一種電纜用高強度高抗撕阻燃型護套橡皮及其制備方法
【專利摘要】一種電纜用高強度高抗撕阻燃型護套橡皮，按重量份數組份：氯丁橡膠100、硬脂酸0.5～2、偶聯劑0.5～3、氧化鎂3～12、氧化鋅3～8、白炭黑10～40、陶土5～20、滑石粉5～10、阻燃劑8～25、增塑劑7～16、防老劑1～5、促進劑2～5；將氯丁橡膠在60～70℃溫度下塑煉5分鐘，常溫下放置12小時以上進行混煉；將白炭黑、陶土、滑石粉和增塑劑的各1/2及硬脂酸加入塑煉膠中混勻，2分鐘后加入剩余1/2材料混煉2分鐘，最后加入促進劑和氧化鋅混煉，打三角包并薄通六次，翻煉1分鐘后卸料，出片機上出片制成電纜護套橡皮。本發明具有拉伸強度高、撕裂強度高、阻燃性、柔性好、耐臭氧等特點。
【專利說明】一種電纜用高強度高抗撕阻燃型護套橡皮及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種電纜用高強度高抗撕阻燃型護套橡皮及其制備方法，用于煤礦用橡膠電纜制備【技術領域】。
【背景技術】
[0002]隨著我國電纜行業的高速發展，以及各方面對電纜應用安全性要求的提高，特別是露天礦和井下礦用采煤機電纜機械的發展以及礦用電纜作業環境的惡化，對礦用特別采煤機電纜提出了更高的要求，不僅要求電纜絕緣層有優異的電氣性能和良好的物理機械性能，對護套的物理機械性能及使用壽命也提出了更高的要求。同時由于礦用采煤機電纜隨采煤機頻繁運動且工作強度極高，實際應用中的產品的拉伸強度、斷裂伸長率、撕裂強度、老化性能、耐屈撓性及阻燃性能均遠遠高于國標的要求。國內生產的此類電纜護套普遍存在強度偏低，易拉斷、易撕裂、使用壽命短等問題，極大的制約了企業生產效率的提高，目前，具有高強度高撕裂性能的采煤機電纜或電纜護套橡皮主要依賴進口，國內已知的高質量產品很少。
[0003]目前，電纜用高強度高抗撕護套橡皮主要依靠傳統補強材料如白炭黑、陶土等的配合以及配方的優化來提高強度，存在的缺陷主要表現在以下幾個方面:使用傳統的金屬氧化物硫化，操作安全性不高；使用環烷油或凡士林等軟化劑，導致拉`伸強度明顯降低；白炭黑和陶土等填料配合提高撕裂強度，效果不理想；要達到理想的效果需要填充大量的補強劑，加工和擠出工藝比較困難；產品均存在拉伸強度偏低、撕裂強度不高、老化性能欠佳、使用壽命不長等問題。為了提高橡膠電纜的使用壽命，對電纜護套橡皮的加工、物理機械性能、老化性能、阻燃性等提出了更高的要求。
【發明內容】
[0004]為克服上述缺陷，本發明公開了一種電纜用高強度高抗撕阻燃型護套橡皮及其制備方法。本發明采用非硫磺調節型的氯丁橡膠(CR)作為基礎橡膠，選擇合適的白炭黑、硅烷處理煅燒陶土和超細滑石粉作為補強體系，將偶聯劑(偶聯劑是用硅烷類偶聯劑S1-69和A-172組合而成)預先分散到白炭黑和陶土中，再加入由活性氧化鎂、氧化鋅配以硫化促進劑組合而成的硫化體系，并配合合適的防老劑組合，從而使制得的護套橡皮具有易加工、操作安全、拉伸強度高、伸長率高、撕裂強度高、阻燃性好、柔性好、耐臭氧的電纜護套橡皮。
[0005]本發明技術方案是這樣實現的:
[0006]一種電纜用高強度高抗撕阻燃型護套橡皮，其特點是:
[0007]按照如下重量份數組分:
[0008]氯丁橡膠100份、硬脂酸0.5~2、偶聯劑0.5~3份、氧化鎂3~12份、氧化鋅3~8、白炭黑10~40份、陶土 5~20份、滑石粉5~10份、阻燃劑8~25份、增塑劑7~16份、防老劑I~5份、促進劑2~5份；
