CN107286396B - 一种超耐低温耐油阻燃护套材料及其制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明所揭示的一种超耐低温耐油阻燃护套材料，其制成有效成分所涉及的原料及配重比为：氯丁橡胶50~60份；天然橡胶30~40份；液体聚丁二烯橡胶5~15份；防老剂OD 1~3份；防老剂4010NA 1~2份；凡士林3~5份；石蜡3~5份；TMTD 1~2份；DM 1~2份；硫磺0.2~0.5份；氧化锌3~6份；氧化镁2~4份；阻燃剂10~15份；炭黑N330 10~15份；碳酸钙20~40份；滑石粉20~40份；偶联剂KH550 1~2份；增塑剂8~12份。本发明提供一种超耐低温耐油阻燃护套材料，其适用于‑50℃的超低温，而且在该低温下的护套材料的弯曲力仅为常温下的1~2倍，极大的提升了电缆在超低温条件下的柔软性，同时具备阻燃性，耐油性，耐磨性及低温高弹性。

Description

一种超耐低温耐油阻燃护套材料及其制备工艺
技术领域
本发明属于电缆护套材料技术领域，具体涉及一种适用于-50℃极寒环境下同时要求具有耐油特性的超耐低温耐油阻燃护套材料及该材料的制备方法。
背景技术
对于一些寒冷地带的矿产大国例如俄罗斯等国家来说，对电缆的耐低温性能一般都具有特殊的要求，特别是对于低温采掘业，电缆需要在-40℃甚至更低温度等级下固定敷设输送动力，要求更高的是控制电缆在设备采掘过程中需要往复运动配合设备移动，这就对电缆护套材料的耐温性有了更高的要求。
目前国内包括国际通用标准对于低温电缆的低温性能要求一般都仅仅是简单的-40℃条件下拉断伸长率≥20%，要求高一点的是≥30%。但实际上用户反馈是，仅仅满足这个拉断伸长率的情况下，电缆是完全无法弯曲使用的，其在-40℃条件下弯曲所需要的力往往是常温下的10倍，甚至有的时候达到了上百倍，仅靠人力弯曲是不现实的。这就造成了往往电缆运输到使用场合后，居然无法人为的把电缆从电缆盘上取下，或者取下后电缆根铁棒一样完全失去了柔软性，导致电缆丧失了使用价值。
在现有的电缆护套技术上，也有一些耐低温耐油的护套材料，如专利号为2015106810562一种耐油耐低温电缆护套材料，其采用氢化丁腈橡胶配合三元乙丙橡胶及丙烯酸酯橡胶，整体成本非常高，氢化丁腈一般价格达到200元/kg以上，而且该专利中所使用材料多为昂贵的配合剂，这无疑会大大提高企业的生产成本。而矿山、采掘业等工作场合并不需要护套材料有低烟无卤要求，其经济效益低。
发明内容
本发明的目的就是克服上述背景技术中存在的一些缺点，提供一种超耐低温耐油阻燃护套材料，其适用于-50℃的超低温，而且在该低温下的护套材料的弯曲力仅为常温下的1~2倍，极大的提升了电缆在超低温条件下的柔软性，同时具备阻燃性，耐油性，耐磨性及低温高弹性。
为达到上述目的，本发明所揭示的一种超耐低温耐油阻燃护套材料，其制成有效成分所涉及的原料及配重比为：氯丁橡胶 50~60份；天然橡胶 30~40份；液体聚丁二烯橡胶5~15份；防老剂OD 1~3份；防老剂4010NA 1~2份；凡士林 3~5份；石蜡 3~5份；TMTD 1~2份；DM 1~2份；硫磺 0.2~0.5份；氧化锌3~6份；氧化镁 2~4份；阻燃剂 10~15份；炭黑N330 10~15份；碳酸钙 20~40份；滑石粉 20~40份；偶联剂KH550 1~2份；增塑剂 8~12份。
所述氯丁橡胶为山纳公司的SN121系列氯丁胶，其玻璃化温度为-30℃±5℃。
所述液体聚丁二烯橡胶的相对分子量为5000~10000，具有良好的低温性能和增塑性能，从而减少增塑剂的使用量。
所述阻燃剂为三氧化二锑，高温下与氯丁胶释放的氯化氢结合形成坚硬的氯化锑进行协同阻燃。
所述增塑剂为癸二酸二辛酯DOS。
