一种半导电橡胶及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种半导电橡胶及其制备方法和应用。本发明专利技术的半导电橡胶，体积电阻率≤500Ω

【技术实现步骤摘要】
一种半导电橡胶及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于电缆附件
，具体涉及一种半导电橡胶及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]电力电缆附件是连接电缆与输配电线路及相关配电装置的产品，一般指电缆线路中各种电缆的中间连接及终端连接，它与电缆一起构成电力输送网络。电缆附件主要是依据电缆结构的特性，既能恢复电缆的性能，又保证电缆长度的延长及终端的连接。高压电缆附件的可靠性可以从电气性能、密封防潮性能、机械性能和工艺性能等方面进行评判。常用的电缆附件产品，一般先将导电胶和绝缘胶两种材料粘结成型，然后再配备相关金属附件粘结后形成一体。
[0003]考虑电缆附件的实际使用环境，其组成部分的半导电胶材料，在低温(
‑
20℃)条件下，硬度较常温条件提高10邵尔A以上。胶料的硬度过高，收缩流动性变差，会导致与之配套电缆连接处的贴合力减弱，可能存在气隙。在高压及特高压等级的输电网络中，微小的气隙及缺陷都会导致电击穿从而发生输电故障更有甚者导致安全事故。橡胶的硬度，实质上是橡胶中化学键的交联程度及交联密度的外在反映。橡胶硬度低，意味着橡胶中化学键的交联程度和密度低，橡胶机械性能低。因此难以同时满足橡胶低硬度和高强度的技术指标。
[0004]相关技术中，为了获得低硬度的技术指标，技术人员通常会考虑在配方设计中增大增塑剂的用量和降低补强剂用量，比如降低补强剂炭黑的用量。然而，炭黑用量降低时，会导致胶料机械性能、电气性能大幅度降低，无法满足胶料在高压领域的使用条件。
[0005]因此，如何开发一种适用于高压及特高压等级电缆附件的低硬度半导电胶料，具有重要意义。

