CN110066469A - 一种应用于电缆附件的应力三元乙丙橡胶材料及其制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及三元乙丙橡胶材料的技术领域，具体涉及一种应用于电缆附件的应力三元乙丙橡胶材料及其制备工艺。该应用于电缆附件的应力三元乙丙橡胶材料的原料有三元乙丙合成生胶、氧化锌、硬脂酸、热稳定剂、白炭黑、偶联剂、增塑剂、高介电粉体填料、硫磺和促进剂。该应用于电缆附件的应力三元乙丙橡胶材料通过各个组份之间的协同作用，使得本发明制得的应力三元乙丙橡胶材料作为应力胶用于一次成型应力锥，进而替代传统的生产工艺，能极大提高生产效率，降低企业经营成本，增加市场竞争力。并具有较好的硬度、体积电阻率和介电常数。该应用于电缆附件的应力三元乙丙橡胶材料的制备工艺具有制备工艺简单，生产成本低，并适用于大规模生产的特点。

Description

一种应用于电缆附件的应力三元乙丙橡胶材料及其制备工艺
技术领域
本发明涉及三元乙丙橡胶材料的技术领域，具体涉及一种应用于电缆附件的应力三元乙丙橡胶材料及其制备工艺。
背景技术
三元乙丙橡胶材料因其自身的一些优点和特性，很早就应用于电力行业的电缆附件中。当前，国内外的电缆附件插拔件接头、中间接头等绝大部分还是用三元乙丙橡胶作为基础材料制备的，目前其它合成橡胶无法取代。
应用于电缆附件的三元乙丙橡胶主要分为绝缘胶和导电胶。通常的产品结构是导电胶和绝缘胶两种材料生产成型接合在一起，两到三层的材料设计配备金属件成为一体。导电层起电场屏蔽和应力疏散作用，绝缘层起绝缘保护作用。近几年国内一些生产厂家也有用到硅橡胶材料来生产电缆附件。虽然结构设计大致一样，但有些特性硅橡胶还是没法跟三元乙丙橡胶比拟的。如三元乙丙橡胶的物理机械性能比硅橡胶要好，三元乙丙橡胶的绝缘性非常好，都比其它合成橡胶材料(包括硅橡胶材料)优异。另外，三元乙丙橡胶的耐臭氧老化、耐刺扎性、耐水蒸汽、耐酸碱耐、盐雾腐蚀等方面都优于硅橡胶材料。无论是用硅橡胶还是用三元乙丙橡胶材料来做电缆附件插拔件连接头，都要设计制备一个应力锥的连接部件，以对电缆连接头起应力疏散作用，防止电缆接头在长时间运行时遭受电场破坏，目前的做法是导电胶部分先成型，再注绝缘胶，跟绝缘胶成型为一圆柱体。这种做法的缺点是需要使用两种材料进行二次成型，工序增加了很多，导致生产成本增加。另外，产品规格很多，模具成本也会增加不少。因此，很多厂家希望能开发出一种应力胶，电缆附件插拔件应力锥部分只用一种应力胶成型，减少制备工序，降低生产和模具成本。
发明内容
本发明的目的之一在于针对现有技术的不足，提供一种应用于电缆附件的应力三元乙丙橡胶材料，该应用于电缆附件的应力三元乙丙橡胶材料用于生产应力锥，在生产时直接一次成型即可制备应力锥，即替代传统的生产工艺，能够极大提高生产效率，降低企业经营成本，增加市场竞争力。
本发明的目的之二在于针对现有技术的不足，提供一种应用于电缆附件的应力三元乙丙橡胶材料的制备工艺。
为了实现上述目的之一，本发明采用如下技术方案：
提供一种应用于电缆附件的应力三元乙丙橡胶材料，由以下重量份数的原料制成：
优选的，所述的一种应用于电缆附件的应力三元乙丙橡胶材料，由以下重量份数的原料制成：
更为优选的，所述的一种应用于电缆附件的应力三元乙丙橡胶材料，由以下重量份数的原料制成：
所述三元乙丙合成生胶在125℃下的门尼粘度为25～55，所述三元乙丙合成生胶的乙烯含量为50～65，所述三元乙丙合成生胶的第三单体ENB的含量4～8。
所述氧化锌为纳米氧化锌；
所述热稳定剂为2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体或2-巯基苯并咪唑中的一种或者两种的组合物；
所述白炭黑为气相白炭黑或沉淀白炭黑；
所述增塑剂为石蜡油或环烷油中的一种或者两种的组合物。
所述偶联剂为双(γ-三乙氧基硅基丙基)四硫化物或乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷中的一种或者两种的组合物；