一种超耐低温耐油阻燃护套材料的制备方法，具体包括如下步骤：
a．氯丁母炼胶混炼：将氯丁胶50`60份，防老剂OD0.5~1.5份，防老剂4010NA0.5~1份，凡士林3~5份，石蜡3~5份，TMTD1~2份，DM1~2份，硫磺0.2~0.5份，氧化镁2~4份，阻燃剂5~7.5份，炭黑N330 5~7.5份，碳酸钙10~20份，滑石粉10~20份，偶联剂KH550 0.5~1份投入密炼机中混炼3~4min后提起上顶栓，继续混炼1~2min后，在温度低于100℃条件下排胶；
b. 天然胶母炼胶混炼：将天然胶30~40份，液体聚丁二烯橡胶5~15份，防老剂OD0.5~1.5份，防老剂4010NA0.5~1份，氧化锌3~6份，阻燃剂5~7.5份，炭黑N330 5~7.5份，碳酸钙10~20份，滑石粉10~20份，偶联剂KH550 0.5~1份，增塑剂8~12份投入密炼机中混炼3~4min后提起上顶栓，继续混炼1~2min后，在温度低于100℃条件下排胶；
c. 制得两种母炼胶后，均停放24h后，将两种母炼胶堆板掺和投入密炼机内混合，混炼时间1~2min，控制排胶温度低于80℃，当温度达到80℃后立即排胶，经开炼机、压延机及冷却收片系统后收片得到成品。
本发明所揭示的护套材料中，由于氯丁胶中含有极性氯原子，极性可以确保护套材料具有足够好的耐油特性，而在燃烧时，释放出的氯化氢可以降低空气中的氧含量，同时氯化氢与配方中添加的三氧化二锑形成三氯化锑，进一步提高了阻燃性能；天然橡胶具有优异的弹性及自补强性能，并且通常具有很高的门尼粘度，而柔顺的分子链使得天然胶的玻璃化温度超过了-70℃。高的门尼确保护套材料在添加大量耐低温油之后依然具有良好的工艺性能，而高弹性及自补强性能确保材料在添加大量增塑剂的情况下依然具有足够的强度及拉伸回缩率。但上述这两种材料在低温情况下会出现结晶导致其柔韧性降低，故而采用液体聚丁二烯橡胶作为低温塑化剂，对氯丁橡胶及天然橡胶低温下的结晶进行破坏，使得其在-50℃温度下护套始终具有良好的柔韧性，同时伸长率可以达到200%，而在-40℃条件下，伸长率可以达到500%，并具有良好的回缩性能。
由于氯丁胶与天然胶、液体聚丁二烯橡胶的极性相差较大，并且门尼相差也较大，如果将三种橡胶一起混炼，势必会导致胶料混炼不均，使得护套材料的性能不稳定，挤出的产品表观性能也会比较差。而氯丁橡胶和天然橡胶的硫化体系差异也较大，并且天然橡胶的硫化剂TMTD和DM是氯丁胶的防焦剂，在氯丁胶一段混炼时投入对氯丁胶的焦烧特性有很大的帮助，如果一起混炼的话这两种硫化剂就必须得在二段加硫时加入，起不到所需要的防焦效果。因此护套材料的制备时，三种橡胶并非一起加入密炼机中进行混炼，而是分别炼制氯丁母炼胶及天然、液体聚丁二烯橡胶母炼胶，然后根据重量比将两种母炼胶进行共混均匀，这种做法可以改善因为两种胶极性不同以及硫化体系不同导致的混炼分散不均的问题；在两种母炼胶炼制时，氯丁橡胶硫化剂氧化锌是加入到天然橡胶内的，而天然胶的硫化剂TMTD和DM以及硫磺是添加到氯丁橡胶中的，这种做法可以确保混炼过程中各组分均匀分散在基体胶料中，而且不会出现焦烧风险，同时解决二段加硫时的因混炼时间短而导致的硫化剂分散不均的问题；对于其他材料的添加，考虑到天然橡胶的门尼粘度高，故而在天然橡胶母炼胶中加入增塑剂，而在氯丁胶中加入凡士林，石蜡等材料，弥补其混炼工艺差的问题。
与现有技术相比，本发明所揭示的一种超耐低温耐油阻燃护套材料，具备如下特点：其不仅具有耐油及阻燃性能，同时在-50℃温度下护套始终具有良好的柔韧性，伸长率可以达到200%，而在-40℃条件下，伸长率可以达到500%，并具有良好的回缩性能。
具体实施例
下面通过具体的实施例将对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述。
