CN110283370A - 一种电缆绝缘层配方及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电缆绝缘层配方及其制备方法，按重量份包括以下组分：环氧化天然橡胶50‑60份、甲基乙烯硅橡胶40‑50份、聚醚聚氨酯纤维6‑10份、聚丙烯酸酯弹性纤维4‑8份、氢氧化铝25‑35份、滑石粉20‑30份、重质碳酸钙粉末15‑25份、炭黑10‑20份、硬脂酸镁4‑6份、硅烷偶联剂5‑8份、氧化锌3‑5份、紫外线吸收剂2‑4份以及抗氧化剂1‑3份；具体步骤包括：S1.塑炼；S2.一次混炼；S3.冷却；S4.二次混炼；S5.成型。本发明具有提高电缆绝缘层品质的效果。

Description

一种电缆绝缘层配方及其制备方法
技术领域
本发明涉及电气机械与器材的技术领域，尤其是涉及一种电缆绝缘层配方及其制备方法。
背景技术
绝缘层与保护层、屏蔽层、护套层、导体线芯一样，是构成电线电缆必须的基本构件。它确保导体线芯传输的电流或电磁波、光波只沿着导线行进而不流向外部，同时也确保外界物体和人身的安全。在电线电缆的绝缘材料选择上，塑料和橡胶两大类高分子材料已占主导地位，衍生出类型繁多且适用于不同用途和环境要求的电线电缆产品。
现有的电缆绝缘层拉伸性能较低，导致其韧性较低，在受到冲击力作用时，容易产生裂纹，降低了电缆绝缘层的品质。
发明内容
本发明的目的是提供一种电缆绝缘层配方及其制备方法，其具有提高电缆绝缘层品质的效果。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种电缆绝缘层配方，按重量份包括以下组分：环氧化天然橡胶50-60份、甲基乙烯硅橡胶40-50份、聚醚聚氨酯纤维6-10份、聚丙烯酸酯弹性纤维4-8份、氢氧化铝25-35份、滑石粉20-30份、重质碳酸钙粉末15-25份、炭黑10-20份、硬脂酸镁4-6份、硅烷偶联剂5-8份、氧化锌3-5份、紫外线吸收剂2-4份以及抗氧化剂1-3份。
通过采用上述技术方案，聚醚聚氨酯纤维末端为含有羟基的聚醚和芳香族二异氰酸酯的嵌段共聚物，由软性长链段与刚性短链段交替组成，软性长链段为不具结晶性的低分子量聚醚链段，在应力作用下容易形变，使聚醚聚氨酯纤维具有良好的拉伸性能；刚性短链段则是具结晶性并能产生横向交联的芳香族二异氰酸酯链段，在应力作用下不产生形变，以防止横向滑移，使聚醚聚氨酯纤维具有一定的刚度；在原料中添加聚醚聚氨酯纤维，使其与环氧化天然橡胶以及甲基乙烯硅橡胶混炼均匀，以此提高成品的拉伸性能，避免成品表面开裂，从而提高成品的品质；聚丙烯酸酯弹性纤维是由聚丙烯酸酯与金属形成的络合物纺制而成的合成纤维，具有良好的弹性、优良的紫外线稳定性以及固色性，添加至原料中一方面有利于提高成品的韧性，降低其表面开裂的可能性；另一方面，有利于提高成品的抗紫外线性能，有效延缓成品的老化速度；滑石粉、重质碳酸钙粉末以及炭黑均为填料，填料填充至原料的缝隙中，有利于降低原料内部的孔隙率，从而提高原料内部的稳定性，另外，填料的使用有利于降低生产成本。
本发明进一步设置为：向所述配方中添加聚乙烯醇缩丁醛4-6份。
通过采用上述技术方案，聚乙烯醇缩丁醛是一种热固性树脂，树脂本身具有良好的韧性，与环氧化天然橡胶以及甲基乙烯硅橡胶混炼后，有利于提高成品的韧性，减少成品表面开裂的可能性；聚乙烯醇缩丁醛在与环氧化天然橡胶以及甲基乙烯硅橡胶混炼的过程中，易在橡胶分子的表层形成均匀的保护膜，从而提高成品的抗冲击性能。
本发明进一步设置为：所述硅烷偶联剂为聚丙烯三乙氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基硅烷或乙烯基三甲氧基硅烷中的任意一种。
