CN112226000A - 轨道交通用特种中压软电缆橡皮绝缘料及制备方法和应用 - Google Patents

轨道交通用特种中压软电缆橡皮绝缘料及制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种轨道交通用特种中压软电缆橡皮绝缘料，其原料组分包括：三元乙丙橡胶80～100份，乙烯‑辛烯共聚物5～20份，硫化剂2～5份，共硫化剂0～2份，硫化促进剂5～10份，填料60~100份，分散剂0.5～2份，抗氧剂1～3份，软化剂10～30份；稳定剂5～10份，软化剂为质量比为1:（5～20）:（4～6）的二甲基硅油、石蜡油和橡胶防护蜡的混合物；稳定剂为铅丹或铅丹母粒，所述份数为质量份数。本发明的绝缘料原料组分之间的协同效应非常显著，所得材料的耐热氧老化性、机械性能、电性能及柔软度等均非常优异，且制备简单、成本低廉。

Description

轨道交通用特种中压软电缆橡皮绝缘料及制备方法和应用
技术领域
本发明涉及一种轨道交通用特种中压软电缆橡皮绝缘料及其制备方法和应用，属于软电缆橡皮绝缘料领域。
背景技术
磁悬浮交通是轨道交通高速环保经济的发展方向，磁悬浮速度可达到500～1300km/h，具有低噪音、低损耗、易拐弯和爬坡能力强等优点，未来发展前景非常广阔， 因此磁悬浮轨道交通用特种中压软电缆需求量非常大。
目前磁悬浮轨道交通电缆之前一直是国外垄断技术，根据磁悬浮轨道交通电缆的使用环境及产品特点，现有的电缆，在柔软度、耐热氧化性、机械性能和电气性能等方面尚需进一步提升。
发明内容
本发明提供一种轨道交通用特种中压软电缆橡皮绝缘料及制备方法和应用，旨在提高体系机械性能、电气性能，且具有良好的柔软度及耐热氧化等特点。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：
一种轨道交通用特种中压软电缆橡皮绝缘料，其原料组分包括：
三元乙丙橡胶 80～100份，
乙烯-辛烯共聚物 5～20份，
硫化剂 2～5份，
共硫化剂 0～2份，
硫化促进剂 5～10份，
填料 60～100份，
分散剂 0.5～2份，
抗氧剂 1～3份，
软化剂 10～30份；
稳定剂 5～10份；
软化剂为质量比为1:（5～20）:（4～6）的二甲基硅油、石蜡油和橡胶防护蜡的混合物；稳定剂为铅丹或铅丹母粒，上述份数为质量份数。
上述绝缘料通过特定组成的软化剂与其他组分搭配，降低了产品的硬度、提高了柔软度，同时使得机械强度达15.5MPa/450%，老化后机械性能变化率将至10%以内，且具有稳定效果好、电绝缘性能优越、吸水性小、适合于潮湿环境下使用等优点。
为了进一步保证产品的机械性能、电绝缘性能及耐候性等性能，优选，三元乙丙橡胶的第三单体为ENB（合成亚乙基降冰片烯）或VNB（乙烯基降冰片烯），乙烯质量含量为65-75%，第三单体质量含量≤1%。进一步优选，三元乙丙橡胶的第三单体为5-亚乙基-2-降冰片烯或5-乙烯基-2-降冰片基。
为了进一步促进各组分之间的协同效应，三元乙丙橡胶为美国陶氏化学公司的Nordel IP 3745P、埃克森美孚公司的Vistalon 1703P、埃克森美孚公司的Vistalon 722、韩国锦湖KEP-020P或阿朗新科Keltan 2470E中的至少一种。进一步优选，为美国陶氏化学公司的Nordel IP 3745P，申请人经研究实践发现，不同的型号的原料与其他物料之间的协同促进效应差异显著，其中，美国陶氏化学公司的Nordel IP 3745P与其他物料之间的协同促进效应最为显著，对机械性能的提升也最为显著。
为了进一步促进各组分之间的协同效应，进一步提高产品的机械性能和电绝缘性能，优选，硫化剂为过氧化二异丙苯；共硫化剂为三烯丙基异氰脲酸酯；硫化促进剂为氧化锌。
为了进一步促进各组分之间的协同效应，进一步提高产品的机械性能和耐侯性能，优选，填料为煅烧陶土、滑石粉及白炭黑中的至少一种，进一步优选，填料为煅烧陶土和白炭黑质量比为（12～14）:1的混合物；分散剂为聚乙二醇；抗氧剂为2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合物与双(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基膦酸单乙酯)钙等质量比的混合物。
