专利名称：轨道交通用橡皮电缆护套材料及其制备方法和应用的制作方法
技术领域：
本发明属于电缆制造领域，具体涉及一种耐温-55°c到125°C低烟无卤阻燃轨道交通用橡皮电缆护套材料及其制备方法和应用。
背景技术：
低烟无卤阻燃轨道交通控制用电缆的绝缘护套电缆材料，现有技术有采用聚乙烯或聚丙烯等非极性高分子材料，也有采用极性醋酸乙烯为基料的电缆料报道，但是，现有的电缆料是以以上基础材料配制的电缆料，现有的电缆料同时耐低温_55°C和高温125°C还没有见过书面报道或相关资料，现有的低烟无卤阻燃轨道交通用电缆料耐低温满足不了客户耐低温要求，同时现有材料耐油性能不是很好。目前市场流通的低烟无卤阻燃轨道交通用橡皮电缆护套材料，使用在电缆上，电缆的低温_55°C柔软性不佳，耐矿物油以及耐燃料油都不佳，给使用单位在敷设过程中带来不便，电缆在低温环境下使用后电气性能很难符合国家标准。以聚乙烯或聚丙烯或醋酸乙烯为基础材料的辐照或化学交联聚烯烃材料的配方一般组成聚乙烯50份，聚丙烯30份，其他乙烯类高分子聚合物20份或醋酸乙烯100份， 氢氧化铝与氢氧化镁阻燃剂大约50-90份，稳定剂1-3份，硫化剂0. 5-2份，增塑剂10-30 份，着色剂0.2-1份。虽然现有技术已经有使用于低烟无卤阻燃轨道交通控制用电缆报道，但现有技术采用的聚乙烯与聚丙烯等并用或醋酸乙烯为基础材料，在-55°C的超低温的环境下会产生电缆绝缘护套开裂以及在高温125°C的环境下老化等问题，其性能往往满足不了客户要求。公开号为CN1655^7A的中国发明，提供了一种轨道交通用阻燃电力电缆，其是采用非吸湿必玻璃纤维绕包和铜带纵包5层复合隔离层结构，使电缆的电性能、阻燃性能、阻水、抗水树、物理机械性能大为改善，从而满足轨道交通电力电缆使用要求。此外，授权公告号为 CN201146076Y、CN201204074Y、C^938335Y 和 CN201340753Y 等等一系列中国实用新型专利亦提供了一些轨道交通用电缆，但是，可以看出，这些现有技术都是专注于对电缆结构的改变，对于电缆材料性能的改善并无涉及，并不能从根本上解决现有轨道交通电缆材料存在的问题，无法满足发展需求。
发明内容
为克服上述现有技术存在的不足和缺点，本发明旨在提供一种轨道交通用橡皮电缆护套材料，使其具备耐温巧5至125°C、低烟、无卤、阻燃等特点，以满足轨道交通用电缆的发展需求，提供更广的应用范围。同时本发明还提供所述的轨道交通用橡皮电缆护套材料的制备方法。为实现本发明的目的，发明人提供下述技术方案
发明人首先提供了一种轨道交通用橡皮电缆护套材料，其主要是由下述重量份的原料制备获得
乙烯-醋酸乙烯酯橡胶(EVM)70. 00-90. 00份，硅橡胶氢氧化铝硼酸锌
葵二酸二辛酯硬脂酸锌
防老剂RD (即2，2，4-三甲基-1，2
Y-氨丙基三乙氧基硅烷防粘剂A-16 过氧化二烷烃类化合物三聚氰酸三烯丙酯
氢化喹啉聚合体)0. 50-3. 00份，
30. 00-10. 00 份，
100. 00-150. 00 份， 5. 00-10. 00 份， 5. 00-20. 00 份， 1. 00-3. 00 份，
0. 50-2. 00 份，
0.50-2. 00 份，
