一种三元乙丙橡胶及其制备方法和应用与流程

本发明涉及橡胶，特别涉及一种三元乙丙橡胶及其制备方法和应用。

背景技术：

1、三元乙丙橡胶，是乙烯、丙烯和非共轭二烯烃的三元共聚物。其中，非共轭二烯烃具有饱和主链，仅侧链存在少量不饱和双键，这一结构赋予三元乙丙橡胶优异的耐候性、耐热性、耐酸碱性、电绝缘性能和耐电晕性，更适合用做高压及超高压交流电缆绝缘材料。

2、在实际应用中，需要对三元乙丙橡胶进行高温硫化，容易出现花纹等外观不良。目前工厂大都采用快速吹冷工艺来克服这一问题，不仅耗费气源和工时，还会产生噪音污染。

技术实现思路

1、本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出聚乙烯蜡在三元乙丙橡胶中的应用，使用该聚乙烯蜡的三元乙丙橡胶能够通过常规硫化工艺加工，避免出现花纹等外观不良问题，且胶料综合性能优异。

2、本发明还提出一种三元乙丙橡胶。

3、本发明还提出上述三元乙丙橡胶的制备方法。

4、本发明还提出上述三元乙丙橡胶的应用。

5、本发明第一方面实施例涉及聚乙烯蜡在三元乙丙橡胶中的应用，所述聚乙烯蜡的软化点为130-140℃。

6、聚乙烯蜡是三元乙丙橡胶中常用的脱模剂，为了使橡胶制品顺利脱模，所用聚乙烯蜡的软化点通常较低，一般为90-120℃。本实施例通过使用具有更高软化点的聚乙烯蜡，能够在保证脱模效果和胶料综合性能的同时，避免花纹不良问题。

7、本发明第二方面实施例涉及一种三元乙丙橡胶，其制备原料包括三元乙丙橡胶基料、硫化剂和聚乙烯蜡，所述聚乙烯蜡的软化点为130-140℃。

8、本实施例通过使用具有更高软化点的聚乙烯蜡，能够在保证脱模效果和胶料综合性能的同时，避免花纹不良问题。

9、根据本发明的一些实施方式，所述三元乙丙橡胶基料在ml1+4、125℃条件下的门尼粘度为20-25。

10、根据本发明的一些实施方式，所述三元乙丙橡胶基料中，乙烯单体的含量为55wt％-75wt％。乙烯单体含量越高，其电绝缘性和机械性能越好，但加工性能变差。

11、选用上述乙烯单体含量和门尼粘度范围的三元乙丙橡胶基料，能更好的兼顾电气性能、机械性能和成型性能。

12、根据本发明的一些实施方式，所述三元乙丙橡胶基料中，第三单体为乙叉降冰片烯(enb，cas:16219-75-3)。根据本领域惯例，第三单体是指用于制备三元乙丙橡胶基料的聚合单体中，除乙烯单体、丙烯单体以外的单体。

13、根据本发明的一些实施方式，所述三元乙丙橡胶基料中，第三单体的含量为2wt％-10wt％。

14、所述硫化剂为过氧化物硫化剂。三元乙丙橡胶常用的硫化剂有硫磺和过氧化物两种，其中，过氧化物硫化体系绝缘性更好，适用于高压、超高压电缆的绝缘材料。而硫磺硫化生成的多硫键的键能低于过氧化物硫化生成的碳碳键，而且多硫键还会发生硫化还原，在高温环境下的电稳定性及耐老化性能较差，更适合用于中低压电缆附件的绝缘材料。

15、根据本发明的一些实施方式，所述硫化剂为过氧化二异丙苯、2，5-二甲基-2，5二叔丁基过氧基己烷的至少一种。

16、根据本发明的一些实施方式，所述硫化剂的用量为三元乙丙橡胶基料的3wt％-5wt％。

17、根据本发明的一些实施方式，所述聚乙烯蜡的用量为三元乙丙橡胶基料的2wt％-4wt％。

18、根据本发明的一些实施方式，所述三元乙丙橡胶的制备原料还包括助交联剂，能加快硫化速度，提高硫化效率。

19、根据本发明的一些实施方式，所述助交联剂为三烯丙基异氰脲酸酯、2-巯基苯并噻唑、硫磺中的至少一种。其中，在所述助交联剂含有硫磺时，所述硫磺优选不溶性硫磺，可以避免喷霜。

