CN109206756A - 三元乙丙橡胶电缆护套材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种三元乙丙橡胶电缆护套材料，包括以下原料：三元乙丙橡胶、丁腈橡胶、乙烯‑醋酸乙烯共聚物、硫化剂、促进剂、古马隆树脂、石蜡、增塑剂、润滑剂、炭黑、纳米阻燃补强剂及填料；增塑剂主要由聚醚硅油、油酸丁酯、纳米二氧化硅与硅烷偶联剂制备得到。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。该三元乙丙橡胶电缆护套材料不仅耐寒性与柔软性好，还具有很好的阻燃环保性能。

Description

三元乙丙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，具体涉及一种三元乙丙橡胶电缆护套材料及其制备方法。

背景技术

风电行业发展得如火如荼，催生了对风力发电用电缆的需求。由于风力发电的环境恶劣，风机使用年限较长，且电缆随风机不断转动，对电缆的性能要求也很高，以前一直依赖进口，价格昂贵。

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。在传统风能电缆中，由于具有优良的耐候性、耐臭氧、耐化学药品及耐老化性能，具有良好的耐油性、阻燃性及着色性能、韧性良好(在-30℃仍有柔韧性)，与其它高分子材料具有良好的相容性，分解温度较高，国内普遍采用氯化聚乙烯作为风能电缆的护套料，而这种传统电缆护套的缺点也非常明显。

由于氯化聚氯乙烯的含氯量高，燃烧时会释放出高浓度的有毒烟雾，妨碍视线，影响逃生及灭火，甚至直接致人死亡，而且当其用于制备软制品时，由于需要加入大量的增塑剂，失去其阻燃特性，甚至成为易燃材料，有毒有害气体的发生量更为严重，在美国、日本等发达国家已被淘汰。因此，开发绿色环保型风能电缆取代传统电线电缆已成为当务之急。

发明内容

本发明提出一种三元乙丙橡胶电缆护套材料，该三元乙丙橡胶电缆护套材料不仅耐寒性与柔软性好，还具有很好的阻燃环保性能。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种三元乙丙橡胶电缆护套材料，包括以下原料：

三元乙丙橡胶70～80份、丁腈橡胶10～15份、乙烯-醋酸乙烯共聚物16～22份、硫化剂3～9份、促进剂1～3份、古马隆树脂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、纳米阻燃补强剂5～10份及填料4～8份；所述增塑剂主要由聚醚硅油、油酸丁酯、纳米二氧化硅与硅烷偶联剂制备得到，所述纳米阻燃补强剂由高岭土和水镁石混合而成。

优选地，所述增塑剂的制备方法包括以下步骤：

1)按照重量份数计算，称取聚醚硅油30～40份、油酸丁酯15～25份、纳米二氧化硅10～20份与硅烷偶联剂0.5～2.5份备用；

2)首先将聚醚硅油与纳米二氧化硅加入到油酸丁酯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℃加入硅烷偶联剂搅拌混匀，保温3～4h，然后降温至室温即可。

优选地，所述硅烷偶联剂为KH540、KH792或KH602。

优选地，所述硫化剂为乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯。

优选地，所述促进剂为二硫化四甲基秋兰姆。

优选地，所述润滑剂为聚乙烯蜡、硬脂酸或者硬脂酸锌。

优选地，所述填料为硅藻土或者碳酸钙。

本发明的另一个目的是提供一种三元乙丙橡胶电缆护套材料的制备方法，包括以下步骤：

1)按照配比称取三元乙丙橡胶、丁腈橡胶、乙烯-醋酸乙烯共聚物、硫化剂、促进剂、古马隆树脂、石蜡、增塑剂、润滑剂、炭黑、纳米阻燃补强剂及填料备用；

2)一次混炼：将三元乙丙橡胶、丁腈橡胶、乙烯-醋酸乙烯共聚物、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110～130℃，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、古马隆树脂、炭黑、纳米阻燃补强剂及填料加入密炼机中，放下上顶栓，密炼温度为90～100℃，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90～100℃，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、本发明的三元乙丙橡胶电缆护套材料中采用主要由聚醚硅油、油酸丁酯、纳米二氧化硅与硅烷偶联剂制备得到的增塑剂，通过硅烷偶联剂对油酸丁酯与聚醚硅油进行改性使得橡胶材料具有优异的耐低温性能，且具有一定的阻燃性能，增塑性好。

2、三元乙丙橡胶(EPDM)是乙烯、丙烯和非共轭二烯烃的三元共聚物，本质上是无极性的，对极性溶液和化学物具有抗性，吸水率低，具有良好的绝缘特性，采用的2070P牌号具有较低的结晶度，乙烯含量高，对低温性能有特别大的优势。橡胶材料中加入纳米阻燃补强剂，可以进一步提高电缆护套的阻燃性能。本发明的三元乙丙橡胶电缆护套材料氧指数大于37，垂直燃烧试验通过UL94标准V-0级。

具体实施方式

实施例1

增塑剂的制备方法包括以下步骤：

1)按照重量份数计算，称取聚醚硅油30份、油酸丁酯25份、纳米二氧化硅10份与硅烷偶联剂KH6020.5份备用；

2)首先将聚醚硅油与纳米二氧化硅加入到油酸丁酯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℃加入硅烷偶联剂KH602搅拌混匀，保温4h，然后降温至室温即可。

实施例2

增塑剂的制备方法包括以下步骤：

1)按照重量份数计算，称取聚醚硅油40份、油酸丁酯15份、纳米二氧化硅20份与硅烷偶联剂KH5402.5份备用；

2)首先将聚醚硅油与纳米二氧化硅加入到油酸丁酯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℃加入硅烷偶联剂KH540搅拌混匀，保温3h，然后降温至室温即可。