[0009]所述氯丁橡膠為非硫磺調節型膠種；[0010]所述偶聯劑為硅烷類偶聯劑S1-69和A-172的組合；
[0011]所述氧化鎂為高活性氧化鎂；
[0012]所述氧化鋅為普通市售氧化鋅和納米氧化鋅中的一種或兩種的組合；
[0013]所述白炭黑為市售普通沉淀法白炭黑；
[0014]所述陶土為硅烷偶聯劑處理煅燒陶土 ；
[0015]所述滑石粉為市售1250目超細滑石粉；
[0016]所述阻燃劑為三氧化二銻、十溴二苯乙烷、CM80及GZRY-1540中的一種或多種的
組合；
[0017]所述增塑劑包括環保型芳香烴油、古馬隆樹脂、環烷油、石蠟中的一種或多種組合；
[0018]所述防老劑為喹啉類防老劑RD和二苯胺類防老劑0DA、防老劑4010中的一種或多種的組合；
[0019]所述促進劑為NA-22 (中文名稱:乙撐硫脲)、HVA-2 (中文名稱:N，N’ -間苯撐雙馬來酰亞胺)、DM (中文名稱:2、2’ - 二硫代二苯并噻唑)和TMTD (中文名稱:二硫化四甲基秋蘭姆)中的一種或多種組合而成，起延長焦燒時間，保證硫化安全的作用。
[0020]所述的一種電纜用高強度高抗撕阻燃型彩色護套橡皮及其制備方法包括以下步驟:
[0021]A)按配比稱量相關材料后，將氯丁橡膠在60~70°C溫度下塑煉5分鐘后在常溫下放置12小時以上再進行后續混煉操作；
[0022]B)混煉:將硬脂酸、1/2的白炭黑、1/2陶土、1/2滑石粉和1/2增塑劑加入前述的塑煉膠中混合均勻，偶聯劑預分散在白炭黑和陶土中，2分鐘后加入其余的白炭黑、陶土、滑石粉、增塑劑和阻燃劑混煉2分鐘，最后加入促進劑和氧化鋅混煉均勻，打三角包并薄通六次，翻煉I分鐘后卸料，卸料溫度不超過80°C。
[0023]C)卸料后將護套混煉膠在出片機上出片，出片寬度控制在110± 10mm，厚度控制在
1.0±0.1_，制成可供連續化生產的電纜護套橡皮。
[0024]此外，本發明中還可以如通常電纜護套混煉膠一樣加入其它輔助性功能助劑，如填充劑、阻燃劑、防焦劑、補強樹脂等，以實現相對應的功能。
[0025]本發明由于采用了非硫磺調節型的氯丁橡膠作基料，以及選擇了具有補強作用的白炭黑并配以具有增強硫化作用的硅烷偶聯劑，配合陶土和滑石粉，從而使膠料的物理機械性能達到一個非常理想的狀態，由于性能余度非常大，從而避免了因混煉加工和擠出工藝不同而造成的性能偏差。另外，由于偶聯劑是由S1-69和A-172的組合，其與具有補強作用的白炭黑配合，同時和硅烷偶聯劑處理陶土及超細滑石粉并用，使得護套混煉膠具有很高的拉伸強度和撕裂強度，另外不同阻燃劑的配合使得護套混煉膠具有很高的阻燃等級。
[0026]本發明通過兩中硅烷偶聯劑的組合、填充劑、硫化劑、阻燃劑及加工助劑的選擇、調配，和配方各組分以及工藝的優化，制造出一種具有易加工、操作安全、拉伸強度高、伸長率高、撕裂強度高、阻燃性好、柔性好、耐臭氧，可有效防止煤礦用電纜易拉斷、易撕裂及使用壽命短等問題的電纜護套橡皮。
【具體實施方式】[0027]以下結合實施例對本發明進行詳細說明，但本實施例決不能用于限制本發明，凡采用本發明方法及進行相似變換的，均應屬于本發明保護范圍。
[0028]【實施例1】:
[0029]
氯丁橡膠100份
硬脂酸0.5份
偶聯劑S1-690.6份
偶聯劑A-1720.5份
氧化鎂4份
氧化鋅5份
白炭黑25份
陶土8份
滑石粉6 Yn
[0030]
三氧化二銻5份`
十溴二苯乙烷3份
