CN109135297A - 硅橡胶电缆护套材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种硅橡胶电缆护套材料，包括以下原料：乙烯基硅橡胶、天然橡胶、MQ硅树脂、硫化剂、促进剂、硅酸铝纤维、石蜡、增塑剂、润滑剂、炭黑、阻燃补强剂及填料；增塑剂由邻苯二甲酸二丁酯和油酸丁酯混合而成，阻燃补强剂主要由水滑石粉、硅藻土、纳米二氧化硅、羧甲基纤维素与偶联剂制备得到。制备方法：将上述原料放入密炼机进行密炼，然后转入开炼机薄通打卷，将薄通后打成的胶卷投入三辊辗页机辗页、切割，并将冷却滚筒打开冷却水，将切割后的胶片穿过冷却滚筒，再穿过隔离粉槽，制成胶片即可。该硅橡胶电缆护套材料不仅很好的阻燃环保性能，而且力学性能优异。

Description

硅橡胶电缆护套材料及其制备方法

技术领域

本发明属于电缆技术领域，具体涉及一种硅橡胶电缆护套材料及其制备方法。

背景技术

近年来国内有多家电缆生产企业进行了研发，已生产出耐低温、耐紫外线、耐油、抗扭转的风力发电用电缆，成为企业新的经济增长点。近年来，各行各业都在提倡安全环保，当然电线电缆行业也不例外。

硅橡胶是一类以Si-O键为主链，以与Si原子相连的有机基团(如甲基，乙烯基，苯基等)为侧链的可交联固化的高分子弹性体。由于硅橡胶具有优异的耐高低温性能和抗老化性能，可以在很宽的温度范围内(-50℃～200℃)长期使用等特点，目前已在电子电气、机械、汽车、化工、航空、航天、船舶等领域应用广泛，也是电缆领域常用的材料。但硅橡胶本身遇到明火会持续燃烧，用其制作的电缆存阻燃性能不是很理想的缺陷，限制了其在国民经济的各领域的应用，特别是对阻燃性具有特殊要求的场合，往往需要对其进行改性。

发明内容

本发明提出一种硅橡胶电缆护套材料，该硅橡胶电缆护套材料不仅很好的阻燃环保性能，而且力学性能优异。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种硅橡胶电缆护套材料，包括以下原料：

乙烯基硅橡胶70～80份、天然橡胶10～15份、MQ硅树脂16～22份、硫化剂3～9份、促进剂1～3份、硅酸铝纤维1～3份、石蜡4～8份、增塑剂8～16份、润滑剂2～6份、炭黑8～16份、阻燃补强剂5～10份及填料4～8份；所述增塑剂由邻苯二甲酸二丁酯和油酸丁酯混合而成，所述阻燃补强剂主要由水滑石粉、硅藻土、纳米二氧化硅、羧甲基纤维素与偶联剂制备得到。

优选地，所述阻燃补强剂的制备方法包括以下步骤：

1)按照重量份数计算，称取水滑石粉40～50份、硅藻土20～30份、纳米二氧化硅10～15份、羧甲基纤维素3～6份与偶联剂0.6～1.8份备用；

2)首先将水滑石粉、硅藻土、纳米二氧化硅与羧甲基纤维素加入到二甲基乙酰胺中进行搅拌分散得到分散液；

3)将步骤2)的分散液升温至80～90℃加入偶联剂搅拌混匀，保温3～4h，然后降温至室温即可。

优选地，所述偶联剂为KH560、KH550或KH570。

优选地，所述硫化剂为乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯与过氧化苯甲酰的混合物。

优选地，所述促进剂为二硫化四甲基秋兰姆。

优选地，所述润滑剂为羟基硅油、硬脂酸或者硬脂酸锌。

优选地，所述填料为陶土或者碳酸钙。

本发明的另一个目的是提供一种硅橡胶电缆护套材料的制备方法，包括以下步骤：

1)按照配比称取乙烯基硅橡胶、天然橡胶、MQ硅树脂、硫化剂、促进剂、硅酸铝纤维、石蜡、增塑剂、润滑剂、炭黑、阻燃补强剂及填料备用；

2)一次混炼：将乙烯基硅橡胶、天然橡胶、MQ硅树脂、石蜡、润滑剂及增塑剂加入到密炼机中放下上顶栓，密炼温度为120～160℃，密炼时间2～4min，然后提起上顶栓，10～20s后再次放下上顶栓，密炼1～3分钟，提起上顶栓，开启翻转料斗，将混合料翻出，转入开炼机薄通打卷，在室温下停放冷却至室温；

