CN103589101B - 环保阻燃耐低温风能电缆用氯化聚乙烯橡胶及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种环保阻燃耐低温风能电缆用氯化聚乙烯橡胶及制备方法，该橡胶各成份配比优化，采用该橡胶制备的风能电缆拥有良好的阻燃、耐扭转、耐低温及柔韧性。其制备方法工艺简单，适于工业化生产，本发明所制成的混炼胶可以在-40℃~120℃的温度范围内长期使用，性能优越。该橡胶中各组份的重量份如下：氯化聚乙烯橡胶95~105份，改性剂5~15份，氧化镁8~10份，钙锌稳定剂3~5份，防老剂1~1.5份，硬脂酸0.5~1份，三氧化二锑7~10份，半精炼石蜡2~3份，色素炭黑15~20份，沉淀法白炭黑30~35份，环保型复合阻燃剂FRT-806？12~18份，滑石粉25~35份，助交联剂5~7份，过氧化物交联剂4~6份，增塑剂MONOCIZER？W-2002？18~20份，增塑剂己二酸二辛酯DOA？8~12份。

Description

环保阻燃耐低温风能电缆用氯化聚乙烯橡胶及制备方法

技术领域：

本发明涉及电线电缆生产制造领域，具体的是一种制造环保高强度耐低温－40℃风能电缆用改性氯化聚乙烯橡胶及制备方法。

背景技术：

风力发电机从19世纪开始提出，到20世纪80年代开始飞速发展。近20年，风机功率增大了100倍，成本也大幅下降。据有关部门估算，地球上的风能资源是水能资源的十倍，高达每年53万亿千瓦时，目前被开发的只是微不足道的一部分。风力发电是目前中国最有可能发展和最有前景的新能源发电，由于“十一五”规划的大力推广，风电设备产业的发展蒸蒸日上，风电设备的告诉发展，有力催生了风能电缆的市场需求。

由于耐寒风能电力电缆须常年处在-40℃的恶劣环境下，所有耐寒的风能电力电缆的低温性能要求比较高，加上我国地域跨度很大,气候差异也比较大，影响电缆的使用寿命，现有的技术制造的风能电缆的性能不能很好满足市场的需求。同时随着世界经济与科技的发展，电线电缆的需求在增长，对其性能要求在提高。在新的经济形势与技术条件下，全球电线电缆行业发展呈现新的趋势，环保型电缆逐步成为全球电缆的发展重点。鉴于普通电缆具有相当严重的污染性，在制造、使用、废弃物处理过程中会出现大量的铅、镉、六价铬、汞等重金属及溴系化合物类的有害物质，发达国家对其使用量越来越少。尤其在欧盟制定了ROHS指令及REACH法规之后，欧、美、日等国对所使用电缆的环保要求越来越高，他们已严禁使用或进口非环保型电缆，生态环保型电缆的研发和大规模使用已渐渐成为国际主流。

发明内容：

本发明提供一种制造环保阻燃耐低温（－40℃）风能电缆用氯化聚乙烯橡胶，该橡胶各成份配比优化，采用该橡胶制备的风能电缆拥有良好的阻燃、耐扭转、耐低温及柔韧性。

本发明另一目的是提供上述橡胶的制备方法，该方法工艺简单，适于工业化生产，本发明所制成的混炼胶可以在－40℃～120℃的温度范围内长期使用，性能优越。

本发明的目的是通过以下措施实现的：

一种环保阻燃型风能电缆的改性氯化聚乙烯橡胶，其特征是：该橡胶中各组份的重量份如下：

氯化聚乙烯橡胶95～105份，改性剂5～15份，氧化镁8～10份，稳定剂3～5份，防老剂1～1.5份，三氧化二锑7～10份，半精炼石蜡2～3份，色素炭黑15～20份，沉淀法白炭黑30～35份，环保型复合阻燃剂FRT-80612～18份，滑石粉25～35份，助交联剂5～7份，过氧化物交联剂4～6份，增塑剂MONOCIZERW-200218～20份，增塑剂己二酸二辛酯DOA8～12份。

该橡胶组份中还含有以下重量份的成份：硬脂酸0.5～1份。

上述的稳定剂为环保钙锌稳定剂；改性剂为三元乙丙橡胶。

上述环保阻燃型风能电缆的改性氯化聚乙烯橡胶的制备方法，具体包括以下步骤：

先将氯化聚乙烯橡胶在密炼机内密练成的母炼胶与三元乙丙橡胶一起放入密炼机，使三元乙丙橡胶与氯化聚乙烯橡胶进行有效接枝或嵌段而形成半均相级的共聚体，再将氧化镁，环保钙锌稳定剂，防老剂RD，硬脂酸，三氧化二锑，环保型复合阻燃剂FRT-806，半精炼石蜡，己二酸二辛酯DOA，放入密炼3～4分钟，控制密炼机的室温在80～100℃；

