CN115521547A - 一种绝缘橡胶电缆料及其制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种绝缘橡胶电缆料及其制备工艺,由以下重量份的组分组成：乙丙橡胶100份；助交联剂10‑12份；阻燃剂110‑120份；补强填充剂5‑10份；硅烷偶联剂2‑3份；增塑剂2‑3份；防老剂2.5‑3份；煅烧陶土30‑40份。本发明与现有技术相比优点在于：具有优异的电绝缘性、良好的耐臭氧、耐湿、耐热、耐寒、耐老化性能，不仅能获得良好的阻燃效果，而且低烟无毒，还可降低成本，提高了三元乙丙橡胶的拉伸强度。

Description

一种绝缘橡胶电缆料及其制备工艺

技术领域

本发明涉及橡胶电缆料技术领域，特别涉及一种绝缘橡胶电缆料及其制备工艺。

背景技术

随着工业与经济的迅速发展，电线电缆在核电站、高层建筑、地下隧道和地铁等方面的用量越来越大，一旦失火，将面临着火焰沿电缆系统蔓延以及烟雾毒气二次灾害的巨大威胁，因此电线电缆的阻燃问题受到了人们的高度重视，而且迫切要求开发不造成“二次灾害”的低烟、无卤阻燃电缆。国内外许多研究机构已相继展开了对低烟、无卤阻燃的乙丙橡胶和交联聚乙烯等线缆材料的研究，其中乙丙橡胶电缆由于工作温度高，应急和短路时电缆的热结构稳定，而且在水、高温、高电场强度混合的极端恶劣条件下绝缘性比交联聚乙烯优越，因此更加引人注目。

乙丙橡胶是以乙烯、丙烯为主要单体的合成橡胶，依据分子链中单体组成的不同，有二元乙丙橡胶和三元乙丙橡胶之分，前者为乙烯和丙烯的共聚物，以EPM表示，后者为乙烯、丙烯和少量的非共轭二烯烃第三单体的共聚物，以EPDM表示。两者统称为乙丙橡胶，即ethylene propylene rubber（EPR）。广泛应用于汽车部件、建筑用防水材料、电线电缆护套、耐热胶管、胶带、汽车密封件、润滑油添加剂及其它制品。

现有的绝缘橡胶电缆料其扯断伸长率较低，并且耐热性和绝缘性较差。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供了一种绝缘橡胶电缆料及其制备工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：一种绝缘橡胶电缆料,由以下重量份的组分组成：

乙丙橡胶 100份；

助交联剂 10-12份；

阻燃剂 110-120份；

补强填充剂 5-10份；

硅烷偶联剂 2-3份；

增塑剂 2-3份；

防老剂 2.5-3份；

煅烧陶土 30-40份。

进一步的，所述乙丙橡胶包括二元乙丙橡胶和三元乙丙橡胶。乙丙橡胶是由乙烯、丙烯及少量二烯类单体共聚形成的一种饱和性橡胶，由于其具有优异的电绝缘性、良好的耐臭氧、耐湿、耐热、耐寒、耐老化性能，已广泛应用于中低压、高压乃至超高压电缆。

进一步的，所述助交联剂为过氧化二异丙苯或者二叔丁基过氧化异丙基苯。过氧化二异丙苯分解温度在150℃以上，对三元乙丙橡胶具有较好的交联效果，适当增加其用量，可提高交联速度。过氧化二异丙苯在交联过程中会生成具有恶臭的乙酰苯，加入三烯丙基异氰脲酸酯助交联剂，不但能有效地抑翻三元乙丙橡胶在交联过程中发生断链反应，而且还可以吸收乙酰苯。二叔丁基过氧化异丙基苯在交联过程中则无臭味产生，用量也比过氧化二异丙苯少，但反应性不及过氧化二异丙苯，常用于薄壁低压及半导体屏蔽电缆。

进一步的，所述补强填充剂为PY-II型水白云母类填充剂。PY-II型水白云母类填充剂则补强性高，并且阻燃性能电较好。

进一步的，所述阻燃剂包括氢氧化铝、硼酸锌和磷系阻燃剂。氢氧化铝为无机阻燃剂，大量填充无机阻燃剂不仅能获得良好的阻燃效果，而且低烟无毒，还可降低成本，所以无机阻燃剂的消耗量远高于有机卤阻燃剂，受到普遍重视。但是要达到有效的阻燃，无机阻燃剂的使用量往往非常大（胶料体积的35%以上），这样会严重降低硫化胶的机械性能和电性能，因此可以考虑氯氧化物与硼酸锌和磷系阻燃剂并用，以减少无机阻燃剂的用量。