20、根据本发明的一些实施方式，所述助交联剂的用量为三元乙丙橡胶基料的1wt％-2wt％。

21、根据本发明的一些实施方式，所述三元乙丙橡胶的制备原料还包括活性剂。

22、根据本发明的一些实施方式，所述活性剂为氧化锌、硬脂酸中的至少一种。

23、根据本发明的一些实施方式，所述活性剂为氧化锌、硬脂酸的组合。

24、进一步地，所述氧化锌、硬脂酸的质量比为4-6:1，进一步为5:1。

25、根据本发明的一些实施方式，所述活性剂的用量为三元乙丙橡胶基料的4wt％-6wt％。

26、根据本发明的一些实施方式，所述三元乙丙橡胶的制备原料还包括防老剂，用于改善胶料的耐热氧老化性能。

27、根据本发明的一些实施方式，所述防老剂为防老剂rd。

28、根据本发明的一些实施方式，所述防老剂的用量为三元乙丙橡胶基料的1wt％-2wt％。

29、根据本发明的一些实施方式，所述三元乙丙橡胶的制备原料还包括补强剂。

30、根据本发明的一些实施方式，所述补强剂为陶土、滑石粉中的至少一种。

31、进一步地，所述陶土的粒度不粗于5000目。

32、进一步地，所述滑石粉的粒度不粗于1250目。

33、根据本发明的一些实施方式，所述补强剂的用量为三元乙丙橡胶基料的50wt％-70wt％。

34、根据本发明的一些实施方式，所述三元乙丙橡胶的制备原料还包括硅烷偶联剂，能改善填料在橡胶中相容性和分散性，提升填料的补强效果。

35、根据本发明的一些实施方式，所述硅烷偶联剂为双-(γ-三乙氧基硅基丙基)四硫化物(cas:40372-72-3)、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷(cas:1067-53-4)中的至少一种。

