CN107722514A - 一种辐照交联氟橡胶及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种辐照交联氟橡胶及其制备方法,基于100重量份的辐照交联氟橡胶包含的组分以及各组分的质量份数为:中等分子量氟橡胶生胶,70-100份;低分子量氟橡胶生胶,0-30份;除酸剂4-7份;脱模剂1-2份;填料吸酸剂25-35份;交联剂3-6份。通过该组分制备得到的辐照交联氟橡胶制品应用于制作电线绝缘层及护套层;其电线制作成型后采用高能电子加速器辐照交联,交联过程无须高温高压力、无水汽,对环境无污染、可大批量连续生产、生产的电线没有长度限制;制得的电线具有电气性能优良、耐高低温、耐油、不易老化、离火自熄的特点,大大地提高了电线的安全性能和使用寿命,使其制得的电线电缆性能优良、应用范围更广。

Description

一种辐照交联氟橡胶及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种辐照交联氟橡胶及其制备方法。
背景技术
氟橡胶(Fluore lastomer)是指主链或侧链的碳原子上含有氟原子的合成高分子弹性体。由于C-F键能大(每摩尔485kJ),且氟原子共价半径为0.064nm,相当于C-C键长的一半,因此氟原子可以把C-C主链很好地屏蔽起来,保证了C-C链的稳定性,使其具有其他橡胶不可比拟的优异性能,如耐高温、耐油、耐化学药品性能,良好的物理机械性能和耐候性、电绝缘性和抗辐射性等,在所有合成橡胶中其综合性能最佳,俗称“橡胶王”。
现有的氟橡胶加工性能差,在具体应用时受到多种情况的局限,严重影响使用范围。通常在氟橡胶的基础上加入不同组分的配合剂改变或者重新排列不同的分子组合,实现特定的性能。通过该方式制成的氟橡胶已广泛应用于现代航空、导弹、火箭、宇宙航行、舰艇、原子能等尖端技术及汽车、造船、化学、石油、电讯、仪器、机械等工业领域。
中国专利201510314674.3公开了一种氟橡胶,它包括氟橡胶2602、吸酸剂、喷雾炭黑、硫化机、硫化助剂、脱模剂及STR抗撕裂树脂,其中各组分的质量份数为:100份氟橡胶2602、3份吸酸剂、10份喷雾炭黑、2份硫化剂、1份硫化助剂、2.5份脱模剂、2份STR抗撕裂树脂。该氟橡胶通过加入STR抗撕裂树脂,提高了氟橡胶的抗撕裂能力。
目前,电线的应用范围越来越广泛,现有的电线绝缘层通常采用PVC材料制成,但是PVC材料易于老化,阻燃性能不高,耐高低温性能差,绝缘层材料的失效,容易导致电气火灾事故的频繁发生。
现已有个别厂商使用氟橡胶加工制作电线绝缘层,其通过过氧化物双酚或多羟基化合物与氟橡胶生胶混炼后制得,然后将氟橡胶电线置入到高温高压力硫化炉中进行硫化成型。采用此方法加工时,硫化炉每硫化一次制成一段电线,每段电线的长度由硫化炉的大小决定,通常每次每段电线长度不大于100米,因此不能进行批量连续生产;并且,其硫化成型的时间长达12-24小时,耗电耗能大;硫化过程会造成硫化剂等物质残留,容易对人体造成影响和对环境造成污染;使用高温高压硫化炉,安全隐患大,对设备要求比较高,设备体积大,投入成本大。因此,目前还尚未将氟橡胶广泛应用于制造电线电缆中。
因此,如何提供一种混炼氟橡胶制品,用于生产具备优良电气性能、耐老化、耐高低温性能的电线电缆,且加工过程不会对环境造成污染,易于实现批量化连续生产,成为了业界需要解决的问题。
发明内容
针对现有技术的缺点,本发明的目的是提供一种辐照交联氟橡胶及其制备方法,其制备的辐照交联氟橡胶具有电气性能、机械性能优良,耐油耐老化性能好的特点;用于生产电线时,无须高温高压、无废水废气,对环境无污染,易于实现批量化生产、电线长度无限制。
为了实现上述目的,一方面,本发明提供了一种辐照交联氟橡胶,其包含:中等分子量氟橡胶生胶(M:20万以上)、低分子量氟橡胶生胶(M:10万以下)、除酸剂、脱模剂、填料吸酸剂、交联剂;
基于100重量份的所述辐照交联氟橡胶,其包含各组分的质量份数为:
中等分子量氟橡胶生胶,70-100份;
低分子量氟橡胶生胶,0-30份;
除酸剂4-7份;
