CN106065109A - 无卤电缆护套橡胶材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于新材料技术领域，具体涉及一种无卤电缆护套橡胶材料，其包括以下重量份的组分：乙华平橡胶和EVA共100份、硫化剂6.5‑10份、防老剂3.5‑4.5份、填料100‑200份、阻燃剂8‑10份、偶联剂1‑2份、润滑剂2.5‑3.5份、增塑剂13.5‑15份。本发明制备的无卤电缆护套橡胶材料具有优良的耐海水腐蚀性及防火性。

Description

无卤电缆护套橡胶材料及其制备方法
技术领域
本发明属于新材料技术领域，具体涉及一种无卤电缆护套橡胶材料及其制备方法。
背景技术
舰船电缆使用的护套材料要求低烟、无卤、阻燃、耐油。使用EVA(乙烯-醋酸乙烯共聚物)为基材的护套材料现在均采用辐照交联型，因交联度、VA(乙酸乙烯)含量等因素影响，现在德国朗盛化学新出品的乙华平(EVM)橡胶具有高的VA含量，耐油性能好，可以做成硫化型橡胶，其氧指数和体积膨胀率能否满足SHF2中护套对阻燃和耐油的要求，是未知的。而且近年来随着我国国防工业的不断发展，我国的海军装备也逐渐越居世界前列，人民海军要从近海走向远海，所带装备既要满足战争状态的实用需求，又要对海洋环境、舰船官兵的职业健康不造成影响，所以急需一种无卤的电缆护套材料。
发明内容
本发明主要提供了一种无卤电缆护套橡胶材料及其制备方法，其制备的橡胶材料具有优良的耐海水腐蚀性及防火性。其技术方案如下：一种无卤电缆护套橡胶材料，其包括以下重量份的组分：乙华平橡胶和EVA共100份、硫化剂6.5-10份、防老剂3.5-4.5份、填料100-200份、阻燃剂8-10份、偶联剂1-2份、润滑剂2.5-3.5份、增塑剂13.5-15份。
优选的，乙华平橡胶为德国朗胜公司乙华平7OOXL VP，EVA为日本三井化学公司EVA45LX。
优选的，乙华平橡胶和EVA的质量比为2-5:1。
优选的，硫化剂为5.5-6.5份的双(叔丁基过氧化异丙基)苯和1-2.5份的三聚氰酸三烯丙酯混合而成。
优选的，防老剂为1份的2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体和3份的MgO混合而成。
优选的，填料为碱性填料，所述碱性填料的粒径达到纳米级。
优选的，所述碱性填料为60-100份的Mg(OH)2和40-80份的Al(OH)3混合而成。
优选的，所述阻燃剂为硼酸锌；所述偶联剂为乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷；所述增塑剂为壬二酸二辛酯。
优选的，所述润滑剂为1.5-2份的莱茵散和1-1.5份的硬脂酸混合而成。
一种无卤电缆护套橡胶材料的制备方法，方法如下：
一段加工：取配方量的乙华平橡胶和EVA加入密炼机或开炼机中进行塑炼，得原胶；原胶塑炼好后加入配方量的增塑剂、润滑剂、防老剂、半份量的阻燃剂以及半份量的填料混炼30S后抬起上顶栓，加入剩余的阻燃剂及填料并落下上顶栓继续混炼，下压上顶栓直至温度为135-140℃时排胶，混炼好的材料经虑橡机过滤，虑橡后出片冷却得橡料，室温放置；
二段加工：将一段加工好的橡料投入密炼机并下压上顶栓，抬起上顶栓后加入配方量的硫化剂和偶联剂，下压上顶栓30S后抬起上顶栓并清扫，下压上顶栓直至密炼温度为85-105℃时排胶，然后出片冷却。
本发明中的配方体系大量使用纳米级填充体系，造成初始混炼时容积较大，等混炼后段时体积迅速减少，密炼机升温很慢，混炼时间加长，为解决此问题，一段加工时将每车的总重量比常规胶增加了8％，混炼时将填充剂分两次加入(先加入50％，混炼1分钟后再将剩下的一次性加入)。由于乙华平橡胶的极性较高，所以混炼时分散性差，经过多次摸索，提高混炼温度后分散性有大的改善，排胶温度控制在135℃～140℃。
采用上述无卤电缆护套橡胶材料及其制备方法，本发明具有以下优点：
