煤矿用电缆半导电橡胶材料的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种煤矿用电缆半导电（屏蔽）橡胶材料，其特征在于它以氯化聚乙烯作为橡胶基料，其各组分按照重量百分比计的含量为：氯化聚乙烯橡胶30～35份、硫化剂1～3份、助硫化剂1～3份、防老体剂0.1～0.5份、增塑体系18～22份、填充体系1～3份、稳定体系6～8份、导电体系30～35份。本发明满足煤矿用电缆半导电橡胶材料可剥离的性能要求和工艺加工性能，有效降低成本，且制备工艺简单，加工性能好，可操作性强。
【专利说明】煤矿用电缆半导电橡胶材料
【技术领域】[0001]本发明涉及复合材料【技术领域】，具体涉及一种煤矿用电缆半导电橡胶材料。
【背景技术】
[0002]随着露天煤矿和井下矿用电动采煤机械的发展，对煤矿用电缆的性能要求更为严格。煤矿用电缆是指煤矿开采行业用的地面设备和井下设备用电线电缆产品，其最佳工作性能、安全性能与采矿条件有着密切的关系。煤矿用橡套电缆要求半导电材料具有良好的介电性能、耐热性能、化学性能和机械性能。一定电压等级之上的煤矿用电缆需挤包绝缘半导电屏蔽层，它是包裹在绝缘和接地芯线之外的半导电材料。当绝缘水平降低时，其主芯线径绝缘的漏电流将增大，通过屏蔽与接地芯线相连间的过渡电阻，使单相接地保护动作切断电源，既可防止严重的相间短路故障发生，又可防止短路电弧引起瓦斯、煤尘的燃烧和爆炸。自我国煤炭部实施MT 818-2009《煤矿用电缆》标准后，对煤矿用屏蔽型电缆进行了强制规定:屏蔽型电缆动力线芯必须有绝缘屏蔽，绝缘屏蔽层应可以从绝缘上剥离下来，剥离段绝缘表面应无损伤和半导电屏蔽的残迹，对动力线芯截面25mm2和以上产品进行剥离力试验，剥离力不小于4N，且不大于45N ;非金属屏蔽层测量的过渡电阻不大于3k Q。
[0003]目前市场上半导电材料主要是乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)共聚物材料，该材料价格较为昂贵，属于塑料类材料，在加工和相容性方面与橡胶材料存在一定差别，为此开发既可以满足煤矿用电缆性能要求，且与绝缘良好接触、便于接头、成本较低的半导电橡胶材料至关重要。
【发明内容】
[0004]本发明的目的就是提供一种具有较好加工性能且成本较低的煤矿用电缆半导电材料。本发明提出的煤矿用电缆半导电橡胶材料，其各组分按重量百分比计的配比如下:氯化聚乙烯橡胶30~35份、硫化剂I~3份、助硫化剂I~3份、防老体剂0.1~0.5份、增塑体系18~22份、填充体系I~3份、稳定体系6~8份、导电体系30~35份。
[0005]本发明所述氯化聚乙烯橡胶牌号为CPE135B ;硫化剂为过氧化二异丙苯(DCP);助硫化剂为三烯丙基三聚异氰酸酯(TAIC);防老剂为2，2，4_三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体(RD)，也可为2-巯基苯并咪唑(MB);增塑体系为邻苯二甲酸二辛酯(D0P)、半精炼石蜡、聚乙烯蜡、氯化石蜡混合并用；填充体系为滑石粉；稳定体系为氧化镁、氢氧化钙的混合并用；导电体系为超导电炭黑，也可为乙炔炭黑和超导电炭黑的混合并用。
[0006]本发明所述氯化聚乙烯橡胶由高密度聚乙烯(HDPE )经过氯化取代制得，结构式为[CH2-CHCl-CH2-CH2]n。在橡胶工业中，氯化聚乙烯可作为高性能、高质量的特种橡胶。氯化聚乙烯橡胶CPE135B为无规结构的饱和热塑性弹性体，几乎无结晶性能，具有较低的塑化温度和门尼粘度，加工性能好，以其为基料的制品具有优异的耐老化、耐候性能。
[0007]本发明所述硫化体系为过氧化二异丙苯(DCP)，其属于过氧化物类硫化剂，可以提高橡胶材料的耐热性能、力学性能等。[0008]本发明所述助硫化剂为三烯丙基三聚异氰酸酯(TAIC)，助硫化剂可提高硫化速度和硫化交联密度，改善硫化橡胶材料的力学性能。
[0009]本发明所述防老体系为2，2，4_三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体(RD)或者为2-巯基苯并咪唑(MB)。防老体系可以有效解决橡胶在长期应用中会受到热、氧、光的环境条件的影响，以及在生产过程中受热、机械加工等作用，发生的老化降解和分解现象。
[0010]本发明所述增塑体系为邻苯二甲酸二辛酯(D0P)、半精炼石蜡、聚乙烯蜡、氯化石蜡混合并用。增塑体系的加入可以削弱聚合物分子链之间的应力，增加了分子链的移动性，降低了聚合物的结晶度，从而使塑性增加，提高橡胶的加工性能。
[0011]本发明所述填充体系为滑石粉，可以增加胶料的体积，降低成本，且在胶料中易于分散，改进工艺性能，并提高力学性能。
[0012]本发明所述稳定体系为氧化镁、氢氧化钙的混合并用，可以调节混合橡胶材料的酸碱性能，并且与对防老体系有一定的协同作用。