然后将色素炭黑，沉淀法白炭黑，滑石粉，增塑剂MONOCIZERW-2002放入密炼机内继续混炼2～3分钟，密炼机的室温控制在80～100℃，最后将助交联剂，过氧化物交联剂加入密炼机内继续密炼1～2分钟，加硫后密炼机的室温控制在80～100℃，将混炼均匀的胶料从密炼机排出，通过在开炼机打三角包、薄通的工序进一步改善胶料的混炼质量，最后通过压延机压延制片，得到混炼胶成品。

本发明相比现有技术具有如下优点：

1、本发明在氯化聚乙烯橡胶混炼过程中，先将氯化聚乙烯橡胶制成母炼胶，其目的是有效缩短整个混炼时间，同时除去胶料所含的水分，保证混炼胶的质量稳定性。

2、本发明橡胶中采用三元乙丙橡胶作为氯化聚乙烯橡胶的改性剂，由于氯化聚乙烯橡胶是高密度聚乙烯（HDPE）经氯化取代反应制得的高分子材料，极性基团氯原子破坏了聚乙烯结晶的规整性，致使分子间的作用力增大，分子内旋受阻，分子链的柔顺性变差，而三元乙丙橡胶分子的内聚能较低，没有大量的侧基阻碍分子链的运动，分子链可在较宽范围内保持良好的柔顺性和弹性，故并用三元乙丙橡胶可以有效提高成品电缆的低温拉伸性能及低温柔韧性能，同时可以有效解决使用低温增塑剂而带来的成品低温拉伸性能变化大的问题。该成份所占重量份为5～15份，超出15份范围，电缆成品的耐油性能比较差，同时降低成品电缆的阻燃性能；低于5份范围，成品低温柔拉伸及低温柔韧性改善不明显。

3、本发明所用的环保型低温增塑剂MONOCIZERW-2002与己二酸二辛酯DOA并用，其低温性能及增塑的协同效果明显，能有效提高混炼胶的耐低温性能，同时使硫化后的橡皮保持良好的物理机械性能。MONOCIZERW-2002增塑剂拥有非常优异的凝胶化性能，在-40℃时仍能保持优良的柔韧性，与氯化聚乙烯橡胶有着优异的相容性，同时还有优异耐迁移性能。己二酸二辛酯DOA的增塑效率高，受热变色小，可赋予制品良好的低温柔软性。二种增塑剂并用时可以使胶料在混炼时物料得到充分分散混合，可以有效解决常用癸二酸二辛酯DOS在用量超出20份后容易析出的问题，使橡胶和粉料能形成半均相级的有效“海岛”结构，可以达到配方设计的要求。

4、环保钙锌稳定剂在物料混炼过程中能有效防止橡胶分解，从而保证混炼胶有良好的物理机械性能，同时有效解决氯化聚乙烯橡胶与三元乙丙橡胶并用带来的的硫化不同步性问题。

5、本发明的制备方法还可以有效缩短胶料整体混炼时间，从而有效提高生产效率，并能有效降低能耗，减少现有技术存在的混炼不均匀而存在的质量方面的隐患。

具体实施方式：

配方实施例1，其中各原料均为重量份，各原料均为市购原料。

氯化聚乙烯橡胶95份，三元乙丙橡胶5份，氧化镁10份，环保钙锌稳定剂5份，防老剂RD1.5份，硬脂酸1份，三氧化二锑7份，半精炼石蜡3份，色素炭黑15份，沉淀法白炭黑35份，环保型复合阻燃剂FRT-80612份，滑石粉25份，助交联剂TMPTMA5份，过氧化物交联剂DCP4份，增塑剂MONOCIZERW-200220份，增塑剂己二酸二辛酯DOA12份。

配方实施例2

氯化聚乙烯橡胶100份，三元乙丙橡胶10份，氧化镁9份，环保钙锌稳定剂4份，防老剂RD1.0份，硬脂酸0.8份，三氧化二锑9份，半精炼石蜡2.5份，色素炭黑18份，沉淀法白炭黑30份，环保型复合阻燃剂FRT-80615份，滑石粉30份，助交联剂TMPTMA6份，过氧化物交联剂DCP5份，增塑剂MONOCIZERW-200218份，增塑剂己二酸二辛酯DOA10份。