本发明的电缆护套橡胶材料选用德国朗胜的乙华平橡胶EVM和日本三井化学的EVA，该原胶具有无卤、阻燃、低压缩变形、良好的耐热性、耐臭氧、高的紫外线稳定性以及油中的低膨胀性等优点。由于VA含量对阻燃性能的影响和VA含量对耐油能力的影响以及加工性能方面的因素，选用了乙华平7OOXL VP牌号和EVA45LX并用，可以满足SHF2中护套对阻燃和耐油的要求，氧指数和体积膨胀率达标。由于EVA/EVM主链均为饱和长链，所以具有优异的耐海水腐蚀性能。
本发明中选用挥发副产物低的硫化剂，结合了过氧化物的硫化速度、压缩变形、交联密度、加工安全性等综合因素。且防老剂选用TMQ和MgO，不会干扰过氧化物的硫化。舰船电缆的使用环境是相对密闭的，以低烟、无卤为前提的条件下还要有很好的阻燃性，阻燃剂硬脂酸(SA)对原胶有很好的补强效果。无机阻燃体系中的Mg(OH)2、ATH粒径均达到纳米级，加入偶联剂A-172提高耐水性、电绝缘性、降低混炼胶粘度的同时还可以提高橡胶与填料的相互作用，加入量为填充量的1％左右，硼酸锌、硅烷偶联剂、ATH可使电缆在燃烧时形成硼硅酸盐玻璃层以隔绝空气起阻燃作用。
具体实施方式
一种无卤电缆护套橡胶材料，其包括以下重量份的组分：乙华平橡胶和EVA共100份、硫化剂6.5-10份、防老剂3.5-4.5份、填料100-200份、阻燃剂8-10份、偶联剂1-2份、润滑剂2.5-3.5份、增塑剂1.5-13.5份。
其中，乙华平橡胶为德国朗胜公司乙华平7OOXL VP，EVA为日本三井化学公司EVA45LX，乙华平橡胶和EVA的质量比为2-5:1。
硫化剂为5.5-6.5份的双(叔丁基过氧化异丙基)苯和1-2.5份的三聚氰酸三烯丙酯混合而成。
防老剂为1份的2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体和3份的MgO混合而成。
所述碱性填料为60-100份的Mg(OH)2和40-80份的Al(OH)3混合而成。所述碱性填料的粒径达到纳米级。
所述阻燃剂为硼酸锌；所述偶联剂为乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷；所述增塑剂为壬二酸二辛酯。
所述润滑剂为1.5-2份的莱茵散和1-1.5份的硬脂酸混合而成。
上述无卤电缆护套橡胶材料的制备方法，其包括以下步骤：
一段加工：取配方量的乙华平橡胶和EVA加入密炼机或开炼机中进行塑炼，得原胶；原胶塑炼好后加入配方量的增塑剂、润滑剂、防老剂、半份量的阻燃剂以及半份量的填料混炼30S后抬起上顶栓，加入剩余的阻燃剂及填料并落下上顶栓继续混炼，下压上顶栓直至温度为135-140℃时排胶，混炼好的材料经虑橡机过滤，虑橡后出片冷却得橡料，室温放置；
二段加工：将一段加工好的橡料投入密炼机并下压上顶栓，抬起上顶栓后加入配方量的硫化剂和偶联剂，下压上顶栓30S后抬起上顶栓并清扫，下压上顶栓直至密炼温度为85-105℃时排胶，然后出片冷却。
具体实施例
实施例1
一种无卤电缆护套橡胶材料，包括以下重量份的组分：德国朗胜公司乙华平7OOXLVP 50份、日本三井化学公司EVA45LX 50份、双(叔丁基过氧化异丙基)苯(Luperoxf40)6份、三聚氰酸三烯丙酯(TAC)2份、2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体(TMQ)1份、MgO 3份、Mg(OH)260份、Al(OH)380份、硼酸锌8份、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷(A-172)1.5份、壬二酸二辛酯(DOZ)14份、硬脂酸(SA)1份、莱茵散(AFLUX18)1.5份。
上述无卤电缆护套橡胶材料的加工方法为：
