瓷混合填料中剩余的醇水溶液，得到耐高低温防火环保型硅橡胶电缆料。

（7）将耐高低温防火环保型硅橡胶电缆料中加入1~3份的双2,4硫化剂，双棍开炼机上混合均匀后挤包电缆线芯，得到耐高低温防火环保型橡胶电缆。

本耐高低温防火环保型橡胶电缆料发明中，成瓷填料混合砂磨的作用有两个：一个是使成瓷填料纳米化，从而可以降低大量非补强性填料对硅橡胶力学强度的影响；二是可以使不同种类耐火填料之间、耐火填料和低熔点玻璃填料之间纳米尺度上均匀混合，有利于低熔点玻璃粉在高温条件下迅速熔融并将耐火填料粘结在一起，促进耐火填料间共晶反应的发生，从而促使耐高低温防火环保型橡胶电缆料在高温条件下迅速瓷化。

本耐高低温防火环保型橡胶电缆料发明中，成瓷填料表面处理的特征有两个：一个是在成瓷填料砂磨纳米化过程中同时进行成瓷填料的表面处理，既简化了的工艺过程，又可以使新生成的填料表面迅速被偶联剂包覆；二是偶联剂跟随成瓷填料纳米化过程中表面积的增大而分批次加入，从而可以降低偶联剂之间的缩合反应。

相对于现有技术，本发明取得以下有益效果：该方法制造成的护套橡胶致密性好，电气性能优越，击穿强度大于20KV/mm，体积电阻率大于1×10¹⁶Ω·cm；耐高低温阻燃防火环保型橡胶电缆能够通过燃烧试验火焰温度950℃单独供火（180min ）和冷却水淋加机机械冲击试验，且能够满足舞台机械、大型公共娱乐场所、公共交通设施的使用要求。

具体实施方式

实施实例一、

（1）将甲基乙烯基生胶100份、气相白炭黑30份、氯铂酸0.01份放入捏合机中捏合1小时，取出后在150^oC下热处理4小时，得到硅橡胶混炼胶。

（2）将云母粉20份、低熔点玻璃粉30份、轻质碳酸钙10份、纳米氧化铝20份、高岭土10份，三氧化二铁4份放入砂磨机中，准备砂磨。

（3）将乙醇和水按重量比95:5的比例配成醇水溶液，利用醋酸将醇水溶液的PH值调到4，在调好PH值的醇水溶液中加入2份偶联剂KH570，电磁搅拌5分钟后加入到砂磨机的罐体中，并加入氧化锆研磨珠，准备砂磨。

（4）启动砂磨机，逐步加速到2500转/分钟后砂磨10分钟，加入1份偶联剂KH570，继续在2500转/分钟下砂磨10分钟，最后再加入1份偶联剂KH570，在2500转/分钟下砂磨10分钟，得到表面处理好的纳米级填料混合物。

（5）将砂磨罐中的混合物用滤布过滤去除氧化锆研磨珠，滤液离心分离后取下层沉淀物，即表面处理好的纳米化成瓷混合填料。

（6）将步骤（1）中的硅橡胶混炼胶与表面处理好的纳米化成瓷混合填料在真空捏合机上120^oC真空捏合3小时，得到耐高低温防火硅橡胶电缆料。

（7）将耐高低温防火环保型硅橡胶电缆料中加入2份的双2,4硫化剂，双棍开炼机上混合均匀，利用挤出机挤包电缆线芯，挤出机身温度为200℃，机头温度为230℃，挤出压力1.2MPa的压力，出线速度15m/min，通过烘箱管道硫化。该工艺条件下挤出的外护套，厚度均匀，表面细腻光滑，击穿强度大于20KV/mm，体积电阻率大于1×10¹⁶Ω·cm；电缆450^oC下5分钟内硬化成瓷，能够通过火焰温度950℃单独供火（180min ）燃烧试验和冷却水淋加机机械冲击试验。

实施实例二、

（1）将甲基乙烯基生胶100份、气相白炭黑20份、氯铂酸0.02份放入捏合机中捏合0.5小时，取出后在140^oC下热处理3小时，得到硅橡胶混炼胶。

（2）将云母粉20份、低熔点玻璃粉20份、纳米氧化铝15份、高岭土20份，三氧化二铁3份放入砂磨机中，准备砂磨。

（3）将乙醇和水按重量比95:5的比例配成醇水溶液，利用醋酸将醇水溶液的PH值调到3.5，在调好PH值的醇水溶液中加入2份偶联剂KH570，电磁搅拌5分钟后加入到砂磨机的罐体中，并加入氧化锆研磨珠，准备砂磨。

（4）启动砂磨机，逐步加速到2000转/分钟后砂磨10分钟，加入1份偶联剂KH570，继续在2000转/分钟下砂磨8分钟，最后再加入1份偶联剂KH570，在2000转/分钟下砂磨5分钟，得到表面处理好的纳米级填料混合物。

（5）将砂磨罐中的混合物用滤布过滤去除氧化锆研磨珠，滤液离心分离后取下层沉淀物，即表面处理好的纳米化成瓷混合填料。

（6）将步骤（1）中的硅橡胶混炼胶与表面处理好的纳米化成瓷混合填料在真空捏合机上130^oC真空捏合4小时，得到耐高低温防火硅橡胶电缆料。

（7）将耐高低温防火环保型硅橡胶电缆料中加入2份的双2,4硫化剂，双棍开炼机上混合均匀，利用挤出机挤包电缆线芯，挤出机身温度为200℃，机头温度为230℃，挤出压力1.2MPa的压力，出线速度15m/min，通过烘箱管道硫化。该工艺条件下挤出的外护套，厚度均匀，表面细腻光滑，击穿强度大于20KV/mm，体积电阻率大于1×10¹⁶Ω·cm；电缆650^oC下5分钟内硬化成瓷，能够通过火焰温度950℃单独供火（180min ）燃烧试验和冷却水淋加机机械冲击试验。

