CN106147052A

CN106147052A - 一种橡胶电源线绝缘料及其制备方法

Info

Publication number: CN106147052A
Application number: CN201610523716.9A
Authority: CN
Inventors: 徐明球; 谢基柱; 张建平; 周健涛; 陈光健
Original assignee: Guangdong Huasheng Electrical Industrial Co Ltd
Current assignee: Guangdong Huasheng Electrical Industrial Co Ltd
Priority date: 2016-07-04
Filing date: 2016-07-04
Publication date: 2016-11-23

Abstract

本发明涉及电源线绝缘料，公开了一种HPN‑R橡胶电源线辐照交联的绝缘料，按照重量份数，包括100份CPE、5～15份LDPE、3～6份EPDM、5～10份炭黑、5～10份强威粉、5～15份滑石粉、5～10份氧化镁、5～15份白炭黑、1～10份增塑剂、2～10份阻燃剂、3～10份敏化剂。本发明还公开了该绝缘料的制备方法。本发明生产效率高，无污染，低能耗，用本发明绝缘料制得的线缆具有很好的弯曲性能、压碾性能、耐磨性能、绝缘性能等，各项指标全面达到美国UL 62标准要求。

Description

一种橡胶电源线绝缘料及其制备方法

技术领域

本发明涉及电源线绝缘料，具体是一种HPN-R橡胶电源线辐照交联的绝缘料及其制备方法。

背景技术

根据美国消费产品安全委员会，美国防火协会以及UL的实际案例报告，电源线是导致火灾事故的一部分。负责风扇和电暖器的UL标准技术小组，被要求必须对电源线导致火灾的事情加以说明。消费者在使用便携式风扇和电暖器(取暖器、暖风机)时普遍存在四种使用状况：(1)消费者将风扇和电暖器或其他物体压在电源线上；(2)消费者将风扇和电暖器推靠到墙边夹到电源线；(3)消费者将风扇和加热器的电源线暴露在人会来回走动的地方；(4)消费者在储存期间，电线暴露也会损坏。电线生产厂家针对上述四种使用状况，必须对不同型号如HPN，SPT-2，SVT，SJT，SJTW的电源线做以下四项性能研究测试：磨损测试，夹挤测试，压碾测试，弯曲测试。《UL 507电风扇标准》于2010年9月生效之修订条文中，对其涵盖产品所用电线提出四项更严格的机械性能要求。其后，《UL 1278活动及悬挂式电暖器标准》与《UL 1042电护壁板加热设备标准》均就电线的机械性能要求有类似的修订，生效期为2011年2月。响应电风扇及电暖器等成品标准中有关电线规范的修订，UL亦建议在《UL 62软电线及电缆标准》中新增一套“-R”电线的测试要求，因而UL 62第18版中，通过了HPN软线新增机械性能要求，从而增加了HPN-R软线。

而生产这类橡胶电线电缆传统方法是采用高温蒸汽硫化工艺，这需要烧锅炉提供200℃左右的高温蒸汽，能耗大，生产成本高，且近年来国家对环境保护管控日趋严格，已对工厂锅炉有所控制.在这种背景下，电子加速器辐照加工在电线电缆产品中的应用日益得到重视，呈现良好的发展势头。与传统交联方式不同，它无需锅炉高温蒸汽，生产效率高，更环保。近来随着电子加速器在我国线缆行业的应用，已有许多塑料线缆(特别是电子线)采用电子射线辐照交联，但目前橡胶线缆采用辐照加工生产的厂家为数不多。因此，有必要开发一类用于辐照交联生产HPN-R橡胶电源线的绝缘料。

发明内容

本发明的目的是提供一种符合UL 62标准、性能优良的HPN-R橡胶电源线的绝缘料。

本发明的另一目的是提供该绝缘料的制备方法。

为达到上述目的之一，本发明采用以下技术方案：

一种橡胶电源线绝缘料，所述绝缘料包括以下重量份的原料：

进一步地，所述CPE为下列两种或三种的共混物：

氯含量为35％，门尼粘度ML₍₁₊₄₎125℃为70～80的橡胶型CPE；

氯含量为35％，门尼粘度ML₍₁₊₄₎125℃为90～110的橡胶型CPE；

氯含量为40％，门尼粘度ML₍₁₊₄₎125℃为70～110的橡胶型CPE。

进一步地，所述LDPE为融熔指数4～8g/10min、硬度大于40D、熔点在100～115℃的LDPE。

进一步地，所述EPDM为第三单体ENB含量11％，乙烯含量60～70％，门尼粘度ML₍₁₊₄₎125℃为30～40的朗盛乙丙胶3960Q。

进一步地，所述炭黑为吸碘值82±4g/kg的高补强炭黑。

进一步地，所述强威粉为比表面积35～40m2/g，吸油值35～45g/100g的纳米级补强粉末；购自上海麒祥化工，商品牌号为TNK，是一款由天然原矿经粉碎、水洗、研磨、化学分解、活化处理、烘干、分级、除杂等工艺精制而成的片层状硅酸盐补强粉。

