CN104312059A - 一种高性能改性氟橡胶电缆护套材料 - Google Patents

一种高性能改性氟橡胶电缆护套材料 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高性能改性氟橡胶电缆护套材料，其原料按重量份包括以下组分：氟橡胶55-75份、硅橡胶10-20份、氟硅橡胶5-10份、环氧化天然橡胶5-10份、预膨胀有机粘土5-18份、白炭黑10-25份、碳化硼6-15份、硬脂酸2-4份、活性氧化镁5-10份、纳米碳酸钙3-9份、氢氧化钙6-15份、新型植物基环保橡胶油1-2.8份、己二酸丙二醇聚酯2-4.5份、乙酰柠檬酸三乙酯1-1.6份、环氧四氢邻苯二甲酸二辛脂3-6份、三氧化二铁0-1.8份、偶联剂3-8份、硫化剂2-5份、促进剂1.5-3.5份、防老剂2-6份。本发明所述高性能改性氟橡胶电缆护套材料，同时具有高的硬度、抗压强度、抗拉强度和弹性，用于制作电缆护套，综合性能好，使用寿命长。

Description

一种高性能改性氟橡胶电缆护套材料
技术领域
本发明涉及电缆护套材料技术领域，尤其涉及一种高性能改性氟橡胶电缆护套材料。
背景技术
氟橡胶是指主链或者侧链的碳原子上含有氟原子的合成高分子弹性体，化学稳定性佳，耐高温性优异，耐老化性能好，机械性能优良，是现代航空、导弹、火箭、宇宙航行等尖端科学技术不可缺少的材料。随着电力的发展，氟橡胶在电力电缆中的用量也迅速增长。但是氟橡胶的弹性差，现有的氟橡胶用作电缆护套材料在维持弹性的条件下往往硬度、抗压强度、抗拉强度不能满足社会的需要，需要进行改性。
发明内容
本发明提出了一种高性能改性氟橡胶电缆护套材料，其同时具有高的硬度、抗压强度、抗拉强度和弹性，用于制作电缆护套，综合性能好，使用寿命长。
本发明提出了一种高性能改性氟橡胶电缆护套材料，其原料按重量份包括以下组分：氟橡胶55-75份、硅橡胶10-20份、氟硅橡胶5-10份、环氧化天然橡胶5-10份、预膨胀有机粘土5-18份、白炭黑10-25份、碳化硼6-15份、硬脂酸2-4份、活性氧化镁5-10份、纳米碳酸钙3-9份、氢氧化钙6-15份、新型植物基环保橡胶油1-2.8份、己二酸丙二醇聚酯2-4.5份、乙酰柠檬酸三乙酯1-1.6份、环氧四氢邻苯二甲酸二辛脂3-6份、三氧化二铁0-1.8份、偶联剂3-8份、硫化剂2-5份、促进剂1.5-3.5份、防老剂2-6份。
优选地，其原料按重量份包括以下组分：氟橡胶60-65份、硅橡胶15-18份、氟硅橡胶6-8份、环氧化天然橡胶7-9份、预膨胀有机粘土8-13份、白炭黑14-19份、碳化硼8-12份、硬脂酸2.5-3.6份、活性氧化镁7-8.5份、纳米碳酸钙4-7份、氢氧化钙8-13份、新型植物基环保橡胶油1.5-2.3份、己二酸丙二醇聚酯2.6-3.9份、乙酰柠檬酸三乙酯1.2-1.4份、环氧四氢邻苯二甲酸二辛脂3.6-4.9份、三氧化二铁0-1.5份、偶联剂4-7份、硫化剂2.6-4.5份、促进剂2-2.8份、防老剂3-4.6份。
优选地，其原料按重量份包括以下组分：氟橡胶63份、硅橡胶16份、氟硅橡胶7份、环氧化天然橡胶8份、预膨胀有机粘土10份、白炭黑16份、碳化硼10份、硬脂酸3份、活性氧化镁8份、纳米碳酸钙5份、氢氧化钙11份、新型植物基环保橡胶油2份、己二酸丙二醇聚酯3份、乙酰柠檬酸三乙酯1.25份、环氧四氢邻苯二甲酸二辛脂4.2份、三氧化二铁1份、偶联剂5.3份、硫化剂3份、促进剂2.4份、防老剂3.9份。
优选地，所述硫化剂为过氧化二异丙苯、双叔丁基过氧异丙基苯、过氧化苯甲酰中的一种或者多种与硫磺的组合。
