专利名称：一种新型绝缘橡胶的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种液体低聚物改性绝缘橡胶的方法，具体地说涉及一种将液体低聚合物及其固化剂的混合体系均匀分散于橡胶基体中，原位生成以刚性粒子、微纤维或互穿网络结构为主的增强结构，对橡胶基体具有显著补强效果、显著提高其耐电晕性能和绝缘寿命。属于橡胶材料领域。
背景技术：
纯橡胶强度一般较低，不能满足使用要求，必须添加大量炭黑进行补强。但是炭黑补强橡胶作为电绝缘材料使用时，介电损耗较大、绝缘电阻率较低，限制了应用的场合。目前，利用热致液晶材料在原位生成微纤维增强高分子的报道较多，但热致液晶材料在高分子基体中生成微纤维的条件较苛刻，且液晶原材料品种少，价格昂贵，所以在工业中的大规模推广比较困难；另外，有报道用甲基丙烯酸镁或甲基丙烯酸钠原位生成纳米粒子来补强橡胶，但因成本高、不耐撕裂、对填充填料的非极性橡胶效果较差等诸多方面的原因而未获得推广。而且，这二种方法均不耐局部放电，作为电绝缘材料使用时，寿命较短。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提出了一种以液体低聚物改性绝缘橡胶的方法，即将液体低聚合物及其固化剂的混合体系均匀分散于橡胶基体中，原位生成以刚性粒子、微纤维或互穿网络结构为主的增强结构。该方法工艺操作非常方便，原材料易得；在橡胶的改性过程中，不改变传统橡胶的加工方法，同时不增加生产成本；突出的是，原位生成的微纳尺度的增强体在基体中分散均匀，且与橡胶基体、金属材料等具有良好的界面结合力，同时，原位生成的增强体具有大量的苯环结构，因此，补强后的橡胶具有显著改善的力学性能、耐电晕性能和绝缘寿命，适用于各种电缆等低压电绝缘橡胶制品。本发明的目的可以通过以下技术措施来实现:本发明液体低聚物改性绝缘橡胶的方法，包括下列顺序步骤:( I)在橡胶体系原料的混炼过程中，将液体低聚物及其固化剂的混合体系加入原料中，在混炼过程中的剪切力作用下，液体低聚物及其固化剂的混合体系被细化成微细液体并均匀分散于橡胶基体中；(2)在高温硫化时，在橡胶体系硫化的同时，橡胶基体中的低聚物微细液体原位聚合生成了由大分子构成的刚性粒子和微纤维，或者与橡胶分子形成互穿网络结构，且与硫化的橡胶基体、填料和金属等之间具有良好的界面结合力，并对基体橡胶起到了显著改善的补强作用、耐电晕性能、绝缘寿命和一定的阻燃效果。其中，所述液体低聚 物包括酚醛树脂、环氧树脂和不饱和树脂，它们在常温下均为粘稠状液体，且为热固性塑料或热塑性塑料的预聚物。所述液体低聚物的添加量，以质量百分数计，为橡胶基体的4 36%。
所述液体低聚物是在橡胶原料的混炼过程中加入的，在混炼过程中的剪切作用下，液体低聚物被细化成微细液体，形成的粒子、微纤维或互穿网络结构的尺度为70 500nm,并均勻分散于橡胶的基体中。所述液体低聚物被分散入橡胶基体后，不影响橡胶体系的硫化性能；且在橡胶的高温硫化过程中，液体低聚物自身发生链增长和交联反应，由液态的小液滴原位聚合为固态的刚性粒子、微纤维或者与橡胶分子形成互穿网络结构。所述橡胶原料包括天然橡胶、顺丁橡胶、丁苯橡胶、丁腈橡胶、氯丁橡胶、硅橡胶、异丁橡胶、乙丙橡胶、氯化聚乙烯弹性体、SBS热塑性弹性体等；橡胶硫化体系中的橡胶原料可以是单一橡胶品种，也可以是多种橡胶的并用体系，或是橡胶与塑料的共混体系。