一段加工：取配方量的乙华平橡胶和EVA加入密炼机或开炼机中进行塑炼，得原胶；原胶塑炼好后加入配方量的增塑剂、润滑剂、防老剂、半份量的阻燃剂以及半份量的填料混炼30S后抬起上顶栓，加入剩余的阻燃剂及填料并落下上顶栓继续混炼，下压上顶栓直至温度为135℃时排胶，混炼好的材料经虑橡机过滤，虑橡后出片冷却得橡料，室温放置；
二段加工：将一段加工好的橡料投入密炼机并下压上顶栓，抬起上顶栓后加入配方量的硫化剂和偶联剂，下压上顶栓30S后抬起上顶栓并清扫，下压上顶栓直至密炼温度为105℃时排胶，然后出片冷却。
实施例2
一种无卤电缆护套橡胶材料，包括以下重量份的组分：德国朗胜公司乙华平7OOXLVP 70份、日本三井化学公司EVA45LX 30份、双(叔丁基过氧化异丙基)苯(Luperoxf40)5.5份、三聚氰酸三烯丙酯(TAC)1份、2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体(TMQ)0.5份、MgO 3份、Mg(OH)2100份、Al(OH)340份、硼酸锌10份、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷(A-172)1份、壬二酸二辛酯(DOZ)15份、硬脂酸(SA)1.5份、莱茵散(AFLUX18)2份。
上述无卤电缆护套橡胶材料的加工方法为：
一段加工：取配方量的乙华平橡胶和EVA加入密炼机或开炼机中进行塑炼，得原胶；原胶塑炼好后加入配方量的增塑剂、润滑剂、防老剂、半份量的阻燃剂以及半份量的填料混炼30S后抬起上顶栓，加入剩余的阻燃剂及填料并落下上顶栓继续混炼，下压上顶栓直至温度为140℃时排胶，混炼好的材料经虑橡机过滤，虑橡后出片冷却得橡料，室温放置；
二段加工：将一段加工好的橡料投入密炼机并下压上顶栓，抬起上顶栓后加入配方量的硫化剂和偶联剂，下压上顶栓30S后抬起上顶栓并清扫，下压上顶栓直至密炼温度为85℃时排胶，然后出片冷却。
实施例3
一种无卤电缆护套橡胶材料，包括以下重量份的组分：德国朗胜公司乙华平7OOXLVP 40份、日本三井化学公司EVA45LX 60份、双(叔丁基过氧化异丙基)苯(Luperoxf40)6.5份、三聚氰酸三烯丙酯(TAC)2.5份、2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体(TMQ)2.5份、MgO2份、Mg(OH)280份、Al(OH)380份、硼酸锌9份、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷(A-172)2份、壬二酸二辛酯(DOZ)13.5份、硬脂酸(SA)1.5份、莱茵散(AFLUX18)2份。
上述无卤电缆护套橡胶材料的加工方法为：
一段加工：取配方量的乙华平橡胶和EVA加入密炼机或开炼机中进行塑炼，得原胶；原胶塑炼好后加入配方量的增塑剂、润滑剂、防老剂、半份量的阻燃剂以及半份量的填料混炼30S后抬起上顶栓，加入剩余的阻燃剂及填料并落下上顶栓继续混炼，下压上顶栓直至温度为135℃时排胶，混炼好的材料经虑橡机过滤，虑橡后出片冷却得橡料，室温放置；
二段加工：将一段加工好的橡料投入密炼机并下压上顶栓，抬起上顶栓后加入配方量的硫化剂和偶联剂，下压上顶栓30S后抬起上顶栓并清扫，下压上顶栓直至密炼温度为100℃时排胶，然后出片冷却。
对比例1
一种耐泥浆电缆护套橡胶材料，包括以下重量份的组分：乙华平橡胶100份、DCP(过氧化二异丙苯)4.5份、TRIM(三甲基丙烯酸三异丁烯酸酯)1份、Mg(OH)2120份、Al(OH)320份、Aflux 18(莱茵散)1.5份、硬脂酸1.5份、TMQ(2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体)0.5份、A-172[乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷]1.5份、DOS(癸二酸二辛酯)2份、TOTM(偏苯三酸三辛酯)6.5份，炭黑N220为6.0份。
制备方法为：
