一种改性三元乙丙橡胶绝缘电缆材料的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电缆材料技术领域，尤其涉及一种改性三元乙丙橡胶绝缘电缆材料。
【背景技术】
[0002]三元乙丙橡胶是丙烯、乙烯以及共轭二烯组成的聚合物，由于其主链上的碳原子处于饱和结构，只有侧链上有少许不饱和的碳原子，所以其有很多优异的加工性能和使用性能，例如密度低，具有耐天候老化性、耐热及耐臭氧性、力学性能优异等；但是三元乙丙橡胶也存在不耐油、粘合性差、硫化速度慢等缺点。随着世界工业的迅猛发展，对三元乙丙橡胶数量特别是质量上的要求越来越高，通过对三元乙丙橡胶进行改性满足现代社会的实际技术要求是目前研宄的热点问题。
【发明内容】
[0003]本发明提出了一种改性三元乙丙橡胶绝缘电缆材料，其耐油性好，强度高，耐老化、绝缘性能优异，用作电缆材料使用寿命长。
[0004]本发明提出了一种改性三元乙丙橡胶绝缘电缆材料，其原料按重量份包括以下组分:三元乙丙橡胶55-80份、丁腈橡胶15-30份、氯化聚乙烯5-15份、白炭黑35-55份、碳酸钙20-40份、甲基丙烯酸锌改性纳米氮化铝5-22份、纤维15-30份、预分散酚醛中空微球5-16份、活性硅酸钙10-25份、氧化锌2-5份、硬脂酸1-3份、过氧化二异丙苯1.3-2.5份、硫磺0.5-1.8份、三聚异氰酸三烯丙酯0.2-0.6份、双(二异丙基)硫化磷酰二硫化物1-2.5份、巯基官能化乙烯-乙酸乙烯共聚物1-4份、三元乙丙橡胶接枝马来酸酐3-7份、癸二酸二辛脂0.9-2.5份、偏苯三酸三辛酯0.5-1.7份、酚醛树脂2-6份、防老剂2-4.5份。
[0005]优选地，其原料按重量份包括以下组分:三元乙丙橡胶62-70份、丁腈橡胶21-26份、氯化聚乙烯9-12份、白炭黑48-52份、碳酸钙27-32份、甲基丙烯酸锌改性纳米氮化铝10-16份、纤维22-27份、预分散酚醛中空微球8-11份、活性硅酸钙18-23份、氧化锌
3.4-4.3份、硬脂酸1.8-2.3份、过氧化二异丙苯1.9-2.4份、硫磺0.9-1.3份、三聚异氰酸三烯丙酯0.38-0.45份、双(二异丙基)硫化磷酰二硫化物1.8-2.2份、巯基官能化乙烯-乙酸乙烯共聚物2.6-3.2份、三元乙丙橡胶接枝马来酸酐4.3-5.6份、癸二酸二辛脂1.8-2.2份、偏苯三酸三辛酯1.1-1.5份、酚醛树脂3.8-4.5份、防老剂3.8-4.3份。
[0006]优选地，其原料按重量份包括以下组分:三元乙丙橡胶68份、丁腈橡胶22份、氯化聚乙烯10份、白炭黑51份、碳酸钙31份、甲基丙烯酸锌改性纳米氮化铝14份、纤维25.6份、预分散酚醛中空微球9.3份、活性硅酸钙21份、氧化锌4份、硬脂酸2份、过氧化二异丙苯2.1份、硫磺1.2份、三聚异氰酸三烯丙酯0.4份、双(二异丙基)硫化磷酰二硫化物2.1份、巯基官能化乙烯-乙酸乙烯共聚物3份、三元乙丙橡胶接枝马来酸酐5份、癸二酸二辛脂2.1份、偏苯三酸三辛酯1.3份、酚醛树脂4.2份、防老剂4份。
[0007]优选地，所述甲基丙烯酸锌改性纳米氮化铝按照以下工艺进行制备:按重量份在80-100份乙醇中加入30-50份纳米氮化铝，通氮气，然后搅拌加入3-8份甲基丙烯酸锌和0.3-0.6份过氧化苯甲酰，升温至55-63°C后反应3_5h，反应结束后真空干燥、粉碎后过筛得到所述甲基丙烯酸锌改性纳米氮化铝。
[0008]优选地，所述甲基丙烯酸锌改性纳米氮化铝按照以下工艺进行制备:按重量份在89-95份乙醇中加入38-43份纳米氮化铝，通氮气，然后搅拌加入5.6-6.2份甲基丙烯酸锌和0.5-0.55份过氧化苯甲酰，升温至56-58°C后反应3.8-4.5h，反应结束后真空干燥、粉碎后过筛得到所述甲基丙烯酸锌改性纳米氮化铝。
