CN113930168B - 一种阻燃绝缘电气胶带及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明适用于胶带技术领域，提供了一种阻燃绝缘电气胶带，包括层叠结合的第一胶层1和第二胶层2；所述第一胶层1含以下重量份成分：氯化丁基橡胶100份，POE弹性体10‑20份，液体聚异丁烯3‑10份，气相白炭炭黑5‑15份，疏水氢氧化铝100‑150份；十溴二苯乙烷15‑30份，液体氯化石蜡5‑10份，磷酸三辛酯5‑10份，烷偶联剂0.5～2份，抗氧剂2～5份。通过氯化丁基橡胶与POE弹性体、磷酸三辛酯的复配使用，可以抑制氯化丁基橡胶在低温下结晶，胶带具有优异的力学性能和耐低温性能。

Description

一种阻燃绝缘电气胶带及其制备方法
技术领域
本发明属于胶带技术领域，尤其涉及一种阻燃绝缘电气胶带及其制备方法。
背景技术
随着经济的高速发展，我国通信行业也在由模拟通信到数字通信，从2G向3G不断发展，用于通信的电缆也在不断改进。为提高通信质量，对于电缆的绝缘性和防水性要求也越来越高。由于现代科技通信针对性强，有些通信系统电缆的排布设计需要经过很长的距离，甚至整个城市，无论高架、地下还是地表，都要长时间保持通信系统的优良信号。
缆敷设好后，为了使其成为一个连续的线路，各段线必须连接为一个整体，这些连接点就称为电缆接头，它的主要作用是使线路通畅，使电缆保持密封，并保证电缆接头处的绝缘等级，使其安全可靠地运行。电缆接头连接完成后，需要借助绝缘胶带进行固定并密封，通过绝缘胶带避免电缆接头处出现漏电现象。
目前用于电缆金属接头表面防护、绝缘、防水的常用防水绝缘胶带为双层结构，由一层乙丙橡胶基层和一层丁基橡胶组成，防水绝缘层主要依靠乙丙橡胶和丁基橡胶融合以后产生的密封性能进行防护。但是，乙丙橡胶中的一些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、柔软性和正常的工作能力。通常加入酯类增塑剂改善乙丙橡胶的耐低温性能，但二者的相容性不佳。另外，现有的电气用绝缘胶带在较高电压下，其阻燃特性达不到要求，尤其遇到火灾时，不具备阻燃的作用，存在一定的安全隐患。
发明内容
本发明提供一种阻燃绝缘电气胶带及其制备方法，旨在解决目前乙丙橡胶中的一些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、柔软性和正常的工作能力，以及现有的电气用绝缘胶带在较高电压下，其阻燃特性达不到要求，尤其遇到火灾时，不具备阻燃的作用，存在一定的安全隐患的问题。
本发明是这样实现的，一种阻燃绝缘电气胶带，包括层叠结合的第一胶层1和第二胶层2；所述第一胶层1含以下重量份成分：氯化丁基橡胶100份，POE弹性体10-20份，液体聚异丁烯3-10份，气相白炭黑5-15份，疏水氢氧化铝100-150份；十溴二苯乙烷15-30份，液体氯化石蜡5-10份，磷酸三辛酯5-10份，硅烷偶联剂0.5～2份，抗氧剂2～5份。
优选的，所述第二胶层2含以下重量份成分：氯化丁基橡胶100份，液体聚异丁烯80-120份，气相白炭黑10-20份，疏水氢氧化铝150-200份，十溴二苯乙烷20-40份，硅烷偶联剂1～3份。
优选的，所述抗氧剂为胺类抗氧剂和/或酚类抗氧剂。
优选的，所述疏水氢氧化铝粒径为5000～8000目。
优选的，所述聚异丁烯分子量为900～5000。
优选的，所述气相白炭黑比表面积为200～380m2/g。
