CN103421252A - 一种复合橡胶材料 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种复合橡胶材料，其特征在于：其原料组分的质量配比为：100份氯磺化聚乙烯、10-15份乙烯-醋酸乙烯酯橡胶(EVM)、20-25份氢化丁腈橡胶(HNBR)、8-15份PbO、5-10份MgO、1-3份六硫化双五甲撑秋兰姆、1-3份2、2′-二硫代二苯并噻唑、1-5份N，N，-间苯撑双马来酰亚胺、1-3份N，N-二丁基二硫代氨基甲酸镍、30-50份高分散白炭黑、30-60份癸二酸二辛酯、40-60份纳米氢氧化镁、10-20份三氧化二锑、3-5份γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷以及2-6份凡士林。本发明采用氯磺化聚乙烯、EVM以及低丙烯腈含量的HNBR并用，完美的平衡了耐燃料油和耐低温性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种复合橡胶材料。
背景技术
风能地球表面大量空气流动所产生的动能。由于地面各处受太阳辐照后气温变化不同和空气中水蒸气的含量不同，因而引起各地气压的差异，在水平方向高压空气向低压地区流动，即形成风。风能资源决定于风能密度和可利用的风能年累积小时数。风能密度是单位迎风面积可获得的风的功率，与风速的三次方和空气密度成正比关系。
由于国内外石油、煤炭等资源紧张的趋势，各国大力发展新型能源，风能作为一种洁净能源,即节能又环保,有着取之不尽的来源。但是风能发电的电缆附件却跟不上风能发电的要求，风能发电用电缆由于维修困难，使用条件苛刻，所以电缆性能和寿命要求较高，在北方地区要承受低温的考验，同时电缆在运行过程中不断被扭转。
现在市售的风能发电用电缆的效果不太理想，主要是因为电缆护套材料在机械性能、耐低温性能、阻燃性、耐油性和耐扭曲性能等无法兼顾，通常顾此失彼。风能发电用电缆护套材料通常对阻燃性能和低温性能要求很高,因此需要加入大量的阻燃填料和增塑剂，混炼胶的含胶率和门尼粘度均较低。使用传统的混炼方法，填料不易分散，护套拉伸强度和耐扭转性能大幅下降、护套表面光洁度不高等问题。因此使用新型的逆混炼方法能够解决低门尼粘度橡胶的填料分散问题。
传统的逆混炼法首先是将除硫化剂以外的填料和增塑剂一起加入到密炼机中混炼，这样就会导致纳米级填料结团，并且填料表面的摩擦力下降，因此填料在橡胶基体中的分散性较差，并且在橡胶基体中产生缺陷，因此拉伸强度下降，扭转时由于剪切力分散不匀而导致护套开裂。
发明内容
本发明设计了一种复合橡胶材料，其解决的技术问题是低门尼粘度橡胶的填料不易分散，材料拉伸强度和耐扭转性能大幅下降、材料表面光洁度不高等问题。
为了解决上述存在的技术问题，本发明采用了以下方案：
一种复合橡胶材料，其特征在于：其原料组分的质量配比为：100份氯磺化聚乙烯、8-15份PbO、5-10份MgO、1-3份六硫化双五甲撑秋兰姆、1-3份2、2′-二硫代二苯并噻唑、1-5份N，N，-间苯撑双马来酰亚胺、1-3份N，N-二丁基二硫代氨基甲酸镍、30-50份高分散白炭黑、30-60份癸二酸二辛酯、40-60份纳米氢氧化镁、10-20份三氧化二锑、3-5份γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、2-6份凡士林、10-15份乙烯-醋酸乙烯酯橡胶(EVM)以及20-25份氢化丁腈橡胶(HNBR)。
其中，生胶基体用氯磺化聚乙烯；补强剂用高分散白炭黑，具体为SiO2，偶联剂用γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(KH560)，防老剂用N,N-二丁基二硫代氨基甲酸镍，加工助剂用工业凡士林、硬脂酸，阻燃剂用三氧化二锑和纳米级氢氧化镁，酸吸收剂用MgO，硫化助剂用N，N’-间苯撑双马来酰亚胺，硫化促进剂用六硫化双五甲撑秋兰姆、2、2′-二硫代二苯并噻唑，硫化剂用PbO，增塑剂用癸二酸二辛酯DOS。