进一步的，所述增塑剂为微晶石蜡。随着填充剂的增加及乙丙橡胶分子量的增大，橡胶的挤出和模压变得困难，应考虑适当添加增塑剂，增塑剂的加入可降低胶料的粘度，改善加工性能，但拉伸强度和电性能可能有不同程度的损失，添加的微晶石蜡可提高胶料的介电性能，并能改善胶料的耐老化性，但易燃，用量不宜过多，一般在2-3份左右。

进一步的，所述防老剂为防老剂MB或者防老剂RD。乙丙橡胶具有优越的耐老化性能，一般乙丙橡胶制品不需要添加防老剂，如果乙丙橡胶电缆制品要求在大于150℃的环境长期使用，为避免制品性能的明显下降，需加入防老剂以进一步改善其老化性能。

本发明还提供了一种绝缘橡胶电缆料的制备工艺，其特征在于：包括以下步骤：

S1、按照上述配比称取原料备用；

S2、在密炼机中依次加入乙丙橡胶、阻燃剂、增塑剂、防老剂、硅烷偶联剂，混炼1-2min；

S3、依次将煅烧陶土、补强填充剂加入所述密炼机中混炼2-3min，密炼机排出混炼胶料；

S4、将S3中的混炼胶料在开炼机上薄通1-2次，同时摆胶2-3次，然后经40目滤网过滤橡胶；

S5、将过滤好的橡胶存放24小时后将胶料重新放入密炼机混炼，同时加入助交联剂混炼2-3min左右排料。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、本发明采用的乙丙橡胶包括二元乙丙橡胶和三元乙丙橡胶，是由乙烯、丙烯及少量二烯类单体共聚形成的一种饱和性橡胶，其具有优异的电绝缘性、良好的耐臭氧、耐湿、耐热、耐寒、耐老化性能；

2、本发明通过添加助交联剂，使得硫化的电缆料热稳定性好，且压缩变形小，本发明通过大量填充无机阻燃剂，不仅能获得良好的阻燃效果，而且低烟无毒，还可降低成本。

3、乙丙橡胶本身机械强度很低，添加阻燃剂后力学性能和加工性能进一步降低，因此本发明通过添加补强填充剂，不仅补强性能好，而且有利于改善橡胶的加工工艺，同时不降低阻燃效果。

4、本发明添加的硅烷偶联剂是一类最常用的表面处理剂，其一端的活性基团与无机填料表面形成化学键，生成有机硅分子层，使无机填料表面由亲水性变为增水性，改善橡胶的介电性能和耐永性，另一端活性基团与三元乙丙橡胶具有良好的结合性，增强三元乙丙橡胶对无机填料的浸润性，从而提高了三元乙丙橡胶的拉伸强度；

5、随着填充剂的增加及乙丙橡胶分子量的增大，橡胶的挤出和模压变得困难，应考虑适当添加增塑剂，增塑剂的加入可降低胶料的粘度，改善加工性能；

6、如果乙丙橡胶电缆制品要求在大于150℃的环境长期使用，本发明加入的防老剂能够进一步改善其老化性能，避免制品性能的明显下降。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

实施例一：

一种绝缘橡胶电缆料,由以下重量份的组分组成：

乙丙橡胶 100份；

助交联剂 10份；

阻燃剂 110份；

补强填充剂 5份；

硅烷偶联剂 2份；

增塑剂 2份；

防老剂 2.5份；

煅烧陶土 30份。

所述乙丙橡胶包括二元乙丙橡胶和三元乙丙橡胶，是由乙烯、丙烯及少量二烯类单体共聚形成的一种饱和性橡胶，由于其具有优异的电绝缘性、良好的耐臭氧、耐湿、耐热、耐寒、耐老化性能，已广泛应用于中低压、高压乃至超高压电缆。

