CN104610663A - 一种耐老化耐低温三元乙丙橡胶电缆材料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种耐老化耐低温三元乙丙橡胶电缆材料，其原料包括三元乙丙橡胶、天然橡胶、乙烯-丁烯弹性体、超细滑石粉、纳米碳酸钙、改性超细固硫灰、活性硅酸钙、甲基丙烯酸锌改性纳米氮化硅、预分散酚醛中空微球、增强纤维、氧化锌、硬脂酸、过氧化二异丙苯、硫磺、N,N′-间苯撑双马来酰亚胺、二苯甲烷双马来酰亚胺、双(二异丙基)硫化磷酰二硫化物、古马隆树脂、聚磷酸铵、二乙基次膦酸铝、茂金属聚乙烯弹性体、N-4(苯胺基苯基)马来酰亚胺、2-巯基苯并咪唑。本发明所述耐老化耐低温三元乙丙橡胶电缆材料，其强度高、耐老化性能好，耐低温性能好，绝缘性能和阻燃性能优异，用作电缆材料使用寿命长。

Description

一种耐老化耐低温三元乙丙橡胶电缆材料
技术领域
本发明涉及电缆材料技术领域，尤其涉及一种耐老化耐低温三元乙丙橡胶电缆材料。
背景技术
三元乙丙橡胶是丙烯、乙烯以及共轭二烯组成的聚合物，由于其主链上的碳原子处于饱和结构，只有侧链上有少许不饱和的碳原子，所以其有很多优异的加工性能和使用性能，例如密度低，具有耐天候老化性、耐热及耐臭氧性、力学性能优异等。随着世界工业的迅猛发展，对三元乙丙橡胶数量特别是质量上的要求越来越高，现有的三元乙丙橡胶材料其强度、耐老化性以及阻燃性能不是很理想，通过对三元乙丙橡胶进行改性满足现代社会的实际技术要求是目前研究的热点问题。
发明内容
本发明提出了一种耐老化耐低温三元乙丙橡胶电缆材料，其强度高，耐老化、耐低温性能好，绝缘性能和阻燃性能优异，用作电缆材料使用寿命长。
本发明提出了一种耐老化耐低温三元乙丙橡胶电缆材料，其原料按重量份包括以下组分：三元乙丙橡胶45-70份、天然橡胶25-40份、乙烯-丁烯弹性体5-15份、超细滑石粉20-50份、纳米碳酸钙15-35份、改性超细固硫灰10-25份、活性硅酸钙5-20份、甲基丙烯酸锌改性纳米氮化硅8-15份、预分散酚醛中空微球8-20份、增强纤维10-20份、氧化锌1.8-3.5份、硬脂酸1.5-3.5份、过氧化二异丙苯1-2.5份、硫磺0.3-1.5份、N,N′-间苯撑双马来酰亚胺0.3-1.5份、二苯甲烷双马来酰亚胺0.5-1.3份、双(二异丙基)硫化磷酰二硫化物1-2.5份、古马隆树脂1-5份、聚磷酸铵2-5份、二乙基次膦酸铝1-3份、茂金属聚乙烯弹性体3-10份、N-4(苯胺基苯基)马来酰亚胺1-2份、2-巯基苯并咪唑0.9-2.6份。
优选地，其原料按重量份包括以下组分：三元乙丙橡胶55-66份、天然橡胶27-38份、乙烯-丁烯弹性体7-10份、超细滑石粉35-40份、纳米碳酸钙26-32份、改性超细固硫灰18-22份、活性硅酸钙12-16份、甲基丙烯酸锌改性纳米氮化硅10-13份、预分散酚醛中空微球14-18份、增强纤维13-17份、氧化锌2.6-3.2份、硬脂酸2.3-2.9份、过氧化二异丙苯1.8-2.2份、硫磺0.8-1.3份、N,N′-间苯撑双马来酰亚胺0.8-1.3份、二苯甲烷双马来酰亚胺0.6-0.9份、双(二异丙基)硫化磷酰二硫化物1.8-2.2份、古马隆树脂3.4-4.2份、聚磷酸铵3.4-4.1份、二乙基次膦酸铝1.8-2.3份、茂金属聚乙烯弹性体8-9.2份、N-4(苯胺基苯基)马来酰亚胺1.3-1.7份、2-巯基苯并咪唑1.8-2.2份。