本申请使用了第三单体（ENB或VNB）含量低（≤1%）的三元乙丙橡胶和2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合物与双(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基膦酸单乙酯)钙等质量比的混合物复配，使材料的耐热和耐热氧老化性有了显著的提升；同时通过乙烯-辛烯共聚物与其它组分的协同进一步提高了材料的机械性能和电性能；通过对硫化剂、共硫化剂及其用量与其他组分的配合，使得材料的稳定性达到最佳；本申请各组分之间的协同效应非常显著，所得材料的耐热氧老化性、机械性能和电性能都有了非常显著的提升，各组分类型及用量的改变都会对材料产生负面影响。
为了进一步保证材料的电性能等性能，作为本申请的一种优选方案，磁悬浮轨道交通用特种中压软电缆橡皮绝缘料，其原料组分包括：三元乙丙橡胶 90份，乙烯-辛烯共聚物 10份，过氧化二异丙苯 3.5份，三烯丙基异氰脲酸酯 1.5份，氧化锌 5份，煅烧陶土 65份，白炭黑 5份，分散剂 0.5份，2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合物 1份，双(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基膦酸单乙酯)钙 1份，橡胶防护蜡 5份，石蜡油 8，二甲基硅油 1份，铅丹母粒 7份，所述份数为质量份数。
上述轨道交通用特种中压软电缆橡皮绝缘料的制备方法，包括顺序相接的以下步骤：
1）将三元乙丙橡胶、乙烯-辛烯共聚物在密炼机中密炼3～5min；
2）将硫化促进剂、填料、分散剂、抗氧剂、稳定剂及软化剂一次性加入到密炼机中与步骤1）所得物料混炼5～10min；
3）将步骤2）所得物料移出密炼机，置于双辊开炼机上混炼，然后将所得物料加入到滤橡机滤橡；
4）将步骤3）所得物料经开炼机混炼称重后加入密炼机继续密炼，在密炼过程中加入硫化剂及共硫化剂，然后继续密炼0.5～2min；
5）将步骤4）所得物料经过双辊开炼拉薄通，之后经过三辊碾页下片得到混炼物料。
6）将步骤5）所得的混炼物料采用齿轮泵挤橡机进行造粒、冷却，得磁悬浮轨道交通用特种中压软电缆橡皮绝缘料。
步骤3）中密炼机中料放到开炼机上是为了散热，同时易于取料至滤橡机中滤橡。
为了进一步保证所得材料的综合性能，优选，步骤1）中密炼温度小于110℃；步骤2）中混炼温度小于125℃；步骤3）中滤橡温度小于150℃；步骤4）中密炼温度小于110℃。
本技术方案的绝缘料特别适用于磁悬浮轨道交通用特种中压软电缆橡皮绝缘料。
本发明未提及的技术均参照现有技术。
本发明的轨道交通用特种中压软电缆橡皮绝缘料，通过各原料组分之间的协同促进，提高了柔软度，同时使得机械强度达15.5MPa/450%，老化后机械性能变化率将至10%以内，且具有稳定效果好、电绝缘性能优越、吸水性小、适合于潮湿环境下使用等优点，特别适用于磁悬浮轨道交通的特种中压软电缆橡皮绝缘料。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
实施例 1
磁悬浮轨道交通用特种中压软电缆橡皮绝缘料的原料组分如下（所述份为重量份）：
三元乙丙橡胶（美国陶氏化学公司的Nordel IP 3745P）90份，
乙烯-辛烯共聚物（美国陶氏化学公司7256） 10份，
过氧化二异丙苯 3.5份，
三烯丙基异氰脲酸酯 1.5份，
氧化锌 5份，
煅烧陶土（巴斯夫 Translink-37） 65份，
白炭黑（福建嘉明化工） 5份，
分散剂（韩国乐天 PEG-4000） 0.5份，
2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合物 1份，
双(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基膦酸单乙酯)钙1份，
橡胶防护蜡（莱茵化学Antilux654） 5份，
二甲基硅油（201硅油，杭州永明有机硅有限公司） 1份，
石蜡油（2280，宁波汉圣化工） 8份，
铅丹母粒（P-80，上海维杰） 7份。
对比例1（所述份为重量份）
磁悬浮轨道交通用特种中压软电缆橡皮绝缘料的原料组分如下（所述份为重量份）：
三元乙丙橡胶（美国陶氏化学公司的Nordel IP 3745P）90份，
乙烯-辛烯共聚物（美国陶氏化学公司7256） 10份，
过氧化二异丙苯 3.5份，
三烯丙基异氰脲酸酯 1.5份，
氧化锌 5份，
煅烧陶土（巴斯夫 Translink-37） 65份，
白炭黑（福建嘉明化工） 5份，
分散剂（韩国乐天 PEG-4000） 0.5份，
2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合物 1份，
双(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基膦酸单乙酯)钙1份，
