CN115785578A - 一种阻尼间隔棒用橡胶及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种阻尼间隔棒用橡胶及其制备方法和应用，阻尼间隔棒用橡胶按照重量份包括：乙丙橡胶70‑90份、氯化聚乙烯10‑30份、炭黑55‑80份、氧化锌5‑10份、硬脂酸1‑2份、防老剂1‑2份、石蜡油2‑5份、促进剂0.5‑1份、交联剂3‑5份、硫化剂2.5‑4份、硫磺0.2‑0.5份。通过优化配方，阻尼间隔棒用橡胶在抗静电性能、动态阻尼性能、耐臭氧方面表现优异。

Description

一种阻尼间隔棒用橡胶及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于橡胶技术领域，尤其涉及一种阻尼间隔棒用橡胶及其制备方法和应用。

背景技术

特高压输电线路中的各分裂导线需要用间隔棒隔开，避免发生碰撞。然而，用间隔棒隔开的各分裂导线，由于微风引起的振动及强风诱发的档距震荡，会导致间隔棒松动，导线磨损，产生安全隐患。在实际运用中，间隔棒与导线之间采取阻尼减振措施，例如可以利用橡胶特有的粘弹性所产生的减振作用，以控制导线的振幅在可控的范围内。

目前，应用于阻尼间隔棒的橡胶材料很多，例如氯化聚乙烯橡胶、乙丙橡胶等。但是随着输电线路的电压等级的提高，电场强度会增大，高电场强度也会加速橡胶的臭氧老化，出现开裂的现象，影响使用寿命。其次，随着温度升高，阻尼性能也劣化较快，此外，阻尼间隔棒作为高压电缆的附件，其表面存在电荷积累导致的静电，静电放电可能会导致输送电路毁坏，因此，现阶段的橡胶的耐臭氧性能、阻尼性能、抗静电性能无法满足特高压输电线路的使用要求。

发明内容

本发明提供一种阻尼间隔棒用橡胶，通过优化配方，使其在抗静电性能、动态阻尼性能、耐臭氧方面表现优异，尤其适用于阻尼间隔棒中。

本发明还提供一种阻尼间隔棒用橡胶的制备方法，能够制得上述耐臭氧性能优异的橡胶。

本发明提供的阻尼间隔棒，由于包括上述橡胶，具备抗静电性强、耐臭氧性能优异等优点。

本发明的一方面，提供一种阻尼间隔棒用橡胶，按照重量份包括：

乙丙橡胶70-90份、氯化聚乙烯10-30份、导电炭黑5-10份、补强炭黑N330 50-70份、氧化锌5-10份、硬脂酸1-2份、防老剂1-2份、石蜡油2-5份、促进剂0.5-1份、交联剂3-5份、硫化剂2.5-4份、硫磺0.2-0.5份。

如上所述的阻尼间隔棒用橡胶，按照重量份包括：

乙丙橡胶75-85份、氯化聚乙烯15-25份、导电炭黑5-10份、补强炭黑N330 50-70份、氧化锌5-9份、硬脂酸1-2份、防老剂1-2份、石蜡油3-4份、促进剂0.5-0.8份、交联剂3.5-4份、硫化剂3-3.5份、硫磺0.2-0.3份。

如上所述的阻尼间隔棒用橡胶，其中，所述导电炭黑的电阻率不大于250Ω·cm；所述炭黑的电阻率不小于3000Ω·cm。

如上所述的阻尼间隔棒用橡胶，其中，促进剂包括三烯丙异氰脲酸酯、N,N'－间苯撑双马来酰亚胺、三羟甲基丙烷丙烯酸酯中的至少一种。

如上所述的阻尼间隔棒用橡胶，其中，交联剂包括三烯丙基异三聚氰酸酯。

如上所述的阻尼间隔棒用橡胶，其中，硫化剂包括过氧化二异丙苯、二(叔丁基过氧化异丙基)苯、2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧)己烷中的至少一种。

本发明的第二方面，提供一种上述的阻尼间隔棒用橡胶的制备方法，包括以下步骤：

将乙丙橡胶、氯化聚乙烯、导电炭黑、补强炭黑N330、氧化锌、硬脂酸、防老剂、石蜡油、促进剂、交联剂、硫化剂、硫磺按比例混合，得到阻尼间隔棒用橡胶。

如上所述的制备方法，其中，先将乙丙橡胶、氯化聚乙烯混合后，加入导电炭黑、补强炭黑N330、防老剂混合，然后加入氧化锌、硬脂酸、石蜡油，最后加入硫磺、促进剂、交联剂、硫化剂，经混合成型后得到阻尼间隔棒用橡胶。

