CN105924805A - 一种新型绝缘橡胶电缆护套配方 - Google Patents

一种新型绝缘橡胶电缆护套配方 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种新型绝缘橡胶电缆护套配方，按照重量分数由如下原料组成：EVA共聚物100‑150份、氯化聚乙烯60‑80份、二辛酯50‑60份、三元乙丙橡胶160‑180份、半补强炭黑10‑20份、硫化促进剂10‑20份、白炭黑5‑10份、滑石粉40‑50份、碳酸钙60‑70份、阻燃添加剂20‑30份、抗辐照防老化剂10‑15份、交联剂5‑10份、助剂2‑8份，采用氯化聚乙烯为原料，作为电缆的护层材料，采用三元乙丙橡胶作为绝缘材料，EVA共聚物作为护套的材料，通过密炼机密炼而成，具有优良的防护作用、阻燃作用以及绝缘作用，生产工艺简单，原料低廉，成本低。

Description

一种新型绝缘橡胶电缆护套配方
技术领域
本发明涉及化工制备技术领域，具体涉及一种新型绝缘橡胶电缆护套配方。
背景技术
硅橡胶电力电缆适用于交流额定电压0.6/1KV及以下固定敷设用动力传输线或移动电器用连接电缆，产品具有耐热辐射、耐寒、耐酸碱及腐蚀性气体、防水等特性，电缆在高温(高寒)环境下电气性能稳定，抗老化性能突出，使用寿命长，广泛用于冶金、电力、石化、电子、汽车制造等行业。
硅橡胶电缆具有较好的热稳定性，能在高温、低温、腐蚀性中保持良好的电性能和柔软性，适合冶金、电力、石化等行业具有移动耐温等特殊要求场合使用。
但是，现有的硅橡胶电缆在高温环境下使用一段时间后表面容易龟裂，造成电缆绝缘性能差，使用寿命短。
因此设计一种绝缘橡胶电缆护套是有必要的。
发明内容
针对以上问题，本发明提供了一种新型绝缘橡胶电缆护套配方，采用氯化聚乙烯为原料，作为电缆的护层材料，采用三元乙丙橡胶作为绝缘材料，EVA共聚物作为护套的材料，通过密炼机密炼而成，具有优良的防护作用、阻燃作用以及绝缘作用，生产工艺简单，原料低廉，成本低，可以有效解决背景技术中的问题。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种新型绝缘橡胶电缆护套配方，按照重量分数由如下原料组成：
EVA共聚物100-150份、氯化聚乙烯60-80份、二辛酯50-60份、三元乙丙橡胶160-180份、半补强炭黑10-20份、硫化促进剂10-20份、白炭黑5-10份、滑石粉40-50份、碳酸钙60-70份、阻燃添加剂20-30份、抗辐照防老化剂10-15份、交联剂5-10份、助剂2-8份。
作为本发明一种优选的技术方案，按照重量分数由如下原料组成：
EVA共聚物100份、氯化聚乙烯60份、二辛酯50份、三元乙丙橡胶160份、半补强炭黑10份、硫化促进剂10份、白炭黑5份、滑石粉40份、碳酸钙60份、阻燃添加剂20份、抗辐照防老化剂10份、交联剂5份、助剂2份
作为本发明一种优选的技术方案，按照重量分数由如下原料组成：
EVA共聚物150份、氯化聚乙烯80份、二辛酯60份、三元乙丙橡胶180份、半补强炭黑20份、硫化促进剂20份、白炭黑10份、滑石粉50份、碳酸钙70份、阻燃添加剂30份、抗辐照防老化剂15份、交联剂10份、助剂8份。
作为本发明一种优选的技术方案，所述氯化聚乙烯是由聚乙烯经氯化改性制得的高分子合成材料。