橡胶防护蜡（莱茵化学Antilux654） 5份，
二甲基硅油（201硅油，杭州永明有机硅有限公司） 9份，
铅丹母粒（P-80，上海维杰） 7份。
对比例2
磁悬浮轨道交通用特种中压软电缆橡皮绝缘料的原料组分如下（所述份为重量份）：
三元乙丙橡胶（美国陶氏化学公司的Nordel IP 3745P）90份，
乙烯-辛烯共聚物（美国陶氏化学公司7256） 10份，
过氧化二异丙苯 3.5份，
三烯丙基异氰脲酸酯 1.5份，
氧化锌 5份，
煅烧陶土（巴斯夫 Translink-37） 65份，
白炭黑（福建嘉明化工） 5份，
分散剂（韩国乐天 PEG-4000） 0.5份，
2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合物 1份，
双(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基膦酸单乙酯)钙1份，
二甲基硅油（201硅油，杭州永明有机硅有限公司） 1份，
石蜡油（2280，宁波汉圣化工） 13份，
铅丹母粒（P-80，上海维杰） 7份。
实施例2
磁悬浮轨道交通用特种中压软电缆橡皮绝缘料的原料组分如下（所述份为重量份）：
三元乙丙橡胶（美国陶氏化学公司的Nordel IP 3745P）90份，
乙烯-辛烯共聚物（美国陶氏化学公司7256） 10份，
过氧化二异丙苯 3.5份，
三烯丙基异氰脲酸酯 1.5份，
氧化锌 5份，
煅烧陶土（巴斯夫 Translink-37） 65份，
白炭黑（福建嘉明化工） 5份，
分散剂（韩国乐天 PEG-4000） 0.5份，
2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合物 2份，
橡胶防护蜡（莱茵化学Antilux654） 5份，
二甲基硅油（201硅油，杭州永明有机硅有限公司） 1份，
石蜡油（2280，宁波汉圣化工） 8份，
铅丹母粒（P-80，上海维杰） 7份。
实施例3（所述份为重量份）
磁悬浮轨道交通用特种中压软电缆橡皮绝缘料的原料组分如下（所述份为重量份）：
三元乙丙橡胶（韩国锦湖KEP-020P）90份，
乙烯-辛烯共聚物（美国陶氏化学公司7256） 10份，
过氧化二异丙苯 3.5份，
三烯丙基异氰脲酸酯 1.5份，
氧化锌 5份，
煅烧陶土（巴斯夫 Translink-37） 65份，
白炭黑（福建嘉明化工） 5份，
分散剂（韩国乐天 PEG-4000） 0.5份，
2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合物 1份，
双(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基膦酸单乙酯)钙1份，
橡胶防护蜡（莱茵化学Antilux654） 5份，
石蜡油（2280，宁波汉圣化工） 8份，
二甲基硅油（201硅油，杭州永明有机硅有限公司） 1份，
铅丹母粒（P-80，上海维杰） 7份。
对比例3（所述份为重量份）
磁悬浮轨道交通用特种中压软电缆橡皮绝缘料的原料组分如下（所述份为重量份）：
三元乙丙橡胶（美国陶氏化学公司的Nordel IP 3745P）90份，
乙烯-辛烯共聚物（美国陶氏化学公司7256） 10份，
过氧化二异丙苯 3.5份，
三烯丙基异氰脲酸酯 1.5份，
氧化锌 5份，
煅烧陶土（巴斯夫 Translink-37） 65份，
2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合物 1份，
双(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基膦酸单乙酯)钙1份，
橡胶防护蜡（莱茵化学Antilux654） 5份，
二甲基硅油（201硅油，杭州永明有机硅有限公司） 1份，
石蜡油（2280，宁波汉圣化工） 8份，
铅丹母粒（P-80，上海维杰） 7份。
前述各实施例中的磁悬浮轨道交通用特种中压软电缆橡皮绝缘料均按照如下方法制备：
1）称料：按照配方准确称取各种物料备用；
2）混炼：首先将硫化促进剂、填料、分散剂、抗氧剂、稳定剂及软化剂一次性加入到密炼机中，混炼8min，至物料均匀，整个混炼过程中的温度必须控制在125℃以内；最后将混炼物料移出密炼机，置于双辊开炼机上混炼，将混炼后的橡料加入到滤橡机滤橡，滤橡机温度控制在150℃以内，将滤橡完成的橡料经开炼机混炼称重后加入密炼机继续密炼，在密炼过程中加入过氧化二异丙苯及三烯丙基异氰脲酸酯，密炼1min，密炼完成的橡料经过双辊开炼拉薄通，之后经过三辊碾页下片得到混炼物料；
