CN105837958A - 一种耐曲挠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曲挠耐低温三元乙丙橡胶电缆材料，其原料包括：改性三元乙丙橡胶、乙烯‑醋酸乙烯共聚物、硅烷偶联剂改性二氧化硅、硅烷偶联剂改性二氧化钛、轻质碳酸钙、环氧乙酰亚麻油酸甲酯、环氧糠油酸丁酯、聚磷酸铵、氢氧化镁、硼酸锌、乙烯基三乙氧基硅烷、过氧化二异丙苯、硫磺、促进剂DPG、促进剂M、稀土稳定剂、双丁基二氯化锡、防老剂RD、抗氧剂1010、紫外线吸收剂UV‑P、硅酮粉。本发明耐曲挠性高，耐高低温性好，抗撕裂性好，抗冲击性好。

Description

一种耐曲挠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，尤其涉及一种耐曲挠耐低温三元乙丙橡胶电缆材料。
背景技术
三元乙丙橡胶是乙烯、丙烯和少量的非共轭二烯烃的共聚物。三元乙丙橡胶具有良好的机械性能、耐腐蚀性、绝缘性和耐高温性能，还具有耐低温性能。因此三元乙丙橡胶被广泛使用，在恶劣环境中，三元乙丙橡胶常常被用作电缆材料，但是长期处于恶劣环境中，会使三元乙丙橡胶的耐弯曲性、抗冲击性和耐低温性能降低，从而限制其使用发展。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种耐曲挠耐低温三元乙丙橡胶电缆材料，本发明耐曲挠性高，耐高低温性好，抗撕裂性好，抗冲击性好。
本发明提出的一种耐曲挠耐低温三元乙丙橡胶电缆材料，其原料按重量份包括：改性三元乙丙橡胶70-90份，乙烯-醋酸乙烯共聚物20-30份，硅烷偶联剂改性二氧化硅20-30份，硅烷偶联剂改性二氧化钛10-20份，轻质碳酸钙8-12份，环氧乙酰亚麻油酸甲酯1-3份，环氧糠油酸丁酯2-3份，聚磷酸铵10-15份，氢氧化镁15-25份，硼酸锌8-12份，乙烯基三乙氧基硅烷0.5-1.5份，过氧化二异丙苯1-2份，硫磺0.8-1份，促进剂DPG 0.2-0.4份，促进剂M 0.2-0.4份，稀土稳定剂2-4份，双丁基二氯化锡0.5-1.5份，防老剂RD 0.1-0.3份，抗氧剂1010 0.2-0.4份，紫外线吸收剂UV-P 0.3-0.5份，硅酮粉1-3份；
其中，在改性三元乙丙橡胶的制备过程中，取脱水后的端羟基聚丁二烯，加入2，4－甲苯二异氰酸酯、过氧化苯甲酰混匀，通入氮气，升温，保温搅拌，调节温度，加入丙烯酸羟乙酯，保温搅拌，调节pH得到物料A；取三元乙丙橡胶，密炼，加入物料A，继续密炼得到改性三元乙丙橡胶。
优选地，其原料按重量份包括：改性三元乙丙橡胶75-85份，乙烯-醋酸乙烯共聚物22-28份，硅烷偶联剂改性二氧化硅23-27份，硅烷偶联剂改性二氧化钛12-18份，轻质碳酸钙9-11份，环氧乙酰亚麻油酸甲酯1.5-2.5份，环氧糠油酸丁酯2.2-2.8份，聚磷酸铵12-14份，氢氧化镁18-22份，硼酸锌9-11份，乙烯基三乙氧基硅烷0.7-1.3份，过氧化二异丙苯1.3-1.7份，硫磺0.85-0.95份，促进剂DPG 0.25-0.35份，促进剂M 0.25-0.35份，稀土稳定剂2.5-3.5份，双丁基二氯化锡0.8-1.2份，防老剂RD 0.15-0.25份，抗氧剂10100.25-0.35份，紫外线吸收剂UV-P 0.35-0.45份，硅酮粉1.5-2.5份。
优选地，硅烷偶联剂改性二氧化硅、硅烷偶联剂改性二氧化钛中的硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷或γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷中的一种。
