本发明涉及电源线绝缘料,具体是一种HPN-R橡胶电源线辐照交联的绝缘料及其制备方法。
背景技术:
根据美国消费产品安全委员会,美国防火协会以及UL的实际案例报告,电源线是导致火灾事故的一部分。负责风扇和电暖器的UL标准技术小组,被要求必须对电源线导致火灾的事情加以说明。消费者在使用便携式风扇和电暖器(取暖器、暖风机)时普遍存在四种使用状况:(1)消费者将风扇和电暖器或其他物体压在电源线上;(2)消费者将风扇和电暖器推靠到墙边夹到电源线;(3)消费者将风扇和加热器的电源线暴露在人会来回走动的地方;(4)消费者在储存期间,电线暴露也会损坏。电线生产厂家针对上述四种使用状况,必须对不同型号如HPN,SPT-2,SVT,SJT,SJTW的电源线做以下四项性能研究测试:磨损测试,夹挤测试,压碾测试,弯曲测试。《UL 507电风扇标准》于2010年9月生效之修订条文中,对其涵盖产品所用电线提出四项更严格的机械性能要求。其后,《UL 1278活动及悬挂式电暖器标准》与《UL 1042电护壁板加热设备标准》均就电线的机械性能要求有类似的修订,生效期为2011年2月。响应电风扇及电暖器等成品标准中有关电线规范的修订,UL亦建议在《UL 62软电线及电缆标准》中新增一套“-R”电线的测试要求,因而UL 62第18版中,通过了HPN软线新增机械性能要求,从而增加了HPN-R软线。
而生产这类橡胶电线电缆传统方法是采用高温蒸汽硫化工艺,这需要烧锅炉提供200℃左右的高温蒸汽,能耗大,生产成本高,且近年来国家对环境保护管控日趋严格,已对工厂锅炉有所控制.在这种背景下,电子加速器辐照加工在电线电缆产品中的应用日益得到重视,呈现良好的发展势头。与传统交联方式不同,它无需锅炉高温蒸汽,生产效率高,更环保。近来随着电子加速器在我国线缆行业的应用,已有许多塑料线缆(特别是电子线)采用电子射线辐照交联,但目前橡胶线缆采用辐照加工生产的厂家为数不多。因此,有必要开发一类用于辐照交联生产HPN-R橡胶电源线的绝缘料。
技术实现要素:
本发明的目的是提供一种符合UL 62标准、性能优良的HPN-R橡胶电源线的绝缘料。
本发明的另一目的是提供该绝缘料的制备方法。
为达到上述目的之一,本发明采用以下技术方案:
一种橡胶电源线绝缘料,所述绝缘料包括以下重量份的原料:
进一步地,所述CPE为下列两种或三种的共混物:
氯含量为35%,门尼粘度ML(1+4)125℃为70~80的橡胶型CPE;
氯含量为35%,门尼粘度ML(1+4)125℃为90~110的橡胶型CPE;
氯含量为40%,门尼粘度ML(1+4)125℃为70~110的橡胶型CPE。
进一步地,所述LDPE为融熔指数4~8g/10min、硬度大于40D、熔点在100~115℃的LDPE。
进一步地,所述EPDM为第三单体ENB含量11%,乙烯含量60~70%,门尼粘度ML(1+4)125℃为30~40的朗盛乙丙胶3960Q。
进一步地,所述炭黑为吸碘值82±4g/kg的高补强炭黑。
进一步地,所述强威粉为比表面积35~40m2/g,吸油值35~45g/100g的纳米级补强粉末;购自上海麒祥化工,商品牌号为TNK,是一款由天然原矿经粉碎、水洗、研磨、化学分解、活化处理、烘干、分级、除杂等工艺精制而成的片层状硅酸盐补强粉。
进一步地,所述滑石粉为2500目,粒径50%分布在4~6μm,盐酸不溶物≥85%,氧化镁含量≥30%的滑石粉。
进一步地,所述氧化镁为含量大于90%,吸碘值在60~80mg/g的中活性氧化镁。
进一步地,所述白炭黑为二氧化硅值≥90%,45μm筛残余物≤0.5%的沉淀白炭黑。
进一步地,所述增塑剂为含量≥99.8%,闪点≥210℃的偏苯三酸三辛酯。
进一步地,所述阻燃剂为纯度99.5%以上的三氧化二锑。
进一步地,所述敏化剂为三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯。
进一步地,所述绝缘料还包括以下重量份的原料:
防老剂 1~5份
偶联剂 0.5~2份
软化剂 0.5~2份。
进一步地,所述防老剂为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、4,4’-双(α,α-二甲基苄基)二苯胺或2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体。
进一步地,所述偶联剂为分子量280.4,沸点285℃硅烷偶联剂。
进一步地,所述软化剂为熔点58℃的石蜡。
一种制备上述的绝缘料的方法,具体是:将原料按照各自的重量份数配好后加入到密炼机中混炼均匀,加入到开炼机上再次混炼均匀后辗页成胶卷,胶卷经冷喂料挤出机及外出线设备挤出后得到绝缘料。
本发明具有以下有益效果:
1、节能环保,无需烧锅炉,无污染,低能耗,能耗是蒸汽交联的1/2~2/3。
2、生产效率高,挤出速度每分钟可达一百多米至数百数,是蒸汽交联的3~5倍。
3、生产工艺简单化,易于控制,所占场地小。
4、产品无传统橡胶线的气味,可以得到无气味产品。
