CN112251154B - 一种具有低温操作性能的防水绝缘胶带及其制备方法和用途 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种具有优异低温操作性能、耐低温性能和防水密封性能的防水绝缘胶带及其制备方法和用途；防水绝缘胶带具有优异的低温操作性，可在极寒(‑20℃以下)的情况下操作并提供持久可靠的防水密封，为长期稳定安全的信号传输及电力供应提供保障，且所述防水绝缘胶带在应用时以1/2或1/3宽度搭接缠绕需处理的电缆或其它通信电力设施，缠绕时可拉伸至原长度的100％‑200％。与硅胶冷缩套管相比，本发明的防水绝缘胶带的制作成本低、耐穿刺性能好、储存寿命长。

Description

一种具有低温操作性能的防水绝缘胶带及其制备方法和用途
技术领域
本发明属于防水绝缘胶带技术领域，具体涉及一种具有优异低温操作性能的防水绝缘胶带及其制备方法和用途。
背景技术
目前，通信、电力等电缆金属接头表面在低温下的防护、绝缘及防水保护多采用硅橡胶材质的冷缩套管方案或防水绝缘胶带方案。但是，硅橡胶材质的冷缩套管的成本较高、耐穿刺性能较差、储存寿命短，储存寿命均不超过2年，且部分国家禁止在户外使用硅胶制品，导致其推广和应用受到限制。防水绝缘胶带则不受上述的限制。
目前应用比较广泛的防水绝缘胶带的基层为乙丙橡胶，但是，乙丙橡胶中的乙烯链段在极寒情况下容易结晶，进而导致防水绝缘胶带变硬，失去弹性、柔软性和正常工作的能力，限制了其在极寒的条件下使用。故通常通过加入增塑剂的方法来改善乙丙橡胶的耐低温性能，但常用的低温增塑剂为酯类增塑剂，其极性组分限制了与乙丙橡胶的相容性。
发明内容
为了改善现有技术的不足，通过控制乙丙橡胶的结构及增塑剂的复配使用，克服现有防水绝缘胶带存在的缺陷，提供一种具有优异低温操作性能、耐低温性能和防水密封性能的防水绝缘胶带及其制备方法和用途。
本发明目的是通过如下技术方案实现的：
一种防水绝缘胶带，所述防水绝缘胶带包括乙丙橡胶基层、任选地胶泥层和任选地离型纸；制成所述乙丙橡胶基层的原料配方包括乙丙橡胶，所述乙丙橡胶中乙烯单体的质量百分比含量为30％-50％，第三单体的质量百分比含量为7％-12％，门尼粘度[ML(1+4)125℃]为40-80。
根据本发明，所述原料配方还包括聚异丁烯，增塑剂，填充剂，硬脂酸和防老化剂。
根据本发明，所述乙丙橡胶基层是由包括以下质量份数的配方制备得到：乙丙橡胶10-40份；聚异丁烯5-35份；增塑剂5-45份；填充剂20-60份；硬脂酸0.05-4份；防老化剂0.05-4份。
根据本发明，所述乙丙橡胶基层是由包括以下质量份数的配方制备得到：乙丙橡胶15-35份；聚异丁烯10-30份；增塑剂10-40份；填充剂25-50份；硬脂酸0.1-2份；防老化剂0.1-2份。
优选地，所述乙丙橡胶基层是由包括以下质量份数的配方制备得到：乙丙橡胶15-25份；聚异丁烯10-20份；增塑剂20-30份；填充剂30-40份；硬脂酸0.2-1份；防老化剂1-2份。
根据本发明，所述乙丙橡胶为三元乙丙橡胶，所述三元乙丙橡胶是乙烯、丙烯和第三单体的共聚物，所述乙丙橡胶中乙烯的质量百分比含量为30％-50％，例如为40-45％，第三单体的质量百分比含量为7％-12％，例如为7-9％，门尼粘度[ML(1+4)125℃]为40-65，例如为50-65；所述第三单体可以是5-亚乙基-2-降冰片烯(ENB)、双环戊二烯或1,4-己二烯等。
根据本发明，所述聚异丁烯的粘均分子量为200万-500万；优选地，所述聚异丁烯的粘均分子量为260万-400万。
根据本发明，所述增塑剂为橡胶填充油或橡胶填充油和酯类增塑剂的混合物，优选的，所述增塑剂为橡胶填充油和酯类增塑剂的混合物；若为橡胶填充油和酯类增塑剂的混合物时，所述橡胶填充油和酯类增塑剂的质量比为2-5:1，如2.5-3.5:1。
根据本发明，所述橡胶填充油为石蜡油、环烷油、聚异丁烯油和聚丁烯中的一种或多种混合物。
