CN103497383A - 一种电缆用高强度高抗撕阻燃型护套橡皮及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种电缆用高强度高抗撕阻燃型护套橡皮，按重量份数组份：氯丁橡胶100、硬脂酸0.5～2、偶联剂0.5～3、氧化镁3～12、氧化锌3～8、白炭黑10～40、陶土5～20、滑石粉5～10、阻燃剂8～25、增塑剂7～16、防老剂1～5、促进剂2～5；将氯丁橡胶在60～70℃温度下塑炼5分钟，常温下放置12小时以上进行混炼；将白炭黑、陶土、滑石粉和增塑剂的各1/2及硬脂酸加入塑炼胶中混匀，2分钟后加入剩余1/2材料混炼2分钟，最后加入促进剂和氧化锌混炼，打三角包并薄通六次，翻炼1分钟后卸料，出片机上出片制成电缆护套橡皮。本发明具有拉伸强度高、撕裂强度高、阻燃性、柔性好、耐臭氧等特点。

Description

一种电缆用高强度高抗撕阻燃型护套橡皮及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种电缆用高强度高抗撕阻燃型护套橡皮及其制备方法，用于煤矿用橡胶电缆制备技术领域。

背景技术

随着我国电缆行业的高速发展，以及各方面对电缆应用安全性要求的提高，特别是露天矿和井下矿用采煤机电缆机械的发展以及矿用电缆作业环境的恶化，对矿用特别采煤机电缆提出了更高的要求，不仅要求电缆绝缘层有优异的电气性能和良好的物理机械性能，对护套的物理机械性能及使用寿命也提出了更高的要求。同时由于矿用采煤机电缆随采煤机频繁运动且工作强度极高，实际应用中的产品的拉伸强度、断裂伸长率、撕裂强度、老化性能、耐屈挠性及阻燃性能均远远高于国标的要求。国内生产的此类电缆护套普遍存在强度偏低，易拉断、易撕裂、使用寿命短等问题，极大的制约了企业生产效率的提高，目前，具有高强度高撕裂性能的采煤机电缆或电缆护套橡皮主要依赖进口，国内已知的高质量产品很少。

目前，电缆用高强度高抗撕护套橡皮主要依靠传统补强材料如白炭黑、陶土等的配合以及配方的优化来提高强度，存在的缺陷主要表现在以下几个方面：使用传统的金属氧化物硫化，操作安全性不高；使用环烷油或凡士林等软化剂，导致拉伸强度明显降低；白炭黑和陶土等填料配合提高撕裂强度，效果不理想；要达到理想的效果需要填充大量的补强剂，加工和挤出工艺比较困难；产品均存在拉伸强度偏低、撕裂强度不高、老化性能欠佳、使用寿命不长等问题。为了提高橡胶电缆的使用寿命，对电缆护套橡皮的加工、物理机械性能、老化性能、阻燃性等提出了更高的要求。

发明内容

为克服上述缺陷，本发明公开了一种电缆用高强度高抗撕阻燃型护套橡皮及其制备方法。本发明采用非硫磺调节型的氯丁橡胶（CR）作为基础橡胶，选择合适的白炭黑、硅烷处理煅烧陶土和超细滑石粉作为补强体系，将偶联剂（偶联剂是用硅烷类偶联剂Si-69和A-172组合而成）预先分散到白炭黑和陶土中，再加入由活性氧化镁、氧化锌配以硫化促进剂组合而成的硫化体系，并配合合适的防老剂组合，从而使制得的护套橡皮具有易加工、操作安全、拉伸强度高、伸长率高、撕裂强度高、阻燃性好、柔性好、耐臭氧的电缆护套橡皮。

本发明技术方案是这样实现的：

一种电缆用高强度高抗撕阻燃型护套橡皮，其特点是：

按照如下重量份数组分：

氯丁橡胶100份、硬脂酸0.5～2、偶联剂0.5～3份、氧化镁3～12份、氧化锌3～8、白炭黑10～40份、陶土5～20份、滑石粉5～10份、阻燃剂8～25份、增塑剂7～16份、防老剂1～5份、促进剂2～5份；