本发明所揭示的一种超耐低温耐油阻燃护套材料，其制成有效成分所涉及的原料及配重比为：氯丁橡胶 50~60份；天然橡胶 30~40份；液体聚丁二烯橡胶 5~15份；防老剂OD1~3份；防老剂4010NA 1~2份；凡士林 3~5份；石蜡 3~5份；TMTD 1~2份；DM 1~2份；硫磺 0.2~0.5份；氧化锌3~6份；氧化镁 2~4份；阻燃剂 10~15份；炭黑N330 10~15份；碳酸钙 20~40份；滑石粉 20~40份；偶联剂KH550 1~2份；增塑剂 8~12份。
所述氯丁橡胶为山纳公司的SN121系列氯丁胶，其玻璃化温度为-30℃±5℃。
所述液体聚丁二烯橡胶的相对分子量为5000~10000，具有良好的低温性能和增塑性能，从而减少增塑剂的使用量。
所述阻燃剂为三氧化二锑，高温下与氯丁胶释放的氯化氢结合形成坚硬的氯化锑进行协同阻燃。
所述增塑剂为癸二酸二辛酯DOS。
一种超耐低温耐油阻燃护套材料的制备方法，具体包括如下步骤：
a．氯丁母炼胶混炼：将氯丁胶50`60份，防老剂OD0.5~1.5份，防老剂4010NA0.5~1份，凡士林3~5份，石蜡3~5份，TMTD1~2份，DM1~2份，硫磺0.2~0.5份，氧化镁2~4份，阻燃剂5~7.5份，炭黑N330 5~7.5份，碳酸钙10~20份，滑石粉10~20份，偶联剂KH550 0.5~1份投入密炼机中混炼3~4min后提起上顶栓，继续混炼1~2min后，在温度低于100℃条件下排胶；
b. 天然胶母炼胶混炼：将天然胶30~40份，液体聚丁二烯橡胶5~15份，防老剂OD0.5~1.5份，防老剂4010NA0.5~1份，氧化锌3~6份，阻燃剂5~7.5份，炭黑N330 5~7.5份，碳酸钙10~20份，滑石粉10~20份，偶联剂KH550 0.5~1份，增塑剂8~12份投入密炼机中混炼3~4min后提起上顶栓，继续混炼1~2min后，在温度低于100℃条件下排胶；
c. 制得两种母炼胶后，均停放24h后，将两种母炼胶堆板掺和投入密炼机内混合，混炼时间1~2min，控制排胶温度低于80℃，当温度达到80℃后立即排胶，经开炼机、压延机及冷却收片系统后收片得到成品。
下面以具体实施例对本申请的技术内容进行详细描述。
具体实施例1
本发明所揭示的一种超耐低温耐油阻燃护套材料，其制备时步骤如下：
首先选用氯丁橡胶50份，凡士林6份，石蜡6份，TMTD 2份，DM 2份，硫磺0.4份，氧化镁4份作为氯丁母炼胶单独组分，配合防老剂OD 1份，防老剂4010NA 1份，阻燃剂10份，炭黑N330 10份，碳酸钙40份，滑石粉20份，偶联剂KH550 1份混炼氯丁母炼胶；选用天然橡胶60份，液体聚丁二烯橡胶30份，氧化锌6份，增塑剂16份作为天然橡胶母炼胶单独组分，配合防老剂OD 1份，防老剂4010NA 1份，阻燃剂10份，炭黑N330 10份，碳酸钙40份，滑石粉20份，偶联剂KH550 1份混炼天然橡胶母炼胶。
将分别混炼出两种母炼胶，停放24小时后将两种母炼胶对半掺和，混炼时间1~2min，控制排胶温度低于80℃，当温度达到80℃后立即排胶，经开炼机、压延机及冷却收片系统后收片得到成品，成品电缆氧指数34，强度12.3MPa，伸长率659%，低温-50℃下伸长率314%。
具体实施例2
本发明所揭示的一种超耐低温耐油阻燃护套材料，其制备时步骤如下：
选用氯丁橡胶55份，凡士林8份，石蜡8份，TMTD 3份，DM 3份，硫磺0.7份，氧化镁6份作为氯丁母炼胶单独组分，配合防老剂OD 2份，防老剂4010NA 1.5份，阻燃剂13份，炭黑N330 13份，碳酸钙30份，滑石粉30份，偶联剂KH550 1.5份混炼氯丁母炼胶；选用天然橡胶70份，液体聚丁二烯橡胶20份，氧化锌9份，增塑剂20份作为天然橡胶母炼胶单独组分，配合防老剂OD 2份，防老剂4010NA 1.5份，阻燃剂13份，炭黑N330 13份，碳酸钙30份，滑石粉30份，偶联剂KH550 1.5份混炼天然橡胶母炼胶。