优选地，所述防老剂为防老剂AW、防老剂RD、防老剂4020、防老剂4010NA、防老剂MB、防老剂DNP中的一种或者多种的组合。
优选地，所述促进剂为促进剂TMTD、促进剂TMTM、促进剂TETD、促进剂ZDC中的一种或者多种的组合。
优选地，所述预膨胀有机粘土的预膨胀剂为丙烯酸、异戊醇、正丁醇、蓖麻油、聚乙二醇中的一种或者多种的组合。
本发明所述高性能改性氟橡胶电缆护套材料，其原料中，氟橡胶的重量份可以为56、57、57.6、58、58.3、59、60、61、62、63.4、64、65、65.6、66、67、67.3、68、69、70、70.2、71、71.3、72、72.5、73、73.6、74、74.5份，硅橡胶的重量份可以为10.3、10.9、11、11.3、12、12.4、13、13.5、14、15、15.6、16、16.7、17、17.5、18、18.4、19、19.6份，氟硅橡胶的重量份可以为5.6、6、6.3、7、7.5、8、8.2、9、9.6份，环氧化天然橡胶的重量份可以为5.4、6、6.2、7、7.6、8、8.3、9、9.4份，预膨胀有机粘土的重量份可以为5.9、6、6.3、7、8、9、10、10.3、11、12.5、13、13.6、14、15、15.6、16、17、17.5份，白炭黑的重量份可以为10.6、11、12、13、14、14.6、15、16.3、17、18、19、20、21.3、22、22.5、23、24、24.7份，碳化硼的重量份可以为6.4、7、7.8、8、9、10、10.5、11、12、13、14、14.5份，硬脂酸的重量份可以为2.3、2.6、2.9、3、3.5、3.9份，活性氧化镁的重量份可以为5.6、6、6.9、7、7.5、8、8.3、9、9.4份，纳米碳酸钙的重量份可以为3.5、4、4.8、5、6、7、8、8.2份，氢氧化钙的重量份可以为6.4、7、7.3、8、8.2、9、9.7、10、11、12、13、13.5、14、14.5份，新型植物基环保橡胶油的重量份可以为1.3、1.7、1.9、2.3、2.5、2.7份，己二酸丙二醇聚酯的重量份可以为2.6、2.9、3.2、3.5、3.7、4、4.1、4.4份，乙酰柠檬酸三乙酯的重量份可以为1.1、1.2、1.3、1.46、1.5、1.53份，环氧四氢邻苯二甲酸二辛脂的重量份可以为3.4、4、4.3、5、5.2、5.8份，三氧化二铁的重量份可以为0.2、0.4、0.6、0.7、0.95、1.0、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.75份，偶联剂的重量份可以为3.5、4、4.6、5、5.1、6、6.3、6.9、7、7.2、7.9份，硫化剂的重量份可以为2.3、3、3.4、4、4.5份，促进剂的重量份可以为1.7、1.9、2.0、2.3、2.6、2.8、2.9、3.0、3.15、3.2、3.3、3.45份，防老剂的重量份可以为2.4、2.8、3.1、3.5、3.9、4、4.2、4.6、4.9、5、5.3、5.7份。
本发明中，氟橡胶具有耐油、耐高温、耐溶剂、耐强酸、耐氧化剂、阻燃的特点，但是其弹性和耐寒性差，单纯的氟橡胶用于制作电缆护套其弹性和耐寒性不能满足要求；硅橡胶耐高低温、耐天候、高弹性、使用温度范围宽，压缩永久变形小，成本低，添加到复合材料中，与氟橡胶配合，改善了氟橡胶的弹性和耐寒性，同时提高了复合材料的压缩永久变形性，但是硅橡胶为非极性橡胶与氟橡胶的相容性不好，氟硅橡胶主链为-Si-O-，支链为-CH2-CH2-CF3，与氟橡胶极性接近，添加作为氟橡胶和硅橡胶的增溶剂，使改性后的橡胶兼具氟橡胶的耐油性、成本低的特点和硅橡胶的高弹性、耐热性、耐寒性的特点；有机粘土经预膨胀剂预膨胀后得到预膨胀有机粘土，