一种电力电缆用耐油高阻燃天然橡胶复合材料制造技术

本发明专利技术公开了一种电力电缆用耐油高阻燃天然橡胶复合材料，其原料包括：天然橡胶、丁腈橡胶、氯磺化聚乙烯橡胶、二甲基丙烯酸三甘醇酯、丙烯酸丁酯、硬脂酸、氧化锌、过氧化二异丙苯、硫磺、铈化合物、玄武岩纤维、白炭黑、氧化石墨烯、碳酸钙晶须、硅强粉、笼状季戊四醇磷酸酯、茶皂素、磷氮阻燃剂、介孔分子筛、防老剂、硅烷偶联剂Si‑69、促进剂。本发明专利技术提出的电力电缆用耐油高阻燃天然橡胶复合材料，其强度高，耐油性、耐热性和耐老化性好，阻燃性能优异。

【技术实现步骤摘要】
一种电力电缆用耐油高阻燃天然橡胶复合材料
本专利技术涉及电缆材料
，尤其涉及一种电力电缆用耐油高阻燃天然橡胶复合材料。
技术介绍
电力电缆是用于传输和分配电能的电缆，电力电缆常用于城市地下电网、发电站引出线路、工矿企业内部供电及过江海水下输电线，基本结构包括线芯、绝缘层、屏蔽层和保护层四部分。天然橡胶作为一种通用橡胶，具有优良的力学性能，并且加工性良好，目前已被广泛用于电力电缆的保护层材料，但是天然橡胶中含有双键，使天然橡胶的耐老化性较差，再加上其作为有机高分子材料，阻燃性不是很理想，限制了其应用。
技术实现思路
基于
技术介绍
存在的技术问题，本专利技术提出了一种电力电缆用耐油高阻燃天然橡胶复合材料，其强度高，耐油性、耐热性和耐老化性好，阻燃性能优异。本专利技术提出的一种电力电缆用耐油高阻燃天然橡胶复合材料，其原料按重量份包括：天然橡胶100份、丁腈橡胶10-25份、氯磺化聚乙烯橡胶3-8份、二甲基丙烯酸三甘醇酯2-3.8份、丙烯酸丁酯2-3份、硬脂酸0.2-0.5份、氧化锌0.8-2.5份、过氧化二异丙苯0.1-0.8份、硫磺1-2.5份、铈化合物2-8份、玄武岩纤维3-5.8份、白炭黑4-8.5份、氧化石墨烯2-6.8份、碳酸钙晶须2-5份、硅强粉1-3份、笼状季戊四醇磷酸酯1-5份、茶皂素2-8份、磷氮阻燃剂5-8.5份、介孔分子筛1-5份、防老剂1-2份、硅烷偶联剂Si-690.2-1份、促进剂0.2-0.5份。优选地，所述丁腈橡胶为改性丁腈橡胶；所述改性丁腈橡胶按照以下工艺进行制备：将丙酮和硫酸铁混合后球磨18-25h，加入丁腈橡胶后球磨2-5h，然后加入叔丁基对苯二酚，球磨8-15h，干燥得到所述改性丁腈橡胶。优选地，硫酸铁、丁腈橡胶、叔丁基对苯二酚的重量比为10-20：60-80：15-32。优选地，所述铈化合物为山梨酸铈、氧化铈的混合物，且山梨酸铈、氧化铈的重量比为2-10：3-7。优选地，所述玄武岩纤维为三乙醇胺改性的玄武岩纤维。优选地，所述氧化石墨烯为还原氧化石墨烯。优选地，所述磷氮阻燃剂按照以下工艺进行制备：将螺环磷酰二氯和4,4′-(9-芴)二苯酚加入乙腈中混合均匀，然后加入三乙醇胺，在密闭条件下进行超声反应2-3.5h，洗涤、干燥得到物料A；将物料A和咪唑加入二氯甲烷中，在55-65℃下搅拌反应2-5h，反应结束后冷却、过滤、干燥得到所述磷氮阻燃剂。优选地，螺环磷酰二氯、4,4′-(9-芴)二苯酚的摩尔比为3-4：1；物料A、咪唑的摩尔比为1：2.5-3；超声反应的温度为40-48℃，功率为120-150W。优选地，所述防老剂为防老剂4010NA、防老剂D中的一种或者两种的混合物。优选地，所述促进剂为促进剂NS、促进剂TMTD、促进剂CZ中的一种或者多种的混合物。