CN113234289A - 密封组合物及其应用 - Google Patents

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王亚明
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柳群英
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Abstract

本发明提供一种密封组合物及其应用。所述密封组合物包含一种或多种固态聚异丁烯；一种或多种增塑剂；和一种或多种可吸附增强材料，其中基于所述密封组合物的总重量，所述一种或多种固态聚异丁烯的含量为8‑80重量％，所述一种或多种增塑剂的含量为2‑70重量％，并且所述一种或多种可吸附增强材料的含量为11‑80重量％。所述密封组合物具有高防水性。

Description

密封组合物及其应用
本申请为申请日为2015年03月31日、申请号为201510146586.7、名称为“密封组合物及其应用”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种密封组合物及其应用。
背景技术
在通讯或者电力领域中，8字型皮线光缆的防水一直存在很大问题。8字型皮线光缆不同于圆形光缆，具有不规则的形状，在皮线光缆外表的细小缝隙中往往渗水。在实际应用过程中，8字型皮线光缆通常置于防潮防水要求比较高的工作环境比如地埋，人井或潮湿环境中，因此一般的密封材料和结构都难以满足要求。
目前市场上已有一些自粘胶，主要为丁基橡胶和液体聚异丁烯的复合材料，以及其它非硫化橡胶如天然橡胶等与液体操作油和填料的复合材料。这些自粘胶能够在安装压力下与光缆发生一定程度的粘连。然而，由于这些自粘胶中的丁基橡胶、天然橡胶以及其它非硫化橡胶都包含类似于异戊二烯等比较柔弱的链段，该自粘胶的密封性能不足，导致漏水，最终影响通讯或者电力产品的使用。
因此，需要开发具有高防水性的密封组合物或密封材料。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有高防水性的密封组合物及其应用。
为此，本发明的一个方面提供一种密封组合物，其包含：一种或多种固态聚异丁烯；一种或多种增塑剂；一种或多种可吸附增强材料，其中基于所述密封组合物的总重量，所述一种或多种固态聚异丁烯的含量为8-80重量％，所述一种或多种增塑剂的含量为2-70重量％，并且所述一种或多种可吸附增强材料的含量为11-80重量％。
根据本公开的某些实施方案，所述一种或多种固态聚异丁烯的含量为10-50重量％，所述一种或多种增塑剂的含量为8-50重量％，并且所述一种或多种可吸附增强材料的含量为15-75重量％。
根据本公开的某些实施方案，所述一种或多种可吸附增强材料包括选自由以下各项组成的组中的至少一种：炭黑、碳酸钙、二氧化硅、层状硅酸盐、滑石、云母、硅灰石、陶土、陶瓷质晶须、金属晶须、以及它们的组合。
根据本公开的某些实施方案，所述一种或多种增塑剂包括选自由以下各项组成的组中的至少一种：液态聚异丁烯、液态石蜡、环烷油、芳族油以及它们的组合。
根据本公开的某些实施方案，所述一种或多种增塑剂在100℃的粘度为2cst-30,000cst。
根据本公开的某些实施方案，其中所述一种或多种增塑剂选自数均分子量为200-20,000的液态聚异丁烯。
根据本公开的某些实施方案，所述密封组合物还包含不大于35重量％的一种或多种回弹性改进剂，所述一种或多种回弹性改进剂选自由以下各项组成的组：天然橡胶(NR)、丁腈橡胶(NBR)、氢化丁腈橡胶(HNBR)、苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)、顺丁橡胶、异戊橡胶、丙烯酸酯橡胶、乙丙橡胶、氟橡胶、硅橡胶、氯磺化聚乙烯、氯化聚乙烯以及它们的组合。