其起始层间距增大，根据上述配比，粘土片层间距达到最优状态，橡胶分子更容易插入到粘土片层之间，形成的橡胶/粘土纳米复合材料细致、均匀，粘土片层无大的聚集体存在，限制了橡胶分子的运动，提高了橡胶材料的拉伸强度、撕裂强度和断裂伸长率，但是其硬度提高不大，配合添加碳化硼颗粒尺寸比较均一，粒径适中，能够在橡胶中均匀分散，碳化硼表面的活性点与橡胶基体紧密结合在一起，当受外力作用时，能产生大量的微变形区域，吸收外界冲击能，将应力很好的传递和分散出去，提高了复合材料的硬度、抗压和抗拉强度，但是由于颗粒与大量橡胶分子之间的缠绕，阻碍了橡胶分子链移动的灵活性，增加了体系的粘度，降低了体系的流动难度；添加的新型植物基环保橡胶油与橡胶有很好的相容性，对体系中各原料有很好的软化分散作用，与己二酸丙二醇聚酯、乙酰柠檬酸三乙酯、环氧四氢邻苯二甲酸二辛脂协同作用，提高了胶料的流动性，降低了因碳化硼的加入引起的加工难度的增加，使得到的复合材料延展性好；天然橡胶具有高的弹性，环氧化天然橡胶保持天然橡胶弹性的同时与其它橡胶相容性好，其中的环氧基团与纳米碳酸钙和白炭黑表面的羟基形成的氢键，抑制了纳米碳酸钙和白炭黑的团聚，改善了复合材料的耐油性、热稳定性。
本发明中，通过选择合适的原料，并优化各原料的配比，时各原料之间性能取得综合平衡，明显改善了改性氟橡胶综合性能，使得到的改性氟橡胶具有高的硬度、抗压强度、抗拉强度和弹性，用于制作电缆护套，综合性能好，使用寿命长。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做出详细说明，应当了解，实施例只用于说明本发明，而不是用于对本发明进行限定，任何在本发明基础上所做的修改、等同替换等均在本发明的保护范围内。
实施例1
本发明所述高性能改性氟橡胶电缆护套材料，其原料按重量份包括以下组分：氟橡胶55份、硅橡胶20份、氟硅橡胶10份、环氧化天然橡胶10份、预膨胀有机粘土5份、白炭黑25份、碳化硼6份、硬脂酸2份、活性氧化镁5份、纳米碳酸钙9份、氢氧化钙15份、新型植物基环保橡胶油1份、己二酸丙二醇聚酯2份、乙酰柠檬酸三乙酯1.6份、环氧四氢邻苯二甲酸二辛脂3份、三氧化二铁0份、偶联剂8份、硫化剂2份、促进剂3.5份、防老剂6份。
实施例2
本发明所述高性能改性氟橡胶电缆护套材料，其原料按重量份包括以下组分：氟橡胶75份、硅橡胶10份、氟硅橡胶5份、环氧化天然橡胶5份、预膨胀有机粘土18份、白炭黑10份、碳化硼15份、硬脂酸4份、活性氧化镁10份、纳米碳酸钙3份、氢氧化钙6份、新型植物基环保橡胶油2.8份、己二酸丙二醇聚酯4.5份、乙酰柠檬酸三乙酯1份、环氧四氢邻苯二甲酸二辛脂6份、三氧化二铁1.8份、偶联剂3份、硫化剂5份、促进剂1.5份、防老剂2份；
其中，所述硫化剂为过氧化二异丙苯与硫磺按重量份之比为2:3的组合；所述防老剂为防老剂AW；所述促进剂为促进剂TMTD。
实施例3
本发明所述高性能改性氟橡胶电缆护套材料，其原料按重量份包括以下组分：氟橡胶62份、硅橡胶13.5份、氟硅橡胶6.3份、环氧化天然橡胶7份、预膨胀有机粘土14份、白炭黑16.3份、碳化硼10份、硬脂酸3份、活性氧化镁9份、纳米碳酸钙7份、氢氧化钙11份、新型植物基环保橡胶油2.5份、己二酸丙二醇聚酯4.1份、乙酰柠檬酸三乙酯1.53份、环氧四氢邻苯二甲酸二辛脂5.2份、三氧化二铁0.2份、偶联剂6.9份、硫化剂4份、促进剂2.9份、防老剂3.9份；
其中，所述硫化剂为双叔丁基过氧异丙基苯、过氧化苯甲酰与硫磺按任意比的组合；所述防老剂为防老剂4010NA；所述促进剂为促进剂TMTM、促进剂TETD、促进剂ZDC按任意比的组合。
实施例4