作为本发明一种优选的技术方案，所述硫化促进剂为硫化促进剂TAIC。
作为本发明一种优选的技术方案，所述阻燃添加剂为Al（OH）3和Mg（OH）2混合物。
作为本发明一种优选的技术方案，所述抗辐照防老化剂为防老剂RD。
作为本发明一种优选的技术方案，所述交联剂为交联剂DCP。
作为本发明一种优选的技术方案，所述助剂为石蜡、偶联剂、硬脂酸以及氧化锌中的任意一种或几种。
其制备工艺为：先将氯化聚乙烯、EVA共聚物、三元乙丙橡胶在70-80℃密炼机中塑炼2-3min，再加入半补强炭黑、白炭黑、碳酸钙、滑石粉2-3min；最后加入燃添加剂、抗辐照防老化剂、交联剂和助剂混炼3-4min；在密炼机温度在90～100℃开始排料，将混炼胶在开炼机上薄通1-3次，并在摆胶装置上摆胶2-4次，三辊压延机压延过粉箱后出片；混炼胶存放8-10h后放入密炼机混炼，温度在100℃以下加二辛酯和硫化促进剂，混炼1-2min排料，开炼机薄通1-3次并机摆胶2-4次，三辊压延机开条出片，经冷却辊冷却，过粉箱制得成品。
本发明的有益效果：
本发明采用氯化聚乙烯为原料，作为电缆的护层材料，采用三元乙丙橡胶作为绝缘材料，EVA共聚物作为护套的材料，通过密炼机密炼而成，具有优良的防护作用、阻燃作用以及绝缘作用，生产工艺简单，原料低廉，成本低。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1：
一种新型绝缘橡胶电缆护套配方，按照重量分数由如下原料组成：
EVA共聚物100份、氯化聚乙烯60份、二辛酯50份、三元乙丙橡胶160份、半补强炭黑10份、硫化促进剂10份、白炭黑5份、滑石粉40份、碳酸钙60份、阻燃添加剂20份、抗辐照防老化剂10份、交联剂5份、助剂2份
其中，所述氯化聚乙烯是由聚乙烯经氯化改性制得的高分子合成材料。
其中，所述硫化促进剂为硫化促进剂TAIC。
作为本发明一种优选的技术方案，所述阻燃添加剂为Al（OH）3和Mg（OH）2混合物。
其中，所述抗辐照防老化剂为防老剂RD。
其中，所述交联剂为交联剂DCP。
其中，所述助剂为石蜡、偶联剂、硬脂酸以及氧化锌中的任意一种或几种。
其制备工艺为：先将氯化聚乙烯、EVA共聚物、三元乙丙橡胶在70℃密炼机中塑炼2min，再加入半补强炭黑、白炭黑、碳酸钙、滑石粉2min；最后加入燃添加剂、抗辐照防老化剂、交联剂和助剂混炼3min；在密炼机温度在90℃开始排料，将混炼胶在开炼机上薄通1次，并在摆胶装置上摆胶2次，三辊压延机压延过粉箱后出片；混炼胶存放8h后放入密炼机混炼，温度在100℃以下加二辛酯和硫化促进剂，混炼1min排料，开炼机薄通1次并机摆胶2次，三辊压延机开条出片，经冷却辊冷却，过粉箱制得成品。
实施例2
一种新型绝缘橡胶电缆护套配方，按照重量分数由如下原料组成：
EVA共聚物125份、氯化聚乙烯70份、二辛酯55份、三元乙丙橡胶170份、半补强炭黑15份、硫化促进剂15份、白炭黑7份、滑石粉45份、碳酸钙65份、阻燃添加剂25份、抗辐照防老化剂12份、交联剂7份、助剂6份。
其中，所述氯化聚乙烯是由聚乙烯经氯化改性制得的高分子合成材料。
其中，所述硫化促进剂为硫化促进剂TAIC。
其中，所述阻燃添加剂为Al（OH）3和Mg（OH）2混合物。
其中，所述抗辐照防老化剂为防老剂RD。
其中，所述交联剂为交联剂DCP。
其中，所述助剂为石蜡、偶联剂、硬脂酸以及氧化锌中的任意一种或几种。
