CN103694579A - 一种电应力控制的三元乙丙橡胶冷缩管及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种电应力控制的三元乙丙橡胶冷缩管，其由下列按照重量份数计算的组分组成：三元乙丙橡胶100份；补强填料40-50份；导电填料25-85份；增塑剂20-30份；硫化剂及硫化助剂3-6份；功能助剂5-10份；上述三元乙丙橡胶由充油型三元乙丙橡胶80份和非充油型三元乙丙橡胶20份组成；所述补强填料包括炭黑、硅烷处理的高岭土、二氧化硅中的一种或多种；所述导电填料包括二氧化钛、钛酸钡、金属铝粉、镍粉、银粉中的一种或多种。本发明涉及电应力控制电缆附件，属于电缆附件技术领域。

Description

一种电应力控制的三元乙丙橡胶冷缩管及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种本发明涉及电力电缆附件技术领域，特别是涉及电应力控制电缆附件，属于电缆附件技术领域。
背景技术
电应力控制是中高压电缆附件设计中的极为关键的部分，电缆附件电应力控制一般采用形状控制法和材料控制法。电应力控制材料的产品有应力控制带、热缩应力管、预制型应力锥、冷缩应力管等。目前冷缩应力管一般用硅橡胶材料制备而成，其在长期的使用过程中存在以下缺陷：1、硅橡胶材质的冷缩应力管，在高电场和热场的作用下容易产生老化松弛现象，导致界面径向压力降低。2、硅橡胶材质的冷缩应力管抗撕裂性、耐划伤性不够理想。3、硅橡胶材质的冷缩应力管制造成本高。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于：为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种用于电应力控制的三元乙丙橡胶冷缩产品，它以一种充油型EPDM和一种非充油型EPDM为主要原材料，添加补强填料、导电填料及其它辅助功能材料，本发明还提供了一种利用上述材料制备三元乙丙橡胶冷缩产品的方法，经过胶料混炼、挤出成型或注压成型、硫化、内置螺旋芯管等工序完成制备。
为了解决上述技术问题，本发明提出以下技术方案：一种电应力控制的三元乙丙橡胶冷缩管，其由下列按照重量份数计算的组分组成：
三元乙丙橡胶       100份；
补强填料           40-50份；
导电填料           25-85份；
增塑剂             20-30份；
硫化剂及硫化助剂   3-6份；
功能助剂           5-10份；
上述三元乙丙橡胶由充油型三元乙丙橡胶80份和非充油型三元乙丙橡胶20份组成；
所述补强填料包括炭黑、硅烷处理的高岭土、二氧化硅中的一种或多种；
所述导电填料包括二氧化钛、钛酸钡、金属铝粉、镍粉、银粉中的一种或多种。
上述技术方案的进一步限定在于：所述增塑剂包括石蜡油、芳烃油、环烷烃油、聚丁烯中的一种或多种。
上述技术方案的进一步限定在于：所述硫化剂包括过氧化二异丙苯、2,5-二甲基-2,5-二（叔丁基过氧化）己烷、二-（2-叔丁基过氧化异丙基）苯、α,α-双（叔丁基过氧化）二异丙苯、叔丁基过苯甲酸酯、过氧化苯甲酰、过氧化二苯甲酰中的一种或多种；
所述硫化助剂包括异尿酸三烯丙酯、氰尿酸三烯丙酯、改性三官能丙烯酸酯类中的一种或多种。
上述技术方案的进一步限定在于：所述功能助剂包括活性氧化锌、硬脂酸、聚乙二醇、防老剂、抗霉菌剂、紫外吸收剂、硅烷偶联剂中的一种或多种。
为了解决上述技术问题，本发明提出以下技术方案：一种制备上述的电应力控制的三元乙丙橡胶冷缩管的制备方法，其包括以下步骤：
步骤1：将非充油型EPDM 与功能助剂一起加入密炼机或开炼机混炼；
步骤2：再把补强填料和导电填料一起加入密炼机或开炼机混炼；
步骤3：然后再加入充油型EPDM，最后加入增塑剂，待混炼胶冷却24小时后加入硫化剂及硫化助剂；
步骤4：胶料混炼后再经过挤出或注压成型方式成型管坯，其中挤出成型采用高温蒸汽硫化罐硫化，注压成型可直接在模具内硫化；
步骤5：产品成型后，经过扩张机将产品扩大至设定尺寸，再内置螺旋芯棒，最终制备成电应力控制用途的三元乙丙橡胶产品。
上述技术方案的进一步限定在于：所述增塑剂包括石蜡油、芳烃油、环烷烃油、聚丁烯中的一种或多种。
上述技术方案的进一步限定在于：所述硫化剂包括过氧化二异丙苯、2,5-二甲基-2,5-二（叔丁基过氧化）己烷、二-（2-叔丁基过氧化异丙基）苯、α,α-双（叔丁基过氧化）二异丙苯、叔丁基过苯甲酸酯、过氧化苯甲酰、过氧化二苯甲酰中的一种或多种；