36、根据本发明的一些实施方式，所述硅烷偶联剂的用量为三元乙丙橡胶基料的2wt％-4wt％。

37、根据本发明的一些实施方式，所述三元乙丙橡胶的制备原料还包括增塑剂。增塑剂可以提高加工成型性能，改善老化收缩，减少外观不良，同时能降低成本。

38、根据本发明的一些实施方式，所述增塑剂为石蜡油、环烷油中的至少一种。

39、根据本发明的一些实施方式，所述增塑剂的用量为三元乙丙橡胶基料的10wt％-15wt％。

40、根据本发明的一些实施方式，所述三元乙丙橡胶的制备原料还包括粘结剂，用于改善粘结性能。

41、根据本发明的一些实施方式，所述粘结剂为二甲苯甲醛树脂。

42、根据本发明的一些实施方式，所述粘结剂的用量为三元乙丙橡胶基料的2wt％-4wt％。

43、可以理解，上述实施例的可以单独适用，或组合适用，均属于本发明的保护范围。

44、根据本发明的一些实施方式，所述三元乙丙橡胶的制备原料包括：三元乙丙橡胶基料、活性剂、防老剂、增塑剂、补强剂、硅烷偶联剂、硫化剂、助交联剂和所述的聚乙烯蜡。

45、进一步地，还包括粘结剂。

46、根据本发明的一些实施方式，所述三元乙丙橡胶的制备原料按重量份计包括：

47、三元乙丙橡胶基料：100份，

48、活性剂：4-6份，

49、防老剂：1-2份，

50、增塑剂：10-15份，

51、补强剂：50-70份，

52、硅烷偶联剂：2-4份，

53、粘结剂：2-4份，

54、硫化剂：3-5份，

55、助交联剂：1-2份，

56、所述的聚乙烯蜡：2-4份。

57、本发明第三方面实施例涉及所述的三元乙丙橡胶的制备方法，包括步骤：将所述三元乙丙橡胶的制备原料混合。

58、本发明的对混料工艺没有特别限定，可以采用常规混料方法，例如先将三元乙丙橡胶基料塑炼后，再与其余组分混炼均匀。

59、在所述三元乙丙橡胶的制备原料包括三元乙丙橡胶基料、硫化剂、聚乙烯蜡、活性剂、防老剂、增塑剂、补强剂、硅烷偶联剂、助交联剂和粘结剂时，其制备方法如下：

60、s1、将所述三元乙丙橡胶基料进行塑炼，再加入活化剂、防老剂、聚乙烯蜡进行第一次混炼；

61、s2、向步骤s1制得的胶料中加入粘结剂、部分补强剂、部分增塑剂和全部的硅烷偶联剂，进行第二次混炼，再加入剩余补强剂、剩余增塑剂，进行第三次混炼；

62、s3、对步骤s2制得的胶料进行过滤；

63、s4、向所述过滤后的胶料中加入硫化剂、助交联剂，薄通后进行硫化。

64、本实施例的制备方法能兼顾加工效率和胶料性能，其中，对胶料进行过滤，能够去除杂质，提高分散性，进一步改善制品外观和综合性能。

65、根据本发明的一些实施方式，步骤s1中，第一次混炼的温度为70-90℃。

66、根据本发明的一些实施方式，步骤s1中，第一次混炼的时间为2-4min。

67、根据本发明的一些实施方式，步骤s1中，塑炼的温度为60-75℃。

68、根据本发明的一些实施方式，步骤s1中，塑炼的时间为5-10min。

69、根据本发明的一些实施方式，步骤s2中，所述部分补强剂与所述剩余补强剂的质量比为1:1-1.5。

70、根据本发明的一些实施方式，步骤s2中，所述部分增塑剂与所述剩余增塑剂的质量比为1:1-1.5。

71、根据本发明的一些实施方式，步骤s2中，第二次混炼的温度为90-115℃。

72、根据本发明的一些实施方式，步骤s2中，第二次混炼的时间为3-5min。

73、根据本发明的一些实施方式，步骤s3中，第三次混炼的温度为120-140℃。

74、根据本发明的一些实施方式，步骤s2中，第三次混炼的时间为3-5min。

75、根据本发明的一些实施方式，步骤s3中，所述过滤的目数不低于130目。

76、根据本发明的一些实施方式，步骤s3中，所述过滤为两级过滤，其中第一级过滤的目数不低于100目，第二级过滤的目数不低于130目。分级过滤可以提高过滤效率，避免筛网堵塞。

77、根据本发明的一些实施方式，步骤s3中，所述过滤的温度为170-190℃。

78、根据本发明的一些实施方式，步骤s3中，所述过滤后进行静置。进一步地，所述静置的温度为室温，静置的时间可以为16-24h。

79、根据本发明的一些实施方式，步骤s4中，所述硫化的温度为155-160℃，时间为25-35min，压力为10-14mpa。

80、根据本发明的一些实施方式，步骤s4中，薄通的次数是8次以上。薄通可以提高分散均匀性，为更好地兼顾生产效率和材料性能，薄通次数可以选择8-10次。

81、根据本发明的一些实施方式，步骤s4中，在加入硫化剂、助交联剂之前，还包括对胶料进行薄通，该薄通的次数可以是多次，例如2-5次。

82、可以理解，上述实施例的工艺参数可以单独适用，或组合适用，均属于本发明的保护范围。

83、本发明第四方面实施例涉及所述的三元乙丙橡胶在制备绝缘制品或电缆中的应用。

84、根据本发明的一些实施方式，所述的绝缘制品是电缆附件。

85、本发明的描述中，室温是指23±2℃。

86、本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。