[0009]优选地，所述甲基丙烯酸锌改性纳米氮化铝按照以下工艺进行制备:按重量份在90份乙醇中加入42份纳米氮化铝，通氮气，然后搅拌加入5.8份甲基丙烯酸锌和0.53份过氧化苯甲酰，升温至58°C后反应4.2h，反应结束后真空干燥、粉碎后过筛得到所述甲基丙烯酸锌改性纳米氮化铝。
[0010]优选地，所述氯化聚乙烯的氯含量为38-44%。
[0011]优选地，所述纤维为植物纤维；所述植物纤维为丝瓜纤维、椰子纤维、荷纤维中的一种或者多种的组合。
[0012]本发明中，选择了三元乙丙橡胶、丁腈橡胶、氯化聚乙烯共混作为主料，并调节了其比例，使三者的性能互补，既改善了三元乙丙橡胶的粘合性、耐油性，提高了丁腈橡胶的耐臭氧性、耐天候性以及耐低温性能，又提高了氯化聚乙烯的耐低温性和弹性，使得到的电缆材料具有优异的弹性、粘合性、耐油性、耐低温性和绝缘性，拓宽了电缆材料的应用范围；活性硅酸钙比表面积大，其表面富含硅羟基，填充到电缆材料中，能明显的促进橡胶前期硫化，改善三元乙丙橡胶硫化速度慢的问题；碳酸钙配合白炭黑加入到电缆材料中，具有一定的补强作用，同时又可以吸附基体中产生的HCl分子，起到稳定剂的作用，减小了氯化聚乙烯的加入引起的热稳定性下降的问题；纳米氮化铝是良好的耐热冲击材料，其稳定性好、强度高、导热性好、热膨胀系数小，但是其与橡胶基体的相容性差，甲基丙烯酸锌可以提高橡胶基质大分子间的相互作用而产生良好的增强效果并可显著提高橡胶基质的耐油性，利用甲基丙烯酸锌改性纳米氮化铝后，纳米氮化铝的表面得到了改善，其团聚趋势减弱，其与橡胶基体之间的相容性增强，界面变模糊，提高了电缆材料的力学性能、耐热老化性能、耐油性、耐磨性能以及压缩永久变形性；纤维加入到电缆材料中，在橡胶混炼的过程中可以嵌入橡胶基体中，形成物理交联点，在拉伸的过程中会产生应力集中现象，提高电缆材料的拉伸强度，并且其可以聚拢残炭，与预分散酚醛中空微球配合，改善了电缆材料的耐热性、绝缘性和耐烧蚀性能；双(二异丙基)硫化磷酰二硫化物通过二段硫化可以改善电缆材料的物理性能，除了具有促进剂的作用外还可以起着橡胶-填料偶联剂的作用，与三元乙丙橡胶接枝马来酸酐、巯基官能化乙烯-乙酸乙烯共聚物、酚醛树脂配合改善了各原料之间的相容性，进一步提高了电缆材料的性能。
[0013]本发明所述改性三元乙丙橡胶绝缘电缆材料，其强度高，拉伸强度为18_25MPa，断裂伸长率为405-456%，其耐空气老化性能好，1350C X240h热空气老化后，拉伸强度保持率为96-98.5 %，断裂伸长率保持率为90-95.6 %，耐低温性好，可以在-58°C以下使用，且使用寿命可达45年以上。
【具体实施方式】
[0014]下面结合具体实施例对本发明做出详细说明，应当了解，实施例只用于说明本发明，而不是用于对本发明进行限定，任何在本发明基础上所做的修改、等同替换等均在本发明的保护范围内。
[0015]在具体实施例中，本发明所述改性三元乙丙橡胶绝缘电缆材料，其原料中，三元乙丙橡胶的重量份可以为 56.8,58,59.3、62、64、65.7、68、70、71、73、74.6,77,78.3,79,79.4份，丁腈橡胶的重量份可以为 15.6,16,16.8,18,18.4,19,19.3,20,20.5、22、24、25.6、27、28.3,29,29.4 份，氯化聚乙烯的重量份可以为 5.3、6、6.4、7、7.5、8、8.3、9、9.4,10,10.5、11、11.6,12,12.4,13,13.4,14,14.6 份，白炭黑的重量份可以为 35.8,37,38.6、39、40、
