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CN105131443A - 一种耐老化抗冲击改性丁基橡胶电缆材料 - Google Patents

一种耐老化抗冲击改性丁基橡胶电缆材料 Download PDF

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CN105131443A
CN105131443A CN201510508861.5A CN201510508861A CN105131443A CN 105131443 A CN105131443 A CN 105131443A CN 201510508861 A CN201510508861 A CN 201510508861A CN 105131443 A CN105131443 A CN 105131443A
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Fanchang Feide Communication Material Design Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种耐老化抗冲击改性丁基橡胶电缆材料，其原料包括：丁基橡胶、天然橡胶、聚-4-甲基-1-戊烯、硬脂酸、氧化锌、2,5-二甲基-2,5-双-(过氧化苯甲酰)己烷、炭黑、碳纳米管、改性白炭黑、聚乙烯微粉、2,4-二叔丁基-6-环己亚胺苯酚、3,5-二叔丁基-4-羟基苄甲醚、促进剂CZ、促进剂TMTD、癸二酸丙二醇聚酯、古马隆树脂、4,5-环氧四氢邻苯二甲酸二辛酯、N-2-(氨乙基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷、异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯、硬脂酸钙。本发明所述耐老化抗冲击改性丁基橡胶电缆材料，其硫化速度快，强度高，耐老化性和抗冲击性能优异。

Description

一种耐老化抗冲击改性丁基橡胶电缆材料
技术领域
本发明涉及电缆材料技术领域，尤其涉及一种耐老化抗冲击改性丁基橡胶电缆材料。
背景技术
丁基橡胶是世界上第四大合成橡胶胶种，具有优良的气密性和良好的耐热、耐老化、耐臭氧、耐溶剂、电绝缘、减震及低吸水等性能，使其在内胎、水胎、硫化胶囊、气密层、胎侧、电线电缆、防水建材、减震材料、药用瓶塞等方面具有广泛的应用。但是丁基橡胶由于异戊二烯量少，硫化速度低，妨碍了丁基橡胶与其他橡胶的共硫化，另外，丁基橡胶在生产、加工和使用的过程中，会受到高温、氧气、高压、溶剂等多种因素的侵蚀发生老化。通常工业生产上通过加入抗氧剂的方法来延缓和抑制橡胶的老化。随着社会的发展，人们对丁基橡胶的性能提出了更严格的要求，现有的丁基橡胶材料其耐老化性和抗冲击性能不是很理想，不能满足多变的环境对丁基橡胶的要求。
发明内容
本发明提出了一种耐老化抗冲击改性丁基橡胶电缆材料，其硫化速度快，强度高，耐老化性和抗冲击性能优异。
本发明提出了一种耐老化抗冲击改性丁基橡胶电缆材料，其原料按重量份包括以下组分：丁基橡胶55-80份、天然橡胶20-45份、聚-4-甲基-1-戊烯3-10份、硬脂酸0.8-2份、氧化锌1-2.5份、2,5-二甲基-2,5-双-(过氧化苯甲酰)己烷0.2-1份、炭黑10-25份、碳纳米管8-20份、改性白炭黑12-20份、聚乙烯微粉2-8份、2,4-二叔丁基-6-环己亚胺苯酚0.3-1.5份、3,5-二叔丁基-4-羟基苄甲醚0.8-2份、促进剂CZ0.2-1.3份、促进剂TMTD0.5-2份、癸二酸丙二醇聚酯1-3份、古马隆树脂2-6份、4,5-环氧四氢邻苯二甲酸二辛酯1-3份、N-2-(氨乙基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷0.3-2份、异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯0.5-1.8份、硬脂酸钙2-4份。
优选地，其原料中，丁基橡胶、天然橡胶、聚-4-甲基-1-戊烯的重量比为65-72：28-35：5-9。
优选地，其原料中，硬脂酸、氧化锌、2,5-二甲基-2,5-双-(过氧化苯甲酰)己烷、促进剂CZ、促进剂TMTD的重量比为1-1.8：1.6-2.3：0.4-1：0.5-1.2：0.8-1.7。