本专利技术所述电力电缆用耐油高阻燃天然橡胶复合材料，其以天然橡胶为主料，并加入了丁腈橡胶和氯磺化聚乙烯橡胶配合，并控制了三者的含量，使三者相容性好，性能协同促进，同时选择了过氧化二异丙苯、硫磺配合，实现了体系的共硫化，赋予复合材料优异的耐油性、弹性、耐老化性和压缩永久变形性；改性丁腈橡胶的制备过程中，以硫酸铁、丁腈橡胶和叔丁基对苯二酚为原料，通过球磨的方式，使各原料的粒径更小，产生较多的交联点，使硫酸铁中的部分铁离子与丁腈橡胶中的氰基以及叔丁基对苯二酚中的酚羟基发生了配位反应，从而将铁离子、叔丁基对苯二酚、丁腈橡胶进行了交联，形成了更加密集的交联网络，加入体系中，与体系的相容性好，使分子链更不易被破坏，一方面抑制了大量的未配位的硫酸铁对分子链热氧分解的促进作用，与防老剂具有协同作用，提高了复合材料的耐老化性，同时一部分硫酸铁继续充当填料的作用，与铈化合物、玄武岩纤维、白炭黑、氧化石墨烯、碳酸钙晶须和硅强粉配合，起到了物理增强的作用；铈化合物加入体系中，在玄武岩纤维的促进下，在基体中分散均匀，具有高的化学活性，能使体系中的过氧化二异丙苯分解出更多的自由基，提高了复合材料的硫化速度和硫化程度，缩短了硫化的时间，提高了硫化效率，同时提高了复合材料的拉伸强度和扯断伸长率，同时铈元素能与硫化过程中产生的低分子物质形成配合物，进一步提高了材料的交联密度，对复合材料起到了补强作用，其中，玄武岩纤维和碳酸钙晶须具有良好的承载性，在复合材料压缩的过程中能承载部分压力应力，提高了复合材料的压缩永久变形性；以笼状季戊四醇磷酸酯、茶皂素、磷氮阻燃剂和分子筛配合加入体系中，具有协同促进作用，提高了复合材料的氧指数，减小了热释放速率和生烟速率，赋予复合材料优异的阻燃性能，磷氮阻燃剂的制备过程中，首先以螺环磷酰二氯和4,4′-(9-芴)二苯酚为原料，控制反应的条件，使螺环磷酰二氯中的一个氯原子与4,4′-(9-芴)二苯酚中的酚羟基发生了反应，从而将螺环磷酰二氯和4,4′-(9-芴)二苯酚结合为一体，得到了物料A，物料A和咪唑混合后，咪唑中的氮原子能与物料A中的氯发生反应，从而将咪唑引入到了物料A中，得到了同时含有磷、氮和芴的磷氮阻燃剂，将其加体系中，在体系中分散均匀，与笼状季戊四醇磷酸酯、茶皂素和分子筛配合，在复合材料燃烧的过程中，在材料的表面形成了坚固的炭层，起到了隔热隔氧的作用，减缓了火焰的蔓延，提高了复合材料的氧指数，减小了热释放速率和生烟速率，同时降低了热释放总量，赋予复合材料优异的阻燃性能，使所得复合材料的垂直燃烧(UL-94)为V-0级，同时将芴结构引入到了基体中，进一步提高了复合材料的耐热性和耐老化性具体实施方式下面，通过具体实施例对本专利技术的技术方案进行详细说明。实施例1本专利技术提出的一种电力电缆用耐油高阻燃天然橡胶复合材料，其原料按重量份包括：天然橡胶100份、丁腈橡胶25份、氯磺化聚乙烯橡胶3份、二甲基丙烯酸三甘醇酯3.8份、丙烯酸丁酯2份、硬脂酸0.5份、氧化锌0.8份、过氧化二异丙苯0.8份、硫磺1份、铈化合物8份、玄武岩纤维3份、白炭黑8.5份、氧化石墨烯2份、碳酸钙晶须5份、硅强粉1份、笼状季戊四醇磷酸酯5份、茶皂素2份、磷氮阻燃剂8.5份、介孔分子筛1份、防老剂2份、硅烷偶联剂Si-690.2份、促进剂0.5份。