优选的，第一胶层1和第二胶层2的总厚度优为1.0-2.0mm；第一胶层1和第二胶层2的厚度比例为1:1-4:1。
一种阻燃绝缘电气胶带的制备方法，包括以下步骤：将所述第一胶层1各组分制备成第一混炼胶；将所述第二胶层2各组分制备成第二混炼胶；将所述第一混炼胶、所述第二混炼胶通过双模口挤出机同时挤出；将所述第一胶层1与所述第二胶层2通过压延机进行双层叠合。
优选的，制备所述第一混炼胶、所述第二混炼胶的条件为：在100～130℃下熔融混炼30～60min。
优选的，所述通过双模口挤出机任一模口的挤出条件为：在60～100℃下挤出成型。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)通过氯化丁基橡胶与POE弹性体、磷酸三辛酯的复配使用，可以抑制氯化丁基橡胶在低温下结晶，胶带具有优异的力学性能和耐低温性能。
(2)通过氢氧化铝、十溴二苯乙烷、液体氯化石蜡的复配使用，胶带的阻燃性能可以达到UL94V-0级要求，同时仍具有很好的介电强度。
附图说明
图1为本发明阻燃绝缘电气胶带的结构示意图；
图中：1、第一胶层；2、第二胶层。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，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。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参阅图1，一种阻燃绝缘电气胶带，包括层叠结合的第一胶层1和第二胶层2；第一胶层1含以下重量份成分：氯化丁基橡胶100份，POE弹性体10-20份，液体聚异丁烯3-10份，气相白炭黑5-15份，疏水氢氧化铝100-150份；十溴二苯乙烷15-30份，液体氯化石蜡5-10份，磷酸三辛酯5-10份，硅烷偶联剂0.5～2份，抗氧剂2～5份。
第二胶层2含以下重量份成分：氯化丁基橡胶100份，液体聚异丁烯80-120份，气相白炭黑10-20份，疏水氢氧化铝150-200份，十溴二苯乙烷20-40份，硅烷偶联剂1～3份。
在本实施方式中，氯化丁基橡胶具有很好的抗紫外性、气密性、防水性及电绝缘性；POE弹性体具有优异的耐低温、耐老化、耐臭氧、耐化学介质性能；液体聚异丁烯具有很好的粘合性，能够与金属电缆表面很好的粘结，同时具有良好的耐热、耐臭氧、耐紫外线、防水性、气密性，电绝缘性优良，优选市售聚异丁烯PB2400、PB950产品；氢氧化铝具有很好的电气绝缘性，同时填充在氯化丁基橡胶中能够提高胶带的阻燃性。因此，本发明提供的电气胶带通过双胶层中各组分之间的协同作用，赋予绝缘电气胶带具有层叠结合的第一胶层1和第二胶层2的双胶层结构，双胶层都具有良好的断裂伸长率、拉伸强度、防水性，绝缘性以及阻燃性；同时，第一胶层1能够很好的抗紫外线照射，具有较好的抗老化性能，第二胶层2能够很好的与金属电缆表面粘合性。
该十溴二苯乙烷作为阻燃剂具有高效环保型阻燃特性，其溴含量高，热稳性好，抗紫外线性能佳，与氢氧化铝复合具有很好的阻燃效果。可以大大降低氢氧化铝的添加量。
其中液体氯化石蜡为42#、52#、60#中一种或一种以上。液体氯化石蜡具有优异的阻燃性，电绝缘性好，与氯化丁基橡胶相容好，起到较好的增塑性。
该磷酸三辛酯的熔点-70℃，可用作耐寒增塑剂、阻燃剂。与氯化丁基橡胶相容性好，加入到第一胶层1可以改善氯化丁基的低温结晶性。
