CN104610597A - 一种电缆用改性丁腈橡胶护套材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电缆用改性丁腈橡胶护套材料及其制备方法，所述电缆用改性丁腈橡胶护套材料的原料按重量份包括：丁腈橡胶60-70份，顺丁橡胶20-40份，硫磺2-3份，氧化锌2-4份，防老剂OPPD 0.8-1.2份，微晶石蜡0.4-1.3份，硬脂酸3-7份，改性椰子壳纤维50-70份，碳黑N330 20-30份，乙二酸二辛酯0.7-1份，促进剂NS 0.8-1.2份，苄基胺0.2-0.4份，偶联剂KH-550 0.8-1.2份，马来酸酐接枝聚丙烯1.1-1.3份，高岭土3-4份，混气炭黑20-40份。本发明中，上述电缆用改性丁腈橡胶护套材料环保，成本低，热稳定性及力学性能优异。

Description

一种电缆用改性丁腈橡胶护套材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及丁腈橡胶技术领域，尤其涉及一种电缆用改性丁腈橡胶护套材料及其制备方法。
背景技术
随着工业领域快速发展，传统的橡胶材料已经满足不了当代电缆护套材料的设计和使用要求，目前经常使用玻璃纤维来增强电缆护套材料，其成本低且强度适中，耐热、耐屈挠性能较好，多年来已被广泛使用以解决多种问题，但使用这些材料会导致严重的环境问题，天然纤维复合橡胶材料是电缆护套领域的新方向，事实上，大部分植物纤维复合材料性能较低，热稳定性及与其他物料的粘结性差，如何制备一种热稳定及力学性能好，环保，成本低的电缆用护套材料成为目前需要解决的技术问题。
发明内容
本发明提出了一种电缆用改性丁腈橡胶护套材料及其制备方法，环保，成本低，热稳定性及力学性能优异。
本发明提出的一种电缆用改性丁腈橡胶护套材料，其原料按重量份包括：丁腈橡胶50-60份，顺丁橡胶40-50份，硫磺1-2份，氧化锌2-5份，防老剂OPPD 1-1.5份，微晶石蜡0.5-1份，硬脂酸2-4份，改性椰子壳纤维50-70份，碳黑N330 40-50份，乙二酸二辛酯1-2份，促进剂NS 1-2份，苄基胺1-1.5份，偶联剂KH-550 1-2份，马来酸酐接枝聚丙烯1-2份，高岭土20-30份，混气炭黑15-30份；
在改性椰子壳纤维的制备过程中，将椰子壳纤维浸泡于NaOH溶液中，晾干，然后浸于冰醋酸中，将析出的纤维过滤，置于含有若干滴浓硫酸的醋酸酐中浸泡，过滤，水洗至中性，烘干至恒重；然后置于烘箱中，在热空气中恒温放置4h；然后放入高锰酸钾的丙酮溶液中浸泡，过滤，烘干至恒重，得到改性椰子壳纤维。
优选地，丁腈橡胶、顺丁橡胶、改性椰子壳纤维的重量比为55-60：45-50：60-65。
优选地，改性椰子壳纤维、偶联剂KH-550的重量比为60-65：1.5-2。
优选地，在改性椰子壳纤维的制备过程中，将椰子壳纤维浸泡于浓度为1-3g/L的NaOH溶液中20-25h，晾干，然后浸于冰醋酸中1-2h，将析出纤维的溶液过滤，置于含有2-5滴浓硫酸的醋酸酐中浸泡10-15min，过滤，水洗至中性，烘干至恒重；然后置于烘箱中，在150-155℃热空气中真空恒温处理4-8h；然后放入质量分数为2-5％的高锰酸钾的丙酮溶液中浸泡15-28min，过滤，烘干至恒重，得到改性椰子壳纤维。