3)二次混炼：将步骤2)所得到的一次混炼物、促进剂、硅酸铝纤维、炭黑、阻燃补强剂及填料加入密炼机中，放下上顶栓，密炼温度为110～130℃，密炼时间30～60s，然后提起上顶栓，再放入硫化剂，放下上顶栓，密炼温度为140～160℃，密炼时间30～50s，提起上顶栓，开启翻转料斗，将混合料翻出，转入开炼机薄通打卷；

4)辗页出片：将薄通后打成的胶卷投入三辊辗页机辗页、切割，并将冷却滚筒打开冷却水，将切割后的胶片穿过冷却滚筒，再穿过隔离粉槽，制成胶片即可。

本发明的有益效果：

1、本发明的硅橡胶电缆护套材料中采用主要由水滑石粉、硅藻土、纳米二氧化硅、羧甲基纤维素与偶联剂制备得到的阻燃补强剂，通过硅烷偶联剂对水滑石粉进行改性不仅能提高其自身的阻燃性能之外，其能够与硅橡胶自身相容性好，避免了之前阻燃补强剂添加量过多带来的力学性能下降的问题。本发明的硅橡胶电缆护套材料氧指数大于40，垂直燃烧试验通过UL94标准V-0级。

2、以乙烯基硅橡胶和MQ硅树脂为主料，并加入了天然橡胶对其进行改性，改善了体系的相容性，使其性能互补，在降低成本的前提下，显著提高了护套材料的稳定性、拉伸强度、撕裂强度、耐热性、耐老化性和弹性，同时改善了护套材料的加工性能；以乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯与过氧化苯甲酰的混合物作为硫化剂，更容易对乙烯基硅橡胶进行硫化，显著提高了护套材料的热稳定性。

具体实施方式

实施例1

阻燃补强剂的制备方法包括以下步骤：

1)按照重量份数计算，称取水滑石粉40份、硅藻土30份、纳米二氧化硅10份、羧甲基纤维素3份与偶联剂KH5600.6份备用；

2)首先将水滑石粉、硅藻土、纳米二氧化硅与羧甲基纤维素加入到二甲基乙酰胺中进行搅拌分散得到分散液；

3)将步骤2)的分散液升温至90℃加入偶联剂KH560搅拌混匀，保温3h，然后降温至室温即可。

实施例2

阻燃补强剂的制备方法包括以下步骤：

1)按照重量份数计算，称取水滑石粉50份、硅藻土20份、纳米二氧化硅15份、羧甲基纤维素6份与偶联剂KH5701.8份备用；

2)首先将水滑石粉、硅藻土、纳米二氧化硅与羧甲基纤维素加入到二甲基乙酰胺中进行搅拌分散得到分散液；

3)将步骤2)的分散液升温至80℃加入偶联剂KH570搅拌混匀，保温4h，然后降温至室温即可。

实施例3

一种硅橡胶电缆护套材料，包括以下原料：

乙烯基硅橡胶76份、天然橡胶12份、MQ硅树脂19份、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯5份、二硫化四甲基秋兰姆2份、硅酸铝纤维2份、石蜡6份、增塑剂12份、羟基硅油4份、炭黑12份、实施例1的阻燃补强剂8份及硅藻土6份。增塑剂由邻苯二甲酸二丁酯和油酸丁酯混合而成。

硅橡胶电缆护套材料的制备方法：

1)按照配比称取乙烯基硅橡胶、天然橡胶、MQ硅树脂、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、二硫化四甲基秋兰姆、硅酸铝纤维、石蜡、增塑剂、羟基硅油、炭黑、实施例1的阻燃补强剂及陶土备用；