40.6、41、42、43、44.5,45,45.6,46,46.7,47,47.3,48,48.4、49、50、50.3、51、52、53、53.6、54,54.3 份，碳酸钙的重量份可以为 21,22,23.6、23、24、25.6,26,26.7,28,28.4,29,29.3、30,30.4、32、33、34.5,35,35.6、37、38、38.4,39,39.2 份，甲基丙烯酸锌改性纳米氮化铝的重量份可以为 5.6,6.3、7、7.5、8、8.4、9、9.2,10,10.3、11、13、15、17、18.4,19,19.6、20、20.6,21,21.4 份，纤维的重量份可以为 15.6、17、18、19.4,20,20.3、21、22、24、25、26.3、27,28,28.4,29,29.3份，预分散酚醛中空微球的重量份可以为5.6、6、6.8、7、7.5、8、8.3、9,9.4、10、12、13.4,14,14.6,15,15.3 份，活性硅酸钙的重量份可以为 10.6、12、14、15.6、17,17.5,18,18.6,19,19.3,20,20.4,21,21.6,23,23.4,24,24.5 份，氧化锌的重量份可以为 2.3,2.6,2.8、3、3.1,3.4,3.56,3.8,3.9,4.1,4.3,4.56,4.7,4.83,4.94 份，硬脂酸的重量份可以为 1.3,1.6,1.78,1.9、2、2.1,2.23,2.5,2.56,2.7,2.78,2.9,2.94 份，过氧化二异丙苯的重量份可以为 1.4、1.6、1.7、1.8、1.86、1.9、1.94,2,2.3,2.34,2.4,2.46 份，硫磺的重量份可以为 0.56,0.6,0.67,0.7,0.78,0.9,0.94、1、1.2、1.3、1.45、1.5、1.56、1.6,1.67,1.7,1.73份，三聚异氰酸三烯丙酯的重量份可以为0.26,0.3,0.34,0.4,0.46、
0.5,0.53份，双(二异丙基)硫化磷酰二硫化物的重量份可以为1.2、1.6、1.7、1.83、1.9、1.94,2,2.1,2.23,2.4,2.43份，巯基官能化乙烯-乙酸乙烯共聚物的重量份可以为1.2、
1.3,1.46,1.6,1.67,1.8,1.9、2、2.3,2.5,2.8、3、3.2,3.4,3.78,3.9 份，三元乙丙橡胶接枝马来酸酐的重量份可以为 3.4,3.7,3.86,4,4.2,4.6,4.8,4.97,5,5.3,5.7,5.8,5.94、
6.6.2,6.7,6.83 份，癸二酸二辛脂的重量份可以为 0.96,Ul.2,1.3,1.45,1.6,1.67,1.8、1.83、1.9、2、2.1,2.4,2.46份，偏苯三酸三辛酯的重量份可以为0.6,0.8,0.94、1、1.2、1.3,1.46,1.5,1.53,1.6,1.67 份，酚醛树脂的重量份可以为 2.3,2.6,2.8、3、3.4,3.7、4、4.2,4.6、5、5.3,5.8 份，防老剂的重量份可以为 2.3,2.6,2.78,2.9、3、3.1,3.4,3.7,3.86、4,4.2,4.3,4.42 份。
[0016]实施例1
[0017]本发明所述改性三元乙丙橡胶绝缘电缆材料，其原料按重量份包括以下组分:三元乙丙橡胶55份、丁腈橡胶30份、氯化聚乙烯15份、白炭黑35份、碳酸钙20份、甲基丙烯酸锌改性纳米氮化铝22份、纤维15份、预分散酚醛中空微球16份、活性硅酸钙10份、氧化锌5份、硬脂酸3份、过氧化二异丙苯1.3份、硫磺1.8份、三聚异氰酸三烯丙酯0.6份、双(二异丙基)硫化磷酰二硫化