进一步地，所述滑石粉为2500目，粒径50％分布在4～6μm，盐酸不溶物≥85％，氧化镁含量≥30％的滑石粉。

进一步地，所述氧化镁为含量大于90％，吸碘值在60～80mg/g的中活性氧化镁。

进一步地，所述白炭黑为二氧化硅值≥90％，45μm筛残余物≤0.5％的沉淀白炭黑。

进一步地，所述增塑剂为含量≥99.8％，闪点≥210℃的偏苯三酸三辛酯。

进一步地，所述阻燃剂为纯度99.5％以上的三氧化二锑。

进一步地，所述敏化剂为三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯。

进一步地，所述绝缘料还包括以下重量份的原料：

防老剂 1～5份

偶联剂 0.5～2份

软化剂 0.5～2份。

进一步地，所述防老剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、4，4’-双(α，α-二甲基苄基)二苯胺或2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体。

进一步地，所述偶联剂为分子量280.4，沸点285℃硅烷偶联剂。

进一步地，所述软化剂为熔点58℃的石蜡。

一种制备上述的绝缘料的方法，具体是：将原料按照各自的重量份数配好后加入到密炼机中混炼均匀，加入到开炼机上再次混炼均匀后辗页成胶卷，胶卷经冷喂料挤出机及外出线设备挤出后得到绝缘料。

本发明具有以下有益效果：

1、节能环保，无需烧锅炉，无污染，低能耗，能耗是蒸汽交联的1/2～2/3。

2、生产效率高，挤出速度每分钟可达一百多米至数百数，是蒸汽交联的3～5倍。

3、生产工艺简单化，易于控制，所占场地小。

4、产品无传统橡胶线的气味，可以得到无气味产品。

5、用本发明绝缘料制得的线缆具有很好的弯曲性能、压碾性能、耐磨性能、绝缘性能等，各项指标全面达到美国UL 62标准要求。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步的说明：

实施例1～5

绝缘料的原料为(单位为重量份)：

表1

CPE1是氯含量为35％，门尼粘度ML₍₁₊₄₎125℃为70～80的橡胶型CPE；

CPE2是氯含量为35％，门尼粘度ML₍₁₊₄₎125℃为90～110的橡胶型CPE；

CPE3是氯含量为40％，门尼粘度ML₍₁₊₄₎125℃为70～110的橡胶型CPE。

所用LDPE为融熔指数4～8g/10min、硬度大于40D、熔点在100～115℃的LDPE。

所用EPDM为第三单体ENB含量11％，乙烯含量60～70％，门尼粘度ML(1+4)125℃为30～40的朗盛乙丙胶3960Q。

所用炭黑为吸碘值82±4g/kg的高补强炭黑。

所用强威粉为比表面积35～40m²/g，吸油值35～45g/100g的纳米级补强粉末，购自上海麒祥化工，商品牌号为TNK。

所用滑石粉为2500目，粒径50％分布在4～6μm，盐酸不溶物≥85％，氧化镁含量≥30％的滑石粉。

所用氧化镁为含量大于90％，吸碘值在60～80mg/g的中活性氧化镁。

所用白炭黑为二氧化硅值≥90％，45μm筛残余物≤0.5％的沉淀白炭黑。

所用增塑剂为含量≥99.8％，闪点≥210℃的偏苯三酸三辛酯。

所用阻燃剂为纯度99.5％以上的三氧化二锑。

所用敏化剂为三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯。

所用防老剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、4，4’-双(α，α-二甲基苄基)二苯胺或2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体。

所用偶联剂为分子量280.4，沸点285℃硅烷偶联剂。

所用软化剂为熔点58℃的石蜡。

按照以下步骤制备：

将原料按照表1的配方，将氧化镁、阻燃剂、防老剂、强威粉、软化剂投入密炼机中，再投入炭黑、白炭黑、滑石粉，再将增塑剂、敏化剂、偶联剂投入，再投入CPE、LDPE、EPDM，进行混炼，2分钟后扫料缸，约130℃(约5分钟)出料，然后再开炼机上再次混炼均匀，辗页成胶卷，胶卷经冷喂料挤出机(长径比14：1，压缩比1.5：1)及外出线设备挤出后得到绝缘料。冷喂料挤出机机头温度为100～110℃，机身一区温度为80～95℃，机身二区温度为85～95℃，挤出速度40米/分钟。成型后的绝缘料经电子加速器辐照交联加工，辐照交联选用的辐照剂量12MRad(1.5Mev)，得到HPN-R AWG16(2C)电源线。