优选地，其原料中，炭黑、碳纳米管、改性白炭黑的重量比为13-22：10-18：13-18。
优选地，其原料中，2,4-二叔丁基-6-环己亚胺苯酚、3,5-二叔丁基-4-羟基苄甲醚的重量比为0.7-1.2：0.9-1.7。
优选地，其原料中，癸二酸丙二醇聚酯、古马隆树脂、4,5-环氧四氢邻苯二甲酸二辛酯、硬脂酸钙的重量比为1.3-2.5：2.8-5.6：1.4-2.6：2.5-3.4。
优选地，其原料按重量份包括以下组分：丁基橡胶67-70份、天然橡胶30-33份、聚-4-甲基-1-戊烯6-8.5份、硬脂酸1.2-1.6份、氧化锌1.9-2.2份、2,5-二甲基-2,5-双-(过氧化苯甲酰)己烷0.5-0.9份、炭黑18-21份、碳纳米管13-16份、改性白炭黑15-16.3份、聚乙烯微粉4-7份、2,4-二叔丁基-6-环己亚胺苯酚0.8-1.1份、3,5-二叔丁基-4-羟基苄甲醚1-1.5份、促进剂CZ0.7-1份、促进剂TMTD1.1-1.5份、癸二酸丙二醇聚酯1.7-2.1份、古马隆树脂3.3-5份、4,5-环氧四氢邻苯二甲酸二辛酯1.8-2.3份、N-2-(氨乙基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷0.9-1.4份、异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯0.9-1.4份、硬脂酸钙3-3.4份。
优选地，其原料按重量份包括以下组分：丁基橡胶68份、天然橡胶32份、聚-4-甲基-1-戊烯7.6份、硬脂酸1.4份、氧化锌2份、2,5-二甲基-2,5-双-(过氧化苯甲酰)己烷0.63份、炭黑20份、碳纳米管14份、改性白炭黑15.4份、聚乙烯微粉5.6份、2,4-二叔丁基-6-环己亚胺苯酚1份、3,5-二叔丁基-4-羟基苄甲醚1.26份、促进剂CZ0.85份、促进剂TMTD1.35份、癸二酸丙二醇聚酯2份、古马隆树脂4份、4,5-环氧四氢邻苯二甲酸二辛酯2份、N-2-(氨乙基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷1.1份、异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯1.2份、硬脂酸钙3.2份。
优选地，所述改性白炭黑的改性剂为巯基硅烷偶联剂。
本发明所述耐老化抗冲击改性丁基橡胶电缆材料可以采用常规的橡胶制作工艺制备而成。
本发明中，选择了丁基橡胶与天然橡胶作为橡胶主料，并添加了聚-4-甲基-1-戊烯，在维持丁基橡胶和天然橡胶优势的同时提高了电缆材料的耐热性、电绝缘性和耐化学品性；选择了炭黑、碳纳米管、改性白炭黑配合作为补强材料，加入到电缆材料中，当电缆材料受到外界应力作用时，不仅使吸附在炭黑和改性白炭黑之间的橡胶分子链滑动和断裂，同时还使吸附在碳纳米管和改性白炭黑、炭黑之间的橡胶分子链滑动或断裂，这样使碳纳米管在补强体系中起到骨架和梁的作用，形成统一的、整体的补强结构，从而承受更多的载荷应力，达到整体补强的作用，提高了电缆材料的拉伸强度和撕裂强度，另外，改性白炭黑的表面亲油性提高，与橡胶基体的结合性好，补强作用明显；选择了2,4-二叔丁基-6-环己亚胺苯酚和3,5-二叔丁基-4-羟基苄甲醚配合作为防老剂，加入到电缆材料中，提高了电缆材料的硫化速率，延长了焦烧时间，有利于操作的安全性，提高了电缆材料的拉伸强度、扯断伸长率、定伸应力以及硬度，并且提高了电缆材料的耐老化性，与聚乙烯微粉配合明显提高了硫化胶的交联密度，有效延缓了其热氧老化进程，改善了热氧稳定性；癸二酸丙二醇聚酯、古马隆树脂、4,5-环氧四氢邻苯二甲酸二辛酯与硬脂酸钙配合加入电缆材料中作为增塑剂，改善了电缆材料的抗冲击性、光热稳定性和耐老化性能，且挥发性低，迁移性小，耐抽出性好；选择了2,5-二甲基-2,5-双-(过氧化苯甲酰)己烷、硬脂酸、氧化锌、古马隆树脂、促进剂CZ、促进剂TMTD作为电缆材料的硫化体系，使丁基橡胶可以与其他组分共硫化，且硫化速度快，在硫化的过程中产生了交联键，提高了电缆材料的耐热性和耐氧性，改善了电缆材料的稳定性。
具体实施方式
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。