1.00-3. 00 份， 1. 00-3. 00 份。发明人通过大量实验研究和探索，发现采用乙烯-醋酸乙烯酯橡胶(EVM)和硅橡胶作为基础橡胶，以及与之配合的氢氧化铝和硼酸锌作为阻燃剂，并添加锌系稳定剂硬脂酸锌，又添加与之相配合的硫化体系、防老化体系、增塑剂葵二酸二辛酯、硅烷剂Y -氨丙基三乙氧基硅烷以及防粘剂A-16作为工艺操作剂等等，从而可解决现有技术不能制备耐温-55°C至125°C低烟无卤阻燃轨道交通用橡皮电缆护套材料的问题。本发明较现有技术，其材料具有优良的耐超低温_55°C和耐高温125°C的特性，符合ROHS物料管理规范，具有更加环保和绿色的特性，具备优异的阻燃、耐油特性。本发明材料应用在电缆护套上，在超低温-55°C下卷绕不开裂，做成哑铃试片在_55°C的低温下拉伸时，断裂伸长率为不小于 160%,以及具有在158°C X 168小时的高温烘箱老化后，抗张强度保留率大于110%，断裂伸长率的保留率大于90%，而且耐100°C X 72小时的3 机油后，抗张强度保留率大于60%，断裂伸长率保留率大于70%，耐70°C X 168小时的0#柴油后，抗张强度保留率大于60%，断裂伸长率保留率大于70%。本行业对机车的零配件有严格的规范要求，无论是力缆或控缆，特别是对轨道交通电缆的要求就更加严格，因为电缆就如同人的神经，控制着整个系统。我国地域大，各区域之间的温差相差也巨大，南方常年温度都20°C以上，而我国北方在冬季温度有可能在零下50°C左右。经过多次机车大提速后，虽然我国区域跨度大，但是高速机车在同一天时间可能要经过从南方高温区域到北方的低温区域，所以铁路机车行业对轨道交通电缆提出了更高的要求，而本发明的电缆护套材料正好符合轨道机车电缆的要求，可为轨道交通控制用电缆用户带来方便。作为优选方案，根据本发明所述的轨道交通用橡皮电缆护套材料，其主要是由下述重量份的原料制备获得
乙烯-醋酸乙烯酯橡胶(EVM)80. 00-90. 00份，
硅橡胶20. 00-10. 00份，
氢氧化铝120. 00-140. 00份，
硼酸锌5. 00-10. 00份，
葵二酸二辛酯5. 00-20. 00份，
硬脂酸锌1. 00-3. 00份，
防老剂RD (即2，2，4-三甲基-1，2- 二氢化喹啉聚合体)0. 50-3. 00份， Y-氨丙基三乙氧基硅烷0.50-2. 00份，混合物防粘剂A-16
过氧化二烷烃类化合物三聚氰酸三烯丙酯
0.50-2. 00 份，
1.00-3. 00 份， 1. 00-3. 00 份。本发明以乙烯-醋酸乙烯酯橡胶(EVM)和硅橡胶并用作为电缆材料的基础橡胶， 乙烯-醋酸乙烯酯橡胶(EVM)为极性饱和材料，具有很好的耐油耐寒特性，而硅橡胶的分子链中硅氧键分子链长，具有柔软稳定的特点，所以，这两种材料的并用可保证本发明的电缆料能满足在超低温_55°C，以及高温125°C的温度范围内具有极好的耐油、阻燃性能，具有很好的使用价值。此外，乙烯-醋酸乙烯酯橡胶(EVM)和硅橡胶的分子结构中含有的醋酸基团或硅氧基团，是无毒、无卤、无污染的物质，所以可保证本发明制备的材料为绿色环保型电缆料。氢氧化铝以及硼酸锌等阻燃材料的应用，使本发明电缆材料具有较好的阻燃性能以及低烟无卤绿色环保等特性。硼酸锌是一种环保型的非卤素阻燃剂，硼系阻燃剂是最早使用的阻燃剂之一，亦是重要的无机阻燃剂，其特点为热稳定性好，毒性低，消烟，与氢氧化铝复配效果良好，添加后明显减少材料燃烧烟浓度。本发明的稳定体系采用锌类化合物，如硬脂酸锌作为乙烯-醋酸乙烯酯橡胶 (EVM)和硅橡胶基础配方的稳定剂，该类稳定剂不含重金属类以及溴醚类化合物，使本发明的电缆料具有绿色环保特性以及使本发明具有操作稳定且安全等特性。葵二酸二辛酯类增塑剂的使用，可以使本发明材料具有优异的耐低温性能以及工艺操作性等。