CN104327320A - 一种环保电线电缆绝缘层橡胶材料 - Google Patents

一种环保电线电缆绝缘层橡胶材料 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种环保电线电缆绝缘层橡胶材料，其原料按重量份包括：天然橡胶80-90份，纳米纤维35-42份，改性尼龙材料8-12份，硫磺2-2.4份，炭黑N550 45-55份，云母粉18-23份，有机膨润土23-25份，防老剂4010NA1-1.3份，防老剂aw0.8-1.5份，防老剂RD0.8-1份，促进剂dm1-1.5份，促进剂D1.5-2.5份，硬脂酸2-3份，氧化锌3.5-4份。本发明环保，掩埋对环境污染小，且使用过程中拉伸强度与撕裂强度高，耐老化性能好。

Description

一种环保电线电缆绝缘层橡胶材料
技术领域
本发明涉及复合电缆护套材料技术领域，尤其涉及一种环保电线电缆绝缘层橡胶材料。
背景技术
我国天然橡胶资源非常丰富，其弹性大，电绝缘性能优良，耐磨性及耐旱性好，我国资源相对匮乏，合理利用天然橡胶缓解我国资源匮乏的情况对发展经济及保护环境具有极其重要的作用。目前天然橡胶增强电线电缆绝缘层的性能的发展越来越迅速，具有巨大的经济潜力，但是天然橡胶易于老化，力学性能达不到要求，且制备的废弃电线电缆绝缘层掩埋后容易污染环境。
发明内容
本发明提出了一种环保电线电缆绝缘层橡胶材料，材料环保，掩埋对环境污染小，且使用过程中拉伸强度与撕裂强度高，耐老化性能好。
本发明提出的一种环保电线电缆绝缘层橡胶材料，其原料按重量份包括：天然橡胶80-90份，纳米纤维 35-42份,改性尼龙材料8-12份，硫磺2-2.4份，炭黑N550 45-55份，云母粉18-23份，有机膨润土 23-25份，防老剂4010NA 1-1.3份，防老剂aw 0.8-1.5份，防老剂RD 0.8-1份，促进剂dm 1-1.5份，促进剂D 1.5-2.5份，硬脂酸2-3份，氧化锌3.5-4份；
其中改性尼龙材料采用如下工艺制备：按重量份将0.5-0.8份间苯二酚、1-1.5份甲醛、5-10份水及25-27份羧基丁苯橡胶混合均匀，然后加入质量分数为8-9.5%氢氧化钠溶液使物料的pH值为8-8.3，静置4-6h后加入30-32份尼龙短纤维、15-20份羧基丁苯橡胶、3-5份分散剂搅拌均匀，搅拌速度为220-250r/min，然后加入0.8-1.2份硅灰石粉、0.5-0.7份炭黑搅拌2-3min，搅拌速度为150-180r/min，然后升高速度至2500-2800r/min，搅拌5-8min，将得到的物料放入烘箱中烘干，烘干温度为85-92℃，烘干时间为1-1.5h，然后升高温度至160-175℃进行热处理得到改性尼龙材料，热处理时间为5-8min；
其中，在尼龙短纤维中长度为0.5-1mm的尼龙短纤维占55-75wt%，长度为1-1.5mm的尼龙短纤维占25-45wt%。
优选地，上述环保电线电缆绝缘层橡胶材料，其原料按重量份包括：天然橡胶85-88份，纳米纤维 38-40份,改性尼龙材料10-11份，硫磺2-2.2份，炭黑N550 48-52份，云母粉20-22份，有机膨润土 23-24份，防老剂4010NA 1.2-1.25份，防老剂aw 1-1.4份，防老剂RD 0.8-0.95份，促进剂dm 1.2-1.4份，促进剂D 2-2.3份，硬脂酸2.5-2.8份，氧化锌3.8-4份。
优选地，上述环保电线电缆绝缘层橡胶材料，其原料按重量份包括：天然橡胶87份，纳米纤维 39份,改性尼龙材料10.5份，硫磺2.15份，炭黑N550 50.1份，云母粉21份，有机膨润土 23.5份，防老剂4010NA 1.22份，防老剂aw 1.3份，防老剂RD 0.92份，促进剂dm 1.35份，促进剂D 2.2份，硬脂酸2.7份，氧化锌3.95份。