在具体实施例中，本发明所述耐老化抗冲击改性丁基橡胶电缆材料，其原料中，丁基橡胶的重量份可以为55、56、58、59.3、61、63、64、65.3、67、68、69、72、74、75、76.3、78、79.3、80份；天然橡胶的重量份可以为20、22、23、24.5、26、27、28、29、32、34、35、36.7、38、39、42、43、44.3、45份；聚-4-甲基-1-戊烯的重量份可以为3、3.8、4、4.6、5、5.3、6、6.7、8、9、9.4、10份；硬脂酸的重量份可以为0.8、0.86、0.93、1、1.3、1.5、1.6、1.75、1.8、1.86、1.9、1.94、2份；氧化锌的重量份可以为1、1.3、1.5、1.6、1.8、1.9、1.94、2、2.3、2.34、2.4、2.46、2.5份；2,5-二甲基-2,5-双-(过氧化苯甲酰)己烷的重量份可以为0.2、0.26、0.3、0.34、0.4、0.46、0.5、0.58、0.7、0.8、0.86、0.9、0.93、1份；炭黑的重量份可以为10、12、14、15、16、18.3、19、21、23、24.6、25份；碳纳米管的重量份可以为8、9、10、12、13、14.5、16、17、18、18.6、19、19.3、20份；改性白炭黑的重量份可以为12、13、15、16、17、18.3、19、19.4、20份；聚乙烯微粉的重量份可以为2、2.6、2.8、3、3.4、3.8、4、4.5、4.6、5、5.3、5.7、6、6.4、7、7.8、8份；2,4-二叔丁基-6-环己亚胺苯酚的重量份可以为0.3、0.38、0.5、0.6、0.78、0.9、0.94、1、1.2、1.3、1.46、1.5份；3,5-二叔丁基-4-羟基苄甲醚的重量份可以为0.8、0.94、1、1.2、1.3、1.5、1.6、1.78、1.8、1.86、1.93、2份；促进剂CZ的重量份可以为0.2、0.28、0.3、0.34、0.5、0.6、0.7、0.84、0.9、0.94、1、1.2、1.26、1.3份；促进剂TMTD的重量份可以为0.5、0.7、0.9、1、1.2、1.34、1.4、1.5、1.6、1.78、1.9、1.94、2份；癸二酸丙二醇聚酯的重量份可以为1、1.3、1.5、1.8、1.9、2、2.3、2.4、2.6、2.78、2.8、2.89、3份；古马隆树脂的重量份可以为2、2.6、3、3.4、4、4.5、4.8、5、5.3、6份；4,5-环氧四氢邻苯二甲酸二辛酯的重量份可以为1、1.3、1.8、2、2.3、2.4、2.67、2.8、2.94、3份；N-2-(氨乙基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷的重量份可以为0.3、0.5、0.67、0.8、0.94、1、1.2、1.6、1.78、1.8、1.86、1.93、2份；异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯的重量份可以为0.5、0.7、0.9、1、1.2、1.3、1.46、1.53、1.7、1.76、1.8份；硬脂酸钙的重量份可以为2、2.6、2.7、2.8、3、3.4、3.7、3.86、4份。
实施例1
本发明所述耐老化抗冲击改性丁基橡胶电缆材料，其原料按重量份包括以下组分：丁基橡胶55份、天然橡胶45份、聚-4-甲基-1-戊烯3份、硬脂酸2份、氧化锌1份、2,5-二甲基-2,5-双-(过氧化苯甲酰)己烷1份、炭黑10份、碳纳米管20份、改性白炭黑12份、聚乙烯微粉8份、2,4-二叔丁基-6-环己亚胺苯酚0.3份、3,5-二叔丁基-4-羟基苄甲醚2份、促进剂CZ0.2份、促进剂TMTD2份、癸二酸丙二醇聚酯1份、古马隆树脂6份、4,5-环氧四氢邻苯二甲酸二辛酯1份、N-2-(氨乙基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷0.3份、异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯1.8份、硬脂酸钙2份。
实施例2