防老劑RD1.5份
防老劑ODA3汾
促進劑NA-220.5份
促進劑HVA-21.5份
促進劑DM0.6份
促進劑TMTD0.6汾
古馬隆樹脂10份
環烷油3.5份
[0031]所述氯丁橡膠為非硫磺調節型膠種體系；所述防老劑為喹啉類防老劑RD和二苯胺類防老劑ODA的組合；所述偶聯劑為S1-69和A-172的組合。
[0032]實施流程:
[0033]塑煉:按配比稱量相關材料后，將氯丁橡膠在60~70°C溫度下塑煉5分鐘后在常溫下放置12小時以上再進行后續混煉操作。
[0034]混煉:將硬脂酸、1/2的白炭黑、1/2陶土、1/2滑石粉和1/2增塑劑加入前述的塑煉膠中混合均勻，2分鐘后加入其余的白炭黑、陶土、滑石粉、增塑劑、偶聯劑和阻燃劑混煉2分鐘，最后加入促進劑和氧化鋅混煉均勻，打三角包并薄通六次，翻煉I分鐘后卸料，卸料溫度不超過80°C。
[0035]出片:卸料后將護套混煉膠在出片機上出片，出片寬度控制在110± 10mm，厚度控制在1.0±0.1_，制成可供連續化生產的護套混煉膠。最后將出片后的橡皮裝箱，供電纜生產時使用。
[0036]【實施例2】:
[0037]
氯丁橡膠 100份
硬脂酸1.5份
偶聯劑S1-691份
偶聯劑A-1720.2份
[0038]
氧化鎂10份
氧化鋅4.5份
白炭黑38份
Il土15 份
滑石粉5份
三氧化二銻8份
十溴二苯乙烷10份
防老劑RD2汾
防老劑40102份
促進劑NA-220.5份
促進劑DM0.8份
促進劑TMTD0.4份
石蠟21刀
環保型芳香烴油 6.5份
[0039]所述氯丁橡膠為非硫磺調節型膠種體系；所述防老劑為喹啉類防老劑RD和二苯胺類防老劑4010的組合；所述偶聯劑為S1-69和A-172的組合。
[0040]實施流程:
[0041]本實施例實施步驟與實施方式和實施例1的不同之處在于混煉過程先將偶聯劑加入到白炭黑和陶土當中進行預分散，充分吸收后取1/2加入塑煉好的氯丁橡膠中(防老劑、氧化鎂加入氯丁橡膠中進行塑煉并停放12小時以上)，并加入1/2滑石粉、1/2增塑劑混煉均勻，約2分鐘后加入其余的白炭黑、陶土、滑石粉及阻燃劑，最后加入全部的促進劑和氧化鋅混煉均勻，打三角包并薄通六次，翻煉I分鐘后卸料，卸料溫度不超過80°C。
[0042]【實施例3】:
[0043]
氯丁橡膠100份
硬脂酸1份
偶聯劑S1-691.3份
偶聯劑A-1720.7份
[0044]
氧化鎂7.5份
納米氧化鋅3.2份
氧化鋅2.3份
白炭黑33份
陶土10份
滑石粉?份
阻燃劑CM8010份
阻燃劑GZRY-154012份
防老劑RD2份
防老劑40102份
促進劑NA-22 0.5份
促進劑HVA-21份
促進劑DM0.6份
促進劑TMTD 0.4份
石蠟2.5份
環保型芳香烴油 5.5份
[0045]所述氯丁橡膠為硫磺調節型膠種；所述防老劑為喹啉類防老劑RD和二苯胺類防老劑4010的組合；所述氧化鋅為氧化鋅及其他硫化助劑組合而成。
[0046]實施流程:
[0047]本實施例實施步驟與實施方式和實施例1的不同之處在于混煉過程先將偶聯劑加入到白炭黑和陶土當中進行預分散，充分吸收后取1/2加入塑煉好的氯丁橡膠中(防老劑、氧化鎂加入氯丁橡膠中進行塑煉并停放12小時以上)，并加入1/2滑石粉、1/2增塑劑混煉均勻，約2分鐘后加入其余的白炭黑、陶土、滑石粉及阻燃劑，最后加入全部的促進劑和氧化鋅混煉均勻，打三角包并薄通六次，翻煉I分鐘后卸料，卸料溫度不超過80°C。