优选地，上述环保电线电缆绝缘层橡胶材料的改性尼龙材料采用如下工艺制备：按重量份将0.6-0.7份间苯二酚、1.2-1.4份甲醛、6-8份水及26-26.5份羧基丁苯橡胶混合均匀，然后加入质量分数为8.5-9%氢氧化钠溶液使物料的pH值为8-8.2，静置5-6h后加入30-31份尼龙短纤维、16-18份羧基丁苯橡胶、3-4份分散剂搅拌均匀，搅拌速度为230-240r/min，然后加入1-1.15份硅灰石粉、0.55-0.6份炭黑搅拌2-3min，搅拌速度为160-170r/min，然后升高速度至2600-2750r/min，搅拌6-7min，将得到的物料放入烘箱中烘干，烘干温度为90-91℃，烘干时间为1-1.5h，然后升高温度至165-170℃进行热处理得到改性尼龙材料，热处理时间为7-8min。
优选地，上述环保电线电缆绝缘层橡胶材料的改性尼龙材料采用如下工艺制备：按重量份将0.62份间苯二酚、1.35份甲醛、7份水及26份羧基丁苯橡胶混合均匀，然后加入质量分数为8.8%氢氧化钠溶液使物料的pH值为8.1，静置5h后加入30.5份尼龙短纤维、17份羧基丁苯橡胶、3.2份分散剂搅拌均匀，搅拌速度为238r/min，然后加入1.12份硅灰石粉、0.6份炭黑搅拌2.5min，搅拌速度为163r/min，然后升高速度至2700r/min，搅拌7min，将得到的物料放入烘箱中烘干，烘干温度为91℃，烘干时间为1.2h，然后升高温度至168℃进行热处理得到改性尼龙材料，热处理时间为8min。
优选地，在尼龙短纤维中长度为0.5-1mm的尼龙短纤维占70-72wt%，长度为1-1.5mm的尼龙短纤维占28-30wt%。
本发明中，天然橡胶与纳米纤维掩埋易于降解，其无毒不污染环境，炭黑N550、云母粉、有机膨润土燃烧后的无机矿物可以回归大地，同样不污染环境，且掩埋后易降解，且在改性尼龙纤维的制备过程中，羧基丁苯橡胶活性大，与尼龙短纤维发生反应时，不仅与可粘附在短纤维表面，又能与橡胶基体产生共硫化效应，界面粘合性能好，力学性能优良，并通过合理控制尼龙短纤维的长度，力学性能进一步增强，改性尼龙材料可增强产品的拉伸强度、扯断伸长率接撕裂性能，改性尼龙材料连接性能好，并采用羧基丁苯橡胶进行制备，与其他材料的粘结性能好，得到的产品撕裂强度高，且成本较低，且通过在尼龙短纤维进行改性，尼龙短纤维表面附着一层乳胶物质，使尼龙短纤维与天然橡胶基体形成较厚的界面层，共硫化效果好，界面粘合强度高，得到的产品的力学性能较优异，且尼龙短纤维表面经过羧基丁苯橡胶处理后，尼龙短纤维的表面更加粗糙，可与橡胶基体机械结合，力学性能进一步增强，与防老剂4010NA、防老剂aw及防老剂RD并用时，显著提高产品的耐热空气老化性能，炭黑N550、云母粉、有机膨润土作为填充补强剂，产品的物理机械性能显著增强，本发明中，上述改性复合电缆护套材料环保，掩埋对环境污染小，且使用过程中拉伸强度与撕裂强度高，耐老化性能好。
具体实施方式
实施例1
一种环保电线电缆绝缘层橡胶材料，其原料按重量份包括：天然橡胶80份，纳米纤维42份,改性尼龙材料8份，硫磺2.4份，炭黑N550 45份，云母粉23份，有机膨润土 23份，防老剂4010NA 1.3份，防老剂aw 0.8份，防老剂RD 1份，促进剂dm 1份，促进剂D 2.5份，硬脂酸2份，氧化锌4份；其中改性尼龙材料采用如下工艺制备：按重量份将0.5份间苯二酚、1.5份甲醛、5份水及27份羧基丁苯橡胶混合均匀，然后加入质量分数为9.5%氢氧化钠溶液使物料的pH值为8，静置6h后加入30份尼龙短纤维、20份羧基丁苯橡胶、3份分散剂搅拌均匀，搅拌速度为250r/min，然后加入0.8份硅灰石粉、0.7份炭黑搅拌2min，搅拌速度为180r/min，然后升高速度至2500r/min，搅拌8min，将得到的物料放入烘箱中烘干，烘干温度为85℃，烘干时间为1.5h，然后升高温度至160℃进行热处理得到改性尼龙材料，热处理时间为8min；其中，在尼龙短纤维中长度为0.5-1mm的尼龙短纤维占55wt%，长度为1-1.5mm的尼龙短纤维占45wt%。