本发明所述耐老化抗冲击改性丁基橡胶电缆材料，其原料按重量份包括以下组分：丁基橡胶80份、天然橡胶20份、聚-4-甲基-1-戊烯10份、硬脂酸0.8份、氧化锌2.5份、2,5-二甲基-2,5-双-(过氧化苯甲酰)己烷0.2份、炭黑25份、碳纳米管8份、改性白炭黑20份、聚乙烯微粉2份、2,4-二叔丁基-6-环己亚胺苯酚1.5份、3,5-二叔丁基-4-羟基苄甲醚0.8份、促进剂CZ1.3份、促进剂TMTD0.5份、癸二酸丙二醇聚酯3份、古马隆树脂2份、4,5-环氧四氢邻苯二甲酸二辛酯3份、N-2-(氨乙基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷2份、异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯0.5份、硬脂酸钙4份。
实施例3
本发明所述耐老化抗冲击改性丁基橡胶电缆材料，其原料按重量份包括以下组分：丁基橡胶67份、天然橡胶33份、聚-4-甲基-1-戊烯6份、硬脂酸1.6份、氧化锌1.9份、2,5-二甲基-2,5-双-(过氧化苯甲酰)己烷0.9份、炭黑18份、碳纳米管16份、改性白炭黑15份、聚乙烯微粉7份、2,4-二叔丁基-6-环己亚胺苯酚0.8份、3,5-二叔丁基-4-羟基苄甲醚1.5份、促进剂CZ0.7份、促进剂TMTD1.5份、癸二酸丙二醇聚酯1.7份、古马隆树脂5份、4,5-环氧四氢邻苯二甲酸二辛酯1.8份、N-2-(氨乙基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷1.4份、异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯0.9份、硬脂酸钙3.4份。
实施例4
本发明所述耐老化抗冲击改性丁基橡胶电缆材料，其原料按重量份包括以下组分：丁基橡胶70份、天然橡胶30份、聚-4-甲基-1-戊烯8.5份、硬脂酸1.2份、氧化锌2.2份、2,5-二甲基-2,5-双-(过氧化苯甲酰)己烷0.5份、炭黑21份、碳纳米管13份、改性白炭黑16.3份、聚乙烯微粉4份、2,4-二叔丁基-6-环己亚胺苯酚1.1份、3,5-二叔丁基-4-羟基苄甲醚1份、促进剂CZ1份、促进剂TMTD1.1份、癸二酸丙二醇聚酯2.1份、古马隆树脂3.3份、4,5-环氧四氢邻苯二甲酸二辛酯2.3份、N-2-(氨乙基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷0.9份、异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯1.4份、硬脂酸钙3份。
实施例5
本发明所述耐老化抗冲击改性丁基橡胶电缆材料，其原料按重量份包括以下组分：丁基橡胶76.3份、天然橡胶36.7份、聚-4-甲基-1-戊烯8份、硬脂酸1.86份、氧化锌2.34份、2,5-二甲基-2,5-双-(过氧化苯甲酰)己烷0.58份、炭黑18.3份、碳纳米管18.6份、改性白炭黑17份、聚乙烯微粉4.6份、2,4-二叔丁基-6-环己亚胺苯酚1.2份、3,5-二叔丁基-4-羟基苄甲醚1.86份、促进剂CZ0.84份、促进剂TMTD1.78份、癸二酸丙二醇聚酯2.3份、古马隆树脂4.5份、4,5-环氧四氢邻苯二甲酸二辛酯1.8份、N-2-(氨乙基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷1.2份、异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯1.46份、硬脂酸钙3.7份。
实施例6
本发明所述耐老化抗冲击改性丁基橡胶电缆材料，其原料按重量份包括以下组分：丁基橡胶68份、天然橡胶32份、聚-4-甲基-1-戊烯7.6份、硬脂酸1.4份、氧化锌2份、2,5-二甲基-2,5-双-(过氧化苯甲酰)己烷0.63份、炭黑20份、碳纳米管14份、改性白炭黑15.4份、聚乙烯微粉5.6份、2,4-二叔丁基-6-环己亚胺苯酚1份、3,5-二叔丁基-4-羟基苄甲醚1.26份、促进剂CZ0.85份、促进剂TMTD1.35份、癸二酸丙二醇聚酯2份、古马隆树脂4份、4,5-环氧四氢邻苯二甲酸二辛酯2份、N-2-(氨乙基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷1.1份、异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯1.2份、硬脂酸钙3.2份；其中，所述改性白炭黑为巯基硅烷偶联剂改性白炭黑。