所述高介电粉体填料为纳米钛酸钡或改性云母粉中的一种或者两种的组合物。
为了实现上述目的之二，本发明采用如下技术方案：
提供一种应用于电缆附件的应力三元乙丙橡胶材料的制备工艺，包括以下步骤：
步骤一，塑化预分散：将配方量的三元乙丙合成生胶、氧化锌、硬脂酸、热稳定剂一起先投入加压式密炼机中进行塑化预分散，并混合一定时间，得到第一混合料；
步骤二，第二次混料：往步骤一得到的第一混合料中再加入部分的白炭黑、偶联剂和增塑剂，混合一定时间，成团后再加入剩余的白炭黑、偶联剂和增塑剂混合一定时间，得到第二混合料；
步骤三，第三次混料：往步骤二得到的第二混合料中加入配方量的高介电粉体填料，混合一定时间，得到第三混合料；
步骤四，出料：步骤三完成后进行出料，然后将料放入开炼机中进行薄通两遍，然后再往开炼机中加入配方量的硫磺和促进剂后进行硫化制片，即制得所述应用于电缆附件的应力三元乙丙橡胶材料。
上述技术方案中，所述步骤一中，所述混合的时间为2min～3min。
上述技术方案中，所述步骤二中，往步骤一得到的第一混合料中再加入部分的白炭黑、偶联剂和增塑剂，混合2min～3min，成团后再加入剩余的白炭黑、偶联剂和增塑剂混合1min～2min，得到第二混合料；所述部分的白炭黑与所述剩余的白炭黑之间的重量比为2～4：0.5～1.5；所述部分的偶联剂与所述剩余的偶联剂之间的重量比为2～4：0.5～1.5；所述部分的增塑剂与所述剩余的增塑剂之间的重量比为2～4：0.5～1.5。
上述技术方案中，所述步骤三中，所述混合的时间为1min～3min；
所述步骤四中，所述硫化的温度为160℃～180℃，所述硫化的时间为8min～12min，所述硫化的压力为14MPa～16MPa。
本发明与现有技术相比较，有益效果在于：
(1)本发明提供的一种应用于电缆附件的应力三元乙丙橡胶材料，以三元乙丙合成生胶作为主料，能使得所制得的应力三元乙丙橡胶材料有较好的加工性和物理性能；组份中的氧化锌在体系中起活性剂作用，选用高活性的纳米氧化锌以促进硫化效果。硬脂酸与氧化锌并用对材料体系的硫化活性有促进作用，同时硬脂酸具有增塑和润滑作用。热稳定剂能增加所制得的应力三元乙丙橡胶材料在使用过程中的稳定性，延长使用寿命。白炭黑作为补强材料，能增加所制得的应力三元乙丙橡胶材料的强度，同时偶联剂用作表面处理剂，以改善填料与基材的相溶性。增塑剂主要改善材料的加工流动性。高介电粉体填料的加入能够使本发明制得的应力三元乙丙橡胶材料具有高介电常数的性能，满足电力产品设计需求。由于上述各个组份的协同作用，使得本发明制得的应力三元乙丙橡胶材料能作为应力胶用于一次成型应力锥，进而能替代传统的生产工艺，能够极大提高生产效率，降低企业经营成本，增加市场竞争力。
(2)本发明提供的一种应用于电缆附件的应力三元乙丙橡胶材料，具有较好的硬度、体积电阻率和介电常数。
(3)本发明提供的一种应用于电缆附件的应力三元乙丙橡胶材料的制备工艺，具有制备工艺简单，生产成本低，并能适用于大规模生产的特点。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1。
一种应用于电缆附件的应力三元乙丙橡胶材料，由以下重量份数的原料制成：
本实施例中，三元乙丙合成生胶在125℃下的门尼粘度为40，三元乙丙合成生胶的乙烯含量为60，三元乙丙合成生胶的第三单体ENB的含量6。
本实施例中，氧化锌为纳米氧化锌；
本实施例中，热稳定剂为2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体；
本实施例中，白炭黑为气相白炭黑；
本实施例中，增塑剂为石蜡油。
本实施例中，偶联剂为双(γ-三乙氧基硅基丙基)四硫化物；
本实施例中，高介电粉体填料为纳米钛酸钡。
上述一种应用于电缆附件的应力三元乙丙橡胶材料的制备工艺，包括以下步骤：
步骤一，塑化预分散：将配方量的三元乙丙合成生胶、氧化锌、硬脂酸、热稳定剂一起先投入加压式密炼机中进行塑化预分散，并混合2.5min，得到第一混合料；