优选地，在改性三元乙丙橡胶的制备过程中，取脱水后的端羟基聚丁二烯，加入2，4－甲苯二异氰酸酯、过氧化苯甲酰混匀，通入氮气，升温至75-85℃，保温搅拌4-6h，调节温度至65-75℃，加入丙烯酸羟乙酯，保温搅拌1-1.5h，用三乙胺调节pH＝6-7得到物料A；取三元乙丙橡胶，升温至90-110℃，以500-700r/min的速度密炼30-50min，加入物料A，继续密炼40-60min得到改性三元乙丙橡胶。
优选地，在改性三元乙丙橡胶的制备过程中，端羟基聚丁二烯的分子量为2000。
优选地，在改性三元乙丙橡胶的制备过程中，物料A中，端羟基聚丁二烯、2，4－甲苯二异氰酸酯、过氧化苯甲酰、丙烯酸羟乙酯的重量比为45-55：43-47：0.3-0.5：6-6.5。
优选地，在改性三元乙丙橡胶的制备过程中，物料A和三元乙丙橡胶的重量比为3-5：15-17。
上述改性三元乙丙橡胶的制备过程中，三乙胺的作用是调节pH，不规定其用量，根据具体操作确定其用量。
本发明的制备方法为：将改性三元乙丙橡胶、乙烯-醋酸乙烯共聚物混合，升温至100℃，密炼50min，加入硅烷偶联剂改性二氧化硅、硅烷偶联剂改性二氧化钛、轻质碳酸钙、环氧乙酰亚麻油酸甲酯、环氧糠油酸丁酯、聚磷酸铵、氢氧化镁、硼酸锌、乙烯基三乙氧基硅烷、稀土稳定剂、双丁基二氯化锡、防老剂RD、抗氧剂1010、紫外线吸收剂UV-P、硅酮粉，继续密炼50min，升温至165℃，加入过氧化二异丙苯、硫磺、促进剂DPG、促进剂M，硫化15min经双螺旋杆挤出机挤出得到耐曲挠耐低温三元乙丙橡胶电缆材料。
本发明选用的三元乙丙橡胶具有良好的机械性能、耐腐蚀性、绝缘性、耐高温性能、耐低温性能；用端羟基聚丁二烯、2，4－甲苯二异氰酸酯在过氧化苯甲酰作用下发生反应得到-NCO基团封端的聚氨酯预聚体，再与丙烯酸羟乙酯反应得到物料A，将碳碳双键引入聚氨酯预聚体中，含有碳碳双键的聚氨酯预聚体可以在三元乙丙橡胶中均匀分散，并且聚氨酯预聚体中的碳碳双键可以与三元乙丙橡胶中的碳碳双键发生聚合，从而使得聚氨酯和三元乙丙橡胶形成复杂的交联互穿网络，从而大大增加三元乙丙橡胶的耐曲挠性、抗冲击性、抗撕裂性等机械性能，另外，端羟基聚丁二烯具有良好的耐低温性能，含有端羟基聚丁二烯的聚氨酯具有良好的耐低温性能，与三元乙丙橡胶配合可以大大增加本发明的耐低温性；乙烯-醋酸乙烯共聚物具有良好的绝缘性、耐低温性和耐腐蚀性，与三元乙丙橡胶相互配合，可以进一步增加本发明的耐低温性、耐腐蚀性和绝缘性；经硅烷偶联剂改性的二氧化硅和二氧化钛，可以和橡胶均匀分散，经γ-氨丙基三乙氧基硅烷或γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷改性的二氧化硅和二氧化钛，表面含有氨基或碳碳双键，氨基可以和改性三元乙丙橡胶中剩余的-NCO基团反应，碳碳双键可以和改性三元乙丙橡胶中剩余的碳碳双键反应，均能促进二氧化硅和二氧化钛均匀分布在橡胶和乙烯-醋酸乙烯共聚物中，并配合轻质碳酸钙，进一步增加本发明的抗冲击性、抗撕裂性和耐高温性；环氧乙酰亚麻油酸甲酯、环氧糠油酸丁酯为增塑剂，可以在保持本发明强度的同时，进一步增加本发明的韧性和加工性能；聚磷酸铵、氢氧化镁、硼酸锌可以相互配合，增加本发明的阻燃性；稀土稳定剂、双丁基二氯化锡、防老剂RD、抗氧剂1010、紫外线吸收剂UV-P相互配合，可以增加本发明的稳定性；硅烷偶联剂改性二氧化钛和紫外线吸收剂UV-P相互配合，可以增加本发明的抗紫外线性能；乙烯基三乙氧基硅烷可以促进各物质均匀分散，增加本发明的机械性能；硅酮粉可以增加本发明的可加工性，乙烯基三乙氧基硅烷、过氧化二异丙苯、硫磺、促进剂DPG、促进剂M相互配合，可促进交联硫化，形成致密的交联网络，各物质可均匀分散在交联网络中，进一步增加本发明的机械性能。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