根据本公开的某些实施方案，所述密封组合物还包含选自由以下各项组成的组中的至少一种：阻燃剂、增粘剂、调色剂以及它们的组合。
根据本公开的某些实施方案，所述一种或多种固态聚异丁烯的数均分子量为50,000-1,500,000。
根据本公开的某些实施方案，所述阻燃剂包括选自由以下各项组成的组中的至少一种：氢氧化铝，氢氧化镁，磷系、氮系、硅系或含卤阻燃剂，三氧化二锑以及它们的组合。
根据本公开的某些实施方案，所述增粘剂包括选自由以下各项组成的组中的至少一种：萜烯树脂、石油树脂、松香树脂、酚醛树脂以及它们的组合。
根据本公开的某些实施方案，基于所述密封组合物的总重量，所述阻燃剂的含量不大于55重量％。
根据本公开的某些实施方案，基于所述密封组合物的总重量，所述增粘剂的含量不大于40重量％。
本发明的另一个方面提供上述密封组合物用于密封线缆的应用。
有益效果
根据本发明，可以提供一种具有高防水性的密封组合物。此外，根据本发明的密封组合物具有实用所需的安装性能和重新开启性能。
具体实施方式
本发明的密封组合物包含一种或多种固态聚异丁烯；一种或多种增塑剂；一种或多种可吸附增强材料，其中基于所述密封组合物的总重量，所述一种或多种固态聚异丁烯的含量为8-80重量％，所述一种或多种增塑剂的含量为2-70重量％，并且所述一种或多种可吸附增强材料的含量为11-80重量％。
下面详细描述根据本发明的密封组合物的各个组分。
(1)固态聚异丁烯
固态聚异丁烯是本发明的组合物的必要组分，并且在室温下应当为固态。
本发明的组合物可以包含一种或多种固态聚异丁烯。固态聚异丁烯赋予本发明的组合物优异的不可渗透性。
固态聚异丁烯通常具有大于50,000的数均分子量，优选50,000-1,500,000，更优选60,000-1,000,000，最优选73,000-600,000。
固态聚异丁烯是可商购的，并且其实例包括BASF的Oppanol B30、Oppanol B50、Oppanol B80、Oppanol B100、Oppanol B150和Oppanol B200。
基于组合物的总重量，一种或多种固态聚异丁烯的含量通常为8-80重量％。当固态聚异丁烯的含量低于8重量％时，组合物的防水性不足。当固态聚异丁烯的含量高于80重量％时，组合物的加工性能不足。所述一种或多种固态聚异丁烯的优选为10-50重量％，更优选为10-40重量％，还更优选为15-35重量％。
(2)增塑剂
增塑剂是本发明的组合物的必要组分。增塑剂具有良好的软化性并且使得组合物流动性更好。
本发明的组合物可以包含一种或多种增塑剂。
所述一种或多种增塑剂在100℃的粘度为2cst-30,000cst，优选为2cst-10,000cst，更优选为2cst-6,000cst。
所述一种或多种增塑剂包括选自由以下各项组成的组中的至少一种：液态聚异丁烯、液态石蜡、环烷油、芳族油以及它们的组合，优选液态聚异丁烯、液态石蜡、和它们的组合，特别优选液态聚异丁烯。
在本发明中的液态聚异丁烯在室温下应当是液态的，因此相对于固态聚异丁烯具有更低的分子量。液态聚异丁烯的数均分子量通常为200-20,000，优选为200-10,000，更优选为200-5,000。
增塑剂是可商购的，并且其实例包括韩国大林公司的PB 2400，苏州赛帕汉特种油品有限公司的液态石蜡等。
基于组合物的总重量，一种或多种增塑剂的含量为2-70重量％。当增塑剂的含量低于2重量％时，组合物过硬，导致加工性能不足。当增塑剂的含量高于70重量％时，组合物过软，导致加工和使用性能不足。增塑剂的含量优选为8-50重量％，更优选为10-40重量％，还更优选为15-30重量％。