脱模剂1-2份;
填料吸酸剂25-35份;
交联剂3-6份。
本发明通过在生胶中加入除酸剂除去生胶内部的酸性物质,加入填料吸酸剂提高氟橡胶的机械性能、阻燃性能、电气性能和抗老化性能,加入交联剂和脱模剂便于氟橡胶产品的后期电线的加工生产。通过该组分及组分质量份数生产得到的辐照交联氟橡胶具有耐高温、耐低温、耐油及化学品腐蚀、不易老化、离火自熄的优良性能。
另一方面,本发明提供了制备上述辐照交联氟橡胶的方法,其包括以下步骤:
S1:将中等分子量氟橡胶生胶、低分子量氟橡胶生胶加入辊距为0.5mm的开炼机中三角包打卷薄通8-12次;
S2:在开炼机中加入除酸剂打卷三角包打卷薄通2-4次;
S3:在开炼机中加入脱模剂三角包打卷薄通2-4次;
S4:在开炼机中加入填料吸酸剂三角包打卷薄通8-12次成片状;
S5:在开炼机中加入交联剂三角包打卷薄通7-10次成片状。
本发明提供的制备辐照交联氟橡胶的方法,根据重量份数以及其混合均匀的难易程度分别进行若干次的打卷薄通使其充分混合,其根据需要混合、熟化的步骤依次加入特定的组分。通过该方法生产的辐照交联氟橡胶制品,其各项性能更稳定,合格率高,质量好,使用该氟橡胶制品制得的电线更安全,质量更牢靠。
根据本发明另一具体实施方式,基于100重量份的辐照交联氟橡胶,各组分的用量为:
中等分子量氟橡胶生胶,70-100重量份;
低分子量氟橡胶生胶,0-30重量份;
除酸剂4-7重量份;
脱模剂1-2重量份;
填料吸酸剂25-35重量份;
交联剂3-6重量份。
根据本发明另一具体实施方式,进行步骤S1之前进一步包括准备步骤S0:将中等分子量氟橡胶生胶、低分子量氟橡胶生胶压碎成0.4-0.6mm的碎块。
根据本发明另一具体实施方式,步骤S1每次加入的中等分子量氟橡胶生胶、低分子量氟橡胶生胶重量总和不超过10kg。
根据本发明另一具体实施方式,步骤S3和步骤S4之间进一步包括步骤S31:在开炼机中加入染料三角包打卷薄通2次,染料的质量份数为0.6-2份。
根据本发明另一具体实施方式,步骤S1、S2、S3、S31、S4中三角包打卷厚度为2-5mm,步骤S5中三角包打卷厚度为3-12mm。
根据本发明另一具体实施方式,辐照交联氟橡胶的制备方法中的所有步骤在炼胶时,控制辊温在75℃以下。
根据本发明另一具体实施方式,辐照交联氟橡胶的制备方法进一步包括步骤S7:修整边角,制成厚度3-12mm长方形片状,下片包装。
又一方面,本发明根据上述方法制备得到辐照交联氟橡胶制品,其用于制造电线、电缆的绝缘层或护套层。通过该辐照交联氟橡胶制作的电线电缆绝缘层或护套层,具有耐高温、耐低温、不易老化、离火自熄的特点,大大地提高了电线的安全性能和使用寿命。
本发明通过大量不同质量份数的组分材料加工制备的辐照交联氟橡胶混炼胶,制造电线、电缆的绝缘层或护套层,对电线、电缆的绝缘层或护套层进行各项性能实验测试,再根据大量的实验测试数据,获取各组分最优的质量份数配比。
其实验测试步骤如下:
1、选用1.0mm直径大小的铜线,制得外径为3.0mm±0.05,经辐照交联的辐照交联氟橡胶电线,将制得的辐照交联电线分成若干段,用于不同参数的实验测试。
2、测量一段(5m)电线的重量及体积,再将电线置于柴油、二甲苯各50%的溶液中浸泡24小时,测量其浸泡后的重量及体积,计算其浸泡前后的体积变化和重量损失;体积变化≤10%,质量损失≤0.02%为满足要求。
3、抽取电线的绝缘层,使用拉力仪,测得绝缘层老化前的抗张强度及伸长率;再将电线绝缘层放置于高温老化箱,连续老化168小时,取出老化样品后常温放置24小时测试其伸长率及抗张强度,计算其变化保留率,抗张强度≥6N/mm2;伸长率≥150%满足要求。(根据不同的耐高温等级,调整高温老化箱的老化温度:150℃电线老化温度为200℃±2℃,180℃电线老化温度为215℃±2℃,200℃电线老化温度为232℃±2℃,220℃电线老化温度为250℃±2℃。)
4、取一段5米的电线浸水2H后,进行耐电压测试,至少18KV/1min不击穿时,符合要求。