偶联剂选择γ-氯丙基三氯硅烷、γ-氯丙基三甲氧基硅烷、γ-氯丙基甲基二甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油醚基丙基三甲氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷中的至少一种。硅烷偶联剂的加入可以改善气相二氧化硅在氯化丁基橡胶中的分散性，提高胶带的拉伸强度和断裂伸长率。
进一步的，抗氧剂为胺类抗氧剂和/或酚类抗氧剂。
进一步的，疏水氢氧化铝粒径为5000～8000目。
在本实施方式中，氢氧化铝具有很好的电气绝缘性、阻燃性。过大的粒径会降低胶带的拉伸强度及介电强度，而过小的粒径不利于分散，也会降低胶带的拉伸强度及介电强度。
进一步的，聚异丁烯分子量为900～2400。
在本实施方式中，在此范围内的液体聚异丁烯可以保证制备的胶带的第二胶层2具有很好好的粘合性，能够与金属电缆表面很好的粘结，同时与第二胶层2能够很好的融合。
进一步的，气相白炭黑比表面积为200～380m2/g。
在本实施方式中，在第一胶层1中加入可以提高胶带的拉伸强度。
进一步的，第一胶层1和第二胶层2的总厚度优为1.0-2.0mm；第一胶层1和第二胶层2的厚度比例为1:1-4:1。
在本实施方式中，胶带的第一胶层1、第二胶层2厚度控制在此范围能够在同时挤压成型时使得胶带的第一胶层1和第二胶层2较好地压合成一体，满足应用需求。
综上所述，第一胶层1还含有以下重量份成分：抗氧剂1～5％wt。在第一胶层1中添加抗氧剂能够进一步防止胶带因氧化、紫外线照射等原因产生的老化问题。抗氧剂可以选自胺类抗氧剂和/或酚类抗氧剂。如胺类抗氧剂可以选择N,N′-二仲丁基对苯二胺、N,N′-双(1,4-二甲基戊基)-对苯二胺、N-苯基-N′-异丙基对苯二胺、N-苯基-N′-烷基对苯二胺、双辛基二苯胺、丁辛基二苯胺、二壬基二苯胺、二烷基二苯胺、烷基化的N-苯基-α-萘胺、硫化二苯胺中的至少一种；酚类抗氧剂可以选择2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、2,6-二叔丁基对甲酚、2,6-三级丁基-4-甲基苯酚、双(3,5-三级丁基-4-羟基苯基)硫醚、四[β-(3,5-三级丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯中的至少一种。
一种阻燃绝缘电气胶带的制备方法，包括以下步骤：将第一胶层1各组分制备成第一混炼胶；将第二胶层2各组分制备成第二混炼胶；将第一混炼胶、第二混炼胶通过双模口挤出机同时挤出；将第一胶层1与第二胶层2通过压延机进行双层叠合。
在本实施方式中，通过双模口挤出机同时挤出胶带的第一胶层1和第二胶层2并压合成一体，制备过程简单、易操作且易控制。
将第一混炼胶、第二混炼胶通过双模口挤出机同时挤出，第一胶层1与第二胶层2通过压延机进行双层叠合，第二胶层2粘附在离型纸上，连续进行收卷、裁切，即可得到本发明的防水绝缘胶带。
进一步的，制备第一混炼胶、第二混炼胶的条件为：在100～130℃下熔融混炼30～60min。
在本实施方式中，在此条件下，将第一胶层1各组分、第二胶层2各组分分别进行充分地混合均匀。。
进一步的，通过双模口挤出机任一模口的挤出条件为：在60～100℃下挤出成型。
实施例1
一种阻燃绝缘电气胶带，其成分含量重量份数如下：
第一胶层1组份：氯化丁基橡胶100份，POE弹性体20份，液体聚异丁烯PB2400(5份)，气相白炭黑5份，疏水氢氧化铝(8000目)130份；十溴二苯乙烷20份，液体氯化石蜡52#(10份)，磷酸三辛酯8份，硅烷偶联剂1份，抗氧剂1076(3份)；
