CN109206920B - 抗裂硅橡胶电缆护套材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种抗裂硅橡胶电缆护套材料，包括以下原料：甲基乙烯基硅橡胶、氢化丁腈橡胶、氯化聚乙烯、硫化剂、促进剂、石蜡、防老化剂RD、增塑剂、润滑剂、炭黑、硅微粉、阻燃补强剂及填料；增塑剂由邻苯二甲酸二丁酯和聚醚硅油混合而成，阻燃补强剂主要由水滑石粉、矿渣、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。该抗裂硅橡胶电缆护套材料不仅很好的阻燃环保性能，而且拉伸强度与抗裂性优异。

Description

抗裂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，具体涉及一种抗裂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。

甲基乙烯基硅橡胶具有良好的耐高低温性能、耐腐蚀性、耐油、耐溶剂等性能，且抗压缩永久形变性能好，压缩形变低，在高温下具有较好的支撑性，因此可以作为电缆护套材料的原料使用，但是甲基乙烯基硅橡胶的机械性能较低，抗裂性能较低，会大大缩短电缆护套材料的使用寿命。

发明内容

本发明提出一种抗裂硅橡胶电缆护套材料，该抗裂硅橡胶电缆护套材料不仅很好的阻燃环保性能，而且拉伸强度与抗裂性优异。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种抗裂硅橡胶电缆护套材料，包括以下原料：

甲基乙烯基硅橡胶65～75份、氢化丁腈橡胶15～20份、氯化聚乙烯16～22份、硫化剂3～9份、促进剂1～3份、石蜡4～8份、防老化剂RD0.5～1.5份、增塑剂8～16份、润滑剂2～6份、炭黑8～16份、硅微粉5～10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聚醚硅油混合而成，所述阻燃补强剂主要由水滑石粉、矿渣、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、矿渣15～25份、纳米二氧化硅15～20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、矿渣、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75～85℃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，所述润滑剂为聚乙烯蜡、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抗裂硅橡胶电缆护套材料的制备方法，包括以下步骤：

1)按照配比称取甲基乙烯基硅橡胶、氢化丁腈橡胶、氯化聚乙烯、硫化剂、促进剂、石蜡、防老化剂RD、增塑剂、润滑剂、炭黑、硅微粉、阻燃补强剂及填料备用；

2)一次混炼：将甲基乙烯基硅橡胶、氢化丁腈橡胶、氯化聚乙烯、石蜡、防老化剂RD、润滑剂及增塑剂加入到密炼机中放下上顶栓，密炼温度为130～150℃，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、炭黑、硅微粉、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、本发明的抗裂硅橡胶电缆护套材料中采用主要由水滑石粉、矿渣、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。本发明的抗裂硅橡胶电缆护套材料氧指数大于36，垂直燃烧试验通过UL94标准V-0级。护套材料中还添加有硅微粉与炭黑，不仅可提高橡胶的散热效率，橡胶的耐老化、耐寒性能好，其导电及抗静电性能也明显增强。

2、甲基乙烯基硅橡胶与氯化聚乙烯、氢化丁腈橡胶相互以合适比例相互配合，可以大大改善甲基乙烯基硅橡胶的机械性能、拉伸强度和韧性；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，更容易对甲基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、矿渣25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、矿渣、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85℃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、矿渣15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、矿渣、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75℃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

一种抗裂硅橡胶电缆护套材料，包括以下原料：

甲基乙烯基硅橡胶70份、氢化丁腈橡胶17份、氯化聚乙烯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、石蜡6份、防老化剂RD0.6份、增塑剂12份、聚乙烯蜡4份、炭黑12份、硅微粉7份、实施例1的阻燃补强剂8份及矿渣6份。增塑剂由邻苯二甲酸二丁酯和聚醚硅油混合而成。