技术实现思路

[0006]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的上述技术问题之一。为此，本专利技术提供了一种半导电橡胶，该半导电橡胶能够同时实现低硬度、高强度和半导电性能。
[0007]本专利技术还提供了上述半导电橡胶的制备方法和应用。
[0008]本专利技术的第一方面提供了一种半导电橡胶，所述半导电橡胶的体积电阻率≤500Ω
·
cm，邵氏A硬度≤75，所述半导电橡胶的制备原料中含有超导电炭黑，所述超导电炭黑的添加量为15wt％～25wt％。
[0009]本专利技术的半导电橡胶，至少具有以下有益效果：
[0010]为了获得低硬度技术指标，在配方设计中，通常会减少补强剂的用量，比如降低炭黑的用量。然而，炭黑用量的降低，不仅会降低橡胶的机械性能和老化性能，同时橡胶的体积电阻率也会增大，从而无法满足半导电的性能要求。为解决该问题，本专利技术使用了比表面积大，具有超导电性能的超导电炭黑。超导电炭黑因比表面积大，补强效果良好，导电性能优异，即使添加量少，只添加15wt％～25wt％的超导电炭黑，也能使橡胶的机械性能和电性能满足要求。
[0011]本专利技术的半导电橡胶，具有较低的硬度(邵氏A硬度≤60)；半导电性能(体积电阻率≤300Ω
·
cm)；高强度(抗撕裂强度≥30MPa、抗张强度≥12MPa)；抗老化性能优良(抗张强度和断裂伸长变化率均＜
±
20％)。
[0012]超导电炭黑具有用量小，补强效果好，导电性能优良等特点。其主要性能参数指标：DBP(邻苯)吸附值＞400ml/100g，吸碘值(比表面积)＞950mg/g。
[0013]根据本专利技术的一些实施方式，所述半导电橡胶的体积电阻率≤100Ω
·
cm。
[0014]根据本专利技术的一些实施方式，所述半导电橡胶的体积电阻率约为60Ω
·
cm。
[0015]根据本专利技术的一些实施方式，所述半导电橡胶的制备原料包括：三元乙丙橡胶、氧化锌、防老剂、复合增塑剂、复合助交联剂、超导电炭黑和硫化剂。
[0016]根据本专利技术的一些实施方式，所述半导电橡胶的制备原料，以重量份计，包括：
[0017]三元乙丙橡胶：100份，
[0018]氧化锌：4份，
[0019]防老剂：1份，
[0020]复合增塑剂：15～30份，
[0021]复合助交联剂：1.5～5份，
[0022]超导电炭黑：20～30份，
[0023]硫化剂：5～7份。
[0024]根据本专利技术的一些实施方式，为了兼顾低硬度、高强度性能，三元乙丙橡胶和氧化锌的质量比约为100:4。
[0025]根据本专利技术的一些实施方式，所述三元乙丙橡胶的合成原料中，第三单体为ENB，ENB的含量为3～10wt％。。ENB指乙叉降冰片烯。
[0026]根据本专利技术的一些实施方式，所述三元乙丙橡胶的合成原料中，乙烯的含量为40～60wt％。
[0027]乙烯的含量为40～60wt％，能够保持胶料具有高填充性，同时有较好的流动性能和加工性能。乙烯含量低，弹性增大，同时机械性能偏低，不利于加工。乙烯含量高，弹性降低，填充性差。
[0028]根据本专利技术的一些实施方式，所述三元乙丙橡胶的门尼值为20～25(M1+4，125℃)。
[0029]根据本专利技术的一些实施方式，所述氧化锌的纯度≥99.5％。
[0030]氧化锌属于硫化体系中的助剂，能加快硫化速度，提高硫化效率，还能增强胶料机械性能。
[0031]氧化锌优选间接法制备的活性氧化锌。
[0032]活性指的是氧化锌粒径小，通常在1nm～100nm，呈现球状，比表面积大，混炼时容易分散。同时拥有很高活性(晶粒细微化，表面电子结构和微观结构已发生变化，产生了普通氧化锌不具备的表面效应)，具有很高的吸附性，能极大提升橡胶的硫化效率。
[0033]防老剂为防老剂RD，作用是改善胶料的抗热氧老化性能。
[0034]根据本专利技术的一些实施方式，所述复合增塑剂为石蜡油、环烷油、聚异丁烯和葵二酸二辛脂中的至少两种。
[0035]复合增塑剂中，石蜡油、环烷油除了满足低硬度要求，还能改善老化收缩，改善胶
料外观气泡不良等，提高加工性能，同时能降低成本。
[0036]复合增塑剂中，聚异丁烯、葵二酸二辛脂的作用主要是改善胶料抗冻性，满足低温环境条件的使用。
[0037]根据本专利技术的一些实施方式，所述复合助交联剂为三烯丙基异氰脲酸酯、硫磺和二硫化四甲基秋兰姆中的至少两种。
[0038]根据本专利技术的一些实施方式，硫化剂为过氧化二异丙苯和二叔丁基过氧化物至少一种。
[0039]采用过氧化物硫化体系，过氧硫化形成的交联键，键能大，能满足老化性能优异的要求。
[0040]本专利技术的第二方面提供了制备所述的半导电橡胶的方法，包括以下步骤：
[0041]S1：按配比，将所述三元乙丙橡胶进行塑炼破胶后，加入所述氧化锌和防老剂进行第一次混炼；
[0042]S2：将部分所述超导电炭黑、部分所述复合增塑剂加入步骤S1混炼后的橡胶中，混匀后，加入剩余的超导电炭黑和复合增塑剂进行第二次混炼；
[0043]S3：将步骤S2混炼后的胶料开炼后，冷本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导电橡胶，其特征在于，所述半导电橡胶的体积电阻率≤500Ω
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cm，邵氏A硬度≤75，所述半导电橡胶的制备原料中含有超导电炭黑，所述超导电炭黑的添加量为15wt～25wt％。2.根据权利要求1所述的一种半导电橡胶，其特征在于，所述半导电橡胶的体积电阻率≤100Ω
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cm。3.根据权利要求1或2所述的一种半导电橡胶，其特征在于，所述半导电橡胶的制备原料包括：三元乙丙橡胶、氧化锌、防老剂、复合增塑剂、复合助交联剂、超导电炭黑和硫化剂。4.根据权利要求3所述的一种半导电橡胶，其特征在于，所述半导电橡胶的制备原料，以重量份计，包括：三元乙丙橡胶：100份，氧化锌：4份，防老剂：1份，复合增塑剂：15～30份，复合助交联剂：1.5～5份，超导电炭黑：20～30份，硫化剂：5～7份。5.根据权利要求4所述的一种半导电橡胶，其特征在于，所述三元乙丙橡胶的合成原料中，第三单体为ENB，ENB的含量为3～10wt％。6....

【专利技术属性】
技术研发人员：贺志文，乐新波，
申请(专利权)人：长缆电工科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：