优选地，其原料按重量份包括以下组分：三元乙丙橡胶60份、天然橡胶32份、乙烯-丁烯弹性体8份、超细滑石粉37份、纳米碳酸钙28份、改性超细固硫灰21份、活性硅酸钙15份、甲基丙烯酸锌改性纳米氮化硅12份、预分散酚醛中空微球15.6份、增强纤维14.3份、氧化锌3份、硬脂酸2.5份、过氧化二异丙苯2.1份、硫磺1份、N,N′-间苯撑双马来酰亚胺0.9份、二苯甲烷双马来酰亚胺0.7份、双(二异丙基)硫化磷酰二硫化物2份、古马隆树脂4份、聚磷酸铵3.6份、二乙基次膦酸铝2份、茂金属聚乙烯弹性体8.6份、N-4(苯胺基苯基)马来酰亚胺1.5份、2-巯基苯并咪唑2份。
优选地，所述改性超细固硫灰的改性剂为硬脂酸、丙烯酸、硅烷偶联剂KH570中的一种或者多种的组合。
优选地，所述增强纤维为钢纤维、玻璃纤维、聚乙烯醇纤维、聚乙烯纤维、植物纤维中的一种或者多种的组合。
优选地，所述植物纤维为丝瓜纤维、椰子纤维按1:3-6重量份之比的组合。
本发明中，选择了三元乙丙橡胶、天然橡胶、乙烯-丁烯弹性体共混作为主料，并调节了其比例，使三者的性能互补，既改善了三元乙丙橡胶的粘合性、耐油性，提高了天然橡胶的耐老化性和耐高温性能，同时由于乙烯-丁烯弹性体的加入改善了电缆材料的加工性能，使得到的电缆材料具有优异的粘合性、耐油性、耐低温性、绝缘性和加工性，拓宽了电缆材料的应用范围；改性超细固硫灰的表面亲油性增加，添加到电缆材料中，与超细滑石粉和纳米碳酸钙配合，改善电缆材料的拉伸强度和压缩永久变形的同时提高了电缆材料的韧性；活性硅酸钙比表面积大，其表面富含硅羟基，填充到电缆材料中，能明显的促进前期硫化，与二苯甲烷双马来酰亚胺、N,N′-间苯撑双马来酰亚胺配合，改善了三元乙丙橡胶硫化速度慢的问题；纳米氮化硅是良好的耐热冲击材料，但是其与橡胶基体的相容性差，甲基丙烯酸锌可以提高橡胶基质大分子间的相互作用而产生良好的增强效果，并可显著提高橡胶基质的耐油性，利用甲基丙烯酸锌改性纳米氮化硅后，纳米氮化硅的表面得到了改善，其团聚趋势减弱，其与橡胶基体之间的相容性增强，界面变模糊，加入到电缆材料中，提高了电缆材料的力学性能、耐热老化性能、耐油性、耐磨性能以及压缩永久变形性；增强纤维加入到电缆材料中，在橡胶混炼的过程中可以嵌入橡胶基体中，形成物理交联点，在拉伸的过程中会产生应力集中现象，提高电缆材料的拉伸强度，并且其可以聚拢残炭，与预分散酚醛中空微球配合，改善了电缆材料的耐热性、绝缘性和耐烧蚀性能；以聚磷酸铵为阻燃剂，以二乙基次膦酸铝为协效剂，提高了电缆材料的阻燃性；双(二异丙基)硫化磷酰二硫化物通过二段硫化可以改善材料的物理性能，除了具有促进剂的作用外还可以起着橡胶-填料偶联剂的作用，与茂金属聚乙烯弹性体配合改善了各原料之间的相容性，进一步提高了电缆材料的性能。
本发明所述耐老化耐低温三元乙丙橡胶电缆材料，其强度高，拉伸强度为19-28MPa，断裂伸长率为408-454％，其耐空气老化性能好，135℃×240h热空气老化后，拉伸强度保持率为95-97％，断裂伸长率保持率为93-96％，耐低温性好，可以在-59℃以下使用，且使用寿命可达50年以上。