优选地，在改性椰子壳纤维的制备过程中，将椰子壳纤维浸泡于浓度为1.5-2.5g/L的NaOH溶液中21-23h，晾干，然后浸于冰醋酸中1-2h，将析出纤维的溶液过滤，置于含有3-4滴浓硫酸的醋酸酐中浸泡12-14min，过滤，水洗至中性，烘干至恒重；然后置于烘箱中，在152-154℃热空气中真空恒温处理5-6h；然后放入质量分数为3-4.5％的高锰酸钾的丙酮溶液中浸泡16-20min，过滤，烘干至恒重，得到改性椰子壳纤维。
本发明还提出的一种电缆用改性丁腈橡胶护套材料的制备方法，包括如下步骤：
按配比将丁腈橡胶、顺丁橡胶、防老剂OPPD、微晶石蜡、硬脂酸放入密炼机中混炼均匀，混炼温度为60-70℃；将得到的物料与按配比称取的乙二酸二辛酯、苄基胺、偶联剂KH-550、马来酸酐接枝聚丙烯、高岭土、混气炭黑、改性椰子壳纤维、碳黑N330放入开炼机中混炼完全，混炼温度为83-88℃；然后向得到的物料中按配比加入硫磺、促进剂NS、氧化锌混炼完全，混炼温度为100-110℃；采用双螺杆挤出机挤出、切粒,然后在注塑机上注塑成型得到电缆用改性丁腈橡胶护套材料。
优选地，在电缆用改性丁腈橡胶护套材料的制备过程中，采用双螺杆挤出机挤出、切粒,其中螺杆速度为30-38r/min,各级温度:第一区135-140℃,第二区170-175℃,第三区160-165℃,第四区175-180℃,第五区183-186℃,机头温度190-194℃；将粒料彻底干燥后在注塑机上注塑成型,注射温度:一段区135-140℃,二段区145-150℃,三段区120-130℃,四段区45-50℃,五段区40-45℃,射嘴温度35-38℃；注射压力:射胶一区52-54MPa,射胶二区50-55MPa,射胶三区40-45MPa,射胶四区35-40MPa。
优选地，在电缆用改性丁腈橡胶护套材料的制备过程中，采用双螺杆挤出机挤出、切粒,其中螺杆速度为32-35r/min,各级温度:第一区138-139℃,第二区172-174℃,第三区162-163℃,第四区176-178℃,第五区184-185℃,机头温度192-193℃；将粒料彻底干燥后在注塑机上注塑成型,注射温度:一段区136-138℃,二段区146-148℃,三段区125-128℃,四段区46-48℃,五段区42-44℃,射嘴温度36-37℃；注射压力:射胶一区52-54MPa,射胶二区53-55MPa,射胶三区42-44MPa,射胶四区37-39MPa。
本发明中，丁腈橡胶与顺丁橡胶混合作用可显著降低分子链的极性，制品耐寒性能大大提高，并可使耐油性能处于合理的范围，丁腈橡胶、顺丁橡胶及改性椰子壳纤维共同作用，改性后的椰子壳纤维具有细小的分支，与丁腈橡胶、顺丁橡胶之间有着较好的界面粘合性，相容性及分散性能优异,应力能从橡胶基体传递到纤维上,进一步提高机械强度及撕裂强度，力学性能优异，且改性椰子壳纤维成本低，耐冲击强度高，作为天然纤维增强材料，与丁腈橡胶、顺丁橡胶及界面相容剂偶联剂KH-550共同作用，产品的力学性能，物料间的黏合性进一步增强，产品的耐热性能优异，成本低，安全环保，且经过适当热处理，椰子壳纤维内部产生空洞和缺陷，丁腈橡胶、顺丁橡胶及其他组分可进入改性椰子壳纤维的细胞腔和细胞壁上的纹孔内，形成镶嵌结构形态，制品热稳定性及力学性能进一步增强，且安全环保，成本低；且通过在制备过程中，对螺杆速度及各级温度，注塑过程中注射温度及注射压力进行限定，产品力学性能及热稳定性能进一步增强，使用乙二酸二辛酯作为软化剂，不仅可改善胶料的流动性和加工性，有效提高产品的耐撕裂强度，配合加入改性椰子壳纤维、碳黑N330与混气炭黑配合作用，补强性能优异，可减弱大分子链之间的作用力，改善润滑性能，增加橡胶大分子的柔韧性，进而改善耐低温性能，同时耐磨性能也显著增强。