实施例2本专利技术提出的一种电力电缆用耐油高阻燃天然橡胶复合材料，其原料按重量份包括：天然橡胶100份、丁腈橡胶10份、氯磺化聚乙烯橡胶8份、二甲基丙烯酸三甘醇酯2份、丙烯酸丁酯3份、硬脂酸0.2份、氧化锌2.5份、过氧化二异丙苯0.1份、硫磺2.5份、铈化合物2份、玄武岩纤维5.8份、白炭黑4份、氧化石墨烯6.8份、碳酸钙晶须2份、硅强粉3份、笼状季戊四醇磷酸酯1份、茶皂素8份、磷氮阻燃剂5份、介孔分子筛5份、防老剂1份、硅烷偶联剂Si-691份、促进剂0.2份。实施例3本专利技术提出的一种电力电缆用耐油高阻燃天然橡胶复合材料，其原料按重量份包括：天然橡胶100份、丁腈橡胶23份、氯磺化聚乙烯橡胶4份、二甲基丙烯酸三甘醇酯3.3份、丙烯酸丁酯2.2份、硬脂酸0.43份、氧化锌0.9份、过氧化二异丙苯0.7份、硫磺1.3份、铈化合物7份、玄武岩纤维3.6份、白炭黑8份、氧化石墨烯3份、碳酸钙晶须4.7份、硅强粉1.3份、笼状季戊四醇磷酸酯4份、茶皂素4份、磷氮阻燃剂8份、介孔分子筛2份、防老剂1.8份、硅烷偶联剂Si-69本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电力电缆用耐油高阻燃天然橡胶复合材料，其特征在于，其原料按重量份包括：天然橡胶100份、丁腈橡胶10‑25份、氯磺化聚乙烯橡胶3‑8份、二甲基丙烯酸三甘醇酯2‑3.8份、丙烯酸丁酯2‑3份、硬脂酸0.2‑0.5份、氧化锌0.8‑2.5份、过氧化二异丙苯0.1‑0.8份、硫磺1‑2.5份、铈化合物2‑8份、玄武岩纤维3‑5.8份、白炭黑4‑8.5份、氧化石墨烯2‑6.8份、碳酸钙晶须2‑5份、硅强粉1‑3份、笼状季戊四醇磷酸酯1‑5份、茶皂素2‑8份、磷氮阻燃剂5‑8.5份、介孔分子筛1‑5份、防老剂1‑2份、硅烷偶联剂Si‑69 0.2‑1份、促进剂0.2‑0.5份。

【技术特征摘要】
1.一种电力电缆用耐油高阻燃天然橡胶复合材料，其特征在于，其原料按重量份包括：天然橡胶100份、丁腈橡胶10-25份、氯磺化聚乙烯橡胶3-8份、二甲基丙烯酸三甘醇酯2-3.8份、丙烯酸丁酯2-3份、硬脂酸0.2-0.5份、氧化锌0.8-2.5份、过氧化二异丙苯0.1-0.8份、硫磺1-2.5份、铈化合物2-8份、玄武岩纤维3-5.8份、白炭黑4-8.5份、氧化石墨烯2-6.8份、碳酸钙晶须2-5份、硅强粉1-3份、笼状季戊四醇磷酸酯1-5份、茶皂素2-8份、磷氮阻燃剂5-8.5份、介孔分子筛1-5份、防老剂1-2份、硅烷偶联剂Si-690.2-1份、促进剂0.2-0.5份。2.根据权利要求1所述电力电缆用耐油高阻燃天然橡胶复合材料，其特征在于，所述丁腈橡胶为改性丁腈橡胶；所述改性丁腈橡胶按照以下工艺进行制备：将丙酮和硫酸铁混合后球磨18-25h，加入丁腈橡胶后球磨2-5h，然后加入叔丁基对苯二酚，球磨8-15h，干燥得到所述改性丁腈橡胶。3.根据权利要求2所述电力电缆用耐油高阻燃天然橡胶复合材料，其特征在于，硫酸铁、丁腈橡胶、叔丁基对苯二酚的重量比为10-20：60-80：15-32。4.根据权利要求1-3中任一项所述电力电缆用耐油高阻燃天然橡胶复合材料，其特征在于，所述铈化合物为山梨酸铈、氧化铈的混合物，且山梨酸铈、氧化铈的重量比为2-10...

【专利技术属性】
技术研发人员：祝春菊，吴辰，
申请(专利权)人：安徽中宏线缆有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34