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。
在具体实施例中，本发明所述耐老化耐低温三元乙丙橡胶电缆材料，其原料中，三元乙丙橡胶的重量份可以为45.6、48、49、51、53、56、57.4、59、62、63.5、64、65.6、67、68、69.2份，天然橡胶的重量份可以为25.8、27、28.3、29、29.4、31、32、33、34.5、36、38、38.4、39、39.5份，乙烯-丁烯弹性体的重量份可以为5.6、6、6.4、7、7.5、8、8.3、9、9.4、10、10.5、11、11.6、12、12.5、13、13.7、14、14.6份，超细滑石粉的重量份可以为23、23.5、24、25.6、27、28、29.3、30、32、34、35.6、37、38、38.6、39、40、42、43、45、46.7、48、48.3、49、49.2份，纳米碳酸钙的重量份可以为15.6、17、18.3、19、19.4、21、23、24.5、26、26.7、28、28.3、29、29.4、30、30.5、31、32、34、34.3份，改性超细固硫灰的重量份可以为10.3、11、11.5、12、12.6、13、13.4、14、14.3、15、15.6、16、16.7、18、19、19.3、20、20.6、21、23、23.4、24、24.3份，活性硅酸钙的重量份可以为5.6、6、6.3、7、7.4、8、8.6、9、9.3、10、10.5、11、11.6、12、12.3、13、13.5、14、14.5、15、15.6、16、16.3、17、17.4、18、18.6、19、19.3份，甲基丙烯酸锌改性纳米氮化硅的重量份可以为8.6、8.9、10、10.3、11、11.5、12、12.6、13、13.4、14、14.6份，预分散酚醛中空微球的重量份可以为8.6、9、9.3、10、10.5、11、11.6、12、12.3、13、13.6、14、14.5、15、15.3、16、16.7、18、18.3、19、19.4份，增强纤维的重量份可以为10.6、11、11.3、12、12.5、13、13.6、14、14.5、15、15.3、16、16.9、18、18.4、19、19.3份，氧化锌的重量份可以为2、2.3、2.5、2.6、2.87、2.9、3、3.1、3.2、3.45份，硬脂酸的重量份可以为1.6、1.8、1.93、2、2.3、2.4、2.56、2.8、2.9、3、3.1、3.2、3.3、3.42份，过氧化二异丙苯的重量份可以为1.2、1.3、1.45、1.5、1.56、1.7、1.8、1.9、2、2.3、2.45份，硫磺的重量份可以为0.35、0.4、0.46、0.5、0.53、0.6、0.67、0.8、0.86、0.9、1、1.2、1.35、1.4、1.42份，N,N′-间苯撑双马来酰亚胺的重量份可以为0.32、0.4、0.46、0.5、0.52、0.6、0.67、0.7、0.76、0.8、0.84、0.9、1、1.2、1.3、1.35、1.4、1.43份，二苯甲烷双马来酰亚胺的重量份可以为0.56、0.6