抗裂硅橡胶电缆护套材料的制备方法：

1)按照配比称取甲基乙烯基硅橡胶、氢化丁腈橡胶、氯化聚乙烯、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、二硫化四甲基秋兰姆、石蜡、防老化剂RD、增塑剂、聚乙烯蜡、炭黑、硅微粉、实施例1的阻燃补强剂及陶土备用；

2)一次混炼：将甲基乙烯基硅橡胶、氢化丁腈橡胶、氯化聚乙烯、石蜡、防老化剂RD、聚乙烯蜡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、炭黑、硅微粉、实施例1的阻燃补强剂及矿渣加入密炼机中，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

一种抗裂硅橡胶电缆护套材料，包括以下原料：

甲基乙烯基硅橡胶65份、氢化丁腈橡胶15份、氯化聚乙烯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、石蜡8份、防老化剂RD0.4份、增塑剂8份、硬脂酸锌2份、炭黑8份、硅微粉5份、实施例2的阻燃补强剂5份及矿渣4份。增塑剂由邻苯二甲酸二丁酯和聚醚硅油混合而成。

抗裂硅橡胶电缆护套材料的制备方法：

1)按照配比称取甲基乙烯基硅橡胶、氢化丁腈橡胶、氯化聚乙烯、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、二硫化四甲基秋兰姆、石蜡、防老化剂RD、增塑剂、硬脂酸锌、炭黑、硅微粉、实施例2的阻燃补强剂及陶土备用；

2)一次混炼：将甲基乙烯基硅橡胶、氢化丁腈橡胶、氯化聚乙烯、石蜡、防老化剂RD、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130℃，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、炭黑、硅微粉、实施例2的阻燃补强剂及矿渣加入密炼机中，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

一种抗裂硅橡胶电缆护套材料，包括以下原料：

甲基乙烯基硅橡胶75份、氢化丁腈橡胶20份、氯化聚乙烯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、石蜡4份、防老化剂RD0.8份、增塑剂16份、硬脂酸6份、炭黑16份、硅微粉10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聚醚硅油混合而成。

抗裂硅橡胶电缆护套材料的制备方法：

1)按照配比称取甲基乙烯基硅橡胶、氢化丁腈橡胶、氯化聚乙烯、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、二硫化四甲基秋兰姆、石蜡、防老化剂RD、增塑剂、润滑剂、炭黑、硅微粉、实施例1的阻燃补强剂及填料备用；

2)一次混炼：将甲基乙烯基硅橡胶、氢化丁腈橡胶、氯化聚乙烯、石蜡、防老化剂RD、硬脂酸及增塑剂加入到密炼机中放下上顶栓，密炼温度为150℃，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、炭黑、硅微粉、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的抗裂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 (1)

1.一种抗裂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：甲基乙烯基硅橡胶75份、氢化丁腈橡胶20份、氯化聚乙烯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、石蜡4份、防老化剂RD 0.8份、增塑剂16份、硬脂酸6份、炭黑16份、硅微粉10份、阻燃补强剂5～10份及碳酸钙8份；

所述增塑剂由邻苯二甲酸二丁酯和聚醚硅油混合而成；

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份、矿渣25份、纳米二氧化硅10份、羧甲基纤维素3份与偶联剂KH560 0.6份备用；2)首先将水滑石粉、矿渣、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85℃加入偶联剂KH560搅拌混匀，保温3h，然后降温至室温即可；

所述抗裂硅橡胶电缆护套材料的制备方法，包括以下步骤：

1)按照配比称取甲基乙烯基硅橡胶、氢化丁腈橡胶、氯化聚乙烯、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、二硫化四甲基秋兰姆、石蜡、防老化剂RD、增塑剂、硬脂酸、炭黑、硅微粉、阻燃补强剂及碳酸钙备用；

2)一次混炼：将甲基乙烯基硅橡胶、氢化丁腈橡胶、氯化聚乙烯、石蜡、防老化剂RD、硬脂酸及增塑剂加入到密炼机中放下上顶栓，密炼温度为150℃，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、炭黑、硅微粉、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。