(3)可吸附增强材料
可吸附增强材料是本发明的组合物的必要组分。本发明的组合物可以包含一种或多种可吸附增强材料。
在本发明中的可吸附增强材料是特定的。选用它的原因在于可吸附增强材料能够与固态聚异丁烯或固态聚异丁烯和橡胶两者发生物理和化学相互作用从而赋予组合物足够的强度。换言之，在本发明中使用的可吸附增强材料是一种在表面具有能够以物理方式和化学方式吸附至组合物中的固态聚异丁烯和橡胶(当存在时)上的活性位点的增强材料。
所述一种或多种可吸附增强材料包括选自由以下各项组成的组中的至少一种：炭黑、碳酸钙、二氧化硅(例如气相法二氧化硅、沉淀法二氧化硅)、层状硅酸盐、滑石、云母、硅灰石、陶土、陶瓷质晶须、金属晶须、以及它们的组合，优选炭黑、碳酸钙以及它们的组合。
可吸附增强材料是可商购的，并且其实例包括卡博特的N550，以及昆山金凯迪化工有限公司的超细活性碳酸钙。
基于组合物的总重量，可吸附增强材料的含量通常为11-80重量％。当可吸附增强材料的含量低于11重量％时，组合物的防水性不足。当可吸附增强材料的含量高于80重量％时，组合物的加工性能不佳，尽管其具有足够的防水性。可吸附增强材料的含量优选为15-75重量％，优选为30-75重量％，更优选为45-70重量％。
(4)其他组分
本发明的组合物还可以包含其他组分，例如，一种或多种回弹性改进剂、阻燃剂、增粘剂、调色剂以及它们的组合。
本发明的组合物优选包含一种或多种回弹性改进剂以提高组合物的弹性和机械强度。一种或多种回弹性改进剂选自由以下各项组成的组：天然橡胶(NR)、丁腈橡胶(NBR)、氢化丁腈橡胶(HNBR)、苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)、顺丁橡胶、异戊橡胶、丙烯酸酯橡胶、乙丙橡胶、氟橡胶、硅橡胶、氯磺化聚乙烯、氯化聚乙烯以及它们的组合，优选天然橡胶(NR)、丁腈橡胶(NBR)、苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)以及它们的组合。所述回弹性改性剂基本不包括丁基橡胶。单独使用丁基橡胶作为回弹性改进剂会损害本发明的效果。
基于组合物的总重量，一种或多种回弹性改进剂的含量为不大于35重量％，优选为1-25重量％，更优选为3-15％。
本发明的组合物优选包含阻燃剂以赋予组合物阻燃性。所述阻燃剂包括选自由以下各项组成的组中的至少一种：氢氧化铝，氢氧化镁，磷系、氮系、硅系或含卤阻燃剂，三氧化二锑以及它们的组合。
基于组合物的总重量，阻燃剂的含量通常为不大于55重量％，优选为30-55重量％。
本发明的组合物优选包含增粘剂以通过降低粘度来提高组合物的可使用性。所述增粘剂包括选自由以下各项组成的组中的至少一种：萜烯树脂、石油树脂、松香树脂、酚醛树脂以及它们的组合。
基于组合物的总重量，增粘剂的含量通常为不大于40重量％，优选为不大于20重量％，更优选为不大于10重量％。
本发明的组合物还可以包含调色剂。在本发明的组合物中，如果使用炭黑作为可吸附增强材料，则它也可以起着调色剂的作用。调色剂的其他实例可以包括：Fe2O3，朱砂，红土，雄黄，孔雀绿，胭脂虫红，天然鱼鳞粉，藤黄，茜素红，靛青，钛白，锌钡白，铅铬黄，铁蓝，大红粉，偶淡黄，酞菁蓝，喹吖啶酮，以及它们的组合。
本发明的组合物可以通过如下制备：首先混合组合物的数种组分，然后再加入其余组分并混合。备选地，本发明的组合物也可以通过将所有组分同时加入并混合而制备。
本发明的组合物可以制备成具有各种形状如条状的制品。例如，本发明的组合物可以通过挤出机制备成条。
本发明的组合物具有优异的防水性，因此可以用于密封用途，例如用于线缆密封。
实施例
在下文中将通过使用实施例具体地描述本发明。然而，本发明不限于这些实施例或被这些实施例限制。除非另外指出，实施例和比较例中的百分比、含量和比例均以重量计。