第二胶层2组份：氯化丁基橡胶100份，液体聚异丁烯PB2400(100份)，气相白炭黑15份，疏水氢氧化铝(8000目)180份，十溴二苯乙烷30份，硅烷偶联剂2份。
上述阻燃绝缘电气胶带的制备方法如下：
(1)将第一胶层1各组分加入密炼机中，在130℃下熔融混炼60min，形成第一混炼胶；
(2)将第二胶层2各组分加入密炼机中，在120℃下熔融混炼50min，形成第二混炼胶；
(3)将上述第一混炼胶加入螺杆挤出机中，在80℃下挤出；将上述第二混炼胶加入螺杆挤出机中，在60℃下挤出，然后同时通过一个双模口的挤出机成型，得到第一胶层1厚度为1.2mm，第二胶层2厚度为0.4mm的双层结构的绝缘胶带。
实施例2
一种阻燃绝缘电气胶带，其成分含量重量份数如下：
第一胶层1组份：氯化丁基橡胶100份，POE弹性体10份，液体聚异丁烯PB2400(10份)，气相白炭黑15份，疏水氢氧化铝(8000目)100份；十溴二苯乙烷20份，液体氯化石蜡52#(5份)，磷酸三辛酯10份，硅烷偶联剂1份，抗氧剂1076(2份)；
第二胶层2组份：氯化丁基橡胶100份，液体聚异丁烯PB2400(80份)，气相白炭黑10份，疏水氢氧化铝(8000目)200份，十溴二苯乙烷20份，硅烷偶联剂3份。
上述阻燃绝缘电气胶带的制备方法如下：
(1)将第一胶层1各组分加入密炼机中，在120℃下熔融混炼60min，形成第一混炼胶；
(2)将第二胶层2各组分加入密炼机中，在110℃下熔融混炼50min，形成第二混炼胶；
(3)将上述第一混炼胶加入螺杆挤出机中，在70℃下挤出；将上述第二混炼胶加入螺杆挤出机中，在60℃下挤出，然后同时通过一个双模口的挤出机成型，得到第一胶层1厚度为0.8mm，第二胶层2厚度为0.8mm的双层结构的绝缘胶带。
实施例3
一种阻燃绝缘电气胶带，其成分含量重量份数如下：
第一胶层1组份：氯化丁基橡胶100份，POE弹性体15份，液体聚异丁烯PB2400(3份)，气相白炭黑10份，疏水氢氧化铝(8000目)150份；十溴二苯乙烷15份，液体氯化石蜡52#(8份)，磷酸三辛酯5份，硅烷偶联剂1份，抗氧剂1076(5份)；
第二胶层2组份：氯化丁基橡胶100份，液体聚异丁烯PB2400(120份)，气相白炭黑20份，疏水氢氧化铝(8000目)150份，十溴二苯乙烷40份，硅烷偶联剂1份。
上述阻燃绝缘电气胶带的制备方法如下：
(1)将第一胶层1各组分加入密炼机中，在130℃下熔融混炼50min，形成第一混炼胶；
(2)将第二胶层2各组分加入密炼机中，在115℃下熔融混炼40min，形成第二混炼胶；
(3)将上述第一混炼胶加入螺杆挤出机中，在75℃下挤出；将上述第二混炼胶加入螺杆挤出机中，在70℃下挤出，然后同时通过一个双模口的挤出机成型，得到第一胶层1厚度为1.2mm，第二胶层2厚度为0.4mm的双层结构的绝缘胶带。
对比例1
一种阻燃绝缘电气胶带，其成分含量重量份数如下：
第一胶层1组份：氯化丁基橡胶100份，三元乙丙橡胶20份，液体聚异丁烯PB2400(5份)，气相白炭黑5份，疏水氢氧化铝(8000目)150份，硅烷偶联剂1份，抗氧剂1076(1份)；
第二胶层2组份：氯化丁基橡胶100份，液体聚异丁烯PB2400(100份)，气相白炭黑15份，疏水氢氧化铝(8000目)200份，硅烷偶联剂2份。
上述阻燃绝缘电气胶带的制备方法如下：