、0.67、0.7、0.75、0.8、0.83、0.9、0.94、1、1.2份，双(二异丙基)硫化磷酰二硫化物的重量份可以为1.2、1.35、1.4、1.56、1.7、1.74、1.8、1.9、2、2.1、2.23、2.4、2.43份，古马隆树脂的重量份可以为1.3、1.8、2、2.3、2.6、3、3.4、3.8、4、4.3、4.8份，聚磷酸铵的重量份可以为2.3、3、3.8、4、4.3、4.7、4.83份，二乙基次膦酸铝的重量份可以为1.2、1.6、1.85、1.9、2、2.3、2.56、2.7、2.84、2.9、2.93份，茂金属聚乙烯弹性体的重量份可以为3.4、3.8、4、4.5、4.8、5、5.2、5.7、6、6.3、6.9、8、8.4、9、9.3、9.7份，N-4(苯胺基苯基)马来酰亚胺的重量份可以为1.2、1.23、1.3、1.34、1.4、1.5、1.56、1.6、1.67、1.7、1.74、1.8、1.83、1.9、1.94份，2-巯基苯并咪唑的重量份可以为0.93、0.97、1、1.2、1.3、1.46、1.8、1.9、2、2.2、2.34、2.4、2.5、2.52份。
实施例1
本发明所述耐老化耐低温三元乙丙橡胶电缆材料，其原料按重量份包括以下组分：三元乙丙橡胶45份、天然橡胶40份、乙烯-丁烯弹性体15份、超细滑石粉50份、纳米碳酸钙15份、改性超细固硫灰25份、活性硅酸钙5份、甲基丙烯酸锌改性纳米氮化硅15份、预分散酚醛中空微球8份、增强纤维20份、氧化锌1.8份、硬脂酸3.5份、过氧化二异丙苯1份、硫磺1.5份、N,N′-间苯撑双马来酰亚胺0.3份、二苯甲烷双马来酰亚胺1.3份、双(二异丙基)硫化磷酰二硫化物1份、古马隆树脂5份、聚磷酸铵2份、二乙基次膦酸铝3份、茂金属聚乙烯弹性体3份、N-4(苯胺基苯基)马来酰亚胺2份、2-巯基苯并咪唑0.9份。
实施例2
本发明所述耐老化耐低温三元乙丙橡胶电缆材料，其原料按重量份包括以下组分：三元乙丙橡胶70份、天然橡胶25份、乙烯-丁烯弹性体5份、超细滑石粉20份、纳米碳酸钙35份、改性超细固硫灰10份、活性硅酸钙20份、甲基丙烯酸锌改性纳米氮化硅8份、预分散酚醛中空微球20份、增强纤维10份、氧化锌3.5份、硬脂酸1.5份、过氧化二异丙苯2.5份、硫磺0.3份、N,N′-间苯撑双马来酰亚胺1.5份、二苯甲烷双马来酰亚胺0.5份、双(二异丙基)硫化磷酰二硫化物2.5份、古马隆树脂1份、聚磷酸铵5份、二乙基次膦酸铝1份、茂金属聚乙烯弹性体10份、N-4(苯胺基苯基)马来酰亚胺1份、2-巯基苯并咪唑2.6份；
其中，所述改性超细固硫灰的改性剂为硬脂酸；所述增强纤维为钢纤维、玻璃纤维、聚乙烯醇纤维、聚乙烯纤维、植物纤维按任意重量份之比的组合；所述植物纤维为丝瓜纤维、椰子纤维按1:3重量份之比的组合。
实施例3
本发明所述耐老化耐低温三元乙丙橡胶电缆材料，其原料按重量份包括以下组分：三元乙丙橡胶55份、天然橡胶38份、乙烯-丁烯弹性体10份、超细滑石粉35份、纳米碳酸钙32份、改性超细固硫灰18份、活性硅酸钙16份、甲基丙烯酸锌改性纳米氮化硅10份、预分散酚醛中空微球18份、增强纤维13份、氧化锌3.2份、硬脂酸2.3份、过氧化二异丙苯2.2份、硫磺0.8份、N,N′-间苯撑双马来酰亚胺1.3份、二苯甲烷双马来酰亚胺0.6份、双(二异丙基)硫化磷酰二硫化物2.2份、古马隆树脂3.4份、聚磷酸铵4.1份、二乙基次膦酸铝1.8份、茂金属聚乙烯弹性体9.2份、N-4(苯胺基苯基)马来酰亚胺1.3份、2-巯基苯并咪唑2.2份；