在实施例和比较例中使用的材料如下表中所示。
Figure BDA0003043498550000061
Figure BDA0003043498550000071
实施例
实施例1
以与表1中所示的配方制备组合物。使用天然橡胶3#烟片胶作为回弹性改进剂，使用Oppanol B200作为固态聚异丁烯，使用104LEO阻燃剂作为阻燃剂，使用N550作为可吸附增强材料，使用PIB2400作为增塑剂并且使用TP2040作为增粘剂。首先，将3#烟片胶和Oppanol B200以表1中所示的量混合5-10分钟，然后以表1中所示的量加入104LEO阻燃剂、N550、PIB2400和TP2040并且混合5-10分钟以得到组合物。
实施例2-14和比较例1-12
以与实施例1相同的方式制备组合物，不同之处在于，如表1中所示改变组合物中各组分的量。
实施例15
以与实施例1相同的方式制备组合物，不同之处在于，未使用任何回弹性改进剂并且如表1中所示改变组合物中各组分的量。
实施例16-18
以与实施例1相同的方式制备组合物，不同之处在于，未使用任何回弹性改进剂、阻燃剂和增粘剂并且如表1中所示改变组合物中各组分的量。
比较例13
以与实施例1相同的方式制备组合物，不同之处在于，未使用任何固态聚异丁烯并且如表1中所示改变组合物中各组分的量。
实施例19-23
以与实施例1相同的方式制备组合物，不同之处在于，改变固态聚异丁烯的分子量或类型且如表1中所示改变组合物中各组分的量。
实施例24-25
以与实施例1相同的方式制备组合物，不同之处在于，改变回弹性改进剂的类型且如表1中所示改变组合物中各组分的量。
实施例26
以与实施例1相同的方式制备组合物，不同之处在于，使用N550和超细活性碳酸钙的混合物作为可吸附增强材料且如表1中所示改变组合物中各组分的量。
比较例14
以与实施例1相同的方式制备组合物，不同之处在于，未使用任何增塑剂并且如表1中所示改变组合物中各组分的量。
实施例27
以与实施例1相同的方式制备组合物，不同之处在于，使用液态石蜡作为增塑剂且如表1中所示改变组合物中各组分的量。
实施例28
以与实施例1相同的方式制备组合物，不同之处在于，使用3#烟片胶和NBR 3445F的混合物作为回弹性改进剂，使用Oppanol B30、Oppanol B50、Oppanol B80、OppanolB100、Oppanol B150和Oppanol B200的混合物作为固态聚异丁烯并且组合物中各组分的量如表1中所示。
实施例29
以与实施例1相同的方式制备组合物，不同之处在于，使用3#烟片胶和SBR的混合物作为回弹性改进剂，使用Oppanol B30、Oppanol B50、Oppanol B80、Oppano1 B150和Oppanol B200的混合物作为固态聚异丁烯，使用N550和超细活性碳酸钙的混合物作为可吸附增强材料，使用PIB2400和液态石蜡的混合物作为增塑剂，且如表1中所示改变组合物中各组分的量。
实施例30
以与实施例2相同的方式制备组合物，不同之处在于，使用3#烟片胶、NBR 3445F和SBR的混合物作为回弹性改进剂，使用Oppanol B30、Oppanol B50、Oppanol B80、OppanolB100、Oppanol B150和Oppanol B200的混合物作为固态聚异丁烯，使用N550和超细活性碳酸钙的混合物作为可吸附增强材料，使用PIB2400和液态石蜡的混合物作为增塑剂，且如表1中所示改变组合物中各组分的量。
实施例31