具体实施方式
实施例1
一种电缆用改性丁腈橡胶护套材料，其原料按重量份包括：丁腈橡胶50份，顺丁橡胶50份，硫磺1份，氧化锌5份，防老剂OPPD 1份，微晶石蜡1份，硬脂酸2份，改性椰子壳纤维70份，碳黑N330 40份，乙二酸二辛酯2份，促进剂NS 1份，苄基胺1.5份，偶联剂KH-550 1份，马来酸酐接枝聚丙烯2份，高岭土20份，混气炭黑30份；
在改性椰子壳纤维的制备过程中，将椰子壳纤维浸泡于浓度为3g/L的NaOH溶液中20h，晾干，然后浸于冰醋酸中2h，将析出纤维的溶液过滤，置于含有2滴浓硫酸的醋酸酐中浸泡15min，过滤，水洗至中性，烘干至恒重；然后置于烘箱中，在150℃热空气中真空恒温处理8h；然后放入质量分数为2％的高锰酸钾的丙酮溶液中浸泡28min，过滤，烘干至恒重，得到改性椰子壳纤维。
电缆用改性丁腈橡胶护套材料采用如下工艺制备：按配比将丁腈橡胶、顺丁橡胶、防老剂OPPD、微晶石蜡、硬脂酸放入密炼机中混炼均匀，混炼温度为60℃；将得到的物料与按配比称取的乙二酸二辛酯、苄基胺、偶联剂KH-550、马来酸酐接枝聚丙烯、高岭土、混气炭黑、改性椰子壳纤维、碳黑N330放入开炼机中混炼完全，混炼温度为88℃；然后向得到的物料中按配比加入硫磺、促进剂NS、氧化锌混炼完全，混炼温度为100℃；采用双螺杆挤出机挤出、切粒,然后在注塑机上注塑成型得到电缆用改性丁腈橡胶护套材料，其中采用双螺杆挤出机挤出、切粒过程中,其中螺杆速度为30r/min,各级温度:第一区140℃,第二区170℃,第三区165℃,第四区175℃,第五区186℃,机头温度190℃；将粒料彻底干燥后在注塑机上注塑成型,注射温度:一段区140℃,二段区145℃,三段区120-130℃,四段区50℃,五段区40℃,射嘴温度38℃；注射压力:射胶一区52MPa,射胶二区55MPa,射胶三区40MPa,射胶四区40MPa。
实施例2
一种电缆用改性丁腈橡胶护套材料，其原料按重量份包括：丁腈橡胶60份，顺丁橡胶40份，硫磺2份，氧化锌2份，防老剂OPPD 1.5份，微晶石蜡0.5份，硬脂酸4份，改性椰子壳纤维50份，碳黑N330 50份，乙二酸二辛酯1份，促进剂NS 2份，苄基胺1份，偶联剂KH-550 2份，马来酸酐接枝聚丙烯1份，高岭土30份，混气炭黑15份；
在改性椰子壳纤维的制备过程中，将椰子壳纤维浸泡于浓度为1g/L的NaOH溶液中25h，晾干，然后浸于冰醋酸中1h，将析出纤维的溶液过滤，置于含有5滴浓硫酸的醋酸酐中浸泡10min，过滤，水洗至中性，烘干至恒重；然后置于烘箱中，在155℃热空气中真空恒温处理4h；然后放入质量分数为5％的高锰酸钾的丙酮溶液中浸泡15min，过滤，烘干至恒重，得到改性椰子壳纤维。
电缆用改性丁腈橡胶护套材料采用如下工艺制备：按配比将丁腈橡胶、顺丁橡胶、防老剂OPPD、微晶石蜡、硬脂酸放入密炼机中混炼均匀，混炼温度为70℃；将得到的物料与按配比称取的乙二酸二辛酯、苄基胺、偶联剂KH-550、马来酸酐接枝聚丙烯、高岭土、混气炭黑、改性椰子壳纤维、碳黑N330放入开炼机中混炼完全，混炼温度为83℃；然后向得到的物料中按配比加入硫磺、促进剂NS、氧化锌混炼完全，混炼温度为110℃；采用双螺杆挤出机挤出、切粒,然后在注塑机上注塑成型得到电缆用改性丁腈橡胶护套材料，其中采用双螺杆挤出机挤出、切粒过程中,其中螺杆速度为35r/min,各级温度:第一区135℃,第二区175℃,第三区160℃,第四区180℃,第五区183℃,机头温度194℃；将粒料彻底干燥后在注塑机上注塑成型,注射温度:一段区135℃,二段区150℃,三段区120℃,四段区50℃,五段区40℃,射嘴温度38℃；注射压力:射胶一区52MPa,射胶二区55MPa,射胶三区40MPa,射胶四区40MPa。