一种耐曲挠耐低温三元乙丙橡胶电缆材料，其原料按重量份包括：改性三元乙丙橡胶70份，乙烯-醋酸乙烯共聚物30份，γ-氨丙基三乙氧基硅烷改性二氧化硅20份，γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷改性二氧化钛20份，轻质碳酸钙8份，环氧乙酰亚麻油酸甲酯3份，环氧糠油酸丁酯2份，聚磷酸铵15份，氢氧化镁15份，硼酸锌12份，乙烯基三乙氧基硅烷0.5份，过氧化二异丙苯2份，硫磺0.8份，促进剂DPG 0.4份，促进剂M 0.2份，稀土稳定剂4份，双丁基二氯化锡0.5份，防老剂RD 0.3份，抗氧剂1010 0.2份，紫外线吸收剂UV-P 0.5份，硅酮粉1份；
其中，在改性三元乙丙橡胶的制备过程中，取脱水后的端羟基聚丁二烯2000，加入2，4－甲苯二异氰酸酯、过氧化苯甲酰混匀，通入氮气，升温至85℃，保温搅拌4h，调节温度至75℃，加入丙烯酸羟乙酯，保温搅拌1h，用三乙胺调节pH＝7得到物料A，其中，端羟基聚丁二烯2000、2，4－甲苯二异氰酸酯、过氧化苯甲酰、丙烯酸羟乙酯的重量比为45：47：0.3：6.5；取三元乙丙橡胶，升温至90℃，以700r/min的速度密炼30min，加入物料A，继续密炼60min得到改性三元乙丙橡胶，其中，物料A和三元乙丙橡胶的重量比为3：17。
实施例2
一种耐曲挠耐低温三元乙丙橡胶电缆材料，其原料按重量份包括：改性三元乙丙橡胶90份，乙烯-醋酸乙烯共聚物20份，γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷改性二氧化硅30份，γ-氨丙基三乙氧基硅烷改性二氧化钛10份，轻质碳酸钙12份，环氧乙酰亚麻油酸甲酯1份，环氧糠油酸丁酯3份，聚磷酸铵10份，氢氧化镁25份，硼酸锌8份，乙烯基三乙氧基硅烷1.5份，过氧化二异丙苯1份，硫磺1份，促进剂DPG 0.2份，促进剂M 0.4份，稀土稳定剂2份，双丁基二氯化锡1.5份，防老剂RD 0.1份，抗氧剂1010 0.4份，紫外线吸收剂UV-P 0.3份，硅酮粉3份；
其中，在改性三元乙丙橡胶的制备过程中，取脱水后的端羟基聚丁二烯2000，加入2，4－甲苯二异氰酸酯、过氧化苯甲酰混匀，通入氮气，升温至75℃，保温搅拌6h，调节温度至65℃，加入丙烯酸羟乙酯，保温搅拌1.5h，用三乙胺调节pH＝6得到物料A，其中，端羟基聚丁二烯2000、2，4－甲苯二异氰酸酯、过氧化苯甲酰、丙烯酸羟乙酯的重量比为55：43：0.5：6；取三元乙丙橡胶，升温至110℃，以500r/min的速度密炼50min，加入物料A，继续密炼40min得到改性三元乙丙橡胶，其中，物料A和三元乙丙橡胶的重量比为1：3。
实施例3
一种耐曲挠耐低温三元乙丙橡胶电缆材料，其原料按重量份包括：改性三元乙丙橡胶75份，乙烯-醋酸乙烯共聚物28份，γ-氨丙基三乙氧基硅烷改性二氧化硅23份，γ-氨丙基三乙氧基硅烷改性二氧化钛18份，轻质碳酸钙9份，环氧乙酰亚麻油酸甲酯2.5份，环氧糠油酸丁酯2.2份，聚磷酸铵14份，氢氧化镁18份，硼酸锌11份，乙烯基三乙氧基硅烷0.7份，过氧化二异丙苯1.7份，硫磺0.85份，促进剂DPG 0.35份，促进剂M 0.25份，稀土稳定剂3.5份，双丁基二氯化锡0.8份，防老剂RD 0.25份，抗氧剂1010 0.25份，紫外线吸收剂UV-P 0.45份，硅酮粉1.5份；