进一步，乙烯-醋酸乙烯酯橡胶(EVM)中醋酸乙烯酯质量分数为60％-68％。
进一步，氢化丁腈橡胶(HNBR)中丙烯腈的质量分数为20-22％。
该复合橡胶材料与传统的复合橡胶材料相比，具有以下有益效果：
(1)本发明采用氯磺化聚乙烯、EVM以及低丙烯腈含量的HNBR并用，完美的平衡了耐燃料油和耐低温性能。
(2)本发明补强剂高分散白炭黑和氢氧化镁协同阻燃，一方面减少了金属氢氧化物的用量，另一方面消除了阴燃现象的出现，提高了极限氧指数。
(3)本发明采用新型的逆混炼法先将填料和橡胶基体混合，此时门尼粘度很高，由橡胶基体传来的剪切力能够将填料均匀的分散在橡胶基体中，最后将增塑剂加入到母胶中进行混合。通过这种方法填料能够分散均匀，橡胶护套内部没有缺陷，因此电缆护套的拉伸强度和耐扭曲性能大幅上升。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明做进一步说明：
本发明复合橡胶材料制备方法，采用逆混炼法，包括如下步骤：
步骤1、首先将MgO、2、2′-二硫代二苯并噻唑、N，N，-间苯撑双马来酰亚胺、N，N-二丁基二硫代氨基甲酸镍、高分散白炭黑、纳米氢氧化镁、三氧化二锑、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷以及凡士林加入到密炼机中，混炼2分钟，然后将氯磺化聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯橡胶(EVM)以及氢化丁腈橡胶(HNBR)也投入到密炼机中，混炼5分钟，最后将增塑剂投入到密炼机中，混炼5分钟，从密炼机卸料，在开炼机上混炼5分钟，出片冷却。
步骤2、将步骤1中所得的混炼胶再次投入到密炼机中，并且加入Pb0和六硫化双五甲撑秋兰姆进行混炼，当胶料温度达到95℃时卸料，开炼机混炼5分钟，使用压延机出片冷却后即得复合橡胶材料。
其中，生胶基体用氯磺化聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯橡胶(EVM)以及氢化丁腈橡胶(HNBR)；补强剂用高分散白炭黑，具体为SiO2，偶联剂用γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(KH560)，防老剂用N,N-二丁基二硫代氨基甲酸镍，加工助剂用工业凡士林、硬脂酸，阻燃剂用三氧化二锑和纳米级氢氧化镁，酸吸收剂用MgO，硫化助剂用N，N’-间苯撑双马来酰亚胺，硫化促进剂用六硫化双五甲撑秋兰姆、2、2′-二硫代二苯并噻唑，硫化剂用PbO，增塑剂用癸二酸二辛酯DOS。
实施例1：
取氯磺化聚乙烯橡胶100份、10份乙烯-醋酸乙烯酯橡胶(EVM)以及20份氢化丁腈橡胶(HNBR)、PbO8份、六硫化双五甲撑秋兰姆1份、2、2′-二硫代二苯并噻唑1份、硫化助剂N，N’-间苯撑双马来酰亚胺1份、MgO5份、补强剂高分散SiO230份、防老剂N,N-二丁基二硫代氨基甲酸镍1份、增塑剂癸二酸二辛酯(DOS)30份、纳米氢氧化镁40份、三氧化二锑10份、偶联剂γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(KH560)3份、加工助剂凡士林2份。实施结果见表1。
实施例2：
取氯磺化聚乙烯橡胶100份、15份乙烯-醋酸乙烯酯橡胶(EVM)以及25份氢化丁腈橡胶(HNBR)、PbO10份、六硫化双五甲撑秋兰姆2份、2、2′-二硫代二苯并噻唑1份、硫化助剂N，N’-间苯撑双马来酰亚胺3份、MgO8份、补强剂高分散SiO240份、防老剂N,N-二-丁基二硫代氨基甲酸镍2份、增塑剂癸二酸二辛酯(DOS)40份、纳米氢氧化镁50份、三氧化二锑15份、偶联剂γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(KH560)4份、加工助剂凡士林4份。实施结果见表1。