步骤二，第二次混料：往步骤一得到的第一混合料中再加入部分的白炭黑、偶联剂和增塑剂，混合2.5min，成团后再加入剩余的白炭黑、偶联剂和增塑剂混合1.5min，得到第二混合料；
本实施例中，部分的白炭黑与剩余的白炭黑之间的重量比为3：1；部分的偶联剂与剩余的偶联剂之间的重量比为3：1；部分的增塑剂与剩余的增塑剂之间的重量比为3：1。
步骤三，第三次混料：往步骤二得到的第二混合料中加入配方量的高介电粉体填料，混合2min，得到第三混合料；
步骤四，出料：步骤三完成后进行出料，然后将料放入开炼机中进行薄通两遍，然后再往开炼机中加入配方量的硫磺和促进剂后进行硫化制片，即制得所述应用于电缆附件的应力三元乙丙橡胶材料。本实施例中，硫化的温度为170℃，硫化的时间为10min，硫化的压力为15MPa。
实施例2。
一种应用于电缆附件的应力三元乙丙橡胶材料，由以下重量份数的原料制成：
本实施例中，三元乙丙合成生胶在125℃下的门尼粘度为25，三元乙丙合成生胶的乙烯含量为50，三元乙丙合成生胶的第三单体ENB的含量4。
本实施例中，氧化锌为纳米氧化锌；
本实施例中，热稳定剂为2-巯基苯并咪唑；
本实施例中，白炭黑为沉淀白炭黑；
本实施例中，增塑剂为环烷油。
本实施例中，偶联剂为乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷；
本实施例中，高介电粉体填料为改性云母粉。
上述一种应用于电缆附件的应力三元乙丙橡胶材料的制备工艺，包括以下步骤：
步骤一，塑化预分散：将配方量的三元乙丙合成生胶、氧化锌、硬脂酸、热稳定剂一起先投入加压式密炼机中进行塑化预分散，并混合2min，得到第一混合料；
步骤二，第二次混料：往步骤一得到的第一混合料中再加入部分的白炭黑、偶联剂和增塑剂，混合2min，成团后再加入剩余的白炭黑、偶联剂和增塑剂混合1min，得到第二混合料；
本实施例中，部分的白炭黑与剩余的白炭黑之间的重量比为2：0.5；部分的偶联剂与剩余的偶联剂之间的重量比为2：0.5；部分的增塑剂与剩余的增塑剂之间的重量比为2：0.5。
步骤三，第三次混料：往步骤二得到的第二混合料中加入配方量的高介电粉体填料，混合1min，得到第三混合料；
步骤四，出料：步骤三完成后进行出料，然后将料放入开炼机中进行薄通两遍，然后再往开炼机中加入配方量的硫磺和促进剂后进行硫化制片，即制得所述应用于电缆附件的应力三元乙丙橡胶材料。本实施例中，硫化的温度为160℃，硫化的时间为12min，硫化的压力为14MPa。
实施例3。
一种应用于电缆附件的应力三元乙丙橡胶材料，由以下重量份数的原料制成：
本实施例中，三元乙丙合成生胶在125℃下的门尼粘度为55，三元乙丙合成生胶的乙烯含量为65，三元乙丙合成生胶的第三单体ENB的含量8。
本实施例中，氧化锌为纳米氧化锌；
本实施例中，热稳定剂为2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体和2-巯基苯并咪唑的组合物；
本实施例中，白炭黑为气相白炭黑；
本实施例中，增塑剂为石蜡油和环烷油的组合物。
本实施例中，偶联剂为双(γ-三乙氧基硅基丙基)四硫化物和乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷的组合物；
本实施例中，高介电粉体填料为纳米钛酸钡和改性云母粉的组合物。
上述一种应用于电缆附件的应力三元乙丙橡胶材料的制备工艺，包括以下步骤：
步骤一，塑化预分散：将配方量的三元乙丙合成生胶、氧化锌、硬脂酸、热稳定剂一起先投入加压式密炼机中进行塑化预分散，并混合3min，得到第一混合料；
步骤二，第二次混料：往步骤一得到的第一混合料中再加入部分的白炭黑、偶联剂和增塑剂，混合3min，成团后再加入剩余的白炭黑、偶联剂和增塑剂混合2min，得到第二混合料；
本实施例中，部分的白炭黑与剩余的白炭黑之间的重量比为4：1.5；部分的偶联剂与剩余的偶联剂之间的重量比为4：1.5；部分的增塑剂与剩余的增塑剂之间的重量比为4：1.5。