本发明所述高性能改性氟橡胶电缆护套材料，其原料按重量份包括以下组分：氟橡胶63份、硅橡胶16份、氟硅橡胶7份、环氧化天然橡胶8份、预膨胀有机粘土10份、白炭黑16份、碳化硼10份、硬脂酸3份、活性氧化镁8份、纳米碳酸钙5份、氢氧化钙11份、新型植物基环保橡胶油2份、己二酸丙二醇聚酯3份、乙酰柠檬酸三乙酯1.25份、环氧四氢邻苯二甲酸二辛脂4.2份、三氧化二铁1份、偶联剂5.3份、硫化剂3份、促进剂2.4份、防老剂3.9份；
其中，所述硫化剂为过氧化二异丙苯、双叔丁基过氧异丙基苯、过氧化苯甲酰与硫磺按重量份之比为1:2:2:4的组合；所述防老剂为防老剂AW、防老剂RD、防老剂4020、防老剂4010NA、防老剂MB、防老剂DNP按重量份之比为1：2:1:3:1:1的组合；所述促进剂为促进剂TMTD、促进剂TMTM、促进剂TETD、促进剂ZDC按重量份之比为1:1:1:1的组合。

Claims (7)

1.一种高性能改性氟橡胶电缆护套材料，其特征在于，其原料按重量份包括以下组分：氟橡胶55-75份、硅橡胶10-20份、氟硅橡胶5-10份、环氧化天然橡胶5-10份、预膨胀有机粘土5-18份、白炭黑10-25份、碳化硼6-15份、硬脂酸2-4份、活性氧化镁5-10份、纳米碳酸钙3-9份、氢氧化钙6-15份、新型植物基环保橡胶油1-2.8份、己二酸丙二醇聚酯2-4.5份、乙酰柠檬酸三乙酯1-1.6份、环氧四氢邻苯二甲酸二辛脂3-6份、三氧化二铁0-1.8份、偶联剂3-8份、硫化剂2-5份、促进剂1.5-3.5份、防老剂2-6份。
2.根据权利要求1所述高性能改性氟橡胶电缆护套材料，其特征在于，其原料按重量份包括以下组分：氟橡胶60-65份、硅橡胶15-18份、氟硅橡胶6-8份、环氧化天然橡胶7-9份、预膨胀有机粘土8-13份、白炭黑14-19份、碳化硼8-12份、硬脂酸2.5-3.6份、活性氧化镁7-8.5份、纳米碳酸钙4-7份、氢氧化钙8-13份、新型植物基环保橡胶油1.5-2.3份、己二酸丙二醇聚酯2.6-3.9份、乙酰柠檬酸三乙酯1.2-1.4份、环氧四氢邻苯二甲酸二辛脂3.6-4.9份、三氧化二铁0-1.5份、偶联剂4-7份、硫化剂2.6-4.5份、促进剂2-2.8份、防老剂3-4.6份。
3.根据权利要求1或2所述高性能改性氟橡胶电缆护套材料，其特征在于，其原料按重量份包括以下组分：氟橡胶63份、硅橡胶16份、氟硅橡胶7份、环氧化天然橡胶8份、预膨胀有机粘土10份、白炭黑16份、碳化硼10份、硬脂酸3份、活性氧化镁8份、纳米碳酸钙5份、氢氧化钙11份、新型植物基环保橡胶油2份、己二酸丙二醇聚酯3份、乙酰柠檬酸三乙酯1.25份、环氧四氢邻苯二甲酸二辛脂4.2份、三氧化二铁1份、偶联剂5.3份、硫化剂3份、促进剂2.4份、防老剂3.9份。
4.根据权利要求1-3中任一项所述高性能改性氟橡胶电缆护套材料，其特征在于，所述硫化剂为过氧化二异丙苯、双叔丁基过氧异丙基苯、过氧化苯甲酰中的一种或者多种与硫磺的组合。
5.根据权利要求1-4中任一项所述高性能改性氟橡胶电缆护套材料，其特征在于，所述防老剂为防老剂AW、防老剂RD、防老剂4020、防老剂4010NA、防老剂MB、防老剂DNP中的一种或者多种的组合。
6.根据权利要求1-5中任一项所述高性能改性氟橡胶电缆护套料，其特征在于，所述促进剂为促进剂TMTD、促进剂TMTM、促进剂TETD、促进剂ZDC中的一种或者多种的组合。
7.根据权利要求1-6中任一项所述高性能改性氟橡胶电缆护套材料，其特征在于，所述预膨胀有机粘土的预膨胀剂为丙烯酸、异戊醇、正丁醇、蓖麻油、聚乙二醇中的一种或者多种的组合。
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