本发明的第三方面，提供一种阻尼间隔棒，包括上述的阻尼间隔棒用橡胶。

本发明的实施，至少具有以下有益效果：

本发明提供的阻尼间隔棒用橡胶，通过优化配方，以乙丙橡胶(EPDM)、氯化聚乙烯橡胶(CM)为主体材料，以炭黑为填料增强剂，再通过硫化剂、交联剂、氧化锌、硬脂酸、防老剂、石蜡油、促进剂的配合，增加主体材料的抗臭氧能力，从而达到抗静电性、耐臭氧的效果。

本发明提供的阻尼间隔棒用橡胶的制备方法，能够制得上述阻尼间隔棒用橡胶，得到抗静电性能、耐臭氧性能优异的阻尼间隔棒用橡胶。

附图说明

图1是实施例1和实施例2的阻尼系数曲线图。

具体实施方式

以下所列举具体实施方式只是对本发明的原理和特征进行描述，所举实例仅用于解释本发明，并非限定本发明的范围。基于本发明实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

本发明提供一种阻尼间隔棒用橡胶，按照重量份包括：

乙丙橡胶70-90份、氯化聚乙烯10-30份、导电炭黑5-10份、补强炭黑N330 50-70份、氧化锌5-10份、硬脂酸1-2份、防老剂1-2份、石蜡油2-5份、促进剂0.5-1份、交联剂3-5份、硫化剂2.5-4份、硫磺0.2-0.5份。

本发明中，乙丙橡胶是本领域常规的三元乙丙橡胶，三元乙丙橡胶是由乙烯、丙烯和少量的非共轭二烯烃反应得到的共聚物。由于三元乙丙橡胶的主链是由化学稳定的饱和烃组成，只在侧链中含有不饱和双键，因此乙丙橡胶的耐热、耐候等耐老化性能优异。

为了改善橡胶组合物的硫化速度、物理性能和弹性，本发明的阻尼间隔棒用橡胶还包括氯化聚乙烯。由此，提升阻尼间隔棒用橡胶的性能。

其中，氯化聚乙烯与多种橡胶的相容性很好，尤其是与乙丙橡胶的相容性好。通过与乙丙橡胶共混，有利于提高橡胶的硫化速度，改善力学性能，制成橡胶的共混物，使共混橡胶具有良好的物理性能、电绝缘性能和弹性。通过氯化聚乙烯与乙丙橡胶并用后，可以大大提高阻尼间隔棒用橡胶的物理性能和弹性，延长服役周期。

原料的分子量大小对氯化聚乙烯的性能有一定影响。

本发明中，氯化聚乙烯是由高密度聚乙烯经氯化取代反应制得的高分子材料。其中，氯化聚乙烯中含有氯元素，所用氯化聚乙烯的的氯元素含量为30％，根据本发明的研究，当氯化聚乙烯中的氯含量为30％时，氯化聚乙烯中的氯能够充分破坏聚乙烯的结晶结构，进而使得氯化聚乙烯具备良好的弹性。

本发明中，硫化剂可以是非过氧化物硫化体系或者过氧化物硫化体系，为了进一步提高材料的热氧老化性能，优选为过氧化物硫化体系。

具体地，过氧化物硫化体系包含过氧化物硫化剂、交联剂和助交联剂。硫化剂包括过氧化二异丙苯，交联剂包括三烯丙异氰脲酸酯，助交联剂包括硫磺。

其中，硫化剂和交联剂能使橡胶分子链起交联反应，使线形分子形成立体网状结构，增加弹性强度。通过配入硫化剂以及助交联剂进行硫化，能够使得橡胶的力学性能大大提高。

本发明中，炭黑的加入能够提升阻尼间隔棒的强度。从而避免阻尼间隔棒在恒定压力存在的应力松弛现象而导致阻尼间隔棒的抓握力衰减，延长使用寿命。此外，本发明提供的阻尼间隔棒还具有低压缩永久变形的优势，避免阻尼间隔棒在使用过程中，如果形变过大而导致应力下降，出现滑脱的风险。

本发明中，导电炭黑的加入能够改善阻尼间隔棒的体积电阻率。这是因为：阻尼间隔棒作为高压电缆的附件，其表面存在电荷积累导致的静电，静电放电可能会导致输送电路毁坏，因此阻尼间隔棒具有一定的导电性能时，有利于消除静电。本发明的阻尼间隔棒的体积电阻率为1×10⁵～9×10⁵Ω·cm。