[0048]取實施例中一定量的混煉膠，在平板硫化機上硫化160 °C X 25分鐘，壓力為12-15MPa，壓制成厚度為1mm的試片，進行性能測試，其典型結果如下:
[0049]門尼粘度(ML(1+4) IO(TC):45 ~65
[0050]邵氏硬度:55~65
[0051]抗張強度:≥20MPa
[0052]斷裂伸長率:≥600%
[0053]褲型撕裂強度S 12N/mm
[0054]極限氧指數:38~42%
[0055]100°C X 168h 老化后性能
[0056]抗張強度保持率:≥90%
[0057]斷裂伸長率保持率:≥80%
[0058]以上實施方式中制備的電纜護套橡皮，在生產過程中易操作、安全性高，易于實現；經檢測，所制備的高強度高抗撕阻燃電纜護套橡皮在性能上完全達到進口同類產品的水平，其中關鍵參數拉伸強度、撕裂強度、老化性能、阻燃性能均遠遠超過標準要求，為生產和使用的可靠性提供了更大的保障空間。
[0059]上述實施例是本發明的優選實施方式，對于本【技術領域】的研究人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進，這些改進也應被視為本發明的保護范圍。
【權利要求】
1.一種電纜用高強度高抗撕阻燃型護套橡皮，其特征在于:按照如下重量份數組分: 氯丁橡膠100份、硬脂酸0.5~2、偶聯劑0.5~3份、氧化鎂3~12份、氧化鋅3~8、白炭黑10~40份、陶土 5~20份、滑石粉5~10份、阻燃劑8~25份、增塑劑7~16份、防老劑I~5份、促進劑2~5份； 所述氯丁橡膠為非硫磺調節型膠種； 所述偶聯劑為硅烷類偶聯劑S1-69和A-172的組合； 所述氧化鎂為高活性氧化鎂； 所述氧化鋅為普通市售氧化鋅和納米氧化鋅中的一種或兩種的組合； 所述白炭黑為市售普通沉淀法白炭黑； 所述陶土為硅烷偶聯劑處理煅燒陶土； 所述滑石粉為市售1250目超細滑石粉； 所述阻燃劑為三氧化二銻、十溴二苯乙烷、CM80及GZRY-1540中的一種或一種以上的組合； 所述增塑劑為環保型芳香烴油、古馬隆樹脂、環烷油、石蠟中的一種或一種以上的組合； 所述防老劑為喹啉類防老劑RD和二苯胺類防老劑ODA、防老劑4010中的一種或一種以上的組合； 所述促進劑為NA-22、HVA-2、DM和TMTD中的一種或一種以上的組合。
2.根據權利要求1所述的一種電纜用高強度高抗撕阻燃型護套橡皮的制備方法步驟如下: A)按配比稱量相關材料后，將氧化鎂和防老劑加入氯丁橡膠在60~70°C溫度下塑煉5分鐘后在常溫下放置12小時以上再進行后續混煉操作； B)混煉:將硬脂酸、1/2的白炭黑、1/2陶土、1/2滑石粉和1/2增塑劑加入前述的塑煉膠中混合均勻，偶聯劑預分散在白炭黑和陶土中，2分鐘后加入其余的白炭黑、陶土、滑石粉、增塑劑和阻燃劑混煉2分鐘，最后加入促進劑和氧化鋅混煉均勻，打三角包并薄通六次，翻煉I分鐘后卸料，卸料溫度不超過80°C ； C)卸料后將護套混煉膠在出片機上出片，出片寬度控制在110±10mm，厚度控制在`1.0±0.1_，制成可供連續化生產的電纜護套橡皮。
【文檔編號】C08K5/09GK103497383SQ201310511874
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年10月25日 優先權日:2013年10月25日
【發明者】殷小波, 王慶 申請人:上海馳程化工工貿有限公司