其制备工艺为：先将氯化聚乙烯、EVA共聚物、三元乙丙橡胶在75℃密炼机中塑炼2.5min，再加入半补强炭黑、白炭黑、碳酸钙、滑石粉2.5min；最后加入燃添加剂、抗辐照防老化剂、交联剂和助剂混炼3.5min；在密炼机温度在95℃开始排料，将混炼胶在开炼机上薄通2次，并在摆胶装置上摆胶2-4次，三辊压延机压延过粉箱后出片；混炼胶存放9h后放入密炼机混炼，温度在100℃以下加二辛酯和硫化促进剂，混炼1.5min排料，开炼机薄通2次并机摆胶3次，三辊压延机开条出片，经冷却辊冷却，过粉箱制得成品。
实施例2
一种新型绝缘橡胶电缆护套配方，按照重量分数由如下原料组成：
EVA共聚物150份、氯化聚乙烯80份、二辛酯60份、三元乙丙橡胶180份、半补强炭黑20份、硫化促进剂20份、白炭黑10份、滑石粉50份、碳酸钙70份、阻燃添加剂30份、抗辐照防老化剂15份、交联剂10份、助剂8份。
其中，所述氯化聚乙烯是由聚乙烯经氯化改性制得的高分子合成材料。
其中，所述硫化促进剂为硫化促进剂TAIC。
其中，所述阻燃添加剂为Al（OH）3和Mg（OH）2混合物。
其中，所述抗辐照防老化剂为防老剂RD。
其中，所述交联剂为交联剂DCP。
其中，所述助剂为石蜡、偶联剂、硬脂酸以及氧化锌中的任意一种或几种。
其制备工艺为：先将氯化聚乙烯、EVA共聚物、三元乙丙橡胶在80℃密炼机中塑炼3min，再加入半补强炭黑、白炭黑、碳酸钙、滑石粉3min；最后加入燃添加剂、抗辐照防老化剂、交联剂和助剂混炼4min；在密炼机温度在100℃开始排料，将混炼胶在开炼机上薄通3次，并在摆胶装置上摆胶4次，三辊压延机压延过粉箱后出片；混炼胶存放10h后放入密炼机混炼，温度在100℃以下加二辛酯和硫化促进剂，混炼2min排料，开炼机薄通3次并机摆胶4次，三辊压延机开条出片，经冷却辊冷却，过粉箱制得成品。
具体的：
（1）氯化聚乙烯品种的选择
国内市场上销售的CPE品种较多，质量、性质也有所差异。潍坊亚星生产的CPE135B，性能稳定、残留结晶度低、氯分布均匀、脱氯化氢温度较高、起始时间长、耐热性较好；相同配方的情况下潍坊亚星的CPE135B强度和伸长率也较高，且氯化聚乙烯与其他合成橡胶相比价格较低(一般在14元/kg)，这样可以有效地降低混炼胶成本，因此选用潍坊亚星的CPE135B。
其优点在于：
(1)优良的耐臭氧和耐电晕性；
(2)良好的耐老化性能和抗大气老化性能；
(3)良好的耐油、耐化学药品性能；
(4)良好的抗撕；
裂性和好的物理机械性能；
(5)具有阻燃性，容易加工。
另外CPE相比氯丁橡胶价格便宜许多，因此开展CPE橡胶护套配方性能的研究具有十分重要的意义。
（2）硫化体系：CPE为主链饱和的橡胶，硫化剂可采用硫脲、有机过氧化物、多胺以及硅烷接枝等，考虑到产品须具有良好的耐热性能，采用过氧化物进行硫化。过氧化物交联体系具有硫化温度高，不易焦烧的特点，容易控制硫化速度，不污染，可以使硫化胶得到优良的机械性能，压缩永久变形小，耐热性、耐油性好。常用的过氧化物有DCP、BIBP、TPB、BCPO、F-80、双2，5等，考虑到成本问题，配方体系选用DCP做硫化剂。