所述硫化助剂包括异尿酸三烯丙酯、氰尿酸三烯丙酯、改性三官能丙烯酸酯类中的一种或多种。
上述技术方案的进一步限定在于：所述功能助剂包括活性氧化锌、硬脂酸、聚乙二醇、防老剂、抗霉菌剂、紫外吸收剂、硅烷偶联剂中的一种或多种。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：采用本发明制备的三元乙丙橡胶冷缩产品，一方面具有较高的介电常数和合适的体积电阻率，能有效均匀电场分布，并且能在长期的电场运行环境下保持材料参数稳定，另一方面可以替代硅橡胶冷缩管，大幅降低产品生产成本。
附图说明
图1是本发明管状结构的电应力控制的三元乙丙橡胶冷缩管。
图2是本发明异形结构的电应力控制的三元乙丙橡胶冷缩管。
图3是本发明管状结构的电应力控制的三元乙丙橡胶冷缩管。
图4是本发明异形结构的电应力控制的三元乙丙橡胶冷缩管。
具体实施方式
本发明提出一种电应力控制的三元乙丙橡胶冷缩管，其由下列按照重量份数计算的组分组成：
三元乙丙橡胶       100份；
补强填料           40-50份；
导电填料           25-85份；
增塑剂             20-30份；
硫化剂及硫化助剂   3-6份；
功能助剂           5-10份。
上述三元乙丙橡胶由充油型三元乙丙橡胶（EPDM）80份和非充油型三元乙丙橡胶（EPDM）20份组成。
所述充油型EPDM的乙烯单体含量小于65%，第三单体含量小于6%，其余为丙烯含量，充油量可选用50%、75%或100%的石蜡油或环烷油。
所述非充油型EPDM的乙烯单体含量小于50%，第三单体含量小于15%，其余为丙烯含量。
所述补强填料包括炭黑、硅烷处理的高岭土、二氧化硅中的一种或多种。所述炭黑包括N-200系列炭黑、N-300系列炭黑、N-550系列、N-700系列炭黑中的一种或多种。所述硅烷处理的高岭土包括Translink 37、Translink 77、Translink 445、Translink 555、Translink HF-900中的一种或多种。所述二氧化硅包括沉淀二氧化硅、气相二氧化硅中的一种或多种。
所述导电填料包括二氧化钛、钛酸钡、金属铝粉、镍粉、银粉中的一种或多种。
所述增塑剂包括石蜡油、芳烃油、环烷烃油、聚丁烯中的一种或多种。
所述硫化剂包括过氧化二异丙苯、2,5-二甲基-2,5-二（叔丁基过氧化）己烷、二-（2-叔丁基过氧化异丙基）苯、α,α-双（叔丁基过氧化）二异丙苯、叔丁基过苯甲酸酯、过氧化苯甲酰、过氧化二苯甲酰中的一种或多种。
所述硫化助剂包括异尿酸三烯丙酯（TAIC）、氰尿酸三烯丙酯（TAC）、改性三官能丙烯酸酯类中的一种或多种。
所述功能助剂包括活性氧化锌、硬脂酸、聚乙二醇、防老剂、抗霉菌剂、紫外吸收剂、硅烷偶联剂中的一种或多种。
上述电应力控制的三元乙丙橡胶冷缩管的制备方法，包括以下工序：混炼、成型、硫化、扩张。混炼工序和硫化工序极为关键。 具体方法是将三元乙丙橡胶、填料、增塑剂、功能助剂加入密炼机或开炼机混炼，混炼均匀后加入硫化剂和硫化助剂混炼，再经过挤出成型，再进行硫化处理，其中采用注压成型可直接在模具内硫化，硫化完成后再进行扩张内置螺旋芯棒。值得注意的是，过氧化物的硫化体系需在压力环境下进行。
下面详细介绍上述电应力控制的三元乙丙橡胶冷缩管的制备工序步骤：
步骤1：将非充油型EPDM 与功能助剂一起加入密炼机或开炼机混炼；
步骤2：再把补强填料和导电填料一起加入密炼机或开炼机混炼；
步骤3：然后再加入充油型EPDM，最后加入增塑剂，待混炼胶冷却24小时后加入硫化剂及硫化助剂；
步骤4：胶料混炼后再经过挤出或注压成型方式成型管坯，其中挤出成型采用高温蒸汽硫化罐硫化，注压成型可直接在模具内硫化；
步骤5：产品成型后，经过扩张机将产品扩大至设定尺寸，再内置螺旋芯棒，最终制备成电应力控制用途的三元乙丙橡胶产品（如图3、图4）。
上述步骤3中，在用密炼机混炼时，保持密炼机内的冷却温度，可以保持胶料的粘度和改善分散效果。上述步骤4中产品形状为管状结构时（如图1），采用冷喂料排气式橡胶挤出机成型，然后再蒸汽高压硫化罐内进行硫化，硫化温度约150℃-170℃，蒸汽压力约0.5—1.0Mpa，硫化时间约30分钟至1个小时。上述步骤四中产品形状为管状结构或异形结构时（如图2），采用注压机成型，注压工艺是：注压压力10Mpa-20Mpa，硫化时间约400s—600s，硫化温度160℃-185℃。
 