将分别混炼出两种母炼胶，停放24小时后将两种母炼胶对半掺和，混炼时间1~2min，控制排胶温度低于80℃，当温度达到80℃后立即排胶，经开炼机、压延机及冷却收片系统后收片得到成品，成品电缆氧指数33.3，强度12.8MPa，伸长率678%，低温-50℃下伸长率335%。
具体实施例3
本发明所揭示的一种超耐低温耐油阻燃护套材料，其制备时步骤如下：
选用氯丁橡胶60份，凡士林10份，石蜡10份，TMTD 4份，DM 4份，硫磺0.8份，氧化镁8份作为氯丁母炼胶单独组分，配合防老剂OD 3份，防老剂4010NA 2份，阻燃剂15份，炭黑N330 15份，碳酸钙20份，滑石粉40份，偶联剂KH550 2份混炼氯丁母炼胶；选用天然橡胶80份，液体聚丁二烯橡胶10份，氧化锌12份，增塑剂24份作为天然橡胶母炼胶单独组分，配合防老剂OD 3份，防老剂4010NA 2份，阻燃剂15份，炭黑N330 15份，碳酸钙20份，滑石粉40份，偶联剂KH550 2份混炼天然橡胶母炼胶。
将分别混炼出两种母炼胶，停放24小时后将两种母炼胶对半掺和，混炼时间1~2min，控制排胶温度低于80℃，当温度达到80℃后立即排胶，经开炼机、压延机及冷却收片系统后收片得到成品，成品电缆氧指数32.4，强度13.3MPa，伸长率708%，低温-50℃下伸长率362%。
上述三个实施例中配比完成的成品各项性能的对比如表1所示：
表1

Claims (3)

1.一种超耐低温耐油阻燃护套材料，其特征在于：其制成有效成分所涉及的原料及配重比为：氯丁橡胶50～60份；天然橡胶30～40份；液体聚丁二烯橡胶5～15份；防老剂OD 1～3份；防老剂4010NA 1～2份；凡士林3～5份；石蜡3～5份；TMTD 1～2份；DM 1～2份；硫磺0.2～0.5份；氧化锌3～6份；氧化镁2～4份；阻燃剂10～15份；炭黑N330 10～15份；碳酸钙20～40份；滑石粉20～40份；偶联剂KH550 1～2份；增塑剂8～12份，所述氯丁橡胶玻璃化温度为-30℃±5℃，所述液体聚丁二烯橡胶的相对分子量为5000～10000，所述阻燃剂为三氧化二锑。
2.根据权利要求1所述的一种超耐低温耐油阻燃护套材料，其特征在于：所述增塑剂为癸二酸二辛酯DOS。
3.一种如权利要求1所述的超耐低温耐油阻燃护套材料的制备方法，其特征在于：具体包括如下步骤：
a.氯丁母炼胶混炼：将氯丁胶50`60份，防老剂OD0.5～1.5份，防老剂4010NA0.5～1份，凡士林3～5份，石蜡3～5份，TMTD1～2份，DM1～2份，硫磺0.2～0.5份，氧化镁2～4份，阻燃剂5～7.5份，炭黑N330 5～7.5份，碳酸钙10～20份，滑石粉10～20份，偶联剂KH550 0.5～1份投入密炼机中混炼3～4min后提起上顶栓，继续混炼1～2min后，在温度低于100℃条件下排胶；
b.天然胶母炼胶混炼：将天然胶30～40份，液体聚丁二烯橡胶5～15份，防老剂OD0.5～1.5份，防老剂4010NA0.5～1份，氧化锌3～6份，阻燃剂5～7.5份，炭黑N330 5～7.5份，碳酸钙10～20份，滑石粉10～20份，偶联剂KH550 0.5～1份，增塑剂8～12份投入密炼机中混炼3～4min后提起上顶栓，继续混炼1～2min后，在温度低于100℃条件下排胶；
c.制得两种母炼胶后，均停放24h后，将两种母炼胶堆板掺和投入密炼机内混合，混炼时间1～2min，控制排胶温度低于80℃，当温度达到80℃后立即排胶，经开炼机、压延机及冷却收片系统后收片得到成品。
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