所述助交联剂为过氧化二异丙苯。过氧化二异丙苯分解温度在150℃以上，对三元乙丙橡胶具有较好的交联效果，适当增加其用量，可提高交联速度。过氧化二异丙苯在交联过程中会生成具有恶臭的乙酰苯，加入三烯丙基异氰脲酸酯助交联剂，不但能有效地抑翻三元乙丙橡胶在交联过程中发生断链反应，而且还可以吸收乙酰苯。

所述补强填充剂为PY-II型水白云母类填充剂。PY-II型水白云母类填充剂则补强性高，并且阻燃性能电较好。

所述阻燃剂包括氢氧化铝、硼酸锌和磷系阻燃剂。氢氧化铝为无机阻燃剂，大量填充无机阻燃剂不仅能获得良好的阻燃效果，而且低烟无毒，还可降低成本，所以无机阻燃剂的消耗量远高于有机卤阻燃剂，受到普遍重视。但是要达到有效的阻燃，无机阻燃剂的使用量往往非常大（胶料体积的35%以上），这样会严重降低硫化胶的机械性能和电性能，因此可以考虑氯氧化物与硼酸锌和磷系阻燃剂并用，以减少无机阻燃剂的用量。

所述增塑剂为微晶石蜡。随着填充剂的增加及乙丙橡胶分子量的增大，橡胶的挤出和模压变得困难，应考虑适当添加增塑剂，增塑剂的加入可降低胶料的粘度，改善加工性能，但拉伸强度和电性能可能有不同程度的损失，添加的微晶石蜡可提高胶料的介电性能，并能改善胶料的耐老化性，但易燃，用量不宜过多，一般在2-3份左右。

所述防老剂为防老剂MB。乙丙橡胶具有优越的耐老化性能，一般乙丙橡胶制品不需要添加防老剂，如果乙丙橡胶电缆制品要求在大于150℃的环境长期使用，为避免制品性能的明显下降，需加入防老剂以进一步改善其老化性能。

一种绝缘橡胶电缆料的制备工艺，包括以下步骤：

S1、按照上述配比称取原料备用；

S2、在密炼机中依次加入乙丙橡胶、阻燃剂、增塑剂、防老剂、硅烷偶联剂，混炼1min；

S3、依次将煅烧陶土、补强填充剂加入所述密炼机中混炼2min，密炼机排出混炼胶料；

S4、将S3中的混炼胶料在开炼机上薄通1次，同时摆胶2次，然后经40目滤网过滤橡胶；

S5、将过滤好的橡胶存放24小时后将胶料重新放入密炼机混炼，同时加入助交联剂混炼2min左右排料。

实施例二：

一种绝缘橡胶电缆料,由以下重量份的组分组成：

乙丙橡胶 100份；

助交联剂 12份；

阻燃剂 120份；

补强填充剂 10份；

硅烷偶联剂 3份；

增塑剂 3份；

防老剂 3份；

煅烧陶土 40份。

所述乙丙橡胶包括二元乙丙橡胶和三元乙丙橡胶，是由乙烯、丙烯及少量二烯类单体共聚形成的一种饱和性橡胶，由于其具有优异的电绝缘性、良好的耐臭氧、耐湿、耐热、耐寒、耐老化性能，已广泛应用于中低压、高压乃至超高压电缆。

所述助交联剂为二叔丁基过氧化异丙基苯。二叔丁基过氧化异丙基苯在交联过程中则无臭味产生，用量也比过氧化二异丙苯少，但反应性不及过氧化二异丙苯，常用于薄壁低压及半导体屏蔽电缆。

所述补强填充剂为PY-II型水白云母类填充剂。PY-II型水白云母类填充剂则补强性高，并且阻燃性能电较好。

所述阻燃剂包括氢氧化铝、硼酸锌和磷系阻燃剂。氢氧化铝为无机阻燃剂，大量填充无机阻燃剂不仅能获得良好的阻燃效果，而且低烟无毒，还可降低成本，所以无机阻燃剂的消耗量远高于有机卤阻燃剂，受到普遍重视。但是要达到有效的阻燃，无机阻燃剂的使用量往往非常大（胶料体积的35%以上），这样会严重降低硫化胶的机械性能和电性能，因此可以考虑氯氧化物与硼酸锌和磷系阻燃剂并用，以减少无机阻燃剂的用量。