通过采用上述技术方案，聚丙烯三乙氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基硅烷以及乙烯基三甲氧基硅烷分子中的硅烷氧基对无机物具有反应性，而分子中的有机官能团易于与有机物的官能团结合，因此，聚丙烯三乙氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基硅烷以及乙烯基三甲氧基硅烷有利于提高环氧化天然橡胶以及甲基乙烯硅橡胶与多种助剂之间的结合力，从而提高成品内部的结构致密性；另外，聚丙烯三乙氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基硅烷以及乙烯基三甲氧基硅烷与滑石粉接触时，聚丙烯基团、甲基丙烯基团或乙烯基基团有利于对滑石粉进行表面改性，从而使得滑石粉表面的亲水集团朝向粒子外部，而亲油基团朝向粒子内部，以此提高滑石粉与聚合物之间的相容性，从而提高滑石粉改善成品物理性能的效果。
本发明进一步设置为：所述紫外线吸收剂为2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮。
通过采用上述技术方案，紫外线中的紫外光通过氧化还原作用使电缆绝缘层中的染色分子分解褪色，在原料中添加2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮用于吸收紫外线，从而避免电缆绝缘层长期暴露在阳光下而褪色；由于2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮吸收紫外线的波长范围广，且原料价廉易得，因此选用2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮作为紫外线吸收剂。
本发明进一步设置为：所述抗氧化剂为甲基硅酮。
通过采用上述技术方案，甲基硅酮在电缆绝缘层的表面形成物理屏障，避免氧气进入电缆绝缘层内部而氧化含有碳碳双键的橡胶分子，以此延长了电缆绝缘层的使用寿命，降低电缆绝缘层表面产生裂纹的概率。
本发明进一步设置为：一种电缆绝缘层的制备方法，具体步骤包括：
S1.塑炼：对环氧化天然橡胶以及甲基乙烯硅橡胶进行塑炼，塑炼温度为50-60℃，塑炼时间为15-20min；
S2.一次混炼：加入聚醚聚氨酯纤维、聚丙烯酸酯弹性纤维、滑石粉、重质碳酸钙粉末以及炭黑进行混炼，混炼温度为120-130℃，混炼时间3-5min；最后加入氧化锌、氢氧化铝、硬脂酸镁、硅烷偶联剂、紫外线吸收剂以及抗氧化剂混炼均匀，混炼时间为3-5min，制得混凝胶；
S3.冷却：将混凝胶置于室温下冷却16-24h；
S4.二次混炼：混凝胶塑炼1-2min后添加硫化剂5-10份以及促进剂2-4份进行硫化，硫化温度为145-150℃，硫化时间为2-4min，制得预成品；
S5.成型：对预成品进行模压成型处理，制得成品。
通过采用上述技术方案，先对环氧化天然橡胶以及甲基乙烯硅橡胶进行塑炼，使两者由强韧的高弹性状态转变为柔软的塑性状态；再将聚醚聚氨酯纤维、聚丙烯酸酯弹性纤维以及填料加入其中进行混炼，最后加入各种助剂以对混凝胶的性能进行补强；制得混凝胶后需要将其冷却至室温后再进行硫化，由于混凝胶分子间的作用力较小，在室温下受到较大的外力拉伸时容易产生很大的应变，导致分子链间发生相对位移，产生永久变形，即存在塑性流动，硫化的作用是使大分子之间相互交联以阻止其流动，从而提高电缆绝缘层的抗冲击性。
本发明进一步设置为：所述硫化剂为过氧化二异丙苯。
通过采用上述技术方案，过氧化二异丙苯在环氧化天然橡胶、甲基乙烯硅橡胶、聚乙烯醇缩丁醛、聚醚聚氨酯纤维以及聚丙烯酸酯弹性纤维的线型分子之间产生化学键，从而使线型分子相互连接，形成网状结构，以此提高原料的交联度，从而提高成品的理化性能；由于过氧化二异丙苯硫化速度快，且无毒环保，因此选用过氧化二异丙苯作为硫化剂使用。