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种耐老化抗冲击改性丁基橡胶电缆材料，其特征在于，其原料按重量份包括以下组分：丁基橡胶55-80份、天然橡胶20-45份、聚-4-甲基-1-戊烯3-10份、硬脂酸0.8-2份、氧化锌1-2.5份、2,5-二甲基-2,5-双-(过氧化苯甲酰)己烷0.2-1份、炭黑10-25份、碳纳米管8-20份、改性白炭黑12-20份、聚乙烯微粉2-8份、2,4-二叔丁基-6-环己亚胺苯酚0.3-1.5份、3,5-二叔丁基-4-羟基苄甲醚0.8-2份、促进剂CZ0.2-1.3份、促进剂TMTD0.5-2份、癸二酸丙二醇聚酯1-3份、古马隆树脂2-6份、4,5-环氧四氢邻苯二甲酸二辛酯1-3份、N-2-(氨乙基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷0.3-2份、异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯0.5-1.8份、硬脂酸钙2-4份。
2.根据权利要求1所述耐老化抗冲击改性丁基橡胶电缆材料，其特征在于，其原料中，丁基橡胶、天然橡胶、聚-4-甲基-1-戊烯的重量比为65-72：28-35：5-9。
3.根据权利要求1或2所述耐老化抗冲击改性丁基橡胶电缆材料，其特征在于，其原料中，硬脂酸、氧化锌、2,5-二甲基-2,5-双-(过氧化苯甲酰)己烷、促进剂CZ、促进剂TMTD的重量比为1-1.8：1.6-2.3：0.4-1：0.5-1.2：0.8-1.7。
4.根据权利要求1-3中任一项所述耐老化抗冲击改性丁基橡胶电缆材料，其特征在于，其原料中，炭黑、碳纳米管、改性白炭黑的重量比为13-22：10-18：13-18。
5.根据权利要求1-4中任一项所述耐老化抗冲击改性丁基橡胶电缆材料，其特征在于，其原料中，2,4-二叔丁基-6-环己亚胺苯酚、3,5-二叔丁基-4-羟基苄甲醚的重量比为0.7-1.2：0.9-1.7。
6.根据权利要求1-5中任一项所述耐老化抗冲击改性丁基橡胶电缆材料，其特征在于，其原料中，癸二酸丙二醇聚酯、古马隆树脂、4,5-环氧四氢邻苯二甲酸二辛酯、硬脂酸钙的重量比为1.3-2.5：2.8-5.6：1.4-2.6：2.5-3.4。
7.根据权利要求1-6中任一项所述耐老化抗冲击改性丁基橡胶电缆材料，其特征在于，其原料按重量份包括以下组分：丁基橡胶67-70份、天然橡胶30-33份、聚-4-甲基-1-戊烯6-8.5份、硬脂酸1.2-1.6份、氧化锌1.9-2.2份、2,5-二甲基-2,5-双-(过氧化苯甲酰)己烷0.5-0.9份、炭黑18-21份、碳纳米管13-16份、改性白炭黑15-16.3份、聚乙烯微粉4-7份、2,4-二叔丁基-6-环己亚胺苯酚0.8-1.1份、3,5-二叔丁基-4-羟基苄甲醚1-1.5份、促进剂CZ0.7-1份、促进剂TMTD1.1-1.5份、癸二酸丙二醇聚酯1.7-2.1份、古马隆树脂3.3-5份、4,5-环氧四氢邻苯二甲酸二辛酯1.8-2.3份、N-2-(氨乙基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷0.9-1.4份、异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯0.9-1.4份、硬脂酸钙3-3.4份。
8.根据权利要求1-7中任一项所述耐老化抗冲击改性丁基橡胶电缆材料，其特征在于，其原料按重量份包括以下组分：丁基橡胶68份、天然橡胶32份、聚-4-甲基-1-戊烯7.6份、硬脂酸1.4份、氧化锌2份、2,5-二甲基-2,5-双-(过氧化苯甲酰)己烷0.63份、炭黑20份、碳纳米管14份、改性白炭黑15.4份、聚乙烯微粉5.6份、2,4-二叔丁基-6-环己亚胺苯酚1份、3,5-二叔丁基-4-羟基苄甲醚1.26份、促进剂CZ0.85份、促进剂TMTD1.35份、癸二酸丙二醇聚酯2份、古马隆树脂4份、4,5-环氧四氢邻苯二甲酸二辛酯2份、N-2-(氨乙基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷1.1份、异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯1.2份、硬脂酸钙3.2份。
9.根据权利要求1-8中任一项所述耐老化抗冲击改性丁基橡胶电缆材料，其特征在于，所述改性白炭黑的改性剂为巯基硅烷偶联剂。
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