根据本发明，所述酯类增塑剂为脂肪族二元酸脂类增塑剂。
根据本发明，所述脂肪族二元酸酯类增塑剂为己二酸二辛酯、壬二酸二辛酯、癸二酸二辛酯和癸二酸二丁酯中的一种或多种混合物。
示例性地，所述增塑剂为石蜡油和壬二酸二辛酯的混合物，所述石蜡油和壬二酸二辛酯的质量比为2-5:1，如2.5-3.5:1。
根据本发明，所述填充剂为滑石粉、陶土、碳酸钙、炭黑和白炭黑中的一种或几种的混合物。
根据本发明，所述防老化剂为受阻酚类抗氧化剂、受阻胺类光稳定剂中的一种或多种混合物；所述受阻酚类抗氧化剂、受阻胺类光稳定剂均为本领域已知的受阻酚类抗氧化剂和受阻胺类光稳定剂，如抗氧剂1010和抗氧剂DLTDP。
根据本发明，所述胶泥层为丁基橡胶胶泥、硅基胶泥和沥青胶泥中的一种或多种混合物。
根据本发明，所述离型纸层为本领域已知的离型纸层结构。
根据本发明，所述乙丙橡胶基层的厚度为0.5-3mm。所述胶泥层的厚度为0.5-3mm。所述离型纸层的厚度为0.1-1mm。
根据本发明，所述防水绝缘胶带缠绕时可拉伸至原长度的100％-200％。
本发明还提供上述防水绝缘胶带的制备方法，包括以下步骤：
1)将乙丙橡胶、聚异丁烯、硬脂酸及防老化剂在密炼机中炼成母炼胶；
2)向步骤1)的母炼胶中加入增塑剂和填充剂进行混炼，得到均匀胶料；
3)将步骤2)得到的胶料出片、收卷，与任选地胶泥层和离型纸复合，制备得到所述防水绝缘胶带。
根据本发明，步骤1)中，所述密炼的温度为100-160℃，所述密炼的时间为5-60min。
根据本发明，步骤2)中，所述混炼的温度为100-160℃，所述混炼的时间为5-60min。
根据本发明，步骤3)中，所述的出片、收卷，与任选地胶泥层和离型纸复合均为本领域已知的方法。
本发明还提供上述防水绝缘胶带的用途，其用于通信、电力等电缆金属接头表面的防护、绝缘及防水保护。
本发明的有益效果：
本发明提供了一种具有优异低温操作性能、耐低温性能和防水密封性能的防水绝缘胶带及其制备方法和用途；防水绝缘胶带具有优异的低温操作性，可在极寒(-20℃以下)的情况下操作并提供持久可靠的防水密封，为长期稳定安全的信号传输及电力供应提供保障，且所述防水绝缘胶带在应用时以1/2或1/3宽度搭接缠绕需处理的电缆或其它通信电力设施，缠绕时可拉伸至原长度的100％-200％。所述防水绝缘胶带具有如下优点：
1、与硅胶冷缩套管相比，本发明的防水绝缘胶带的制作成本低、耐穿刺性能好、储存寿命长。
2、通过控制乙丙橡胶的乙烯含量及第三单体的含量，在保证防水绝缘胶带的力学性能和加工性能的前提下提高了胶带的耐低温性能；
3、将橡胶填充油和脂肪族二元酸酯类增塑剂复配使用，可改善酯类增塑剂与乙丙橡胶的相容性，且酯类增塑剂可抑制乙丙橡胶中的乙烯链段和填充油在低温下的结晶，进一步提高胶带的耐低温性能。
具体实施方式
下文将结合具体实施例对本发明的制备方法做更进一步的详细说明。应当理解，下列实施例仅为示例性地说明和解释本发明，而不应被解释为对本发明保护范围的限制。凡基于本发明上述内容所实现的技术均涵盖在本发明旨在保护的范围内。
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法；下述实施例中所用的试剂、材料等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
任选表示所述特征存在或不存在，还表示所述特征一定存在，只是具体选择可以随意
实施例1、一种具有优异低温操作性能的防水绝缘胶带，其由以下重量份数的原料制成：
乙丙橡胶 200g
聚异丁烯 150g
石蜡油 208g
滑石粉 350g
硬脂酸 5g
抗氧剂1010 12g
抗氧剂DLTDP 3g
其中，乙丙橡胶的乙烯含量为45％，ENB含量为7.5％，门尼粘度[ML(1+4)125℃]为53，聚异丁烯的粘均分子量为260万。
按上述配方分别称取各组分，将乙丙橡胶、聚异丁烯、硬脂酸及抗氧剂炼成母炼胶，密炼温度为100℃，密炼时间为60min；