由于氯化聚乙烯受热时或在硫化时会脱出氯化氢，因此在配方中要使用具有吸酸作用的稳定剂，如硬脂酸、金属氧化物等。

为了进一步辅助交联，本发明的阻尼间隔棒用橡胶还包括金属氧化物金属氧化物包括氧化锌等。金属氧化物既能够辅助交联，还能够吸收氯化聚乙烯受热时或在硫化过程中产生的氯化氢。

本发明的阻尼间隔棒用橡胶还包括补强剂，补强剂以炭黑为主，炭黑不仅具有优良的导电性，而且能够提高阻尼间隔棒用橡胶各组分之间的粘合。

本发明中，还含有防老剂、石蜡油、促进剂。

其中，防老剂能防止或抑制诸如氧、热、光、臭氧、机械应力、重金属离子等因素破坏橡胶的性能、延长橡胶的使用寿命。

本发明的阻尼间隔棒用橡胶是在各组分发生交联反应之后以硫化橡胶的形式存在。

本发明提供的阻尼间隔棒用橡胶，通过优化配方，以乙丙橡胶(EPDM)、氯化聚乙烯橡胶(CM)为主体材料，以炭黑为补强剂，再通过硫化剂、交联剂、氧化锌、硬脂酸、防老剂、石蜡油、促进剂的配合，能够结合乙丙橡胶、氯化聚乙烯各自的优点，不但赋予阻尼间隔棒用橡胶优异的物理机械性能、高弹性及低压缩永久变形性能，又提供橡胶较高的导电性、适宜的阻尼性；能够提高橡胶的耐臭氧性能。从而使得本发明的阻尼间隔棒用橡胶具有优良的耐候性和耐臭氧性能，延伸服役周期。

本发明中，阻尼间隔棒用橡胶按照重量份包括乙丙橡胶75-85份、氯化聚乙烯15-25份、导电炭黑5-10份、补强炭黑N330 50-70份、氧化锌5-9份、硬脂酸1-2份、防老剂1-2份、石蜡油3-4份、促进剂0.5-0.8份、交联剂3.5-4份、硫化剂3-3.5份、硫磺0.2-0.3份。

补强炭黑N330其中，导电炭黑的电阻率≤250Ω·cm，炭黑的电阻率≥3000Ω·cm，进一步地可达500000Ω·cm。

防老剂包括2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体(防老剂RD)、防老剂4010中的至少一种

促进剂包括三烯丙异氰脲酸酯(TAIC)，N,N'－间苯撑双马来酰亚胺(HAV-2)，三羟甲基丙烷丙烯酸酯(TMPTA)。

交联剂包括三烯丙基异三聚氰酸酯(TAIC)。

硫化剂包括过氧化二异丙苯(DCP)、二(叔丁基过氧化异丙基)苯(BIBP)、2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧)己烷(AD)。

本发明提供的阻尼间隔棒用橡胶的制备方法，是针对本发明的阻尼间隔棒用橡胶配方特定设计的。

本发明的制备方法包括以下步骤：将乙丙橡胶、氯化聚乙烯、炭黑、氧化锌、硬脂酸、防老剂、石蜡油、促进剂、交联剂、硫化剂、硫磺按比例混合，得到阻尼间隔棒用橡胶。

通过控制制备过程中各组分的加入顺序，能够进一步提升本发明的阻尼间隔棒用橡胶具有优异的综合性能，尤其是耐臭氧性能好。例如，先将乙丙橡胶、氯化聚乙烯混合后，加入炭黑、防老剂混合，然后加入氧化锌、硬脂酸、石蜡油，最后加入硫磺、促进剂、交联剂、硫化剂，经混合成型后得到阻尼间隔棒用橡胶。

本发明对制备过程中的配方中各组分的加入时温度及时间段不作限定，可以是本领域常规的温度和时间段。在本发明的一实施方式中，阻尼间隔棒用橡胶的制备方法包括以下步骤：

(1)将乙丙橡胶、氯化聚乙烯在50℃-120℃密炼机中混炼3min-4min，混炼均匀后排胶至开炼机得到成型胶卷，在室温环境下冷却18-24h；

(2)将步骤(1)中的成型胶卷再次加入密炼机，接着加入导电炭黑，补强炭黑N330、防老剂在50℃-120℃密炼机中混炼2min-3min，再加入氧化锌，硬脂酸，石蜡油继续混炼2min-3min后排胶至开炼机上进行出片，送至滤橡机进行滤橡处理，然后压延出片冷却至常温放置24h，得到冷却混炼胶片；