2)一次混炼：将乙烯基硅橡胶、天然橡胶、MQ硅树脂、石蜡、羟基硅油及增塑剂加入到密炼机中放下上顶栓，密炼温度为140℃，密炼时间3min，然后提起上顶栓，15s后再次放下上顶栓，密炼2分钟，提起上顶栓，开启翻转料斗，将混合料翻出，转入开炼机薄通打卷，在室温下停放冷却至室温；

3)二次混炼：将步骤2)所得到的一次混炼物、二硫化四甲基秋兰姆、硅酸铝纤维、炭黑、实施例1的阻燃补强剂及硅藻土加入密炼机中，放下上顶栓，密炼温度为120℃，密炼时间40s，然后提起上顶栓，再放入乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯，放下上顶栓，密炼温度为150℃，密炼时间30s，提起上顶栓，开启翻转料斗，将混合料翻出，转入开炼机薄通打卷；

4)辗页出片：将薄通后打成的胶卷投入三辊辗页机辗页、切割，并将冷却滚筒打开冷却水，将切割后的胶片穿过冷却滚筒，再穿过隔离粉槽，制成胶片即可。

实施例4

一种硅橡胶电缆护套材料，包括以下原料：

乙烯基硅橡胶70份、天然橡胶10份、MQ硅树脂22份、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯3份、二硫化四甲基秋兰姆1份、硅酸铝纤维1份、石蜡8份、增塑剂8份、硬脂酸锌2份、炭黑8份、实施例2的阻燃补强剂5份及硅藻土4份。增塑剂由邻苯二甲酸二丁酯和油酸丁酯混合而成。

硅橡胶电缆护套材料的制备方法：

1)按照配比称取乙烯基硅橡胶、天然橡胶、MQ硅树脂、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、二硫化四甲基秋兰姆、硅酸铝纤维、石蜡、增塑剂、硬脂酸锌、炭黑、实施例2的阻燃补强剂及陶土备用；

2)一次混炼：将乙烯基硅橡胶、天然橡胶、MQ硅树脂、石蜡、硬脂酸锌及增塑剂加入到密炼机中放下上顶栓，密炼温度为120℃，密炼时间4min，然后提起上顶栓，10s后再次放下上顶栓，密炼3分钟，提起上顶栓，开启翻转料斗，将混合料翻出，转入开炼机薄通打卷，在室温下停放冷却至室温；

3)二次混炼：将步骤2)所得到的一次混炼物、二硫化四甲基秋兰姆、硅酸铝纤维、炭黑、实施例2的阻燃补强剂及硅藻土加入密炼机中，放下上顶栓，密炼温度为110℃，密炼时间60s，然后提起上顶栓，再放入乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯，放下上顶栓，密炼温度为140℃，密炼时间50s，提起上顶栓，开启翻转料斗，将混合料翻出，转入开炼机薄通打卷；

4)辗页出片：将薄通后打成的胶卷投入三辊辗页机辗页、切割，并将冷却滚筒打开冷却水，将切割后的胶片穿过冷却滚筒，再穿过隔离粉槽，制成胶片即可。

实施例5

一种硅橡胶电缆护套材料，包括以下原料：

乙烯基硅橡胶80份、天然橡胶15份、MQ硅树脂16份、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯9份、二硫化四甲基秋兰姆3份、硅酸铝纤维3份、石蜡4份、增塑剂16份、硬脂酸6份、炭黑16份、实施例1的阻燃补强剂10份及碳酸钙8份。增塑剂由邻苯二甲酸二丁酯和油酸丁酯混合而成。

硅橡胶电缆护套材料的制备方法：

1)按照配比称取乙烯基硅橡胶、天然橡胶、MQ硅树脂、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、二硫化四甲基秋兰姆、硅酸铝纤维、石蜡、增塑剂、润滑剂、炭黑、实施例1的阻燃补强剂及填料备用；

2)一次混炼：将乙烯基硅橡胶、天然橡胶、MQ硅树脂、石蜡、硬脂酸及增塑剂加入到密炼机中放下上顶栓，密炼温度为160℃，密炼时间2min，然后提起上顶栓，20s后再次放下上顶栓，密炼1分钟，提起上顶栓，开启翻转料斗，将混合料翻出，转入开炼机薄通打卷，在室温下停放冷却至室温；