实施例3
一种电缆用改性丁腈橡胶护套材料，其原料按重量份包括：丁腈橡胶55份，顺丁橡胶43份，硫磺1.6份，氧化锌4份，防老剂OPPD 1.4份，微晶石蜡0.8份，硬脂酸3.5份，改性椰子壳纤维65份，碳黑N330 42份，乙二酸二辛酯1.6份，促进剂NS 1.5份，苄基胺1.2份，偶联剂KH-550 1.8份，马来酸酐接枝聚丙烯1.4份，高岭土28份，混气炭黑24份；
在改性椰子壳纤维的制备过程中，将椰子壳纤维浸泡于浓度为2g/L的NaOH溶液中23h，晾干，然后浸于冰醋酸中1.6h，将析出纤维的溶液过滤，置于含有3滴浓硫酸的醋酸酐中浸泡12min，过滤，水洗至中性，烘干至恒重；然后置于烘箱中，在152℃热空气中真空恒温处理6h；然后放入质量分数为4.5％的高锰酸钾的丙酮溶液中浸泡22min，过滤，烘干至恒重，得到改性椰子壳纤维。
电缆用改性丁腈橡胶护套材料采用如下工艺制备：按配比将丁腈橡胶、顺丁橡胶、防老剂OPPD、微晶石蜡、硬脂酸放入密炼机中混炼均匀，混炼温度为68℃；将得到的物料与按配比称取的乙二酸二辛酯、苄基胺、偶联剂KH-550、马来酸酐接枝聚丙烯、高岭土、混气炭黑、改性椰子壳纤维、碳黑N330放入开炼机中混炼完全，混炼温度为85℃；然后向得到的物料中按配比加入硫磺、促进剂NS、氧化锌混炼完全，混炼温度为106℃；采用双螺杆挤出机挤出、切粒,然后在注塑机上注塑成型得到电缆用改性丁腈橡胶护套材料，其中采用双螺杆挤出机挤出、切粒,其中螺杆速度为38r/min,各级温度:第一区138℃,第二区173℃,第三区162℃,第四区177℃,第五区184℃,机头温度193℃；将粒料彻底干燥后在注塑机上注塑成型,注射温度:一段区137℃,二段区147℃,三段区126℃,四段区47℃,五段区43℃,射嘴温度36℃；注射压力:射胶一区53MPa,射胶二区54MPa,射胶三区43MPa,射胶四区38MPa。
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 (8)

1.一种电缆用改性丁腈橡胶护套材料，其特征在于，其原料按重量份包括：丁腈橡胶50-60份，顺丁橡胶40-50份，硫磺1-2份，氧化锌2-5份，防老剂OPPD 1-1.5份，微晶石蜡0.5-1份，硬脂酸2-4份，改性椰子壳纤维50-70份，碳黑N33040-50份，乙二酸二辛酯1-2份，促进剂NS 1-2份，苄基胺1-1.5份，偶联剂KH-5501-2份，马来酸酐接枝聚丙烯1-2份，高岭土20-30份，混气炭黑15-30份；
在改性椰子壳纤维的制备过程中，将椰子壳纤维浸泡于NaOH溶液中，晾干，然后浸于冰醋酸中，将析出的纤维过滤，置于含有若干滴浓硫酸的醋酸酐中浸泡，过滤，水洗至中性，烘干至恒重；然后置于烘箱中，在热空气中恒温放置4h；然后放入高锰酸钾的丙酮溶液中浸泡，过滤，烘干至恒重，得到改性椰子壳纤维。
2.根据权利要求1所述的电缆用改性丁腈橡胶护套材料，其特征在于，丁腈橡胶、顺丁橡胶、改性椰子壳纤维的重量比为55-60：45-50：60-65。
3.根据权利要求1所述的电缆用改性丁腈橡胶护套材料，其特征在于，改性椰子壳纤维、偶联剂KH-550的重量比为60-65：1.5-2。