以与实施例2相同的方式制备组合物，不同之处在于，使用3#烟片胶、和NBR 3445F的混合物作为回弹性改进剂，使用Oppanol B30、Oppanol B50、Oppanol B80、OppanolB100、Oppanol B150和Oppanol B200的混合物作为固态聚异丁烯，使用N550和超细活性碳酸钙的混合物作为可吸附增强材料，且如表1中所示改变组合物中各组分的量。
实施例32
以与实施例3相同的方式制备组合物，不同之处在于，使用3#烟片胶和SBR的混合物作为回弹性改进剂，使用Oppanol B30、Oppanol B100、Oppanol B150和Oppanol B200的混合物作为固态聚异丁烯，且如表1中所示改变组合物中各组分的量。
实施例33
以与实施例3相同的方式制备组合物，不同之处在于，使用3#烟片胶、NBR 3445F和SBR的混合物作为回弹性改进剂，使用Oppanol B30、Oppanol B100、Oppanol B150和Oppanol B200的混合物作为固态聚异丁烯，且如表1中所示改变组合物中各组分的量。
实施例34-35
以与实施例4相同的方式制备组合物，不同之处在于，使用3#烟片胶、NBR 3445F和SBR的混合物作为回弹性改进剂，使用Oppanol B30、Oppanol B50、Oppanol B80、OppanolB100、Oppano1 B150和Oppanol B200的混合物作为固态聚异丁烯，使用N550和超细活性碳酸钙的混合物作为可吸附增强材料，使用PIB2400和液态石蜡的混合物作为增塑剂，且如表1中所示改变组合物中各组分的量。
实施例36
以与实施例5相同的方式制备组合物，不同之处在于，使用3#烟片胶、NBR 3445F和SBR的混合物作为回弹性改进剂，使用Oppanol B30、Oppanol B50、Oppanol B80、Oppano1B100、Oppano1 B150和Oppanol B200的混合物作为固态聚异丁烯，且如表1中所示改变组合物中各组分的量。
实施例37
以与实施例6相同的方式制备组合物，不同之处在于，使用3#烟片胶、NBR 3445F和SBR的混合物作为回弹性改进剂，使用Oppanol B30、Oppanol B50、Oppanol B80、OppanolB100、Oppanol B150和Oppanol B200的混合物作为固态聚异丁烯，且如表1中所示改变组合物中各组分的量。
实施例38
以与实施例13相同的方式制备组合物，不同之处在于，使用3#烟片胶、NBR 3445F和SBR的混合物作为回弹性改进剂，使用Oppanol B30、Oppanol B50、Oppanol B80、OppanolB100、Oppanol B150和Oppanol B200的混合物作为固态聚异丁烯，且如表1中所示改变组合物中各组分的量。
实施例39-40
以与实施例1相同的方式制备组合物，不同之处在于，使用液态石蜡作为增塑剂，且如表1中所示改变组合物中各组分的量。
Figure BDA0003043498550000121
Figure BDA0003043498550000131
性能测试方法
(1)防水性
将实施例和比较例中制备的密封组合物紧密缠绕在多根8字型皮线光缆上，并且利用密封组合物的自粘性将多根8字型皮线光缆粘合在一起，并且使粘合的皮线光缆穿过密封盒，将密封盒置于在1米深的水中保持15分钟。之后，开启密封盒，检查密封盒内部有无渗水。如果没有水渗入，则该密封组合物被评价为通过测试，反之，则该密封组合物被评价为未通过测试。
测试结果如下表2中所示。
表2
Figure BDA0003043498550000141
Figure BDA0003043498550000151