所述增塑剂为微晶石蜡。随着填充剂的增加及乙丙橡胶分子量的增大，橡胶的挤出和模压变得困难，应考虑适当添加增塑剂，增塑剂的加入可降低胶料的粘度，改善加工性能，但拉伸强度和电性能可能有不同程度的损失，添加的微晶石蜡可提高胶料的介电性能，并能改善胶料的耐老化性，但易燃，用量不宜过多，一般在2-3份左右。

所述防老剂为防老剂RD。乙丙橡胶具有优越的耐老化性能，一般乙丙橡胶制品不需要添加防老剂，如果乙丙橡胶电缆制品要求在大于150℃的环境长期使用，为避免制品性能的明显下降，需加入防老剂以进一步改善其老化性能。

一种绝缘橡胶电缆料的制备工艺，包括以下步骤：

S1、按照上述配比称取原料备用；

S2、在密炼机中依次加入乙丙橡胶、阻燃剂、增塑剂、防老剂、硅烷偶联剂，混炼2min；

S3、依次将煅烧陶土、补强填充剂加入所述密炼机中混炼3min，密炼机排出混炼胶料；

S4、将S3中的混炼胶料在开炼机上薄通2次，同时摆胶3次，然后经40目滤网过滤橡胶；

S5、将过滤好的橡胶存放24小时后将胶料重新放入密炼机混炼，同时加入助交联剂混炼3min左右排料。

实施例三：

一种绝缘橡胶电缆料,由以下重量份的组分组成：

乙丙橡胶 100份；

助交联剂 11份；

阻燃剂 115份；

补强填充剂 8份；

硅烷偶联剂 2.5份；

增塑剂 2.5份；

防老剂 2.8份；

煅烧陶土 35份。

所述乙丙橡胶包括二元乙丙橡胶和三元乙丙橡胶，是由乙烯、丙烯及少量二烯类单体共聚形成的一种饱和性橡胶，由于其具有优异的电绝缘性、良好的耐臭氧、耐湿、耐热、耐寒、耐老化性能，已广泛应用于中低压、高压乃至超高压电缆。

所述助交联剂为过氧化二异丙苯或者二叔丁基过氧化异丙基苯。过氧化二异丙苯分解温度在150℃以上，对三元乙丙橡胶具有较好的交联效果，适当增加其用量，可提高交联速度。过氧化二异丙苯在交联过程中会生成具有恶臭的乙酰苯，加入三烯丙基异氰脲酸酯助交联剂，不但能有效地抑翻三元乙丙橡胶在交联过程中发生断链反应，而且还可以吸收乙酰苯。二叔丁基过氧化异丙基苯在交联过程中则无臭味产生，用量也比过氧化二异丙苯少，但反应性不及过氧化二异丙苯，常用于薄壁低压及半导体屏蔽电缆。

所述补强填充剂为PY-II型水白云母类填充剂。PY-II型水白云母类填充剂则补强性高，并且阻燃性能电较好。

所述阻燃剂包括氢氧化铝、硼酸锌和磷系阻燃剂。氢氧化铝为无机阻燃剂，大量填充无机阻燃剂不仅能获得良好的阻燃效果，而且低烟无毒，还可降低成本，所以无机阻燃剂的消耗量远高于有机卤阻燃剂，受到普遍重视。但是要达到有效的阻燃，无机阻燃剂的使用量往往非常大（胶料体积的35%以上），这样会严重降低硫化胶的机械性能和电性能，因此可以考虑氯氧化物与硼酸锌和磷系阻燃剂并用，以减少无机阻燃剂的用量。

所述增塑剂为微晶石蜡。随着填充剂的增加及乙丙橡胶分子量的增大，橡胶的挤出和模压变得困难，应考虑适当添加增塑剂，增塑剂的加入可降低胶料的粘度，改善加工性能，但拉伸强度和电性能可能有不同程度的损失，添加的微晶石蜡可提高胶料的介电性能，并能改善胶料的耐老化性，但易燃，用量不宜过多，一般在2-3份左右。

所述防老剂为防老剂MB或者防老剂RD。乙丙橡胶具有优越的耐老化性能，一般乙丙橡胶制品不需要添加防老剂，如果乙丙橡胶电缆制品要求在大于150℃的环境长期使用，为避免制品性能的明显下降，需加入防老剂以进一步改善其老化性能。