步骤三，第三次混料：往步骤二得到的第二混合料中加入配方量的高介电粉体填料，混合3min，得到第三混合料；
步骤四，出料：步骤三完成后进行出料，然后将料放入开炼机中进行薄通两遍，然后再往开炼机中加入配方量的硫磺和促进剂后进行硫化制片，即制得所述应用于电缆附件的应力三元乙丙橡胶材料。本实施例中，硫化的温度为180℃，硫化的时间为8min，硫化的压力为16MPa。
实施例4。
一种应用于电缆附件的应力三元乙丙橡胶材料，由以下重量份数的原料制成：
本实施例中，三元乙丙合成生胶在125℃下的门尼粘度为30，三元乙丙合成生胶的乙烯含量为55，三元乙丙合成生胶的第三单体ENB的含量5。
本实施例中，氧化锌为纳米氧化锌；
本实施例中，热稳定剂为2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体；
本实施例中，白炭黑为沉淀白炭黑；
本实施例中，增塑剂为石蜡油。
本实施例中，偶联剂为双(γ-三乙氧基硅基丙基)四硫化物；
本实施例中，高介电粉体填料为纳米钛酸钡。
上述一种应用于电缆附件的应力三元乙丙橡胶材料的制备工艺，包括以下步骤：
步骤一，塑化预分散：将配方量的三元乙丙合成生胶、氧化锌、硬脂酸、热稳定剂一起先投入加压式密炼机中进行塑化预分散，并混合2.2min，得到第一混合料；
步骤二，第二次混料：往步骤一得到的第一混合料中再加入部分的白炭黑、偶联剂和增塑剂，混合2.2min，成团后再加入剩余的白炭黑、偶联剂和增塑剂混合1.2min，得到第二混合料；
本实施例中，部分的白炭黑与剩余的白炭黑之间的重量比为2.5：0.8；部分的偶联剂与剩余的偶联剂之间的重量比为2.5：0.8；部分的增塑剂与剩余的增塑剂之间的重量比为2.5：0.8。
步骤三，第三次混料：往步骤二得到的第二混合料中加入配方量的高介电粉体填料，混合1.5min，得到第三混合料；
步骤四，出料：步骤三完成后进行出料，然后将料放入开炼机中进行薄通两遍，然后再往开炼机中加入配方量的硫磺和促进剂后进行硫化制片，即制得所述应用于电缆附件的应力三元乙丙橡胶材料。本实施例中，硫化的温度为165℃，硫化的时间为9min，硫化的压力为14.5MPa。
实施例5。
一种应用于电缆附件的应力三元乙丙橡胶材料，由以下重量份数的原料制成：
本实施例中，三元乙丙合成生胶在125℃下的门尼粘度为50，三元乙丙合成生胶的乙烯含量为62，三元乙丙合成生胶的第三单体ENB的含量7。
本实施例中，氧化锌为纳米氧化锌；
本实施例中，热稳定剂为2-巯基苯并咪唑；
本实施例中，白炭黑为气相白炭黑；
本实施例中，增塑剂为环烷油。
本实施例中，偶联剂为乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷；
本实施例中，高介电粉体填料为改性云母粉。
上述一种应用于电缆附件的应力三元乙丙橡胶材料的制备工艺，包括以下步骤：
步骤一，塑化预分散：将配方量的三元乙丙合成生胶、氧化锌、硬脂酸、热稳定剂一起先投入加压式密炼机中进行塑化预分散，并混合2.8min，得到第一混合料；
步骤二，第二次混料：往步骤一得到的第一混合料中再加入部分的白炭黑、偶联剂和增塑剂，混合2.8min，成团后再加入剩余的白炭黑、偶联剂和增塑剂混合1.8min，得到第二混合料；
本实施例中，部分的白炭黑与剩余的白炭黑之间的重量比为3.5：1.2；部分的偶联剂与剩余的偶联剂之间的重量比为3.5：1.2；部分的增塑剂与剩余的增塑剂之间的重量比为3.5：1.2。
步骤三，第三次混料：往步骤二得到的第二混合料中加入配方量的高介电粉体填料，混合2.5min，得到第三混合料；
步骤四，出料：步骤三完成后进行出料，然后将料放入开炼机中进行薄通两遍，然后再往开炼机中加入配方量的硫磺和促进剂后进行硫化制片，即制得所述应用于电缆附件的应力三元乙丙橡胶材料。本实施例中，硫化的温度为175℃，硫化的时间为11min，硫化的压力为15.5MPa。
实验测定：