5、根据不同的耐低温等级,取5米长电线放置于冷柜中,24小时后取出,观察是否开裂变型。(-50℃电线老化温度为-55℃±5℃;-40℃电线老化温度为-45℃±5℃;-30℃电线老化温度为-35℃±5℃;-20℃电线老化温度为-25℃±5℃。)
6、制作试品切片,按UL测试方法进行耐阻燃性能测试,其阻燃性能符合UL 94-V0要求。
7、测试电线在20℃时的绝缘电阻值,绝缘电阻值≥1x105MΩ.km。
与现有技术相比,本发明具备如下有益效果:
1、本发明通过在氟橡胶生胶中,加入除酸剂除去生胶内部的酸性物质;加入填料吸酸剂提高氟橡胶的机械性能、阻燃性能、电气性能和抗老化性能;加入交联剂和脱模剂,用于生产电线时进行辐照交联,从而增强辐照交联氟橡胶的强度、耐老化性能,耐高低温性能。
2、本发明通过在氟橡胶生胶中加入交联剂进行混炼,使得使用该辐照交联氟橡胶制品生产电线时,可通过高能电子加速器进行辐照交联,改变其分子排列结构,全面体现氟橡胶的稳定优良性能,交联过程无高温、无水汽,提高电线电气性能的同时对环境无污染,易于实现批量化生产。
3、本发明通过该辐照交联氟橡胶制品制作电线、电缆的绝缘层或护套层,生产得到的电线、电缆具有电气性能优良、耐高低温、耐油、不易老化、离火自熄的特点,大大地提高了电线、电缆的电气性能、安全性能和使用寿命,使得电线、电缆的应用范围更广。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供了一种辐照交联氟橡胶及其制备方法,通过该方法制备得到的辐照交联氟橡胶制品用于制作电线绝缘层或护套层,以提高电线的耐高低温、耐老化性能,使得电线的电气性能、安全性能和使用寿命得到提高,并且提高电线的应用范围。
一方面,本实施例提供了一种辐照交联氟橡胶,其包含:中等分子量氟橡胶生胶(M:20万以上)、低分子量氟橡胶生胶(M:10万以下)、除酸剂、脱模剂、填料吸酸剂、交联剂。
基于100重量份的所述辐照交联氟橡胶,其包含各组分的质量份数为:
中等分子量氟橡胶生胶,70-100份;
低分子量氟橡胶生胶,0-30份;
除酸剂4-7份;
脱模剂1-2份;
填料吸酸剂25-35份;
交联剂3-6份。
本实施例通过在生胶中加入除酸剂除去生胶内部的酸性物质,加入填料吸酸剂提高氟橡胶的机械性能、阻燃性能、电气性能和抗老化性能,加入交联剂和脱模剂结合后期辐照交联工艺,增强辐照交联氟橡胶的强度、耐老化性能,耐高低温性能。本实施例通过大量不同质量份数的组分材料加工制备而成的辐照交联氟橡胶制品制成电线,再对电线进行老化实验测试,根据大量的实验测试数据,确定得出各组分最优的配比质量份数。
另一方面,本实施例提供了制备上述辐照交联氟橡胶的方法,其包括如下步骤:
S1:将中等分子量氟橡胶生胶、低分子量氟橡胶生胶加入辊距为0.5mm的开炼机中三角包打卷薄通8-12次;
S2:在开炼机中加入除酸剂打卷三角包打卷薄通2-4次;
S3:在开炼机中加入脱模剂三角包打卷薄通2-4次;
S4:在开炼机中加入填料吸酸剂三角包打卷薄通8-12次成片状;
S5:在开炼机中加入交联剂三角包打卷薄通7-10次成片状。
本实施例中,各组分的用量为,基于100重量份的辐照交联氟橡胶,包括:
中等分子量氟橡胶生胶,70-100重量份;
低分子量氟橡胶生胶,0-30重量份;
除酸剂4-7重量份;
脱模剂1-2重量份;
填料吸酸剂25-35重量份;
交联剂3-6重量份。
每一个步骤中,加入新的组分后,通过三角包打卷,使得组分材料更充分地混入在辐照交联氟橡胶中,各组分材料混合均匀。根据实际应用需求,可加入0.6-2份的染色剂。
进行步骤S1之前进一步包括准备步骤S0:将中等分子量氟橡胶生胶、低分子量氟橡胶生胶压碎成0.4-0.6mm的碎块。
步骤S1中,每次加入的中等分子量氟橡胶生胶、低分子量氟橡胶生胶重量总和不超过10kg。
步骤S3和步骤S4之间进一步包括步骤S31:在开炼机中加入染料三角包打卷薄通2次,染料的质量份数为0.6-2份。
步骤S1、S2、S3、S31、S4中三角包打卷厚度为2-5mm,步骤S5中三角包打卷厚度为3-12mm。使得生产电线和电缆时,辐照交联氟橡胶易于送料和挤出。