其中，在改性三元乙丙橡胶的制备过程中，取脱水后的端羟基聚丁二烯2000，加入2，4－甲苯二异氰酸酯、过氧化苯甲酰混匀，通入氮气，升温至82℃，保温搅拌4.5h，调节温度至73℃，加入丙烯酸羟乙酯，保温搅拌1.1h，用三乙胺调节pH＝6.8得到物料A，其中，端羟基聚丁二烯2000、2，4－甲苯二异氰酸酯、过氧化苯甲酰、丙烯酸羟乙酯的重量比为48：46：0.35：6.4；取三元乙丙橡胶，升温至95℃，以650r/min的速度密炼35min，加入物料A，继续密炼55min得到改性三元乙丙橡胶，其中，物料A和三元乙丙橡胶的重量比为7：33。
实施例4
一种耐曲挠耐低温三元乙丙橡胶电缆材料，其原料按重量份包括：改性三元乙丙橡胶85份，乙烯-醋酸乙烯共聚物22份，γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷改性二氧化硅27份，γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷改性二氧化钛12份，轻质碳酸钙11份，环氧乙酰亚麻油酸甲酯1.5份，环氧糠油酸丁酯2.8份，聚磷酸铵12份，氢氧化镁22份，硼酸锌9份，乙烯基三乙氧基硅烷1.3份，过氧化二异丙苯1.3份，硫磺0.95份，促进剂DPG 0.25份，促进剂M 0.35份，稀土稳定剂2.5份，双丁基二氯化锡1.2份，防老剂RD 0.15份，抗氧剂1010 0.35份，紫外线吸收剂UV-P 0.35份，硅酮粉2.5份；
其中，在改性三元乙丙橡胶的制备过程中，取脱水后的端羟基聚丁二烯2000，加入2，4－甲苯二异氰酸酯、过氧化苯甲酰混匀，通入氮气，升温至78℃，保温搅拌5.5h，调节温度至67℃，加入丙烯酸羟乙酯，保温搅拌1.3h，用三乙胺调节pH＝6.2得到物料A，其中，端羟基聚丁二烯2000、2，4－甲苯二异氰酸酯、过氧化苯甲酰、丙烯酸羟乙酯的重量比为52：44：0.45：6.2；取三元乙丙橡胶，升温至105℃，以550r/min的速度密炼45min，加入物料A，继续密炼45min得到改性三元乙丙橡胶，其中，物料A和三元乙丙橡胶的重量比为9：31。
实施例5
一种耐曲挠耐低温三元乙丙橡胶电缆材料，其原料按重量份包括：改性三元乙丙橡胶80份，乙烯-醋酸乙烯共聚物25份，γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷改性二氧化硅25份，γ-氨丙基三乙氧基硅烷改性二氧化钛15份，轻质碳酸钙10份，环氧乙酰亚麻油酸甲酯2份，环氧糠油酸丁酯2.5份，聚磷酸铵13份，氢氧化镁20份，硼酸锌10份，乙烯基三乙氧基硅烷1份，过氧化二异丙苯1.5份，硫磺0.9份，促进剂DPG 0.3份，促进剂M 0.3份，稀土稳定剂3份，双丁基二氯化锡1份，防老剂RD 0.2份，抗氧剂1010 0.3份，紫外线吸收剂UV-P 0.4份，硅酮粉2份；
其中，在改性三元乙丙橡胶的制备过程中，取脱水后的端羟基聚丁二烯2000，加入2，4－甲苯二异氰酸酯、过氧化苯甲酰混匀，通入氮气，升温至80℃，保温搅拌5h，调节温度至70℃，加入丙烯酸羟乙酯，保温搅拌1.2h，用三乙胺调节pH＝6.5得到物料A，其中，端羟基聚丁二烯2000、2，4－甲苯二异氰酸酯、过氧化苯甲酰、丙烯酸羟乙酯的重量比为50：45：0.4：6.3；取三元乙丙橡胶，升温至100℃，以600r/min的速度密炼40min，加入物料A，继续密炼50min得到改性三元乙丙橡胶，其中，物料A和三元乙丙橡胶的重量比为1：4。
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 (7)