(3)将冷却混炼胶片加入到开炼机上，依次加入硫磺，促进剂，交联剂，硫化剂，在60-80℃开炼机上混炼均匀后，进行5次薄通后，得到胶卷；

(4)将步骤(3)的胶卷放入三辊压延中进行压延成型出片，控制厚度在0.8-1.0mm，再经过冷却机冷却至室温后，涂覆隔离剂处理后收箱，得到阻尼间隔棒用橡胶。

本发明采用上述方法能够保证阻尼间隔棒的加工性能，提高阻尼间隔棒的储存性能，避免出现提前固化，出现焦烧的情况。

本发明提供的阻尼间隔棒，其所用的橡胶材料包括上述的阻尼间隔棒用橡胶。

下面通过具体实施例和对比例对本发明作进一步的说明。如无特别说明，下述所使用到的试剂、材料以及仪器均为常规试剂、常规材料以及常规仪器，均可商购获得，所涉及的试剂、材料也可通过常规合成方法合成获得。

以下实施例和对比例中的各个原料的产品型号如下所述：

乙丙橡胶：EPDM4045，市售

氯化聚乙烯：CM352，市售

补强炭黑：N330，市售

导电炭黑：XC-72，美国卡博特化工

氧化锌：化工级99.7％，市售

硬脂酸：1840，市售

防老剂：防老剂RD，市售

防老剂：防老剂4010，市售石蜡油：昆仑KP6030，中国石油化工集团有限公司

促进剂：三烯丙异氰脲酸酯，市售

交联剂：三烯丙基异三聚氰酸酯，市售

硫化剂：过氧化二异丙苯，市售硫磺：S-80，来源于嘉兴北化高分子助剂有限公司

实施例1

本实施例提供的阻尼间隔棒用橡胶，其各组分及重量份参见表1。

表1

阻尼间隔棒用橡胶的制备方法包括以下步骤：

步骤一：配料及塑炼

配料：按配方准确称量各种材料；

混炼：按重量份数计，先将75份EPDM4045和25份CM352加入密炼机混炼4min，待混炼均匀后在温度110～120℃排胶至开炼机后成型胶卷，在室温环境下冷却18-24h；

步骤二：混炼及滤胶

混炼：将步骤一中的塑炼胶卷100份再次加入密炼机，接着加入5份导电炭黑XC-72，55份补强炭黑N330、1份防老剂RD、1份防老剂4010，在密炼机中混炼3min后，再加入5份氧化锌，1份硬脂酸，3份石蜡油继续混炼4min后在温度110～120℃排胶排胶至开炼机上进行出片；

滤胶：送至滤橡机进行过滤杂质处理，然后压延出片冷却至常温放置24h，得到冷却混炼胶片；

步骤三：加硫

加硫：将步骤二的冷却混炼胶片加入到开炼机上，依次加入0.2份硫磺S-80，0.5份促进剂三烯丙异氰脲酸酯，4份交联剂三烯丙基异三聚氰酸酯，3.5份硫化剂过氧化二异丙苯，开炼机上混炼均匀后，进行5次薄通后，在80℃以下得到加硫胶卷；

步骤四：成型成型：将步骤三的加硫胶卷放入三辊压延中进行压延成型出片，温度控制在60-80℃，胶片控制厚度在0.8-1.0mm，再经过冷却机冷却至室温后，涂覆隔离剂处理后收箱，得到阻尼间隔棒用橡胶。

对比例1

本实施例提供的阻尼间隔棒用橡胶，其各组分及重量份参见表2。

表2

阻尼间隔棒用橡胶的制备方法包括以下步骤：

本实施例2与实施例1的区别在于，本实施例2的补强炭黑N330按重量份数计为60.0份，导电炭黑XC-72为0份，余同实施例1。

实施例2

本实施例提供的阻尼间隔棒用橡胶，其各组分及重量份参见表3。

表3

项目	组分	重量份
			乙丙橡胶	EPDM4045	85
氯化聚乙烯	CM352	15
			导电炭黑	XC-72	8
炭黑	N330	60
			氧化锌	化工级99.7％	5
硬脂酸	1840	1
			防老剂	RD	1
防老剂	4010	1
			石蜡油	昆仑KP6030	3
硫磺	S-80	0.2
			促进剂	三烯丙异氰脲酸酯	0.5
交联剂	三烯丙基异三聚氰酸酯	4
			硫化剂	过氧化二异丙苯	3.5