Y-氨丙基三乙氧基硅烷为本发明的偶联剂，是一种无机物与有机物之间的架桥剂，可使基础橡胶与无机阻燃剂氢氧化铝充分结合，并改善填料在聚合物中的润湿性和分散性，可以使本发明的材料具有极高的物理机械性能。防粘剂A-16为本发明的工艺操作剂，其是一种加工助剂，主要起到使加工操作便利和防止材料与设备粘连的作用。硫化剂以及硫化助剂组成本发明的硫化体系，硫化剂采用过氧化二烷烃类交联剂，该交联剂无味，不属于EC危险物质指令中的危险品，本发明可选用如双叔丁基过氧化异丙基苯等物质，该硫化剂，防焦性卓越，不易结块，使用方便，纯度高，无气味，特别适用于乙烯-醋酸乙烯酯橡胶(EVM)等类似的合成橡胶的硫化交联，如选用荷兰阿克苏化学工厂生产的双叔丁基过氧化异丙基苯。硫化助剂采用三聚氰酸三烯丙酯，该硫化助剂主要为碳氢化合物，本发明的硫化助剂与硫化剂具有协同性，两者混合使用能使本发明材料具有安全的使用性能，并使材料的物理化学性能达到最佳状态。本发明选用防老剂RD即2，2，4-三甲基_1，2_ 二氢化喹啉聚合体作为防老剂，可防止材料在高温老化或腐蚀，使材料的原始性能保持在合理的标准范围之内，从而使本发明材料具有优异的耐老化性能。本发明还提供上述的轨道交通用橡皮电缆护套材料的制备方法，包括下述步骤
(1)乙烯-醋酸乙烯酯橡胶(EVM)进行素炼素炼中辊筒温度不高于50°C，
(2)素炼后的乙烯-醋酸乙烯酯橡胶(EVM)与硅橡胶混炼后打成橡胶卷备用，
(3 )在开炼机上将步骤(2 )得到的橡胶卷添加除硫化剂和硫化助剂外的原料后混炼，混炼成型后加入硫化剂和硫化助剂混炼，成型后减小滚筒间距，将得到的橡料打薄片，其中混炼温度不高于100°c ；或者在密炼机上，首先将步骤(2)得到的橡胶卷混炼，30-60秒后添加除硫化剂和硫化助剂外的原料后混炼，混炼4-6分钟后，放料、压片、开条和滤胶后冷却出片，得到的橡料停放4个小时以上，然后加入硫化剂和硫化助剂混炼，30-60秒后开条出片， 其中混炼温度不高于100°C。为了避免操作困难或材料分解等问题产生，本发明的制备方法中的素炼温度应该不大于50°C，素炼可以采取间隔的方式生产，即一次素炼完成后开空车冷却5分钟后再次素炼。同时为了避免电缆料的温度过高以及粘连开炼机或密炼机，给操作带来困难，混炼温度应严格控制在100°C以下。作为优选方案，根据本发明所述的轨道交通用橡皮电缆护套材料的制备方法，其中，所述的橡料打薄片即橡料打三角包至少3次后出片。打三角包是指为了更好地均勻混炼橡料而采取的一种操作手法，就是在混炼时，调整辊距大约为1到2mm之后，橡料经压延后，人工操作制成三角形的橡料，是本领域的一种通用技术。作为优选方案，根据本发明所述的轨道交通用橡皮电缆护套材料的制备方法，其中，所述的得到的橡料停放4个小时以上，在加入硫化剂和硫化助剂之前需要再次混炼，混炼时间为2-4分钟。橡料之所以停放至少4个小时，是因为橡料在高温至少100°C以下混炼完成后，橡料内部温度仍然很高，分子运动剧烈，不同分子之间相互浸润，会使各不同物质分子更加均勻分布在橡料之间，性能更加稳定。之所以在加入硫化剂和硫化助剂之前需要再次对橡料进行混炼2至3分钟时间，是因为，橡料经过4个小时以上时间的自然冷却后， 橡料基本处于环境温度，温度相对较低，而硫化剂和硫化助剂的融化温度一般都在50°C至 90°C之间，橡料在混炼2至3分钟后温度上升到工艺需要的温度下投放硫化剂和硫化助剂， 这样能快速软化、融化硫化剂和硫化助剂均勻分布在与橡料之中。本发明还提供了上述轨道交通用橡皮电缆护套材料在电缆上的应用，只要按照本领域的通用技术将所述的轨道交通用橡皮电缆护套材料用于电缆的制备即可。本发明具有以下优点