配方实施例3

氯化聚乙烯橡胶105份，三元乙丙橡胶15份，氧化镁10份，环保钙锌稳定剂3份，防老剂RD1.0份，三氧化二锑10份，半精炼石蜡1份，色素炭黑15份，沉淀法白炭黑25份，环保型复合阻燃剂FRT-80618份，滑石粉35份，助交联剂TMPTMA7份，过氧化物交联剂DCP6份，增塑剂MONOCIZERW-200218份，增塑剂己二酸二辛酯DOA8份。

制备实施例一：

上述三个配方实施例，可以通过以下方法进行制备，分别得到橡胶成品一、二、三。具体制备步骤如下：

先将氯化聚乙烯橡胶在密炼机内密练成的母炼胶与三元乙丙橡胶一起放入密炼机，使三元乙丙橡胶与氯化聚乙烯橡胶进行有效接枝或嵌段而形成半均相级的共聚体，再将氧化镁，环保钙锌稳定剂，防老剂RD，硬脂酸（配方实例3中不填加该成份），三氧化二锑，环保型复合阻燃剂FRT-806，半精炼石蜡，己二酸二辛酯DOA，放入密炼3～4分钟，控制密炼机的室温在90℃（80～100℃均可）。

然后将色素炭黑，沉淀法白炭黑，滑石粉，增塑剂MONOCIZERW-2002放入密炼机内继续混炼2～3分钟，密炼机的室温控制在90℃（80～100℃均可），最后将助交联剂，过氧化物交联剂加入密炼机内继续密炼1～2分钟，加硫后密炼机的室温控制在90℃（80～100℃均可），将混炼均匀的胶料从密炼机排出，通过在开炼机打三角包、薄通的工序进一步改善胶料的混炼质量，最后通过压延机压延制片，得到混炼胶成品。

测定实例一：

对上述方法得到的橡胶成品一采用感应耦合电浆放射光谱仪检测其重金属的含量：

铅为含量45ppm,镉、汞、六价铬、多溴联苯和多溴联苯醚含量皆未检出；增塑剂不含DBP、BBP、DOP、DINP、DIDP、DNOP六类物质，橡皮符合RoHS指令、REACH法规环保标准要求；氧指数测试仪测试结果：橡皮的氧指数为38；-40℃条件下成品橡皮低温断裂伸长率超过100%，表明该电缆料的环保、阻燃、低温符合设计的要求。

本发明提供一种用于制造环保高强度耐低温－40℃风能电缆用改性氯化聚乙烯橡胶混炼胶护套料的配方及制备方法，具体应用的途径很多，以上实施是本发明优先选择的几个实施方式，特别说明，在不脱离本发明原理的前提下，其它的如干改进也是在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种环保阻燃型风能电缆的改性氯化聚乙烯橡胶的制备方法，该橡胶中各组份的重量份如下：氯化聚乙烯橡胶95～105份，三元乙丙橡胶改性剂5～15份，氧化镁8～10份，环保钙锌稳定剂3～5份，防老剂RD1～1.5份，三氧化二锑7～10份，半精炼石蜡2～3份，色素炭黑15～20份，沉淀法白炭黑30～35份，环保型复合阻燃剂FRT-80612～18份，滑石粉25～35份，助交联剂5～7份，过氧化物交联剂4～6份，增塑剂MONOCIZERW-200218～20份，增塑剂己二酸二辛酯DOA8～12份，硬脂酸0.5～1份，具体包括以下步骤：

先将氯化聚乙烯橡胶在密炼机内密练成的母炼胶与三元乙丙橡胶一起放入密炼机，再将氧化镁，环保钙锌稳定剂，防老剂RD，硬脂酸，三氧化二锑，环保型复合阻燃剂FRT-806，半精炼石蜡，己二酸二辛酯DOA，放入密炼3～4分钟，控制密炼机的室温在80～100℃；

然后将色素炭黑，沉淀法白炭黑，滑石粉，增塑剂MONOCIZERW-2002放入密炼机内继续混炼2～3分钟，密炼机的室温控制在80～100℃，最后将助交联剂，过氧化物交联剂加入密炼机内继续密炼1～2分钟，加硫后密炼机的室温控制在80～100℃，将混炼均匀的胶料从密炼机排出，通过在开炼机打三角包、薄通的工序，最后通过压延机压延制片，得到混炼胶成品。