4.根据权利要求1所述的电缆用改性丁腈橡胶护套材料，其特征在于，在改性椰子壳纤维的制备过程中，将椰子壳纤维浸泡于浓度为1-3g/L的NaOH溶液中20-25h，晾干，然后浸于冰醋酸中1-2h，将析出纤维的溶液过滤，置于含有2-5滴浓硫酸的醋酸酐中浸泡10-15min，过滤，水洗至中性，烘干至恒重；然后置于烘箱中，在150-155℃热空气中真空恒温处理4-8h；然后放入质量分数为2-5％的高锰酸钾的丙酮溶液中浸泡15-28min，过滤，烘干至恒重，得到改性椰子壳纤维。
5.根据权利要求4所述的电缆用改性丁腈橡胶护套材料，其特征在于，在改性椰子壳纤维的制备过程中，将椰子壳纤维浸泡于浓度为1.5-2.5g/L的NaOH溶液中21-23h，晾干，然后浸于冰醋酸中1-2h，将析出纤维的溶液过滤，置于含有3-4滴浓硫酸的醋酸酐中浸泡12-14min，过滤，水洗至中性，烘干至恒重；然后置于烘箱中，在152-154℃热空气中真空恒温处理5-6h；然后放入质量分数为3-4.5％的高锰酸钾的丙酮溶液中浸泡16-20min，过滤，烘干至恒重，得到改性椰子壳纤维。
6.一种根据权利要求1-5任一项所述的电缆用改性丁腈橡胶护套材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
按配比将丁腈橡胶、顺丁橡胶、防老剂OPPD、微晶石蜡、硬脂酸放入密炼机中混炼均匀，混炼温度为60-70℃；将得到的物料与按配比称取的乙二酸二辛酯、苄基胺、偶联剂KH-550、马来酸酐接枝聚丙烯、高岭土、混气炭黑、改性椰子壳纤维、碳黑N330放入开炼机中混炼完全，混炼温度为83-88℃；然后向得到的物料中按配比加入硫磺、促进剂NS、氧化锌混炼完全，混炼温度为100-110℃；采用双螺杆挤出机挤出、切粒,然后在注塑机上注塑成型得到电缆用改性丁腈橡胶护套材料。
7.根据权利要求6所述的电缆用改性丁腈橡胶护套材料，其特征在于，在电缆用改性丁腈橡胶护套材料的制备过程中，采用双螺杆挤出机挤出、切粒,其中螺杆速度为30-38r/min,各级温度:第一区135-140℃,第二区170-175℃,第三区160-165℃,第四区175-180℃,第五区183-186℃,机头温度190-194℃；将粒料彻底干燥后在注塑机上注塑成型,注射温度:一段区135-140℃,二段区145-150℃,三段区120-130℃,四段区45-50℃,五段区40-45℃,射嘴温度35-38℃；注射压力:射胶一区52-54MPa,射胶二区50-55MPa,射胶三区40-45MPa,射胶四区35-40MPa。
8.根据权利要求7所述的电缆用改性丁腈橡胶护套材料，其特征在于，在电缆用改性丁腈橡胶护套材料的制备过程中，采用双螺杆挤出机挤出、切粒,其中螺杆速度为32-35r/min,各级温度:第一区138-139℃,第二区172-174℃,第三区162-163℃,第四区176-178℃,第五区184-185℃,机头温度192-193℃；将粒料彻底干燥后在注塑机上注塑成型,注射温度:一段区136-138℃,二段区146-148℃,三段区125-128℃,四段区46-48℃,五段区42-44℃,射嘴温度36-37℃；注射压力:射胶一区52-54MPa,射胶二区53-55MPa,射胶三区42-44MPa,射胶四区37-39MPa。
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