(1)原胶：取配方量的乙华平橡胶加入密炼机或开炼机中进行塑炼，塑炼时加入配方量的脱模剂，得原胶；
(2)混炼：塑炼好的原胶在密炼机中用上顶栓下压原胶30S后，将配方量的阻燃剂Al(OH)3、硬脂酸、防老剂、增塑剂、补强填充剂和一半重量的阻燃剂Mg(OH)2投入密炼机中并落下上顶栓混炼30S，然后抬起上顶栓，加入剩余的阻燃剂Mg(OH)2，并下压上顶栓40S，抬起上顶栓清扫压锤后下压上顶栓直至温度达到125℃，得混料；
(3)将步骤(2)打好的混料在室温下放置8小时后，再下压上顶栓30S，抬起上顶栓后加入配方量的硫化剂、促进剂和偶联剂，下压上顶栓30S后抬起，然后再下压上顶栓直至温度达到90℃时进行排胶处理；
(4)密炼机排胶时辊温控制在50-60℃，碾叶过程中温度控制在60℃以下，防止橡胶材料粘在辊筒上；在挤出机上生产电缆护套橡胶材料时，加工温度控制在60-70℃，能加过滤网的条件下加入一张40目滤网，可以使螺杆中的胶料压力均匀，挤出的电缆外观光滑、平整。
性能测试
取实施例1-3及对比例1制备完成的橡胶材料，进行拉伸强度、断裂伸长率、耐油性能、阻燃性能、抗撕强度等的测试，实验结果如表1所示：
表1性能测试结果
由表1可知，本发明制备的橡胶材料具有低烟、无卤、阻燃、耐油的优良性能，适用于舰船电缆使用。
对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种无卤电缆护套橡胶材料，其包括以下重量份的组分：乙华平橡胶和EVA共100份、硫化剂6.5-10份、防老剂3.5-4.5份、填料100-200份、阻燃剂8-10份、偶联剂1-2份、润滑剂2.5-3.5份、增塑剂13.5-15份。
2.根据权利要求1所述的无卤电缆护套橡胶材料，其特征在于：乙华平橡胶为德国朗胜公司乙华平7OOXL VP，EVA为日本三井化学公司EVA45LX。
3.根据权利要求1所述的无卤电缆护套橡胶材料，其特征在于：乙华平橡胶和EVA的质量比为2-5:1。
4.根据权利要求1所述的无卤电缆护套橡胶材料，其特征在于：硫化剂为5.5-6.5份的双(叔丁基过氧化异丙基)苯和1-2.5份的三聚氰酸三烯丙酯混合而成。
5.根据权利要求1所述的无卤电缆护套橡胶材料，其特征在于：防老剂为1份的2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体和3份的MgO混合而成。
6.根据权利要求1所述的无卤电缆护套橡胶材料，其特征在于：填料为碱性填料，所述碱性填料的粒径达到纳米级。
7.根据权利要求6所述的无卤电缆护套橡胶材料，其特征在于：所述碱性填料为60-100份的Mg(OH)2和40-80份的Al(OH)3混合而成。
8.根据权利要求1所述的无卤电缆护套橡胶材料，其特征在于：所述阻燃剂为硼酸锌；所述偶联剂为乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷；所述增塑剂为壬二酸二辛酯。
9.根据权利要求1所述的无卤电缆护套橡胶材料，其特征在于：所述润滑剂为1.5-2份的莱茵散和1-1.5份的硬脂酸混合而成。
10.一种如权利要求1-9任一项所述的无卤电缆护套橡胶材料的制备方法，其特征在于：方法如下：
一段加工：取配方量的乙华平橡胶和EVA加入密炼机或开炼机中进行塑炼，得原胶；原胶塑炼好后加入配方量的增塑剂、润滑剂、防老剂、半份量的阻燃剂以及半份量的填料混炼30S后抬起上顶栓，加入剩余的阻燃剂及填料并落下上顶栓继续混炼，下压上顶栓直至温度为135-140℃时排胶，混炼好的材料经虑橡机过滤，虑橡后出片冷却得橡料，室温放置；
二段加工：将一段加工好的橡料投入密炼机并下压上顶栓，抬起上顶栓后加入配方量的硫化剂和偶联剂，下压上顶栓30S后抬起上顶栓并清扫，下压上顶栓直至密炼温度为85-105℃时排胶，然后出片冷却。
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