一种绝缘橡胶电缆料的制备工艺，包括以下步骤：

S1、按照上述配比称取原料备用；

S2、在密炼机中依次加入乙丙橡胶、阻燃剂、增塑剂、防老剂、硅烷偶联剂，混炼1.5min；

S3、依次将煅烧陶土、补强填充剂加入所述密炼机中混炼2.5min，密炼机排出混炼胶料；

S4、将S3中的混炼胶料在开炼机上薄通1次，同时摆胶3次，然后经40目滤网过滤橡胶；

S5、将过滤好的橡胶存放24小时后将胶料重新放入密炼机混炼，同时加入助交联剂混炼2.5min左右排料。

本发明实施例1-3的制备的绝缘橡胶电缆料具有如下性能：拉伸强度为10.3-11.7Mpa，扯断伸长率为370%-400%，氧指数为36.5-38，体积电阻率为7.6×10¹⁵Ω·cm，介电常数（50Hz，20℃）为3.2，最大光密度为74.7。

国外乙丙橡胶已广泛应用在电力电缆、矿用电缆、船用电缆、电机引出线和核装置用电缆等耐热和高压产品上，使用量约占电缆工业橡胶总用量的10%-15%。对乙丙橡胶进行阻燃化处理，可拓宽乙丙橡胶绝缘电缆在特殊场合的应用，尤其是低烟无卤阻燃乙丙橡胶绝缘电缆，可用于军舰、地下客运站、煤矿井下及仪表室等场所。国际电工委员会已对阻燃电缆制订了燃烧、发烟性、毒性等试验标准，目前中、低压电力电缆、海上石油平台用电缆、地铁用电缆以及核电站用电缆正极力推广使用无卤阻燃电缆。低烟无卤阻燃乙丙橡胶电缆的发展方向，在于进一步提高电缆的综合性能（包括阻燃性能、机械性能、电气性能、加工性能等），同时降低生产成本，扩大应用领域。我国自80年代末开始对低烟、低卤、低酸、无卤阻燃电缆料的研制，目前还处于研究探索阶段。立足国产的乙丙橡胶，研制低烟、无卤阻燃乙丙橡胶绝缘材料，以适应现代电线电缆发展的需要，具有潜在的经挤效益和社会价值。

本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域专业技术人员公知的现有技术，在此不再进行赘述。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种绝缘橡胶电缆料,其特征在于：由以下重量份的组分组成：

乙丙橡胶 100份；

助交联剂 10-12份；

阻燃剂 110-120份；

补强填充剂 5-10份；

硅烷偶联剂 2-3份；

增塑剂 2-3份；

防老剂 2.5-3份；

煅烧陶土 30-40份。

2.根据权利要求1所述的一种绝缘橡胶电缆料，其特征在于：所述乙丙橡胶包括二元乙丙橡胶和三元乙丙橡胶。

3.根据权利要求1所述的一种绝缘橡胶电缆料，其特征在于：所述助交联剂为过氧化二异丙苯或者二叔丁基过氧化异丙基苯。

4.根据权利要求1所述的一种绝缘橡胶电缆料，其特征在于：所述补强填充剂为PY- II型水白云母类填充剂。

5.根据权利要求1所述的一种绝缘橡胶电缆料，其特征在于：所述阻燃剂包括氢氧化铝、硼酸锌和磷系阻燃剂。

6.根据权利要求1所述的一种绝缘橡胶电缆料，其特征在于：所述增塑剂为微晶石蜡。

7.根据权利要求1所述的一种绝缘橡胶电缆料，其特征在于：所述防老剂为防老剂MB或者防老剂RD。

8.根据权利要求1所述的一种绝缘橡胶电缆料的制备工艺，其特征在于：包括以下步骤：

S1、按照上述配比称取原料备用；

S2、在密炼机中依次加入乙丙橡胶、阻燃剂、增塑剂、防老剂、硅烷偶联剂，混炼1-2min；

S3、依次将煅烧陶土、补强填充剂加入所述密炼机中混炼2-3min，密炼机排出混炼胶料；

S4、将S3中的混炼胶料在开炼机上薄通1-2次，同时摆胶2-3次，然后经40目滤网过滤橡胶；

S5、将过滤好的橡胶存放24小时后将胶料重新放入密炼机混炼，同时加入助交联剂混炼2-3min左右排料。