本发明进一步设置为：所述促进剂为促进剂M、促进剂D或促进剂ZBX中的任意一种或两种。
通过采用上述技术方案，由于促进剂M、促进剂D以及促进剂ZBX自身的裂解，增加了硫化体系中的自由基数目，降低了硫环的断裂活化能，从而增加了体系中自由基离子的浓度，以此提高了硫化链反应的引发速度以及链增长的速度，从而提高了硫化反应的速度；另外，由于促进剂M、促进剂D以及促进剂ZBX还增加了体系的网状结构密度，从而改善了硫化胶的结构与性能；由于促进剂M、促进剂D以及促进剂ZBX本身廉价易得，因此可单独或叠加使用。
综上所述，本发明的有益技术效果为：
1.聚醚聚氨酯纤维的添加提高了成品的拉伸性能，避免成品表面开裂，从而提高成品的品质；
2.聚丙烯酸酯弹性纤维添加至原料中一方面有利于提高成品的韧性，降低其表面开裂的可能性；另一方面，有利于提高成品的抗紫外线性能，有效延缓成品的老化速度；
3.聚乙烯醇缩丁醛在与环氧化天然橡胶以及甲基乙烯硅橡胶混炼的过程中，易在橡胶分子的表层形成均匀的保护膜，从而提高成品的抗冲击性能。
附图说明
图1是本实施例的生产工艺流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
实施例1，为本发明公开的一种电缆绝缘层配方及其制备方法，按重量份包括以下组分：
具体步骤包括：
S1.塑炼：对环氧化天然橡胶以及甲基乙烯硅橡胶进行塑炼，塑炼温度为50℃，塑炼时间为18min；
S2.一次混炼：加入聚醚聚氨酯纤维、聚丙烯酸酯弹性纤维、滑石粉、重质碳酸钙粉末以及炭黑进行混炼，混炼温度为125℃，混炼时间3min；最后加入氧化锌、氢氧化铝、硬脂酸镁、硅烷偶联剂、紫外线吸收剂以及抗氧化剂混炼均匀，混炼时间为3min，制得混凝胶；
S3.冷却：将混凝胶置于室温下冷却24h；
S4.二次混炼：混凝胶塑炼1min后添加过氧化二异丙苯8.5份以及促进剂M 3份进行硫化，硫化温度为145℃，硫化时间为2min，制得预成品；
S5.成型：对预成品进行模压成型处理，制得成品。
对比例1，为本发明公开的一种电缆绝缘层配方及其制备方法，按重量份包括以下组分：
具体步骤同实施例1。
对比例2，为本发明公开的一种电缆绝缘层配方及其制备方法，按重量份包括以下组分：
具体步骤同实施例1。
对比例3，为本发明公开的一种电缆绝缘层配方及其制备方法，按重量份包括以下组分：
具体步骤同实施例1。
实施例2，为本发明公开的一种电缆绝缘层配方及其制备方法，按重量份包括以下组分：
具体步骤同实施例1。
实施例3，为本发明公开的一种电缆绝缘层配方及其制备方法，按重量份包括以下组分：
具体步骤同实施例1。
实施例4，为本发明公开的一种电缆绝缘层配方及其制备方法，按重量份包括以下组分：
具体步骤同实施例1。
实施例5，为本发明公开的一种电缆绝缘层配方及其制备方法，按重量份包括以下组分：
具体步骤同实施例1。
实施例6，为本发明公开的一种电缆绝缘层配方及其制备方法，按重量份包括以下组分：
具体步骤同实施例1。
对比例4，为本发明公开的一种电缆绝缘层配方及其制备方法，按重量份包括以下组分：
具体步骤同实施例1。
实施例7，为本发明公开的一种电缆绝缘层配方及其制备方法，按重量份包括以下组分：
具体步骤同实施例1。
实施例8，为本发明公开的一种电缆绝缘层配方及其制备方法，按重量份包括以下组分：
具体步骤同实施例1。
对实施例1-8以及对比例1-4所制备的电缆绝缘层成品进行取样，每组实施例取样20份，并对样品进行如下性能测试，测试数据记录在表1中：
拉伸性能测试：对样品的拉伸强度以及扯断伸长率进行测量，通常采用万能电子试验机对固体材料进行测量；
光稳定性测试：将12组样品置于老化试验箱中，并进行紫外线集中照射，记录每组样品的老化时间以及透光率；