[0013]本发明所述导电体系为超导电炭黑，或乙炔炭黑和超导电炭黑的混合并用。导电体系直接影响到材料的电性能，橡胶材料作为绝缘材料取得电性能的基本条件为增加导电介质，超导电炭黑也是一种良好的补强剂，可以对胶料起到一定的补强作用。
[0014]本发明的有益效果:(I)氯化聚乙烯橡胶原胶的售价仅为乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)的1/3，本发明选用氯化聚乙烯橡胶作为橡胶基料，通过调整各组分重量配比，制备的一种煤矿用电缆半导电橡胶材料在满足煤矿用电缆使用标准的前提下降低了成本。(2)氯化聚乙烯橡胶本身的性能使本发明制备的半导电橡胶材料的门尼粘度相对较低，挤出工艺性能良好。
【具体实施方式】
[0015]本发明选用氯化聚乙烯橡胶作为橡胶基料，加入硫化剂、填充剂等添加剂按各组分重量配比进行塑炼、混炼，进而制`备得到性能优异且成本较低的一种煤矿用电缆半导电橡胶材料。
[0016]本发明通过以下具体实施例1和2对
【发明内容】
做出详细说明。本发明不限于下述实施例，本
【发明内容】
所述均可实施，并具有良好效果。
[0017]实施例1:
材料组分配方为:
氯化聚乙烯橡胶(CPE135B) 32份，TAIC 2份，DOP 6份，氧化镁4份，DCP 1.6份，RD0.4份，滑石粉2.4份，氢氧化钙3.2份，石蜡4.8份，乙烯蜡2.4份，氯化石蜡7.2份，超导炭黑34份，总100。
[0018]制备方法:
I)混料前应将设备清理干净，整个操作过程中严防其它胶料及杂质混入。
[0019]2)对粉末状氯化聚乙烯橡胶CPE135B进行开炼机开炼成胶片，成型后进行塑炼2 ~3min。
[0020]3)将塑炼好的氯化聚乙烯橡胶胶料按重量配比投入密炼机，然后加入按相应重量配比的其余材料组分2，2，4_三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体(RD)、氧化镁、石蜡、乙烯蜡，混炼I~2min。[0021]4)按相应重量配比加入氢氧化钙、氯化石蜡、滑石粉，混炼3~4min。
[0022]5)按相应重量配比加入邻苯二甲酸二辛酯(DOP)以及超导电炭黑，混炼4~6min，混炼温度达到90~100°C时密炼机排料，将混炼好的胶料在开炼机薄通I~2次，三辊压延机压延，不开条出片。压延后的胶料室温存放24h后放入密炼机混炼，混炼温度100°C左右时加硫化剂过氧化二异丙苯(DCP)和三烯丙基三聚异氰酸酯(TAIC)，混炼0.5~Imin左右排料，排料后在开炼机薄通I~2次，三辊压延机压延开条出片，输出的橡页经过冷却辊冷却后，过滑石粉槽，即得到半导电橡胶材料，并包装入库。
[0023]产品试验数据如下:
【权利要求】
1.一种煤矿用电缆半导电橡胶材料，其特征在于它是由氯化聚乙烯橡胶、硫化剂、助硫化剂、防老体剂、增塑体系、填充体系、稳定体系、导电体系组成，各种材料按重量百分比计的含量为氯化聚乙烯橡胶30~35份、硫化剂I~3份、助硫化剂I~3份、防老体剂0.1~0.5份、增塑体系18~22份、填充体系I~3份、稳定体系6~8份、导电体系30~35份。
2.根据权利要求书I所述的煤矿用电缆半导电橡胶材料，其特征在于所述硫化剂为过氧化物硫化剂，具体材料为过氧化二异丙苯(DCP)。
3.根据权利要求书I所述的煤矿用电缆半导电橡胶材料，其特征在于所述助硫化剂为三烯丙基三聚异氰酸酯(TAIC)。
4.根据权利要求书I所述的煤矿用电缆半导电橡胶材料，其特征在于所述的防老剂可以采用2，2，4_三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体(RD);也可以采用2-巯基苯并咪唑(MB)。
5.根据权利要求书I所述的煤矿用电缆半导电橡胶材料，其特征在于，所述增塑剂由邻苯二甲酸二辛酯(DOP)、半精炼石蜡、聚乙烯蜡、氯化石蜡组成，其组分按重量百分比计为DOP 25~30份；半精炼石蜡20~25份；聚乙烯蜡10~15份；氯化石蜡34~38份。
6.根据权利要求书I所述的煤矿用电缆半导电橡胶材料，其特征在于所述的填充体系选用滑石粉。
7.根据权利要求书I所述的煤矿用电缆半导电橡胶材料，其特征在于所述的稳定体系由氧化镁、氢氧化钙组成，其组分按重量百分比为氧化镁54~57份；氢氧化钙42~46份。
8.根据权利要求书I所述的煤矿用电缆半导电橡胶材料，其特征在于所述的导电体系采用超导电炭黑；也可由乙炔炭黑与超导电炭黑组成，其组分按重量百分比为乙炔炭黑16-18份；超导电炭黑80~84份。
【文档编号】C08K3/22GK103571070SQ201210248497
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2012年7月18日 优先权日:2012年7月18日
【发明者】肖成龙, 武连成, 王汝莹, 田建建, 刘淑芳, 李峰 申请人:特变电工山东鲁能泰山电缆有限公司