液体低聚合物改性绝缘橡胶的体系中，由液体低聚合物生成的刚性热固性增强结构与硫化的橡胶基体、填料和金属等之间具有良好的界面结合力，并且均匀地分散于橡胶基体中。 液体低聚合物改性后的绝缘橡胶体系，具有了显著改善的补强作用、耐电晕性能、绝缘寿命和一定的阻燃效果，适用于各种电缆等低压电绝缘橡胶制品。一般来说，分子量低于10000以下的液体低聚物，在橡胶中可作为软化剂使用，本发明将适量的热固性树脂的液体低聚物在混炼阶段加入橡胶体系，在低温的混炼过程中可起到软化橡胶的作用，提高橡胶的加工性能。在混炼过程中的剪切力作用下，液体低聚物非常容易地被细化成微细液体，并均匀分散于橡胶基体中；在经过混炼后的橡胶/液体低聚物复合体系的高温硫化阶段，由低聚物构成的微细液体在橡胶基体中原位聚合生成了由大分子构成的刚性粒子、微纤维，或与橡胶分子形成互穿网络结构；同时，酚醛树脂作为一种阻燃材料，可提高复合体系的阻燃性能。另外，在低温开炼机上混炼后分散于橡胶基体中的低聚物微细液体，也可以在混炼胶停放的过程中，原位聚合生成增强体粒子、或柔顺的微纤维、或互穿网络结构，仅需要控制其尺寸较小，就不会影响后续的硫化工艺操作；这一原理同样适合于密炼机或挤出混炼机在较高温度下混炼的橡胶/液体低聚物复合体系。本发明的方法改性绝缘橡胶材料，与现有技术相比，具有以下优势:1、该方法工艺操作非常方便，原材料易得；在橡胶的改性过程中，不改变传统橡胶的加工方法，同时不增加生产成本，并且赋予液体低聚物改性绝缘橡胶良好的可控制性及批量制备的可行性。2、液体低聚物在橡胶基体中很容易均匀分散，原位聚合生成刚性粒子、微纤维或互穿网络结构，从而，实现原位生成的微纳尺度的增强体在基体中的均匀分散。3、液体低聚物原位生成的微纳尺度的增强结构与橡胶基体、金属材料等具有良好的界面结合力，而且，原位生成的增强体具有大量的苯环结构，因此，改性后的绝缘橡胶具有显著改善的力学性能、耐电晕性能和绝缘寿命，适用于各种电缆等低压电绝缘橡胶制品。
图1为按本发明方法制备的液体低聚物改性绝缘橡胶中原位生成的刚性粒子。图2为按本发明方法制备的液体低聚物改性绝缘橡胶中原位生成的互穿网络结构。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。实施例一:一种液体低聚物改性绝缘橡胶的制备方法，包括下列顺序步骤:(I)分别称取丁腈橡胶(型号为NBR-41) 100份，N-环已基_2_苯并噻唑次磺酰胺(促CZ) 1.2份，氧化锌(ZnO) 5份，硬脂酸(SA) 2份，二氢化喹啉聚合体(防RD) I份，二硫化四甲基秋兰姆(促TMT D) 0.5份，硫磺(S) 1.5份，双酚A型液体环氧树脂(EP) 12份，环氧树脂固化剂6份。(2)在双辊开炼机上，辊温为40-50° C的条件下，依次加入丁腈橡胶、促CZ、ZnO、SA、防RD1，混炼4-8min后，将上述原料混合均匀。(3)将液体环氧树脂与其固化剂用搅拌棒搅拌均匀。(4)将(3)中的混合物加入到(2)的混炼胶中混炼4_8min，混炼均匀后加入促TMTD和S，再混炼4-6min后下片；停放8小时以上备用。(5)在平板硫化机上，将⑷中混炼的物料进行硫化，硫化的条件:150° CXl&nin，压力为 l5MPa。(6)将(5)的样 品取出，按国家标准冲裁样片，按国家标准测试复合体系的各项性能指标。样品的性能测试结果如下:力学性能:
权利要求
1.一种新型绝缘橡胶的制备方法，其特征在于，该方法包括下列顺序步骤: (1)在橡胶体系原料的混炼过程中，将液体低聚物及其固化剂的混合体系加入原料中，在混炼过程中的剪切力作用下，液体低聚物及其固化剂的混合体系被细化成微细液体并均匀分散于橡胶基体中； (2)在高温硫化时，在橡胶体系硫化的同时,橡胶基体中的低聚物微细液体原位聚合生成了由大分子构成的刚性粒子和微纤维，或者与橡胶分子形成互穿网络结构，且与硫化的橡胶基体、填料和金属等之间具有良好的界面结合力，并对基体橡胶起到了显著改善的补强作用、耐电晕性能、绝缘寿命和一定的阻燃效果。
2.根据权利要求1所述的新型绝缘橡胶的制备方法，其特征在于:所述液体低聚物包括酚醛树脂、环氧树脂和不饱和树脂，它们在常温下均为粘稠状液体，且为热固性塑料或热塑性塑料的预聚物。
3.根据权利要求1所述的新型绝缘橡胶的制备方法，其特征在于:所述液体低聚物的添加量，以质量百分数计，为橡胶基体的4 36%。
4.根据权利要求1所述 的新型绝缘橡胶的制备方法，其特征在于:所述液体低聚物是在橡胶原料的混炼过程中加入的，在混炼过程中的剪切作用下，液体低聚物被细化成微细液体，形成的粒子、微纤维或互穿网络结构的尺度为70 500nm，并均匀分散于橡胶的基体中。
5.根据权利要求1所述的新型绝缘橡胶的制备方法，其特征在于:所述液体低聚物被分散入橡胶基体后，不影响橡胶体系的硫化性能；且在橡胶的高温硫化过程中，液体低聚物自身发生链增长和交联反应，由液态的小液滴原位聚合为固态的刚性粒子、微纤维或者与橡胶分子形成互穿网络结构。
6.根据权利要求1所述的新型绝缘橡胶的制备方法，其特征在于:所述橡胶原料包括天然橡胶、顺丁橡胶、丁苯橡胶、丁腈橡胶、氯丁橡胶、硅橡胶、异丁橡胶、乙丙橡胶、氯化聚乙烯弹性体、SBS热塑性弹性体等；橡胶硫化体系中的橡胶原料可以是单一橡胶品种，也可以是多种橡胶的并用体系，或是橡胶与塑料的共混体系。
7.根据权利要求1所述的新型绝缘橡胶的制备方法，其特征在于:液体低聚合物改性绝缘橡胶的体系中，由液体低聚合物生成的刚性热固性增强结构与硫化的橡胶基体、填料和金属等之间具有良好的界面结合力，并且均匀地分散于橡胶基体中。
8.根据权利要求1所述的新型绝缘橡胶的制备方法，其特征在于:液体低聚合物改性后的绝缘橡胶体系，具有了显著改善的补强作用、耐电晕性能、绝缘寿命和一定的阻燃效果，适用于各种电缆等低压电绝缘橡胶制品。
全文摘要
本发明涉及一种新型绝缘橡胶的制备方法，包括下列顺序步骤(1)在橡胶加工的混炼阶段，在不改变橡胶体系配方的基础上，将液体低聚物及其固化剂的混合体系加入原料中，在混炼过程中的剪切作用下，液体低聚物被细化成微细液体并均匀分散于橡胶基体中；(2)在高温硫化阶段，低聚物在原位聚合生成了由大分子构成的刚性粒子、微纤维，或者与橡胶分子形成互穿网络结构，且与硫化的橡胶基体、填料和金属等之间具有良好的界面结合力，并对基体橡胶起到了显著改善的补强作用、耐电晕性能、绝缘寿命和一定的阻燃效果。该方法工艺简单，不改变传统橡胶的加工方法，操作方便，原材料易得。适用于各种电缆等低压电绝缘橡胶制品。
文档编号C08L9/00GK103102502SQ20131005480
公开日2013年5月15日 申请日期2013年2月20日 优先权日2013年2月20日
发明者叶林忠, 雷清泉 申请人:青岛科技大学