CPE采用过氧化物硫化体系时，配方中一般要添加具有官能团的共硫化剂。共硫化剂的加入，可大大加快硫化速度，提高交联度，改善硫化胶的耐温性能。适用的共硫化剂有三聚氰酸三烯丙酯(TAC)、三聚异氰酸三烯丙酯(TAIC)、二甲基丙烯酸乙烯酯(EDMA)、二烯丙基异氰酸酯(DAIC)、苯二甲基二烯丙酯(DAP)、三羟甲基三甲基丙烯酸酯(TMPTM)等，其中以TAC、TAIC共硫化效果较好，选用TAIC作共硫化剂。
硫化剂及硫化助剂的用量对胶料的焦烧时间和硫化胶的机械性能有显著的影响，用量太多，在混炼及挤出加工过程中易焦烧；用量太少，硫化不充分，机械强度偏低，伸长率大。考虑到我公司连续硫化管道的长度等因素，DCP用量为3.8份，TAlC用量在3.2份，可满足产品性能及生产要求。
（3）补强填充体系
加入填充材料可起到增大体积、降低成本，改善加工工艺性能，如减少半成品收缩率、提高半成品表面平弹性、提高硫化胶硬度及拉伸应力等作用，填料对未硫化胶的加工性能和硫化胶的物理机械性能及动态力学性能有很大的影响。加入补强材料，满足胶料的加工及性能要求。常用的补强填充剂有炭黑、白炭黑、煅烧陶土、碳酸钙、滑石粉等。
炭黑是橡胶工业中最重要的补强性填料，对于填充聚合物体系的加工性能和成品性能具有决定性的影响。炭黑的加入能使橡胶的拉伸强度、撕裂强度及耐磨性同时获得明显提高。
白炭黑以其优良的补强性能成为最主要的白色、透明补强填充剂，与炭黑的补强效果相当。如果要生产彩色HPN线材，可用白炭黑替代炭黑，并且对阻燃性有好处，白炭黑与炭黑相比，粒子更细，表面积更大，因此硫化胶的拉伸强度、撕裂强度和耐磨性较高。但由于白炭黑的表面极性和亲水性较强，与烃类橡胶分子的相容性不如炭黑好，若在橡胶中大量填充，会使胶料的门尼粘度快速增大，不仅降低了补强效果，而且胶料的拉伸应力、压缩变形、磨耗及加工性能均不如炭黑填充胶料［3］。白炭黑呈微酸性，会消耗过氧化物，造成线材欠硫或表面起孔，因此用量要适宜。
碳酸钙有一定的补强作用，又可以吸附CPE分解产生的HCl分子，起到稳定剂的作用，但碳酸钙有一定的吸水性，用量过大会降低胶料电性能。在阻燃电缆配方中加入过多碳酸钙会降低电缆的阻燃性能，这是因为碳酸钙会吸收阻燃剂高温分解产生的HCl和HBr，而它们对阻燃是有利的。
碳酸钙有一定的补强作用，又可以吸附CPE分解产生的HCl分子，起到稳定剂的作用，但碳酸钙有一定的吸水性，用量过大会降低胶料电性能。在阻燃电缆配方中加入过多碳酸钙会降低电缆的阻燃性能，这是因为碳酸钙会吸收阻燃剂高温分解产生的HCl和HBr，而它们对阻燃是有利的。
经综合考虑，采用滑石粉、碳酸钙、白炭黑。
（4）软化、偶联体系
CPE135B合成橡胶的门尼粘度大，混合胶可塑性非常低，威氏粘度只有0.05～0.10，无法满足电缆生产工艺要求，为利于胶料混炼和压延成型，降低胶料粘度，促进各种配合剂的混炼均匀度，提高产品的表面光亮度、耐热性和耐寒性，提高混合胶的流动性能，适合挤出，配方中必须添加增塑剂。
GB5013—2008中规定成品电缆在－35℃要通过低温弯曲和低温拉伸试验，又考虑到成本问题，选择DOS和DOP并用，因为这两种增塑剂能增加橡胶分子柔性，降低分子间的作用力，使分子链段易于运动，且极性、溶解度参数都与CPE135B相近。
白炭黑、碳酸钙、滑石粉等填充剂都有吸水性，特别是白炭黑表面具有亲水性的硅烷醇基，硅烷偶联剂中的官能团可以和碳酸钙、滑石粉发生物理吸附，使得其表面憎水性增加，亲水性减弱，增加和橡胶的相容性；同时可以和白炭黑表面的硅烷醇反应，使白炭黑分子间的作用力减弱，从而改善其分散性、另一方面由于和聚合物发生反应，硅烷偶联剂与聚合物结合起来，这样就改变了填充剂的表面结构，结果使混炼胶的黏度、储存弹性模量、损耗角正切等性能下降，分散性、力学强度和耐磨等性能提高，因而控制填充剂和偶联剂的反应对橡胶材料的高性能化是非常重要的。