将本发明的轨道交通用橡皮电缆护套材料与现有的聚乙烯和聚丙烯并用电缆料、乙烯-醋酸乙烯酯橡胶(EVM)电缆料一般性能比较，检测结果如表1所示。表 权利要求
1.一种轨道交通用橡皮电缆护套材料，其主要是由下述重量份的原料制备获得 乙烯-醋酸乙烯酯橡胶70. 00-90. 00份，硅橡胶 30. 00-10. 00份， 氢氧化铝 100. 00-150. 00份， 硼酸锌5. 00-10. 00份， 葵二酸二辛酯5. 00-20. 00份， 硬脂酸锌1.00-3. 00份， 防老剂RD 0. 50-3. 00份， Y-氨丙基三乙氧基硅烷0.50-2. 00份， 防粘剂 A-16 0. 50-2. 00 份， 过氧化二烷烃类化合物1. 00-3. 00份， 三聚氰酸三烯丙酯1. 00-3. 00份。
2.根据权利要求1所述的轨道交通用橡皮电缆护套材料，其特征在于，所述的乙烯-醋酸乙烯酯橡胶为80. 00-90. 00份，硅橡胶为20. 00-10. 00份，氢氧化铝为120. 00-140. 00份。
3.根据权利要求1或2所述的轨道交通用橡皮电缆护套材料，其特征在于，所述的硫化剂过氧化二烷烃类化合物选用双叔丁基过氧化异丙基苯。
4.权利要求1所述的轨道交通用橡皮电缆护套材料的制备方法，其特征在于，所述的制备方法包括下述步骤(1)乙烯-醋酸乙烯酯橡胶进行素炼素炼中辊筒温度不高于50°C，(2)素炼后的乙烯-醋酸乙烯酯橡胶与硅橡胶混炼后打成橡胶卷备用，(3 )在开炼机上将步骤(2 )得到的橡胶卷添加除硫化剂和硫化助剂外的原料后混炼，混炼成型后加入硫化剂和硫化助剂混炼，成型后减小滚筒间距，将得到的橡料打薄片，其中混炼温度不高于100°c;或者在密炼机上，首先将步骤(2)得到的橡胶卷混炼，30-60秒后添加除硫化剂和硫化助剂外的原料后混炼，混炼4-6分钟后，放料、压片、开条和滤胶后冷却出片，得到的橡料停放4个小时以上，然后加入硫化剂和硫化助剂混炼，30-60秒后开条出片， 其中混炼温度不高于100°C。
5.根据权利要求4所述的轨道交通用橡皮电缆护套材料的制备方法，其特征在于，所述的橡料打薄片即橡料打三角包至少3次后出片。
6.根据权利要求4所述的轨道交通用橡皮电缆护套材料的制备方法，其特征在于，所述的得到的橡料停放4个小时以上，在加入硫化剂和硫化助剂之前需要再次混炼，混炼时间为2-4分钟。
7.权利要求1所述的轨道交通用橡皮电缆护套材料在电缆上的应用。
全文摘要
本发明属于电缆制造领域，具体提供一种耐温由-55至125℃低烟无卤阻燃轨道交通用橡皮电缆护套材料，主要是以极性乙烯-醋酸乙烯酯橡胶和非极性高分子硅橡胶材料作为本发明的基础橡胶，添加与之相应的硫化体系，并加入阻燃剂氢氧化铝以及硼酸锌阻燃剂，锌系稳定剂，耐超低温的葵二酸二辛酯增塑剂，以及硅烷偶联剂等，从而制备出低烟无卤阻燃轨道交通用橡皮电缆护套材料，所述的材料既能长期耐超低温至-55℃、又能耐高温至125℃，而且能耐矿物油以及燃料油，阻燃性能好。本发明提供的材料符合耐超低温轨道交通控制用电缆的要求，可为轨道交通机车电缆用户带来方便。
文档编号C08K3/22GK102336946SQ20101023401
公开日2012年2月1日 申请日期2010年7月22日 优先权日2010年7月22日
发明者丁金鑫, 余德平, 刘凤华, 朱云春, 郑宏, 高振军 申请人:浙江万马电缆股份有限公司