表1-实施例1-8以及对比例1-4的样品的各项性能测试数据
根据实施例1以及对比例1-3中样品的光稳定性以及拉伸性能的测试结果可知：同时删除聚醚聚氨酯纤维以及聚丙烯酸酯弹性纤维时，样品的拉伸强度以及光稳定性均下降；添加聚醚聚氨酯纤维或聚丙烯酸酯弹性纤维中的一种均有利于提高样品的拉伸强度以及光稳定性；同时添加聚醚聚氨酯纤维以及聚丙烯酸酯弹性纤维时，样品的拉伸强度与光稳定性相比于单独添加聚醚聚氨酯纤维或聚丙烯酸酯弹性纤维所制成的样品的拉伸强度与光稳定性更高，说明两者混合所达到的有益效果高于单独添加其中一个的有益效果；根据实施例1-6中样品的光稳定性以及拉伸性能的测试结果可知：改变聚醚聚氨酯纤维与聚丙烯酸酯弹性纤维的添加比例所制得的样品的光稳定性以及拉伸性能存在一定的差异，按照实施例1中聚醚聚氨酯纤维与聚丙烯酸酯弹性纤维的比例制得的样品相较于按照实施例2-6中聚醚聚氨酯纤维与聚丙烯酸酯弹性纤维的比例制得的样品的光稳定性以及拉伸性能更高；
根据实施例1以及对比例4中样品的光稳定性以及拉伸性能的测试结果可知：聚乙烯醇缩丁醛的添加有利于提高样品的拉伸强度，但是对样品的光稳定性的影响不大；
根据实施例1、实施例7-8中样品的光稳定性以及拉伸性能的测试结果可知：改变聚乙烯醇缩丁醛的添加份数，对样品的拉伸性能会产生一定的影响，但是对样品的光稳定性几乎无影响。
本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种电缆绝缘层配方，按重量份包括以下组分：环氧化天然橡胶50-60份、甲基乙烯硅橡胶40-50份、聚醚聚氨酯纤维6-10份、聚丙烯酸酯弹性纤维4-8份、氢氧化铝25-35份、滑石粉20-30份、重质碳酸钙粉末15-25份、炭黑10-20份、硬脂酸镁4-6份、硅烷偶联剂5-8份、氧化锌3-5份、紫外线吸收剂2-4份以及抗氧化剂1-3份。
2.根据权利要求1所述的一种电缆绝缘层配方，其特征在于：向所述配方中添加聚乙烯醇缩丁醛4-6份。
3.根据权利要求1所述的一种电缆绝缘层配方，其特征在于：所述硅烷偶联剂为聚丙烯三乙氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基硅烷或乙烯基三甲氧基硅烷中的任意一种。
4.根据权利要求1所述的一种电缆绝缘层配方，其特征在于：所述紫外线吸收剂为2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮。
5.根据权利要求1所述的一种电缆绝缘层配方，其特征在于：所述抗氧化剂为甲基硅酮。
6.一种电缆绝缘层的制备方法，具体步骤包括：
S1.塑炼：对环氧化天然橡胶以及甲基乙烯硅橡胶进行塑炼，塑炼温度为50-60℃，塑炼时间为15-20min；
S2.一次混炼：加入聚醚聚氨酯纤维、聚丙烯酸酯弹性纤维、滑石粉、重质碳酸钙粉末以及炭黑进行混炼，混炼温度为120-130℃，混炼时间3-5min；最后加入氧化锌、氢氧化铝、硬脂酸镁、硅烷偶联剂、紫外线吸收剂以及抗氧化剂混炼均匀，混炼时间为3-5min，制得混凝胶；
S3.冷却：将混凝胶置于室温下冷却16-24h；
S4.二次混炼：混凝胶塑炼1-2min后添加硫化剂5-10份以及促进剂2-4份进行硫化，硫化温度为145-150℃，硫化时间为2-4min，制得预成品；
S5.成型：对预成品进行模压成型处理，制得成品。
7.根据权利要求6所述的一种电缆绝缘层的制备方法，其特征在于：所述硫化剂为过氧化二异丙苯。
8.根据权利要求6所述的一种电缆绝缘层的制备方法，其特征在于：所述促进剂为促进剂M、促进剂D或促进剂ZBX中的任意一种或两种。
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