辐照交联氟橡胶的制备方法中的所有步骤在炼胶时,控制辊温在75℃以下。避免在炼胶过程中,由于温度过高导致氟橡胶可能出现部分交连及胶体发泡、松散,后续难以加工并影响电线电缆的电气性能。
辐照交联氟橡胶的制备方法进一步包括步骤S7:修整边角,制成厚度3-12mm长方形片状,下片包装。
又一方面,本实施例根据上述方法制备得到辐照交联氟橡胶制品,其用于制造电线、电缆的绝缘层或护套层。其由于加入了除酸剂除去了生胶内部的酸性物质,加入填料吸酸剂提高氟橡胶的机械性能、阻燃性能、电气性能和耐油抗老化性能,加入交联剂和脱模剂结合后期辐照交联工艺,增强辐照交联氟橡胶的强度、耐老化性能,耐高低温性能。使用辐照交联氟橡胶制品制作电线、电缆成型后采用高能电子加速器辐照交联,交联过程无须高温高压、无水汽,对环境无污染、可大批量连续生产,生产的电线电缆不受长度的限制。
使用本实施例制备得到的辐照交联制品制得的电线主要技术指标:长期使用温度典型值:-40℃~200℃(最大应用范围-50℃至230℃);耐高电压测试≥18KV.ac.50Hz/mm;老化前抗张强度≥6N/mm2;伸长率≥150%;耐油耐老化(柴油+二甲苯常温浸泡24H后)体积变化≤10%,质量损失≤0.02%;阻燃性符合UL 94-V0要求。
虽然本发明以较佳实施例揭露如上,但并非用以限定本发明实施的范围。任何本领域的普通技术人员,在不脱离本发明的发明范围内,当可作些许的改进,即凡是依照本发明所做的同等改进,应为本发明的范围所涵盖。

Claims (10)

1.一种辐照交联氟橡胶,其特征在于,所述辐照交联氟橡胶包含:中等分子量氟橡胶生胶(M:20万以上)、低分子量氟橡胶生胶(M:10万以下)、除酸剂、脱模剂、填料吸酸剂、交联剂;
基于100重量份的所述辐照交联氟橡胶,其包含各组分的质量份数为:
中等分子量氟橡胶生胶,70-100份;
低分子量氟橡胶生胶,0-30份;
除酸剂4-7份;
脱模剂1-2份;
填料吸酸剂25-35份;
交联剂3-6份。
2.一种制备权利要求1所述的辐照交联氟橡胶的方法,其特征在于,所述辐照交联氟橡胶的制备方法包括以下步骤:
S1:将中等分子量氟橡胶生胶、低分子量氟橡胶生胶加入辊距为0.5mm的开炼机中三角包打卷薄通8-12次;
S2:在开炼机中加入除酸剂打卷三角包打卷薄通2-4次;
S3:在开炼机中加入脱模剂三角包打卷薄通2-4次;
S4:在开炼机中加入填料吸酸剂三角包打卷薄通8-12次成片状;
S5:在开炼机中加入交联剂三角包打卷薄通7-10次成片状。
3.如权利要求2所述的方法,其特征在于,基于100重量份的所述辐照交联氟橡胶,各组分的用量为:
中等分子量氟橡胶生胶,70-100重量份;
低分子量氟橡胶生胶,0-30重量份;
除酸剂4-7重量份;
脱模剂1-2重量份;
填料吸酸剂25-35重量份;
交联剂3-6份。
4.如权利要求2所述的方法,其特征在于,进行所述步骤S1之前进一步包括准备步骤S0:将中等分子量氟橡胶生胶、低分子量氟橡胶生胶均压碎成0.4-0.6mm的碎块。
5.如权利要求2所述的方法,其特征在于,所述步骤S1每次加入中等分子量氟橡胶生胶、低分子量氟橡胶生胶重量总和不超过10kg。
6.如权利要求2所述的方法,其特征在于,所述步骤S3和步骤S4之间进一步包括步骤S31:在开炼机中加入染料三角包打卷薄通2次,所述染料的质量份数为0.6-2份。
7.如权利要求2或6所述的方法,其特征在于,所述步骤S1、S2、S3、S31、S4中三角包打卷厚度为2-5mm,所述步骤S5中三角包打卷厚度为3-12mm。
8.如权利要求2所述的方法,其特征在于,所述辐照交联氟橡胶的制备方法中的所有步骤在炼胶时,控制辊温在75°以下。
9.如权利要求2所述的方法,其特征在于,所述辐照交联氟橡胶的制备方法进一步包括步骤S7:修整边角,制成厚度3-12mm长方形片状,下片包装。
10.一种通过权利要求2所述的方法制备得到的辐照交联氟橡胶制品,其特征在于,所述辐照交联氟橡胶制品用于制造电线、电缆的绝缘层或护套层。
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