所述氯丁橡胶为非硫磺调节型胶种；

所述偶联剂为硅烷类偶联剂Si-69和A-172的组合；

所述氧化镁为高活性氧化镁；

所述氧化锌为普通市售氧化锌和纳米氧化锌中的一种或两种的组合；

所述白炭黑为市售普通沉淀法白炭黑；

所述陶土为硅烷偶联剂处理煅烧陶土；

所述滑石粉为市售1250目超细滑石粉；

所述阻燃剂为三氧化二锑、十溴二苯乙烷、CM80及GZRY-1540中的一种或多种的组合；

所述增塑剂包括环保型芳香烃油、古马隆树脂、环烷油、石蜡中的一种或多种组合；

所述防老剂为喹啉类防老剂RD和二苯胺类防老剂ODA、防老剂4010中的一种或多种的组合；

所述促进剂为NA-22（中文名称：乙撑硫脲）、HVA-2（中文名称：N，N’-间苯撑双马来酰亚胺）、DM（中文名称：2、2'-二硫代二苯并噻唑）和TMTD（中文名称：二硫化四甲基秋兰姆）中的一种或多种组合而成，起延长焦烧时间，保证硫化安全的作用。

所述的一种电缆用高强度高抗撕阻燃型彩色护套橡皮及其制备方法包括以下步骤：

A）按配比称量相关材料后，将氯丁橡胶在60～70℃温度下塑炼5分钟后在常温下放置12小时以上再进行后续混炼操作；

B）混炼：将硬脂酸、1/2的白炭黑、1/2陶土、1/2滑石粉和1/2增塑剂加入前述的塑炼胶中混合均匀，偶联剂预分散在白炭黑和陶土中，2分钟后加入其余的白炭黑、陶土、滑石粉、增塑剂和阻燃剂混炼2分钟，最后加入促进剂和氧化锌混炼均匀，打三角包并薄通六次，翻炼1分钟后卸料，卸料温度不超过80℃。

C）卸料后将护套混炼胶在出片机上出片，出片宽度控制在110±10mm，厚度控制在1.0±0.1mm，制成可供连续化生产的电缆护套橡皮。

此外，本发明中还可以如通常电缆护套混炼胶一样加入其它辅助性功能助剂，如填充剂、阻燃剂、防焦剂、补强树脂等，以实现相对应的功能。

本发明由于采用了非硫磺调节型的氯丁橡胶作基料，以及选择了具有补强作用的白炭黑并配以具有增强硫化作用的硅烷偶联剂，配合陶土和滑石粉，从而使胶料的物理机械性能达到一个非常理想的状态，由于性能余度非常大，从而避免了因混炼加工和挤出工艺不同而造成的性能偏差。另外，由于偶联剂是由Si-69和A-172的组合，其与具有补强作用的白炭黑配合，同时和硅烷偶联剂处理陶土及超细滑石粉并用，使得护套混炼胶具有很高的拉伸强度和撕裂强度，另外不同阻燃剂的配合使得护套混炼胶具有很高的阻燃等级。

本发明通过两中硅烷偶联剂的组合、填充剂、硫化剂、阻燃剂及加工助剂的选择、调配，和配方各组分以及工艺的优化，制造出一种具有易加工、操作安全、拉伸强度高、伸长率高、撕裂强度高、阻燃性好、柔性好、耐臭氧，可有效防止煤矿用电缆易拉断、易撕裂及使用寿命短等问题的电缆护套橡皮。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明进行详细说明，但本实施例决不能用于限制本发明，凡采用本发明方法及进行相似变换的，均应属于本发明保护范围。

【实施例1】：

所述氯丁橡胶为非硫磺调节型胶种体系；所述防老剂为喹啉类防老剂RD和二苯胺类防老剂ODA的组合；所述偶联剂为Si-69和A-172的组合。

实施流程：

塑炼：按配比称量相关材料后，将氯丁橡胶在60～70℃温度下塑炼5分钟后在常温下放置12小时以上再进行后续混炼操作。

混炼：将硬脂酸、1/2的白炭黑、1/2陶土、1/2滑石粉和1/2增塑剂加入前述的塑炼胶中混合均匀，2分钟后加入其余的白炭黑、陶土、滑石粉、增塑剂、偶联剂和阻燃剂混炼2分钟，最后加入促进剂和氧化锌混炼均匀，打三角包并薄通六次，翻炼1分钟后卸料，卸料温度不超过80℃。

出片：卸料后将护套混炼胶在出片机上出片，出片宽度控制在110±10mm，厚度控制在1.0±0.1mm，制成可供连续化生产的护套混炼胶。最后将出片后的橡皮装箱，供电缆生产时使用。

【实施例2】：

所述氯丁橡胶为非硫磺调节型胶种体系；所述防老剂为喹啉类防老剂RD和二苯胺类防老剂4010的组合；所述偶联剂为Si-69和A-172的组合。

实施流程：

本实施例实施步骤与实施方式和实施例1的不同之处在于混炼过程先将偶联剂加入到白炭黑和陶土当中进行预分散，充分吸收后取1/2加入塑炼好的氯丁橡胶中（防老剂、氧化镁加入氯丁橡胶中进行塑炼并停放12小时以上），并加入1/2滑石粉、1/2增塑剂混炼均匀，约2分钟后加入其余的白炭黑、陶土、滑石粉及阻燃剂，最后加入全部的促进剂和氧化锌混炼均匀，打三角包并薄通六次，翻炼1分钟后卸料，卸料温度不超过80℃。