阻尼间隔棒用橡胶的制备方法包括以下步骤：

本实施例3与实施例1的区别在于，本实施例3的EPDM4045按重量份数计为85份，CM352为15份，补强炭黑N330为60.0份，导电炭黑XC-72为8份，余同实施例1。

试验例

对所有实施例的阻尼间隔棒用橡胶按照以下方法进行相关参数的检测，结果见表4。

断裂伸长率：GB/T 528硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变性能的测定

300％定伸应力：GB/T 528硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变性能的测定

硬度：GB/T 531硫化橡胶或热塑性橡胶压入硬度试验方法第一部分邵氏硬度计法

压缩永久变形：GB/T 7759硫化橡胶或热塑性橡胶压缩永久变形的测定

体积电阻率；GB/T 2439硫化橡胶或热塑性橡胶导电性能和耗散性能电阻率测定

耐臭氧：GB/T 7762硫化橡胶或热塑性橡胶耐臭氧龟裂静态拉伸试验

阻尼系数：GB/T 9870.1硫化橡胶或热塑性橡胶动态性能的测定，结果见图1。

表4

实施例1和对比例1的阻尼系数曲线见图1。

根据图1可知，随着温度的升高，实施例1和2相比于对比例1，损耗因子下降较慢，说明本发明提供的阻尼间隔棒的动态阻尼性能优异。

根据表4可知，本发明提供的阻尼间隔棒具备低压缩永久变形，具备优良的耐臭氧性能、耐候性，同时还具备优良的力学性能，此外，还具有一定的抗静电性能，体积电阻率为1×10⁵～9×10⁵Ω·cm，有利于消除静电。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例以及试验验证。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种阻尼间隔棒用橡胶，其特征在于，按照重量份包括：

乙丙橡胶70-90份、氯化聚乙烯10-30份、导电炭黑5-10份、补强炭黑N330 50-70份、氧化锌5-10份、硬脂酸1-2份、防老剂1-2份、石蜡油2-5份、促进剂0.5-1份、交联剂3-5份、硫化剂2.5-4份、硫磺0.2-0.5份。

2.根据权利要求1所述的阻尼间隔棒用橡胶，其特征在于，按照重量份包括：

乙丙橡胶75-85份、氯化聚乙烯15-25份、导电炭黑5-10份、补强炭黑N330 50-70份、氧化锌5-9份、硬脂酸1-2份、防老剂1-2份、石蜡油3-4份、促进剂0.5-0.8份、交联剂3.5-4份、硫化剂3-3.5份、硫磺0.2-0.3份。

3.根据权利要求1或2所述的阻尼间隔棒用橡胶，其特征在于，所述防老剂包括2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体、防老剂4010中的至少一种。

4.根据权利要求1或2所述的阻尼间隔棒用橡胶，其特征在于，所述导电炭黑的电阻率不大于250Ω·cm；所述补强炭黑N330的电阻率不小于3000Ω·cm。

5.根据权利要求1-4任一项所述的阻尼间隔棒用橡胶，其特征在于，所述促进剂包括三烯丙异氰脲酸酯、N,N'－间苯撑双马来酰亚胺、三羟甲基丙烷丙烯酸酯中的至少一种。

6.根据权利要求1-5任一项所述的阻尼间隔棒用橡胶，其特征在于，交联剂包括三烯丙基异三聚氰酸酯。

7.根据权利要求1-6任一项所述的阻尼间隔棒用橡胶，其特征在于，所述硫化剂包括过氧化二异丙苯、二(叔丁基过氧化异丙基)苯、2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧)己烷中的至少一种。

8.一种权利要求1-7任一项所述的阻尼间隔棒用橡胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

将乙丙橡胶、氯化聚乙烯、导电炭黑、补强炭黑N330、氧化锌、硬脂酸、防老剂、石蜡油、促进剂、交联剂、硫化剂、硫磺按比例混合，得到阻尼间隔棒用橡胶。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，先将乙丙橡胶、氯化聚乙烯混合后，加入导电炭黑、补强炭黑N330、防老剂混合，然后加入氧化锌、硬脂酸、石蜡油，最后加入硫磺、促进剂、交联剂、硫化剂，经混合成型后得到阻尼间隔棒用橡胶。

10.一种阻尼间隔棒，其特征在于，包括权利要求1-7任一项所述的阻尼间隔棒用橡胶。

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