如表2中所示，所有实施例制备的组合物均通过防水性测试，表明本发明的组合物具有高的防水性。然而，对于比较例1-11，由于可吸附增强材料的量在本发明的范围之外，因此其组合物没有通过防水性测试。对于比较例12，由于固态聚异丁烯的量在本发明的范围之外，因此其组合物没有通过防水性测试。对于比较例13，由于其组合物不含固态聚异丁烯，因此没有通过防水性测试。对于比较例14，由于其组合物不含增塑剂，因此没有通过防水性测试。
在实际应用中，通常还要求密封材料具有一定的安装性能以便于安装操作。此外，通常还要求密封材料具有一定的重新开启性能以便在出现线路故障，需要线缆维护等问题的时候，便于维护操作。因此，对根据本发明的组合物在实用中所需的安装性能和重新开启性能进行了测试。安装性能和重新开启性能的测试方法如下。
(2)安装性能
将实施例和比较例中制备的密封组合物紧密缠绕在多根8字型皮线光缆上，用手捏紧，使得密封组合物能迅速填充到皮线光缆外表面，包括皮线光缆外表面的微小凹槽中。因密封组合物的特性(流动性，自粘性等)，密封组合物能迅速填充满不规则的细小缝隙，使得线缆周围以及密封结构件缝隙与壳体之间都能充满该密封组合物。待每根皮线光缆都缠好密封组合物后，将它们塞进容纳皮线光缆及密封组合物的结构，使得缠有密封组合物的光缆能很好的固定在该结构中。将该结构装配到匹配的密封盒中。完成密封盒对该光缆的密封装配。安装过程中，若密封组合物便于粘结在皮线缆上、卸载压力(即松手后)无回弹，则评价密封组合物的安装性能为良好；若密封密封组合物在卸载压力后有一定回弹，则评价密封组合物的安装性能为一般。
(3)重新开启性能
将实施例和比较例中制备的密封组合物紧密缠绕在多根8字型皮线光缆上，并且利用密封组合物的自粘性将多根8字型皮线光缆粘合在一起，并且使粘合的皮线光缆穿过密封盒。在装配好密封盒后，重新开启密封盒，将容纳密封组合物以及皮线光缆的密封结构从密封盒中取出，打开该密封结构，将缠绕在光缆上的密封组合物从光缆上剥离，该密封组合物的特性使得很容易用手将该密封组合物从光缆上剥离开来。在剥离过程中，若密封组合物可徒手剥离且无残留在线缆上，则评价密封组合物的重新开启性能为良好；反之，则评价密封组合物的重新开启性能为一般。
表3
Figure BDA0003043498550000171
Figure BDA0003043498550000181
如表3所示，根据本发明的密封组合物具有实用所需的安装性能和重新开启性能，这对于本发明组合物的实际应用是非常有利的。
应当理解，本文所述的示例性实施方案应当被认为是说明性的而非限制性的。而且，应可将各实施方案中关于各特征或方面的描述适用于其他实施方案中的其他类似特征或方面。
尽管描述了本发明的一个或多个实施方案，本领域普通技术人员应当理解，在不脱离通过以下权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以做出各种形式和细节的改变。

Claims (4)

1.一种用于密封线缆的密封组合物，所述密封组合物不含丁基橡胶，并且基于所述密封组合物的总重量，其包含：
13.8-80重量％的固态聚异丁烯，所述固态聚异丁烯的数均分子量为50,000-1,500,000；
2-30重量％的增塑剂，所述增塑剂为液态聚异丁烯或/和液态石蜡；
11-80重量％的可吸附增强材料，所述可吸附增强材料为炭黑或/和碳酸钙。
2.根据权利要求1所述的密封组合物，其中所述增塑剂在100℃的粘度为2cst-30,000cst。
3.根据权利要求1所述的密封组合物，其中所述增塑剂选自数均分子量为200-20,000的液态聚异丁烯。
4.根据权利要求1所述的密封组合物，所述密封组合物还包含1-25重量％的回弹性改进剂，所述回弹性改进剂选自由以下各项组成的组：天然橡胶、丁腈橡胶、苯乙烯-丁二烯橡胶、以及它们的组合。
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