对比例1

蒸汽连硫法

将75份CPE1、25份CPE2、10份LDPE、12份炭黑、12份白炭黑、10份滑石粉、5份氧化镁、1.5份防老剂、1.6份软化剂、5份阻燃剂、1份偶联剂、4份增塑剂、2.4份敏化剂加入到密炼机中混炼2分钟后，扫料，继续混炼温度至110℃，约5分钟卸料，再在开炼机上降温至90℃以下，返回密炼机中加过氧化物硫化剂双叔丁基过氧化二异丙苯2.8份混炼均匀后，再在开炼机上进一步混炼，辗页出胶卷；炼出的胶卷经冷喂料挤出机挤出，经200℃硫化管道，蒸汽压力1.6MPa进行硫化交联，得到HPN-R AWG16(2C)电源线。其中冷喂料挤出机机头温度为90～100℃，机身一区温度为60～80℃，机身二区温度为70～90℃。

性能测试

实施例1、2、4以及对比例1的HPN-R AWG16(2C)电源线经过性能测试(按UL 1581标准检测)，结果如下表所示：

燃烧发弧：负载电压120V，频率48-62HZ，燃烧时间2min。要求导线之间无发弧或保险丝断电开关(15A)不可有断开现象。

断束发弧：弯折速率12次循环(一次循环为来回弯曲180°)，弯折角度±180°，负荷重量(3bf/16AWG)。对试样通额定电流，电压共20次循环后，不可有电弧穿透绝缘现象产生。

磨损：测试样品5PCS，每条电线长40inch±10％，1/2medium的砂纸，吊重3.3±0.1N砝码，砂纸需要在每摩擦800来回更新一次(可转动更新，不一定是更换整张砂纸)，水平行程160mm±5％，来回速度是每分钟28±1回，摩擦5000个来回之后。要求导体或屏蔽不暴露。

夹挤：测试样品5PCS，在水平的钢板和压块中间(压块前端倒R角1.19mm)，以0.2±0.05in/min的速度施加重量，重量达到2254N后，立即弹开。要求无短路或断路。

压碾：测试样品5PCS，放在水平的钢板和压块中间(压块前端倒R角1.19mm)，将890N的重量慢慢施加到电线上(速度，但不能直接施加)，施加的力持续7小时。要求无短路或断路。

弯曲：测试样品6PCS，电线要施加300V的电压，并根据导体尺寸和线型施加不同的负载电流，并连接上不同的时间延迟保险丝，以每分钟20圈的速度，弯曲3100圈，电线上离弯曲点305mm处施加110g砝码重力。要求电线不能有破损、断路、短路等电性能不良，导体断线率≤10％，内导体不刺穿绝缘层，不能有屏蔽暴露。

由上表可知，用本发明绝缘料配方经辐照交联制得的HPN-R橡胶电源线，与对比例1相比，具有更好的机械性能(抗张强度)、弯曲性能、压碾性能、耐磨性能、绝缘性能，并且更耐老化、无气味，各项指标全面达到美国UL 62标准要求。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种橡胶电源线绝缘料，其特征在于，所述绝缘料包括以下重量份的原料：

2.根据权利要求1所述的绝缘料，其特征在于，所述CPE为下列两种或三种的共混物：

3.根据权利要求1所述的绝缘料，其特征在于，所述LDPE为融熔指数4～8g/10min、硬度大于40D、熔点在100～115℃的LDPE。

4.根据权利要求1所述的绝缘料，其特征在于，所述EPDM为第三单体ENB含量11％，乙烯含量60～70％，门尼粘度ML₍₁₊₄₎125℃为30～40的朗盛乙丙胶3960Q。

5.根据权利要求1所述的绝缘料，其特征在于，所述炭黑为吸碘值82±4g/kg的高补强炭黑；所述强威粉为比表面积35～40m²/g，吸油值35～45g/100g的纳米级补强粉末。

6.根据权利要求1所述的绝缘料，其特征在于，所述滑石粉为2500目，粒径50％分布在4～6μm，盐酸不溶物≥85％，氧化镁含量≥30％的滑石粉；所述氧化镁为含量大于90％，吸碘值在60～80mg/g的中活性氧化镁；所述白炭黑为二氧化硅值≥90％，45μm筛残余物≤0.5％的沉淀白炭黑。

7.根据权利要求1所述的绝缘料，其特征在于，所述增塑剂为含量≥99.8％，闪点≥210℃的偏苯三酸三辛酯；所述阻燃剂为纯度99.5％以上的三氧化二锑；所述敏化剂为三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯。

8.根据权利要求1所述的绝缘料，其特征在于，还包括以下重量份的原料：

防老剂 1～5份

偶联剂 0.5～2份

软化剂 0.5～2份。

9.根据权利要求8所述的绝缘料，其特征在于，所述防老剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、4，4’-双(α，α-二甲基苄基)二苯胺或2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体；所述偶联剂为分子量280.4，沸点285℃硅烷偶联剂；所述软化剂为熔点58℃的石蜡。

10.一种制备权利要求1～9任一项所述的绝缘料的方法，其特征在于，将原料按照各自的重量份数配好后加入到密炼机中混炼均匀，加入到开炼机上再次混炼均匀后辗页成胶卷，胶卷经冷喂料挤出机及外出线设备挤出后得到绝缘料。