3）造粒：混炼碾页后的物料采用齿轮泵挤橡机进行造粒，经过冷却系统、收集系统得到半成品粒子，得到该绝缘材料。
表1各实施例所得材料性能表
Figure DEST_PATH_IMAGE002
对比实施例1和对比例1-2的数据可明显看出，二甲基硅油、石蜡油和橡胶防护蜡三者以特定的组成混合对机械性能的促进是最为显著的，且吸湿性也是最小的；对比实施例1和实施例2可看出，抗氧剂的选择不仅是影响产品的抗氧化性，对产品的机械性能也会造成明显影响，2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合物与双(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基膦酸单乙酯)钙等质量比的混合物不仅能确保产品的抗氧化性，且可与其他成分协同促进力学性能的提升；对比实施例1和实施例3可看出不同的型号的原料与其他物料之间的协同促进效应差异显著，其中，美国陶氏化学公司的Nordel IP 3745P与其他物料之间的协同促进效应最为显著，对机械性能的提升也最为显著；对比实施例1和对比例3可看出，特定含量的白炭黑和分散剂对机械性能等的促进也是非常明显的。

Claims (10)

1.一种轨道交通用特种中压软电缆橡皮绝缘料，其特征在于，其原料组分包括：
三元乙丙橡胶 80～100份，
乙烯-辛烯共聚物 5～20份，
硫化剂 2～5份，
共硫化剂 0～2份，
硫化促进剂 5～10份，
填料 60～100份，
分散剂 0.5～2份，
抗氧剂 1～3份，
软化剂 10～30份，
稳定剂 5～10份；
软化剂为质量比为1:（5～20）:（4～6）的二甲基硅油、石蜡油和橡胶防护蜡的混合物；稳定剂为铅丹或铅丹母粒，上述份数为质量份数。
2.如权利要求1所述的轨道交通用特种中压软电缆橡皮绝缘料，其特征在于，三元乙丙橡胶的第三单体为ENB或VNB，乙烯质量含量为65-75%，第三单体质量含量≤1%。
3.如权利要求2所述的轨道交通用特种中压软电缆橡皮绝缘料，其特征在于，三元乙丙橡胶为美国陶氏化学公司的Nordel IP 3745P、埃克森美孚公司的Vistalon 1703P、埃克森美孚公司的Vistalon 722、韩国锦湖KEP-020P或阿朗新科Keltan 2470E中的至少一种。
4.如权利要求3所述的轨道交通用特种中压软电缆橡皮绝缘料，其特征在于，三元乙丙橡胶为美国陶氏化学公司的Nordel IP 3745P。
5.如权利要求1-4任意一项所述的轨道交通用特种中压软电缆橡皮绝缘料，其特征在于，硫化剂为过氧化二异丙苯；共硫化剂为三烯丙基异氰脲酸酯；硫化促进剂为氧化锌。
6.如权利要求1-4任意一项所述的轨道交通用特种中压软电缆橡皮绝缘料，其特征在于，填料为煅烧陶土、滑石粉及白炭黑中的至少一种；分散剂为聚乙二醇；抗氧剂为2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合物与双(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基膦酸单乙酯)钙等质量比的混合物。
7.如权利要求6所述的轨道交通用特种中压软电缆橡皮绝缘料，其特征在于，填料为煅烧陶土和白炭黑质量比为（12～14）:1的混合物。
8.权利要求1-7任意一项所述的轨道交通用特种中压软电缆橡皮绝缘料的制备方法，其特征在于，包括顺序相接的以下步骤：
1）将三元乙丙橡胶和乙烯-辛烯共聚物在密炼机中密炼3～5min；
2）将硫化促进剂、填料、分散剂、抗氧剂、稳定剂及软化剂一次性加入到密炼机中与步骤1）所得物料混炼5～10min；
3）将步骤2）所得物料移出密炼机，置于双辊开炼机上混炼，然后将所得物料加入到滤橡机滤橡；
4）将步骤3）所得物料经开炼机混炼称重后加入密炼机继续密炼，在密炼过程中加入硫化剂及共硫化剂，然后继续密炼0.5～2min；
5）将步骤4）所得物料经过双辊开炼拉薄通，之后经过三辊碾页下片得到混炼物料；
6）将步骤5）所得的混炼物料采用齿轮泵挤橡机进行造粒、冷却，得到本轨道交通用特种中压软电缆橡皮绝缘料。
9.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，步骤1）中密炼温度小于110℃；步骤2）中混炼温度小于125℃；步骤3）中滤橡温度小于150℃；步骤4）中密炼温度小于110℃。
10.权利要求1-7任意一项所述的轨道交通用特种中压软电缆橡皮绝缘料，其特征是用于磁悬浮轨道交通的特种中压软电缆橡皮绝缘料。
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