实施例三、

（1）将甲基乙烯基生胶100份、气相白炭黑10份、氯铂酸0.1份放入捏合机中捏合2小时，取出后在120^oC下热处理2小时，得到硅橡胶混炼胶。

（2）将云母粉10份、低熔点玻璃粉30份、纳米氧化铝20份、高岭土10份，三氧化二铁5份放入砂磨机中，准备砂磨。

（3）将乙醇和水按重量比95:2的比例配成醇水溶液，利用醋酸将醇水溶液的PH值调到5，在调好PH值的醇水溶液中加入1份偶联剂KH570，电磁搅拌10分钟后加入到砂磨机的罐体中，并加入氧化锆研磨珠，准备砂磨。

（4）启动砂磨机，逐步加速到3000转/分钟后砂磨8分钟，加入2份偶联剂KH570，继续在3000转/分钟下砂磨8分钟，最后再加入2份偶联剂KH570，在3000转/分钟下砂磨8分钟，得到表面处理好的纳米级填料混合物。

（5）将砂磨罐中的混合物用滤布过滤去除氧化锆研磨珠，滤液离心分离后取下层沉淀物，即表面处理好的纳米化成瓷混合填料。

（6）将步骤（1）中的硅橡胶混炼胶与表面处理好的纳米化成瓷混合填料在真空捏合机上150^oC真空捏合5小时，得到耐高低温防火硅橡胶电缆料。

（7）将耐高低温防火环保型硅橡胶电缆料中加入2份的双2,4硫化剂，双棍开炼机上混合均匀，利用挤出机挤包电缆线芯，挤出机身温度为200℃，机头温度为230℃，挤出压力1.2MPa的压力，出线速度15m/min，通过烘箱管道硫化。该工艺条件下挤出的外护套，厚度均匀，表面细腻光滑，击穿强度大于20KV/mm，体积电阻率大于1×10¹⁶Ω·cm；电缆650^oC下5分钟内硬化成瓷，能够通过火焰温度950℃单独供火（180min ）燃烧试验和冷却水淋加机机械冲击试验。

Claims (5)

1.一种耐高低温防火环保型橡胶电缆料，其特征在于，所述橡胶的原料组分及重量含量如下：

甲基乙烯基硅橡胶生胶      100份

气相白炭黑                10～30份

云母粉                    10～20份

低熔点玻璃粉              5～30份

轻质碳酸钙                0～10份

纳米氧化铝                10～20份

高岭土                     0～20份

氯铂酸                     0.01～0.1份

偶联剂                     1～5份

三氧化二铁                 3～5份             。

2.一种耐高低温防火环保型橡胶电缆料的制备方法，其特征在于，具体工艺过程如下：

1）将甲基乙烯基生胶、气相白炭黑、氯铂酸按上述配方比例在捏合机中捏合0.5~2小时，取出后在120~150^oC下热处理2~4小时，得到硅橡胶混炼胶；

2）将云母粉、低熔点玻璃粉、轻质碳酸钙、纳米氧化铝、高岭土、三氧化二铁按上述配方比例加入到砂磨机中，准备砂磨；

3）将乙醇和水按重量比95/5~95/2的比例配成醇水溶液，将醇水溶液的PH值调到3.5～5.5之间，在调好PH值的醇水溶液中加入1~2份偶联剂，偶联剂的种类是KH570、Si-69、KH550、A151其中的一种或几种，电磁搅拌5～10分钟后加入到砂磨机的罐体中，并加入氧化锆研磨珠，准备砂磨；

4）启动砂磨机，2000~3000转/分钟砂磨5~10分钟后，加入偶联剂KH570、Si-69、KH550、A151其中的一种或几种1~2份，继续砂磨5~10分钟，最后再次加入偶联剂KH570、Si-69、KH550、A151其中的一种或几种，再次砂磨5~10分钟，得到表面处理好的纳米级成瓷填料混合物；

5）将砂磨罐中的混合物用滤布过滤去除氧化锆研磨珠，滤液离心分离后取下层沉淀物，即表面处理好的纳米化成瓷混合填料；

6）将表面处理好的纳米化成瓷混合填料与步骤1）中的硅橡胶混炼胶在真空捏合机上120~150^oC下真空捏合2~5小时，使成瓷填料和硅橡胶混炼胶充分混合的同时除去纳米化成瓷混合填料中剩余的醇水溶液，得到耐高低温防火环保型硅橡胶电缆料。

3.根据权利要求2所述的一种耐高低温防火环保型橡胶电缆料的制备方法，其特征在于，偶联剂的种类是KH570、Si-69、KH550、A151其中的一种或几种。

4.根据权利要求2所述的一种耐高低温防火环保型橡胶电缆料的制备方法，其特征在于，所述4）步骤中：砂磨5~10分钟后再分两次加入偶联剂1~2份。

5.根据权利要求2所述的一种耐高低温防火环保型橡胶电缆料的制备方法，其特征在于，所述6）步骤中：硅橡胶混炼胶和表面处理好的纳米化成瓷混合填料在真空捏合机上120~150^oC下真空捏合2~5小时，使成瓷填料和硅橡胶混炼胶充分混合的同时除去纳米化成瓷混合填料中剩余的醇水溶液。