向母炼胶中加入石蜡油和滑石粉进行混炼，混炼温度为100℃，混炼时间为30min，得到均匀胶料；
将得到的胶料出片、收卷，与离型纸复合，即得成品。
实施例1制备得到的防水绝缘胶带中乙丙橡胶基层的厚度为1mm，离型纸的厚度为0.3mm。
实施例2、一种具有优异低温操作性能的防水绝缘胶带，其由以下重量份数的原料制成：
乙丙橡胶 200g
聚异丁烯 150g
石蜡油 208g
滑石粉 350g
硬脂酸 5g
抗氧剂1010 12g
抗氧剂DLTDP 3g
其中，乙丙橡胶的乙烯含量为44％，ENB含量为9.0％，门尼粘度[ML(1+4)125℃]为65，聚异丁烯的粘均分子量为260万。
按上述配方分别称取各组分，将乙丙橡胶、聚异丁烯、硬脂酸及抗氧剂炼成母炼胶，密炼温度为100℃，密炼时间为60min；
向母炼胶中加入石蜡油和滑石粉进行混炼，混炼温度为100℃，混炼时间为30min，得到均匀胶料；
将得到的胶料出片、收卷，与离型纸复合，即得成品。
实施例2制备得到的防水绝缘胶带中乙丙橡胶基层的厚度为1mm，离型纸的厚度为0.3mm。
实施例3、一种具有优异低温操作性能的防水绝缘胶带，其由以下重量份数的原料制成：
乙丙橡胶 200g
聚异丁烯 150g
石蜡油 208g
滑石粉 350g
硬脂酸 5g
抗氧剂1010 12g
抗氧剂DLTDP 3g
其中，乙丙橡胶的乙烯含量为44％，ENB含量为9.0％，门尼粘度[ML(1+4)125℃]为60，聚异丁烯的粘均分子量为260万。
按上述配方分别称取各组分，将乙丙橡胶、聚异丁烯、硬脂酸及抗氧剂密炼成母炼胶，密炼温度为100℃，密炼时间为60min；
向母炼胶中加入石蜡油和滑石粉进行混炼，混炼温度为100℃，混炼时间为30min，得到均匀胶料；
将得到的胶料出片、收卷，和离型纸复合，即得成品。
实施例3制备得到的防水绝缘胶带中乙丙橡胶基层的厚度为1mm，离型纸的厚度为0.3mm。
实施例4、一种具有优异低温操作性能的防水绝缘胶带，其由以下重量份数的原料制成：
乙丙橡胶 200g
聚异丁烯 150g
石蜡油 156g
壬二酸二辛酯 52g
滑石粉 350g
硬脂酸 5g
抗氧剂1010 12g
抗氧剂DLTDP 3g
其中，乙丙橡胶的乙烯含量为44％，ENB含量为9.0％，门尼粘度[ML(1+4)125℃]为60，聚异丁烯的粘均分子量为260万。
按上述配方分别称取各组分，将乙丙橡胶、聚异丁烯、硬脂酸及抗氧剂密炼成母炼胶，密炼温度为100℃，密炼时间为60min；
向母炼胶中加入石蜡油、壬二酸二辛脂和滑石粉进行混炼，混炼温度为100℃，混炼时间为30min，得到均匀胶料；
将得到的胶料出片、收卷，和离型纸复合，即得成品。
实施例4制备得到的防水绝缘胶带中乙丙橡胶基层的厚度为1mm，离型纸的厚度为0.3mm。
对比例1、一种防水绝缘胶带，其由以下重量份数的原料制成：
乙丙橡胶 200g
聚异丁烯 150g
石蜡油 208g
滑石粉 350g
硬脂酸 5g
抗氧剂1010 12g
抗氧剂DLTDP 3g
其中，乙丙橡胶的乙烯单体含量为65％，ENB含量为5％，门尼粘度[ML(1+4)125℃]为60，聚异丁烯的粘均分子量为260万。
按上述配方分别称取各组分，将乙丙橡胶、聚异丁烯、硬脂酸及抗氧剂密炼成母炼胶，密炼温度为100℃，密炼时间为60min；
向母炼胶中加入石蜡油和滑石粉进行混炼，混炼温度为100℃，混炼时间为30min，得到均匀胶料；
将得到的胶料出片、收卷，与离型纸复合，即得成品。
对比例1制备得到的防水绝缘胶带中乙丙橡胶基层的厚度为1mm，离型纸的厚度为0.3mm。
对比例2、一种防水绝缘胶带，其由以下重量份数的原料制成：
乙丙橡胶 200g
聚异丁烯 150g
石蜡油 156g
壬二酸二辛酯 52g
滑石粉 350g
硬脂酸 5g
抗氧剂1010 12g
抗氧剂DLTDP 3g