实施例3

一种三元乙丙橡胶电缆护套材料，包括以下原料：

三元乙丙橡胶76份、丁腈橡胶12份、乙烯-醋酸乙烯共聚物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、古马隆树脂2份、石蜡6份、实施例1的增塑剂12份、聚乙烯蜡4份、炭黑12份、纳米阻燃补强剂8份及硅藻土6份。纳米阻燃补强剂由高岭土和水镁石混合而成。

三元乙丙橡胶电缆护套材料的制备方法：

1)按照配比称取三元乙丙橡胶、丁腈橡胶、乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、二硫化四甲基秋兰姆、古马隆树脂、石蜡、实施例1的增塑剂、聚乙烯蜡、炭黑、纳米阻燃补强剂及硅藻土备用；

2)一次混炼：将三元乙丙橡胶、丁腈橡胶、乙烯-醋酸乙烯共聚物、石蜡、聚乙烯蜡及实施例1的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、古马隆树脂、炭黑、纳米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95℃，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95℃，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

一种三元乙丙橡胶电缆护套材料，包括以下原料：

三元乙丙橡胶70份、丁腈橡胶10份、乙烯-醋酸乙烯共聚物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、古马隆树脂1份、石蜡8份、实施例2的增塑剂8份、硬脂酸锌2份、炭黑8份、纳米阻燃补强剂5份及硅藻土4份。纳米阻燃补强剂由高岭土和水镁石混合而成。

三元乙丙橡胶电缆护套材料的制备方法：

1)按照配比称取三元乙丙橡胶、丁腈橡胶、乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、二硫化四甲基秋兰姆、古马隆树脂、石蜡、实施例2的增塑剂、硬脂酸锌、炭黑、纳米阻燃补强剂及硅藻土备用；

2)一次混炼：将三元乙丙橡胶、丁腈橡胶、乙烯-醋酸乙烯共聚物、石蜡、硬脂酸锌及实施例2的增塑剂加入到密炼机中放下上顶栓，密炼温度为110℃，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、古马隆树脂、炭黑、纳米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90℃，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90℃，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

一种三元乙丙橡胶电缆护套材料，包括以下原料：

三元乙丙橡胶80份、丁腈橡胶15份、乙烯-醋酸乙烯共聚物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、古马隆树脂3份、石蜡4份、实施例1的增塑剂16份、硬脂酸6份、炭黑16份、纳米阻燃补强剂10份及碳酸钙8份。纳米阻燃补强剂由高岭土和水镁石混合而成。

三元乙丙橡胶电缆护套材料的制备方法：

1)按照配比称取三元乙丙橡胶、丁腈橡胶、乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、二硫化四甲基秋兰姆、古马隆树脂、石蜡、实施例1的增塑剂、润滑剂、炭黑、纳米阻燃补强剂及填料备用；

2)一次混炼：将三元乙丙橡胶、丁腈橡胶、乙烯-醋酸乙烯共聚物、石蜡、硬脂酸及实施例1的增塑剂加入到密炼机中放下上顶栓，密炼温度为130℃，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、古马隆树脂、炭黑、纳米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100℃，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100℃，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的三元乙丙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)

1.一种三元乙丙橡胶电缆护套材料，其特征在于，按照重量份数计算，包括以下原料：

三元乙丙橡胶70～80份、丁腈橡胶10～15份、乙烯-醋酸乙烯共聚物16～22份、硫化剂3～9份、促进剂1～3份、古马隆树脂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、纳米阻燃补强剂5～10份及填料4～8份；所述增塑剂主要由聚醚硅油、油酸丁酯、纳米二氧化硅与硅烷偶联剂制备得到，所述纳米阻燃补强剂由高岭土和水镁石混合而成。

2.根据权利要求1所述的三元乙丙橡胶电缆护套材料，其特征在于，所述增塑剂的制备方法包括以下步骤：

1)按照重量份数计算，称取聚醚硅油30～40份、油酸丁酯15～25份、纳米二氧化硅10～20份与硅烷偶联剂0.5～2.5份备用；

2)首先将聚醚硅油与纳米二氧化硅加入到油酸丁酯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℃加入硅烷偶联剂搅拌混匀，保温3～4h，然后降温至室温即可。

3.根据权利要求2所述的三元乙丙橡胶电缆护套材料，其特征在于，所述硅烷偶联剂为KH540、KH792或KH602。

4.根据权利要求1所述的三元乙丙橡胶电缆护套材料，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。

5.根据权利要求1所述的三元乙丙橡胶电缆护套材料，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所述的三元乙丙橡胶电缆护套材料，其特征在于，所述润滑剂为聚乙烯蜡、硬脂酸或者硬脂酸锌。

7.根据权利要求1所述的三元乙丙橡胶电缆护套材料，其特征在于，所述填料为硅藻土或者碳酸钙。

8.如权利要求1所述的三元乙丙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)按照配比称取三元乙丙橡胶、丁腈橡胶、乙烯-醋酸乙烯共聚物、硫化剂、促进剂、古马隆树脂、石蜡、增塑剂、润滑剂、炭黑、纳米阻燃补强剂及填料备用；

2)一次混炼：将三元乙丙橡胶、丁腈橡胶、乙烯-醋酸乙烯共聚物、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110～130℃，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、古马隆树脂、炭黑、纳米阻燃补强剂及填料加入密炼机中，放下上顶栓，密炼温度为90～100℃，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90～100℃，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。