实施例2
一种环保电线电缆绝缘层橡胶材料，其原料按重量份包括：天然橡胶87份，纳米纤维 39份,改性尼龙材料10.5份，硫磺2.15份，炭黑N550 50.1份，云母粉21份，有机膨润土 23.5份，防老剂4010NA 1.22份，防老剂aw 1.3份，防老剂RD 0.92份，促进剂dm 1.35份，促进剂D 2.2份，硬脂酸2.7份，氧化锌3.95份；其中改性尼龙材料采用如下工艺制备：按重量份将0.62份间苯二酚、1.35份甲醛、7份水及26份羧基丁苯橡胶混合均匀，然后加入质量分数为8.8%氢氧化钠溶液使物料的pH值为8.1，静置5h后加入30.5份尼龙短纤维、17份羧基丁苯橡胶、3.2份分散剂搅拌均匀，搅拌速度为238r/min，然后加入1.12份硅灰石粉、0.6份炭黑搅拌2.5min，搅拌速度为163r/min，然后升高速度至2700r/min，搅拌7min，将得到的物料放入烘箱中烘干，烘干温度为91℃，烘干时间为1.2h，然后升高温度至168℃进行热处理得到改性尼龙材料，热处理时间为8min；其中，在尼龙短纤维中长度为0.5-1mm的尼龙短纤维占70wt%，长度为1-1.5mm的尼龙短纤维占30wt%。
实施例3
一种环保电线电缆绝缘层橡胶材料，其原料按重量份包括：天然橡胶90份，纳米纤维 35份,改性尼龙材料12份，硫磺2份，炭黑N550 55份，云母粉18份，有机膨润土 25份，防老剂4010NA 1份，防老剂aw 1.5份，防老剂RD 0.8份，促进剂dm 1.5份，促进剂D 1.5份，硬脂酸3份，氧化锌3.5份；其中改性尼龙材料采用如下工艺制备：按重量份将0.8份间苯二酚、1份甲醛、10份水及25份羧基丁苯橡胶混合均匀，然后加入质量分数为8-9.5%氢氧化钠溶液使物料的pH值为8-8.3，静置4-6h后加入30-32份尼龙短纤维、15-20份羧基丁苯橡胶、3-5份分散剂搅拌均匀，搅拌速度为220-250r/min，然后加入0.8-1.2份硅灰石粉、0.5-0.7份炭黑搅拌2-3min，搅拌速度为150-180r/min，然后升高速度至2500-2800r/min，搅拌5-8min，将得到的物料放入烘箱中烘干，烘干温度为85-92℃，烘干时间为1-1.5h，然后升高温度至160-175℃进行热处理得到改性尼龙材料，热处理时间为5-8min；其中，在尼龙短纤维中长度为0.5-1mm的尼龙短纤维占71wt%，长度为1-1.5mm的尼龙短纤维占29wt%。
对实施例1-3中所述环保电线电缆绝缘层橡胶材料进行性能测试，测试结果如下：
测试项目 单位 平均测试结果 标准差 对比结果
拉伸强度 MPa 21.5 0.0004 11.5
扯断伸长率 % 523 0.0012 380
撕裂强度 kN/m 68.52 0.0002 42.5
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种环保电线电缆绝缘层橡胶材料，其特征在于，其原料按重量份包括：天然橡胶80-90份，纳米纤维 35-42份,改性尼龙材料8-12份，硫磺2-2.4份，炭黑N550 45-55份，云母粉18-23份，有机膨润土 23-25份，防老剂4010NA 1-1.3份，防老剂aw 0.8-1.5份，防老剂RD 0.8-1份，促进剂dm 1-1.5份，促进剂D 1.5-2.5份，硬脂酸2-3份，氧化锌3.5-4份；