本发明采用氯化聚乙烯为原料，作为电缆的护层材料，采用三元乙丙橡胶作为绝缘材料，EVA共聚物作为护套的材料，通过密炼机密炼而成，具有优良的防护作用、阻燃作用以及绝缘作用，生产工艺简单，原料低廉，成本低。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种新型绝缘橡胶电缆护套配方，其特征在于，按照重量分数由如下原料组成：
EVA共聚物100-150份、氯化聚乙烯60-80份、二辛酯50-60份、三元乙丙橡胶160-180份、半补强炭黑10-20份、硫化促进剂10-20份、白炭黑5-10份、滑石粉40-50份、碳酸钙60-70份、阻燃添加剂20-30份、抗辐照防老化剂10-15份、交联剂5-10份、助剂2-8份。
2.根据权利要求1所述的一种新型绝缘橡胶电缆护套配方，其特征在于，按照重量分数由如下原料组成：
EVA共聚物100份、氯化聚乙烯60份、二辛酯50份、三元乙丙橡胶160份、半补强炭黑10份、硫化促进剂10份、白炭黑5份、滑石粉40份、碳酸钙60份、阻燃添加剂20份、抗辐照防老化剂10份、交联剂5份、助剂2份。
3.根据权利要求1所述的一种新型绝缘橡胶电缆护套配方，其特征在于，按照重量分数由如下原料组成：
EVA共聚物150份、氯化聚乙烯80份、二辛酯60份、三元乙丙橡胶180份、半补强炭黑20份、硫化促进剂20份、白炭黑10份、滑石粉50份、碳酸钙70份、阻燃添加剂30份、抗辐照防老化剂15份、交联剂10份、助剂8份。
4.根据权利要求1所述的一种新型绝缘橡胶电缆护套配方，其特征在于，所述氯化聚乙烯是由聚乙烯经氯化改性制得的高分子合成材料。
5.根据权利要求1所述的一种新型绝缘橡胶电缆护套配方，其特征在于，所述硫化促进剂为硫化促进剂TAIC。
6.根据权利要求1所述的一种新型绝缘橡胶电缆护套配方，其特征在于，所述阻燃添加剂为Al（OH）3和Mg（OH）2混合物。
7.根据权利要求1所述的一种新型绝缘橡胶电缆护套配方，其特征在于，所述抗辐照防老化剂为防老剂RD。
8.根据权利要求1所述的一种新型绝缘橡胶电缆护套配方，其特征在于，所述交联剂为交联剂DCP。
9.根据权利要求1所述的一种新型绝缘橡胶电缆护套配方，其特征在于，所述助剂为石蜡、偶联剂、硬脂酸以及氧化锌中的任意一种或几种。
10.一种用于权利要求1所述的新型绝缘橡胶电缆护套配方的制备工艺，其特征在于，先将氯化聚乙烯、EVA共聚物、三元乙丙橡胶在70-80℃密炼机中塑炼2-3min，再加入半补强炭黑、白炭黑、碳酸钙、滑石粉2-3min；最后加入燃添加剂、抗辐照防老化剂、交联剂和助剂混炼3-4min；在密炼机温度在90～100℃开始排料，将混炼胶在开炼机上薄通1-3次，并在摆胶装置上摆胶2-4次，三辊压延机压延过粉箱后出片；混炼胶存放8-10h后放入密炼机混炼，温度在100℃以下加二辛酯和硫化促进剂，混炼1-2min排料，开炼机薄通1-3次并机摆胶2-4次，三辊压延机开条出片，经冷却辊冷却，过粉箱制得成品。
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