            制备实施例1  
按照下表称取各组分
Figure 942773DEST_PATH_IMAGE001
将非充油型EPDM 与功能助剂一起加入密炼机或开炼机混炼；
再把补强填料和导电填料一起加入密炼机或开炼机混炼；
然后再加入充油型EPDM，最后加入增塑剂，待混炼胶冷却24小时后加入硫化剂及硫化助剂硫化成型；
产品成型后，经过扩张机将产品撑大至设定尺寸，再内置螺旋芯棒，最终制备成电应力控制三元乙丙橡胶产品（如图3、图4）。
 
制备实施例2
按照下表称取各组分
Figure 609377DEST_PATH_IMAGE002
将非充油型EPDM 与功能助剂一起加入密炼机或开炼机混炼；
再把补强填料和导电填料一起加入密炼机或开炼机混炼；
然后再加入充油型EPDM，最后加入增塑剂，待混炼胶冷却24小时后加入硫化剂及硫化助剂硫化成型；
产品成型后，经过扩张机将产品撑大至设定尺寸，再内置螺旋芯棒，最终制备成电应力控制三元乙丙橡胶产品（如图3、图4）。
 
制备实施例3
按照下表称取各组分
将非充油型EPDM 与功能助剂一起加入密炼机或开炼机混炼；
再把补强填料和导电填料一起加入密炼机或开炼机混炼；
然后再加入充油型EPDM，最后加入增塑剂，待混炼胶冷却24小时后加入硫化剂及硫化助剂硫化成型；
产品成型后，经过扩张机将产品撑大至设定尺寸，再内置螺旋芯棒，最终制备成电应力控制三元乙丙橡胶产品（如图3、图4）。
 
制备实施例4
按照下表称取各组分
将非充油型EPDM 与功能助剂一起加入密炼机或开炼机混炼；
再把补强填料和导电填料一起加入密炼机或开炼机混炼；
然后再加入充油型EPDM，最后加入增塑剂，待混炼胶冷却24小时后加入硫化剂及硫化助剂硫化成型；
产品成型后，经过扩张机将产品撑大至设定尺寸，再内置螺旋芯棒，最终制备成电应力控制三元乙丙橡胶产品（如图3、图4）。
 