其中，所述改性超细固硫灰的改性剂为丙烯酸、硅烷偶联剂KH570按1:4重量份之比的组合；所述增强纤维为植物纤维；所述植物纤维为丝瓜纤维、椰子纤维按1:6重量份之比的组合。
实施例4
本发明所述耐老化耐低温三元乙丙橡胶电缆材料，其原料按重量份包括以下组分：三元乙丙橡胶66份、天然橡胶27份、乙烯-丁烯弹性体7份、超细滑石粉40份、纳米碳酸钙26份、改性超细固硫灰22份、活性硅酸钙12份、甲基丙烯酸锌改性纳米氮化硅13份、预分散酚醛中空微球14份、增强纤维17份、氧化锌2.6份、硬脂酸2.9份、过氧化二异丙苯1.8份、硫磺1.3份、N,N′-间苯撑双马来酰亚胺0.8份、二苯甲烷双马来酰亚胺0.9份、双(二异丙基)硫化磷酰二硫化物1.8份、古马隆树脂4.2份、聚磷酸铵3.4份、二乙基次膦酸铝2.3份、茂金属聚乙烯弹性体8份、N-4(苯胺基苯基)马来酰亚胺1.7份、2-巯基苯并咪唑1.8份；
其中，所述改性超细固硫灰的改性剂为丙烯酸；所述增强纤维为聚乙烯纤维、植物纤维按1:4重量份之比的组合；所述植物纤维为丝瓜纤维、椰子纤维按1:5重量份之比的组合。
实施例5
本发明所述一种耐老化耐低温三元乙丙橡胶电缆材料，其原料按重量份包括以下组分：三元乙丙橡胶50份、天然橡胶35份、乙烯-丁烯弹性体15份、超细滑石粉33份、纳米碳酸钙20份、改性超细固硫灰19份、活性硅酸钙17份、甲基丙烯酸锌改性纳米氮化硅10份、预分散酚醛中空微球13份、增强纤维16份、氧化锌2.7份、硬脂酸3.2份、过氧化二异丙苯1.9份、硫磺1.1份、N,N′-间苯撑双马来酰亚胺0.8份、二苯甲烷双马来酰亚胺1.2份、双(二异丙基)硫化磷酰二硫化物1.9份、古马隆树脂3.2份、聚磷酸铵4.2份、二乙基次膦酸铝2.4份、茂金属聚乙烯弹性体6.3份、N-4(苯胺基苯基)马来酰亚胺1.4份、2-巯基苯并咪唑1.8份；
其中，所述改性超细固硫灰的改性剂为硅烷偶联剂KH570；所述增强纤维为玻璃纤维。
实施例6
本发明所述耐老化耐低温三元乙丙橡胶电缆材料，其原料按重量份包括以下组分：三元乙丙橡胶60份、天然橡胶32份、乙烯-丁烯弹性体8份、超细滑石粉37份、纳米碳酸钙28份、改性超细固硫灰21份、活性硅酸钙15份、甲基丙烯酸锌改性纳米氮化硅12份、预分散酚醛中空微球15.6份、增强纤维14.3份、氧化锌3份、硬脂酸2.5份、过氧化二异丙苯2.1份、硫磺1份、N,N′-间苯撑双马来酰亚胺0.9份、二苯甲烷双马来酰亚胺0.7份、双(二异丙基)硫化磷酰二硫化物2份、古马隆树脂4份、聚磷酸铵3.6份、二乙基次膦酸铝2份、茂金属聚乙烯弹性体8.6份、N-4(苯胺基苯基)马来酰亚胺1.5份、2-巯基苯并咪唑2份；
其中，所述改性超细固硫灰的改性剂为硬脂酸、丙烯酸、硅烷偶联剂按任意重量份之比的组合；所述增强纤维为钢纤维。
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)