其中改性尼龙材料采用如下工艺制备：按重量份将0.5-0.8份间苯二酚、1-1.5份甲醛、5-10份水及25-27份羧基丁苯橡胶混合均匀，然后加入质量分数为8-9.5%氢氧化钠溶液使物料的pH值为8-8.3，静置4-6h后加入30-32份尼龙短纤维、15-20份羧基丁苯橡胶、3-5份分散剂搅拌均匀，搅拌速度为220-250r/min，然后加入0.8-1.2份硅灰石粉、0.5-0.7份炭黑搅拌2-3min，搅拌速度为150-180r/min，然后升高速度至2500-2800r/min，搅拌5-8min，将得到的物料放入烘箱中烘干，烘干温度为85-92℃，烘干时间为1-1.5h，然后升高温度至160-175℃进行热处理得到改性尼龙材料，热处理时间为5-8min；
其中，在尼龙短纤维中长度为0.5-1mm的尼龙短纤维占55-75wt%，长度为1-1.5mm的尼龙短纤维占25-45wt%。
2.根据权利要求1所述的环保电线电缆绝缘层橡胶材料，其特征在于，其原料按重量份包括：天然橡胶85-88份，纳米纤维 38-40份,改性尼龙材料10-11份，硫磺2-2.2份，炭黑N550 48-52份，云母粉20-22份，有机膨润土 23-24份，防老剂4010NA 1.2-1.25份，防老剂aw 1-1.4份，防老剂RD 0.8-0.95份，促进剂dm 1.2-1.4份，促进剂D 2-2.3份，硬脂酸2.5-2.8份，氧化锌3.8-4份。
3.根据权利要求2所述的环保电线电缆绝缘层橡胶材料，其特征在于，其原料按重量份包括：天然橡胶87份，纳米纤维 39份,改性尼龙材料10.5份，硫磺2.15份，炭黑N550 50.1份，云母粉21份，有机膨润土 23.5份，防老剂4010NA 1.22份，防老剂aw 1.3份，防老剂RD 0.92份，促进剂dm 1.35份，促进剂D 2.2份，硬脂酸2.7份，氧化锌3.95份。
4.根据权利要求1所述的环保电线电缆绝缘层橡胶材料，其特征在于，改性尼龙材料采用如下工艺制备：按重量份将0.6-0.7份间苯二酚、1.2-1.4份甲醛、6-8份水及26-26.5份羧基丁苯橡胶混合均匀，然后加入质量分数为8.5-9%氢氧化钠溶液使物料的pH值为8-8.2，静置5-6h后加入30-31份尼龙短纤维、16-18份羧基丁苯橡胶、3-4份分散剂搅拌均匀，搅拌速度为230-240r/min，然后加入1-1.15份硅灰石粉、0.55-0.6份炭黑搅拌2-3min，搅拌速度为160-170r/min，然后升高速度至2600-2750r/min，搅拌6-7min，将得到的物料放入烘箱中烘干，烘干温度为90-91℃，烘干时间为1-1.5h，然后升高温度至165-170℃进行热处理得到改性尼龙材料，热处理时间为7-8min。
5.根据权利要求4所述的环保电线电缆绝缘层橡胶材料，其特征在于，改性尼龙材料采用如下工艺制备：按重量份将0.62份间苯二酚、1.35份甲醛、7份水及26份羧基丁苯橡胶混合均匀，然后加入质量分数为8.8%氢氧化钠溶液使物料的pH值为8.1，静置5h后加入30.5份尼龙短纤维、17份羧基丁苯橡胶、3.2份分散剂搅拌均匀，搅拌速度为238r/min，然后加入1.12份硅灰石粉、0.6份炭黑搅拌2.5min，搅拌速度为163r/min，然后升高速度至2700r/min，搅拌7min，将得到的物料放入烘箱中烘干，烘干温度为91℃，烘干时间为1.2h，然后升高温度至168℃进行热处理得到改性尼龙材料，热处理时间为8min。
6.根据权利要求1所述的环保电线电缆绝缘层橡胶材料，其特征在于，在尼龙短纤维中长度为0.5-1mm的尼龙短纤维占70-72wt%，长度为1-1.5mm的尼龙短纤维占28-30wt%。
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