(1)将第一胶层1各组分加入密炼机中，在130℃下熔融混炼50min，形成第一混炼胶；
(2)将第二胶层2各组分加入密炼机中，在115℃下熔融混炼40min，形成第二混炼胶；
(3)将上述第一混炼胶加入螺杆挤出机中，在75℃下挤出；将上述第二混炼胶加入螺杆挤出机中，在70℃下挤出，然后同时通过一个双模口的挤出机成型，得到第一胶层1厚度为1.2mm，第二胶层2厚度为0.4mm的双层结构的绝缘胶带。
表1
Figure GDA0004166508560000111
Figure GDA0004166508560000121
表2
Figure GDA0004166508560000122
Figure GDA0004166508560000131
从表2中看到，对比例1中含氯化丁基橡胶和三元乙丙胶橡胶的防水绝缘胶带在低温下拉伸强度大幅增加，断裂伸长率剧减，达不到胶带的使用要求；阻燃性也未达到UL94V-0级要求。而实施例1-实施例3中通过氯化丁基橡胶与POE弹性体、磷酸三辛酯增塑剂复配的防水绝缘胶带，即使在-40℃下仍具有优异拉伸性能和环境稳定性；同时通过疏水氢氧化铝、十溴二苯乙烷、液体氯化石蜡的复配使用，胶带的阻燃性能可以达到UL94V-0级要求，具有很好的介电强度。本发明具有阻燃性能的防水绝缘胶带具有很好的市场前景。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种阻燃绝缘电气胶带，其特征在于：
包括层叠结合的第一胶层1和第二胶层2；
所述第一胶层1含以下重量份成分：氯化丁基橡胶100份，POE弹性体10-20份，液体聚异丁烯3-10份，气相白炭黑5-15份，疏水氢氧化铝100-150份；十溴二苯乙烷15-30份，液体氯化石蜡5-10份，磷酸三辛酯5-10份，硅烷偶联剂0.5～2份，抗氧剂2～5份；
所述第二胶层2含以下重量份成分：氯化丁基橡胶100份，液体聚异丁烯80-120份，气相白炭黑10-20份，疏水氢氧化铝150-200份，十溴二苯乙烷20-40份，硅烷偶联剂1～3份。
2.如权利要求1所述的阻燃绝缘电气胶带，其特征在于：所述抗氧剂为胺类抗氧剂和/或酚类抗氧剂。
3.如权利要求1所述的阻燃绝缘电气胶带，其特征在于：所述疏水氢氧化铝粒径为5000～8000目。
4.如权利要求1所述的阻燃绝缘电气胶带，其特征在于：所述液体聚异丁烯分子量为900～5000。
5.如权利要求2所述的阻燃绝缘电气胶带，其特征在于：所述气相白炭黑比表面积为200～380m2/g。
6.如权利要求1所述的阻燃绝缘电气胶带，其特征在于：第一胶层1和第二胶层2的总厚度为1.0-2.0mm；第一胶层1和第二胶层2的厚度比例为1:1-4:1。
7.一种如权利要求1-6任一项所述的阻燃绝缘电气胶带的制备方法，其特征在于：
包括以下步骤：
将所述第一胶层1各组分制备成第一混炼胶；
将所述第二胶层2各组分制备成第二混炼胶；
将所述第一混炼胶、所述第二混炼胶通过双模口挤出机同时挤出；
将所述第一胶层1与所述第二胶层2通过压延机进行双层叠合。
8.如权利要求7所述的阻燃绝缘电气胶带的制备方法，其特征在于：
制备所述第一混炼胶、所述第二混炼胶的条件为：在100～130℃下熔融混炼30～60min。
9.如权利要求8所述的阻燃绝缘电气胶带的制备方法，其特征在于：所述通过双模口挤出机任一模口的挤出条件为：在60～100℃下挤出成型。
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