3)二次混炼：将步骤2)所得到的一次混炼物、二硫化四甲基秋兰姆、硅酸铝纤维、炭黑、实施例1的阻燃补强剂及碳酸钙加入密炼机中，放下上顶栓，密炼温度为110℃，密炼时间30s，然后提起上顶栓，再放入乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯，放下上顶栓，密炼温度为140℃，密炼时间40s，提起上顶栓，开启翻转料斗，将混合料翻出，转入开炼机薄通打卷；

4)辗页出片：将薄通后打成的胶卷投入三辊辗页机辗页、切割，并将冷却滚筒打开冷却水，将切割后的胶片穿过冷却滚筒，再穿过隔离粉槽，制成胶片即可。

试验例

将实施例3～5的硅橡胶电缆护套材料进行性能测试，结果见表1。

表1

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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种硅橡胶电缆护套材料，其特征在于，按照重量份数计算，包括以下原料：

乙烯基硅橡胶70～80份、天然橡胶10～15份、MQ硅树脂16～22份、硫化剂3～9份、促进剂1～3份、硅酸铝纤维1～3份、石蜡4～8份、增塑剂8～16份、润滑剂2～6份、炭黑8～16份、阻燃补强剂5～10份及填料4～8份；所述增塑剂由邻苯二甲酸二丁酯和油酸丁酯混合而成，所述阻燃补强剂主要由水滑石粉、硅藻土、纳米二氧化硅、羧甲基纤维素与偶联剂制备得到。

2.根据权利要求1所述的硅橡胶电缆护套材料，其特征在于，所述阻燃补强剂的制备方法包括以下步骤：

1)按照重量份数计算，称取水滑石粉40～50份、硅藻土20～30份、纳米二氧化硅10～15份、羧甲基纤维素3～6份与偶联剂0.6～1.8份备用；

2)首先将水滑石粉、硅藻土、纳米二氧化硅与羧甲基纤维素加入到二甲基乙酰胺中进行搅拌分散得到分散液；

3)将步骤2)的分散液升温至80～90℃加入偶联剂搅拌混匀，保温3～4h，然后降温至室温即可。

3.根据权利要求2所述的硅橡胶电缆护套材料，其特征在于，所述偶联剂为KH560、KH550或KH570。

4.根据权利要求1所述的硅橡胶电缆护套材料，其特征在于，所述硫化剂为乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯与过氧化苯甲酰的混合物。

5.根据权利要求1所述的硅橡胶电缆护套材料，其特征在于，所述促进剂为二硫化四甲基秋兰姆。

6.根据权利要求1所述的硅橡胶电缆护套材料，其特征在于，所述润滑剂为羟基硅油、硬脂酸或者硬脂酸锌。

7.根据权利要求1所述的硅橡胶电缆护套材料，其特征在于，所述填料为陶土或者碳酸钙。

8.如权利要求1所述的硅橡胶电缆护套材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)按照配比称取乙烯基硅橡胶、天然橡胶、MQ硅树脂、硫化剂、促进剂、硅酸铝纤维、石蜡、增塑剂、润滑剂、炭黑、阻燃补强剂及填料备用；

2)一次混炼：将乙烯基硅橡胶、天然橡胶、MQ硅树脂、石蜡、润滑剂及增塑剂加入到密炼机中放下上顶栓，密炼温度为120～160℃，密炼时间2～4min，然后提起上顶栓，10～20s后再次放下上顶栓，密炼1～3分钟，提起上顶栓，开启翻转料斗，将混合料翻出，转入开炼机薄通打卷，在室温下停放冷却至室温；

3)二次混炼：将步骤2)所得到的一次混炼物、促进剂、硅酸铝纤维、炭黑、阻燃补强剂及填料加入密炼机中，放下上顶栓，密炼温度为110～130℃，密炼时间30～60s，然后提起上顶栓，再放入硫化剂，放下上顶栓，密炼温度为140～160℃，密炼时间30～50s，提起上顶栓，开启翻转料斗，将混合料翻出，转入开炼机薄通打卷；

4)辗页出片：将薄通后打成的胶卷投入三辊辗页机辗页、切割，并将冷却滚筒打开冷却水，将切割后的胶片穿过冷却滚筒，再穿过隔离粉槽，制成胶片即可。