制备实施例5
按照下表称取各组分
Figure 770865DEST_PATH_IMAGE005
将非充油型EPDM 与功能助剂一起加入密炼机或开炼机混炼；
再把补强填料和导电填料一起加入密炼机或开炼机混炼；
然后再加入充油型EPDM，最后加入增塑剂，待混炼胶冷却24小时后加入硫化剂及硫化助剂硫化成型；
产品成型后，经过扩张机将产品撑大至设定尺寸，再内置螺旋芯棒，最终制备成电应力控制三元乙丙橡胶产品（如图3、图4）。

Claims (8)

1.一种电应力控制的三元乙丙橡胶冷缩管，其由下列按照重量份数计算的组分组成：
三元乙丙橡胶         100份；
补强填料                 40-50份；
导电填料                 25-85份；
增塑剂                   20-30份；
硫化剂及硫化助剂     3-6份；
功能助剂                 5-10份；
上述三元乙丙橡胶由充油型三元乙丙橡胶80份和非充油型三元乙丙橡胶20份组成；
所述补强填料包括炭黑、硅烷处理的高岭土、二氧化硅中的一种或多种；
所述导电填料包括二氧化钛、钛酸钡、金属铝粉、镍粉、银粉中的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的电应力控制的三元乙丙橡胶冷缩管，其特征在于：所述增塑剂包括石蜡油、芳烃油、环烷烃油、聚丁烯中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的电应力控制的三元乙丙橡胶冷缩管，其特征在于：所述硫化剂包括过氧化二异丙苯、2,5-二甲基-2,5-二（叔丁基过氧化）己烷、二-（2-叔丁基过氧化异丙基）苯、α,α-双（叔丁基过氧化）二异丙苯、叔丁基过苯甲酸酯、过氧化苯甲酰、过氧化二苯甲酰中的一种或多种；
所述硫化助剂包括异尿酸三烯丙酯、氰尿酸三烯丙酯、改性三官能丙烯酸酯类中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的电应力控制的三元乙丙橡胶冷缩管，其特征在于：所述功能助剂包括活性氧化锌、硬脂酸、聚乙二醇、防老剂、抗霉菌剂、紫外吸收剂、硅烷偶联剂中的一种或多种。
5.一种制备如权利要求1所述的电应力控制的三元乙丙橡胶冷缩管的制备方法，其特征在于，其包括以下步骤：
步骤1：将非充油型EPDM 与功能助剂一起加入密炼机或开炼机混炼；
步骤2：再把补强填料和导电填料一起加入密炼机或开炼机混炼；
步骤3：然后再加入充油型EPDM，最后加入增塑剂，待混炼胶冷却24小时后加入硫化剂及硫化助剂；
步骤4：胶料混炼后再经过挤出或注压成型方式成型管坯，其中挤出成型采用高温蒸汽硫化罐硫化，注压成型可直接在模具内硫化；
步骤5：产品成型后，经过扩张机将产品扩大至设定尺寸，再内置螺旋芯棒，最终制备成电应力控制用途的三元乙丙橡胶产品。
6.根据权利要求5所述的电应力控制的三元乙丙橡胶冷缩管的制备方法，其特征在于，所述增塑剂包括石蜡油、芳烃油、环烷烃油、聚丁烯中的一种或多种。
7.根据权利要求5所述的电应力控制的三元乙丙橡胶冷缩管的制备方法，其特征在于，所述硫化剂包括过氧化二异丙苯、2,5-二甲基-2,5-二（叔丁基过氧化）己烷、二-（2-叔丁基过氧化异丙基）苯、α,α-双（叔丁基过氧化）二异丙苯、叔丁基过苯甲酸酯、过氧化苯甲酰、过氧化二苯甲酰中的一种或多种；
所述硫化助剂包括异尿酸三烯丙酯、氰尿酸三烯丙酯、改性三官能丙烯酸酯类中的一种或多种。
8.根据权利要求5所述的电应力控制的三元乙丙橡胶冷缩管的制备方法，其特征在于，所述功能助剂包括活性氧化锌、硬脂酸、聚乙二醇、防老剂、抗霉菌剂、紫外吸收剂、硅烷偶联剂中的一种或多种。
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