1.一种耐曲挠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：改性三元乙丙橡胶70-90份，乙烯-醋酸乙烯共聚物20-30份，硅烷偶联剂改性二氧化硅20-30份，硅烷偶联剂改性二氧化钛10-20份，轻质碳酸钙8-12份，环氧乙酰亚麻油酸甲酯1-3份，环氧糠油酸丁酯2-3份，聚磷酸铵10-15份，氢氧化镁15-25份，硼酸锌8-12份，乙烯基三乙氧基硅烷0.5-1.5份，过氧化二异丙苯1-2份，硫磺0.8-1份，促进剂DPG 0.2-0.4份，促进剂M 0.2-0.4份，稀土稳定剂2-4份，双丁基二氯化锡0.5-1.5份，防老剂RD 0.1-0.3份，抗氧剂1010 0.2-0.4份，紫外线吸收剂UV-P 0.3-0.5份，硅酮粉1-3份；
其中，在改性三元乙丙橡胶的制备过程中，取脱水后的端羟基聚丁二烯，加入2，4－甲苯二异氰酸酯、过氧化苯甲酰混匀，通入氮气，升温，保温搅拌，调节温度，加入丙烯酸羟乙酯，保温搅拌，调节pH得到物料A；取三元乙丙橡胶，密炼，加入物料A，继续密炼得到改性三元乙丙橡胶。
2.根据权利要求1所述耐曲挠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：改性三元乙丙橡胶75-85份，乙烯-醋酸乙烯共聚物22-28份，硅烷偶联剂改性二氧化硅23-27份，硅烷偶联剂改性二氧化钛12-18份，轻质碳酸钙9-11份，环氧乙酰亚麻油酸甲酯1.5-2.5份，环氧糠油酸丁酯2.2-2.8份，聚磷酸铵12-14份，氢氧化镁18-22份，硼酸锌9-11份，乙烯基三乙氧基硅烷0.7-1.3份，过氧化二异丙苯1.3-1.7份，硫磺0.85-0.95份，促进剂DPG 0.25-0.35份，促进剂M 0.25-0.35份，稀土稳定剂2.5-3.5份，双丁基二氯化锡0.8-1.2份，防老剂RD 0.15-0.25份，抗氧剂1010 0.25-0.35份，紫外线吸收剂UV-P 0.35-0.45份，硅酮粉1.5-2.5份。
3.根据权利要求1或2所述耐曲挠耐低温三元乙丙橡胶电缆材料，其特征在于，硅烷偶联剂改性二氧化硅、硅烷偶联剂改性二氧化钛中的硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷或γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷中的一种。
4.根据权利要求1-3任一项所述耐曲挠耐低温三元乙丙橡胶电缆材料，其特征在于，在改性三元乙丙橡胶的制备过程中，取脱水后的端羟基聚丁二烯，加入2，4－甲苯二异氰酸酯、过氧化苯甲酰混匀，通入氮气，升温至75-85℃，保温搅拌4-6h，调节温度至65-75℃，加入丙烯酸羟乙酯，保温搅拌1-1.5h，用三乙胺调节pH＝6-7得到物料A；取三元乙丙橡胶，升温至90-110℃，以500-700r/min的速度密炼30-50min，加入物料A，继续密炼40-60min得到改性三元乙丙橡胶。
5.根据权利要求1-4任一项所述耐曲挠耐低温三元乙丙橡胶电缆材料，其特征在于，在改性三元乙丙橡胶的制备过程中，端羟基聚丁二烯的分子量为2000。
6.根据权利要求1-5任一项所述耐曲挠耐低温三元乙丙橡胶电缆材料，其特征在于，在改性三元乙丙橡胶的制备过程中，物料A中，端羟基聚丁二烯、2，4－甲苯二异氰酸酯、过氧化苯甲酰、丙烯酸羟乙酯的重量比为45-55：43-47：0.3-0.5：6-6.5。
7.根据权利要求1-6任一项所述耐曲挠耐低温三元乙丙橡胶电缆材料，其特征在于，在改性三元乙丙橡胶的制备过程中，物料A和三元乙丙橡胶的重量比为3-5：15-17。
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