对实施例1至实施例5制得的一种应用于电缆附件的应力三元乙丙橡胶材料分别进行硬度、体积电阻率和介电常数的测定。其中，硬度的测试方法根据GB/T531.1-2008，体积电阻率的测试方法为GB/T1410-2006，介电常数的测试方法为GB/T1693-2008。其测定结果请参见表1。
表1实施例1至实施例5的硅橡胶组合物的性能测定表
由上述表1的测定数据可知，本发明制得的应用于电缆附件的应力三元乙丙橡胶材料具有较好的硬度、体积电阻率和介电常数。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.一种应用于电缆附件的应力三元乙丙橡胶材料，其特征在于：由以下重量份数的原料制成：
2.根据权利要求1所述的一种应用于电缆附件的应力三元乙丙橡胶材料，其特征在于：由以下重量份数的原料制成：
3.根据权利要求1所述的一种应用于电缆附件的应力三元乙丙橡胶材料，其特征在于：由以下重量份数的原料制成：
4.根据权利要求1所述的一种应用于电缆附件的应力三元乙丙橡胶材料，其特征在于：所述三元乙丙合成生胶在125℃下的门尼粘度为25～55，所述三元乙丙合成生胶的乙烯含量为50～65，所述三元乙丙合成生胶的第三单体ENB的含量4～8。
5.根据权利要求1所述的一种应用于电缆附件的应力三元乙丙橡胶材料，其特征在于：所述氧化锌为纳米氧化锌；
所述热稳定剂为2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体或2-巯基苯并咪唑中的一种或者两种的组合物；
所述白炭黑为气相白炭黑或沉淀白炭黑；
所述增塑剂为石蜡油或环烷油中的一种或者两种的组合物。
6.根据权利要求1所述的一种应用于电缆附件的应力三元乙丙橡胶材料，其特征在于：所述偶联剂为双(γ-三乙氧基硅基丙基)四硫化物或乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷中的一种或者两种的组合物；
所述高介电粉体填料为纳米钛酸钡或改性云母粉中的一种或者两种的组合物。
7.权利要求1至6任意一项所述的一种应用于电缆附件的应力三元乙丙橡胶材料的制备工艺，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一，塑化预分散：将配方量的三元乙丙合成生胶、氧化锌、硬脂酸、热稳定剂一起先投入加压式密炼机中进行塑化预分散，并混合一定时间，得到第一混合料；
步骤二，第二次混料：往步骤一得到的第一混合料中再加入部分的白炭黑、偶联剂和增塑剂，混合一定时间，成团后再加入剩余的白炭黑、偶联剂和增塑剂混合一定时间，得到第二混合料；
步骤三，第三次混料：往步骤二得到的第二混合料中加入配方量的高介电粉体填料，混合一定时间，得到第三混合料；
步骤四，出料：步骤三完成后进行出料，然后将料放入开炼机中进行薄通两遍，然后再往开炼机中加入配方量的硫磺和促进剂后进行硫化制片，即制得所述应用于电缆附件的应力三元乙丙橡胶材料。
8.根据权利要求7所述的一种应用于电缆附件的应力三元乙丙橡胶材料的制备工艺，其特征在于：所述步骤一中，所述混合的时间为2min～3min。
9.根据权利要求7所述的一种应用于电缆附件的应力三元乙丙橡胶材料的制备工艺，其特征在于：所述步骤二中，往步骤一得到的第一混合料中再加入部分的白炭黑、偶联剂和增塑剂，混合2min～3min，成团后再加入剩余的白炭黑、偶联剂和增塑剂混合1min～2min，得到第二混合料；所述部分的白炭黑与所述剩余的白炭黑之间的重量比为2～4：0.5～1.5；所述部分的偶联剂与所述剩余的偶联剂之间的重量比为2～4：0.5～1.5；所述部分的增塑剂与所述剩余的增塑剂之间的重量比为2～4：0.5～1.5。
10.根据权利要求7所述的一种应用于电缆附件的应力三元乙丙橡胶材料的制备工艺，其特征在于：所述步骤三中，所述混合的时间为1min～3min；
所述步骤四中，所述硫化的温度为160℃～180℃，所述硫化的时间为8min～12min，所述硫化的压力为14MPa～16MPa。
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