实施例3：
取氯磺化聚乙烯橡胶100份、13份乙烯-醋酸乙烯酯橡胶(EVM)以及23份氢化丁腈橡胶(HNBR)、PbO15份、六硫化双五甲撑秋兰姆3份、2、2′-二硫代二苯并噻唑3份、硫化助剂N，N’-间苯撑双马来酰亚胺5份、MgO10份、补强剂高分散SiO250份、防老剂N,N-二丁基二硫代氨基甲酸镍3份、增塑剂癸二酸二辛酯(DOS)60份、纳米氢氧化镁60份、三氧化二锑20份、偶联剂γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(KH560)5份、加工助剂凡士林6份。
实施结果见表1-3。
表1本发明实施案例1实验结果与传统方法相比：
| 性能要求 | 实施例1 | 传统方法1 |
| 1老化前机械性能 | ||
| 1.1拉伸强度(MPa) | 18.7 | 14.2 |
| 1.2断裂伸长率(％) | 386 | 377 |
| 2扭曲实验 | ||
| 2.1常温下的扭转实验周期数 | 11000 | 7000 |
| 2.2-55℃下的扭转实验周期数 | 2300 | 1600 |
表2本发明实施案例2实验结果与传统方法相比：
| 性能要求 | 实施例2 | 传统方法2 |
| 1老化前机械性能 | ||
| 1.1拉伸强度(MPa) | 16.5 | 13.1 |
| 1.2断裂伸长率(％) | 399 | 343 |
| 2扭曲实验 | ||
| 2.1常温下的扭转实验周期数 | 9300 | 6700 |
| 2.2-55℃下的扭转实验周期数 | 1900 | 1200 |
表3本发明实施案例3实验结果与传统方法相比：
| 性能要求 | 实施3 | 传统方法3 |
| 1老化前机械性能 | ||
| 1.1拉伸强度(MPa) | 14.0 | 10.1 |
| 1.2断裂伸长率(％) | 398 | 345 |
| 2扭曲实验 | ||
| 2.1常温下的扭转实验周期数 | 9200 | 5800 |
| 2.2-55℃下的扭转实验周期数 | 1800 | 1100 |
综上所述，本发明采用了新型的逆混炼法，与传统的逆混炼法相比，电缆护套的拉伸强度提高了30％以上，-55℃条件下扭转周期数提高了50％以上，常温下扭转周期数提高了16％以上。采用本发明的电缆护套在-55℃低温条件下扭曲2300周期，常温条件下扭曲11000周期，电缆表面无裂纹及扭曲现象。本发明复合橡胶材料做出的一种电缆护套材料能够保证电缆在寒冷等恶劣环境中长期稳定使用。
上面结合实施例对本发明进行了示例性的描述，显然本发明的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围内。
Claims (3)
1.一种复合橡胶材料，其特征在于：其原料组分的质量配比为：100份氯磺化聚乙烯、10-15份乙烯-醋酸乙烯酯橡胶(EVM)、20-25份氢化丁腈橡胶(HNBR)、8-15份PbO、5-10份MgO、1-3份六硫化双五甲撑秋兰姆、1-3份2、2′-二硫代二苯并噻唑、1-5份N，N，-间苯撑双马来酰亚胺、1-3份N，N-二丁基二硫代氨基甲酸镍、30-50份高分散白炭黑、30-60份癸二酸二辛酯、40-60份纳米氢氧化镁、10-20份三氧化二锑、3-5份γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷以及2-6份凡士林。
2.根据权利要求1所述复合橡胶材料，其特征在于：乙烯-醋酸乙烯酯橡胶(EVM)中醋酸乙烯酯质量分数为60％-68％。
3.根据权利要求1所述复合橡胶材料，其特征在于：氢化丁腈橡胶(HNBR)中丙烯腈的质量分数为20-22％。
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