其中，乙丙橡胶的乙烯单体含量为65％，ENB含量为5％，门尼粘度[ML(1+4)125℃]为60，聚异丁烯的粘均分子量为260万。
按上述配方分别称取各组分，将乙丙橡胶、聚异丁烯、硬脂酸及抗氧剂密炼成母炼胶，密炼温度为100℃，密炼时间为60min；
向母炼胶中加入石蜡油和滑石粉进行混炼，混炼温度为100℃，混炼时间为30min，得到均匀胶料；
将得到的胶料出片、收卷，与离型纸复合，即得成品。
对比例2制备得到的防水绝缘胶带中乙丙橡胶基层的厚度为1mm，离型纸的厚度为0.3mm。
将实施例1-4，对比例1-2中所述防水绝缘胶带进行性能测试，结果如下表所示:
Figure BDA0002139092560000091
与对比例1相比，实施例1、2、3中，在防水绝缘胶带的常规组分基础上，选择了乙烯含量低，第三单体含量高的乙丙橡胶，胶带在-40℃下的100％定伸应力降低了15.88％以上，提高了防水胶带的低温操作性，且对其力学性能影响较小，对防水性能，耐热应力开裂等性能没有影响；
与实施例3相比，实施例4的配方进一步引入了复配的增塑剂，胶带在-40℃下的100％定伸应力分别降低了29.14％，提高了防水胶带的低温操作性，虽然胶带的拉伸强度有所下降，但是对其防水性能，耐热应力开裂等性能没有影响。
与对比例2相比，虽然都是复配的增塑剂配方，但实施例4中的橡胶选择了乙烯含量低，第三单体含量高的乙丙橡胶，胶带在-40℃下的100％定伸应力降低了22.5％，进一步提高了防水胶带的低温操作性，且对胶带的拉伸强度影响较小，对其防水性能，耐热应力开裂等性能没有影响。
以上，对本发明的实施方式进行了说明。但是，本发明不限定于上述实施方式。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种防水绝缘胶带，所述防水绝缘胶带包括乙丙橡胶基层、任选地胶泥层和任选地离型纸；制成所述乙丙橡胶基层的原料配方包括乙丙橡胶，所述乙丙橡胶为三元乙丙橡胶，所述三元乙丙橡胶是乙烯、丙烯和第三单体的共聚物，门尼粘度ML(1+4)125℃为50-65，其中乙烯单体的质量百分比含量为40％-45％，第三单体是5-亚乙基-2-降冰片烯，其质量百分比含量为7％-12％，所述乙丙橡胶基层是由包括以下质量份数的配方制备得到：乙丙橡胶15-25份；聚异丁烯10-20份；增塑剂20-30份；填充剂30-40份；硬脂酸0.2-1份；防老化剂1-2份，其中，所述增塑剂为石蜡油和壬二酸二辛酯的混合物，质量比为2.5-3.5:1。
2.根据权利要求1所述的防水绝缘胶带，其中第三单体的质量百分比含量为7-9％。
3.根据权利要求1-2任一项所述的防水绝缘胶带，其中，所述聚异丁烯的粘均分子量为260万-400万。
4.根据权利要求1-2任一项所述的防水绝缘胶带，其中，所述填充剂为滑石粉、陶土、碳酸钙、炭黑和白炭黑中的一种或几种的混合物。
5.根据权利要求1-2任一项所述的防水绝缘胶带，其中，所述胶泥层为丁基橡胶胶泥、硅基胶泥和沥青胶泥中的一种或多种混合物。
6.根据权利要求1-2任一项所述的防水绝缘胶带，其中，所述乙丙橡胶基层的厚度为0.5-3mm；所述胶泥层的厚度为0.5-3mm；所述离型纸层的厚度为0.1-1mm。
7.权利要求1-6任一项所述的防水绝缘胶带的制备方法，包括以下步骤：
1)将乙丙橡胶、聚异丁烯、硬脂酸及防老化剂在密炼机中炼成母炼胶；
2)向步骤1)的母炼胶中加入增塑剂和填充剂进行混炼，得到均匀胶料；
3)将步骤2)得到的胶料出片、收卷，与任选地胶泥层和离型纸复合，制备得到所述防水绝缘胶带。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，步骤1)和2)中，所述密炼、混炼的温度均为100-160℃，时间均为5-60min。
9.权利要求1-6任一项所述的防水绝缘胶带的用途，其用于通信、电力的电缆金属接头表面的防护。
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