【实施例3】：

所述氯丁橡胶为硫磺调节型胶种；所述防老剂为喹啉类防老剂RD和二苯胺类防老剂4010的组合；所述氧化锌为氧化锌及其他硫化助剂组合而成。

实施流程：

本实施例实施步骤与实施方式和实施例1的不同之处在于混炼过程先将偶联剂加入到白炭黑和陶土当中进行预分散，充分吸收后取1/2加入塑炼好的氯丁橡胶中（防老剂、氧化镁加入氯丁橡胶中进行塑炼并停放12小时以上），并加入1/2滑石粉、1/2增塑剂混炼均匀，约2分钟后加入其余的白炭黑、陶土、滑石粉及阻燃剂，最后加入全部的促进剂和氧化锌混炼均匀，打三角包并薄通六次，翻炼1分钟后卸料，卸料温度不超过80℃。

取实施例中一定量的混炼胶，在平板硫化机上硫化160℃×25分钟，压力为12-15MPa，压制成厚度为1mm的试片，进行性能测试，其典型结果如下：

门尼粘度（ML(1+4)100℃）：45～65

邵氏硬度：55～65

抗张强度：≥20MPa

断裂伸长率：≥600%

裤型撕裂强度：≥12N/mm

极限氧指数：38～42%

100℃×168h老化后性能

抗张强度保持率：≥90%

断裂伸长率保持率：≥80%

以上实施方式中制备的电缆护套橡皮，在生产过程中易操作、安全性高，易于实现；经检测，所制备的高强度高抗撕阻燃电缆护套橡皮在性能上完全达到进口同类产品的水平，其中关键参数拉伸强度、撕裂强度、老化性能、阻燃性能均远远超过标准要求，为生产和使用的可靠性提供了更大的保障空间。

上述实施例是本发明的优选实施方式，对于本技术领域的研究人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应被视为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种电缆用高强度高抗撕阻燃型护套橡皮，其特征在于：按照如下重量份数组分：

氯丁橡胶100份、硬脂酸0.5～2、偶联剂0.5～3份、氧化镁3～12份、氧化锌3～8、白炭黑10～40份、陶土5～20份、滑石粉5～10份、阻燃剂8～25份、增塑剂7～16份、防老剂1～5份、促进剂2～5份；

所述氯丁橡胶为非硫磺调节型胶种；

所述偶联剂为硅烷类偶联剂Si-69和A-172的组合；

所述氧化镁为高活性氧化镁；

所述氧化锌为普通市售氧化锌和纳米氧化锌中的一种或两种的组合；

所述白炭黑为市售普通沉淀法白炭黑；

所述陶土为硅烷偶联剂处理煅烧陶土；

所述滑石粉为市售1250目超细滑石粉；

所述阻燃剂为三氧化二锑、十溴二苯乙烷、CM80及GZRY-1540中的一种或一种以上的组合；

所述增塑剂为环保型芳香烃油、古马隆树脂、环烷油、石蜡中的一种或一种以上的组合；

所述防老剂为喹啉类防老剂RD和二苯胺类防老剂ODA、防老剂4010中的一种或一种以上的组合；

所述促进剂为NA-22、HVA-2、DM和TMTD中的一种或一种以上的组合。

2.根据权利要求1所述的一种电缆用高强度高抗撕阻燃型护套橡皮的制备方法步骤如下：

A）按配比称量相关材料后，将氧化镁和防老剂加入氯丁橡胶在60～70℃温度下塑炼5分钟后在常温下放置12小时以上再进行后续混炼操作；

B）混炼：将硬脂酸、1/2的白炭黑、1/2陶土、1/2滑石粉和1/2增塑剂加入前述的塑炼胶中混合均匀，偶联剂预分散在白炭黑和陶土中，2分钟后加入其余的白炭黑、陶土、滑石粉、增塑剂和阻燃剂混炼2分钟，最后加入促进剂和氧化锌混炼均匀，打三角包并薄通六次，翻炼1分钟后卸料，卸料温度不超过80℃；

C）卸料后将护套混炼胶在出片机上出片，出片宽度控制在110±10mm，厚度控制在1.0±0.1mm，制成可供连续化生产的电缆护套橡皮。