1.一种耐老化耐低温三元乙丙橡胶电缆材料，其特征在于，其原料按重量份包括以下组分：三元乙丙橡胶45-70份、天然橡胶25-40份、乙烯-丁烯弹性体5-15份、超细滑石粉20-50份、纳米碳酸钙15-35份、改性超细固硫灰10-25份、活性硅酸钙5-20份、甲基丙烯酸锌改性纳米氮化硅8-15份、预分散酚醛中空微球8-20份、增强纤维10-20份、氧化锌1.8-3.5份、硬脂酸1.5-3.5份、过氧化二异丙苯1-2.5份、硫磺0.3-1.5份、N,N′-间苯撑双马来酰亚胺0.3-1.5份、二苯甲烷双马来酰亚胺0.5-1.3份、双(二异丙基)硫化磷酰二硫化物1-2.5份、古马隆树脂1-5份、聚磷酸铵2-5份、二乙基次膦酸铝1-3份、茂金属聚乙烯弹性体3-10份、N-4(苯胺基苯基)马来酰亚胺1-2份、2-巯基苯并咪唑0.9-2.6份。
2.根据权利要求1所述耐老化耐低温三元乙丙橡胶电缆材料，其特征在于，其原料按重量份包括以下组分：三元乙丙橡胶55-66份、天然橡胶27-38份、乙烯-丁烯弹性体7-10份、超细滑石粉35-40份、纳米碳酸钙26-32份、改性超细固硫灰18-22份、活性硅酸钙12-16份、甲基丙烯酸锌改性纳米氮化硅10-13份、预分散酚醛中空微球14-18份、增强纤维13-17份、氧化锌2.6-3.2份、硬脂酸2.3-2.9份、过氧化二异丙苯1.8-2.2份、硫磺0.8-1.3份、N,N′-间苯撑双马来酰亚胺0.8-1.3份、二苯甲烷双马来酰亚胺0.6-0.9份、双(二异丙基)硫化磷酰二硫化物1.8-2.2份、古马隆树脂3.4-4.2份、聚磷酸铵3.4-4.1份、二乙基次膦酸铝1.8-2.3份、茂金属聚乙烯弹性体8-9.2份、N-4(苯胺基苯基)马来酰亚胺1.3-1.7份、2-巯基苯并咪唑1.8-2.2份。
3.根据权利要求1或2所述耐老化耐低温三元乙丙橡胶电缆材料，其特征在于，其原料按重量份包括以下组分：三元乙丙橡胶60份、天然橡胶32份、乙烯-丁烯弹性体8份、超细滑石粉37份、纳米碳酸钙28份、改性超细固硫灰21份、活性硅酸钙15份、甲基丙烯酸锌改性纳米氮化硅12份、预分散酚醛中空微球15.6份、增强纤维14.3份、氧化锌3份、硬脂酸2.5份、过氧化二异丙苯2.1份、硫磺1份、N,N′-间苯撑双马来酰亚胺0.9份、二苯甲烷双马来酰亚胺0.7份、双(二异丙基)硫化磷酰二硫化物2份、古马隆树脂4份、聚磷酸铵3.6份、二乙基次膦酸铝2份、茂金属聚乙烯弹性体8.6份、N-4(苯胺基苯基)马来酰亚胺1.5份、2-巯基苯并咪唑2份。
4.根据权利要求1-3中任一项所述耐老化耐低温三元乙丙橡胶电缆材料，其特征在于，所述改性超细固硫灰的改性剂为硬脂酸、丙烯酸、硅烷偶联剂KH570中的一种或者多种的组合。
5.根据权利要求1-4中任一项所述耐老化耐低温三元乙丙橡胶电缆材料，其特征在于，所述增强纤维为钢纤维、玻璃纤维、聚乙烯醇纤维、聚乙烯纤维、植物纤维中的一种或者多种的组合。
6.根据权利要求5所述耐老化耐低温三元乙丙橡胶电缆材料，其特征在于，所述植物纤维为丝瓜纤维、椰子纤维按1:3-6重量份之比的组合。
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