5、用本发明绝缘料制得的线缆具有很好的弯曲性能、压碾性能、耐磨性能、绝缘性能等,各项指标全面达到美国UL 62标准要求。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步的说明:
实施例1~5
绝缘料的原料为(单位为重量份):
表1
CPE1是氯含量为35%,门尼粘度ML(1+4)125℃为70~80的橡胶型CPE;
CPE2是氯含量为35%,门尼粘度ML(1+4)125℃为90~110的橡胶型CPE;
CPE3是氯含量为40%,门尼粘度ML(1+4)125℃为70~110的橡胶型CPE。
所用LDPE为融熔指数4~8g/10min、硬度大于40D、熔点在100~115℃的LDPE。
所用EPDM为第三单体ENB含量11%,乙烯含量60~70%,门尼粘度ML(1+4)125℃为30~40的朗盛乙丙胶3960Q。
所用炭黑为吸碘值82±4g/kg的高补强炭黑。
所用强威粉为比表面积35~40m2/g,吸油值35~45g/100g的纳米级补强粉末,购自上海麒祥化工,商品牌号为TNK。
所用滑石粉为2500目,粒径50%分布在4~6μm,盐酸不溶物≥85%,氧化镁含量≥30%的滑石粉。
所用氧化镁为含量大于90%,吸碘值在60~80mg/g的中活性氧化镁。
所用白炭黑为二氧化硅值≥90%,45μm筛残余物≤0.5%的沉淀白炭黑。
所用增塑剂为含量≥99.8%,闪点≥210℃的偏苯三酸三辛酯。
所用阻燃剂为纯度99.5%以上的三氧化二锑。
所用敏化剂为三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯。
所用防老剂为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、4,4’-双(α,α-二甲基苄基)二苯胺或2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体。
所用偶联剂为分子量280.4,沸点285℃硅烷偶联剂。
所用软化剂为熔点58℃的石蜡。
按照以下步骤制备:
将原料按照表1的配方,将氧化镁、阻燃剂、防老剂、强威粉、软化剂投入密炼机中,再投入炭黑、白炭黑、滑石粉,再将增塑剂、敏化剂、偶联剂投入,再投入CPE、LDPE、EPDM,进行混炼,2分钟后扫料缸,约130℃(约5分钟)出料,然后再开炼机上再次混炼均匀,辗页成胶卷,胶卷经冷喂料挤出机(长径比14:1,压缩比1.5:1)及外出线设备挤出后得到绝缘料。冷喂料挤出机机头温度为100~110℃,机身一区温度为80~95℃,机身二区温度为85~95℃,挤出速度40米/分钟。成型后的绝缘料经电子加速器辐照交联加工,辐照交联选用的辐照剂量12MRad(1.5Mev),得到HPN-R AWG16(2C)电源线。
对比例1
蒸汽连硫法
将75份CPE1、25份CPE2、10份LDPE、12份炭黑、12份白炭黑、10份滑石粉、5份氧化镁、1.5份防老剂、1.6份软化剂、5份阻燃剂、1份偶联剂、4份增塑剂、2.4份敏化剂加入到密炼机中混炼2分钟后,扫料,继续混炼温度至110℃,约5分钟卸料,再在开炼机上降温至90℃以下,返回密炼机中加过氧化物硫化剂双叔丁基过氧化二异丙苯2.8份混炼均匀后,再在开炼机上进一步混炼,辗页出胶卷;炼出的胶卷经冷喂料挤出机挤出,经200℃硫化管道,蒸汽压力1.6MPa进行硫化交联,得到HPN-R AWG16(2C)电源线。其中冷喂料挤出机机头温度为90~100℃,机身一区温度为60~80℃,机身二区温度为70~90℃。
性能测试
实施例1、2、4以及对比例1的HPN-R AWG16(2C)电源线经过性能测试(按UL 1581标准检测),结果如下表所示:
燃烧发弧:负载电压120V,频率48-62HZ,燃烧时间2min。要求导线之间无发弧或保险丝断电开关(15A)不可有断开现象。
断束发弧:弯折速率12次循环(一次循环为来回弯曲180°),弯折角度±180°,负荷重量(3bf/16AWG)。对试样通额定电流,电压共20次循环后,不可有电弧穿透绝缘现象产生。
磨损:测试样品5PCS,每条电线长40inch±10%,1/2medium的砂纸,吊重3.3±0.1N砝码,砂纸需要在每摩擦800来回更新一次(可转动更新,不一定是更换整张砂纸),水平行程160mm±5%,来回速度是每分钟28±1回,摩擦5000个来回之后。要求导体或屏蔽不暴露。
夹挤:测试样品5PCS,在水平的钢板和压块中间(压块前端倒R角1.19mm),以0.2±0.05in/min的速度施加重量,重量达到2254N后,立即弹开。要求无短路或断路。
压碾:测试样品5PCS,放在水平的钢板和压块中间(压块前端倒R角1.19mm),将890N的重量慢慢施加到电线上(速度,但不能直接施加),施加的力持续7小时。要求无短路或断路。
弯曲:测试样品6PCS,电线要施加300V的电压,并根据导体尺寸和线型施加不同的负载电流,并连接上不同的时间延迟保险丝,以每分钟20圈的速度,弯曲3100圈,电线上离弯曲点305mm处施加110g砝码重力。要求电线不能有破损、断路、短路等电性能不良,导体断线率≤10%,内导体不刺穿绝缘层,不能有屏蔽暴露。
由上表可知,用本发明绝缘料配方经辐照交联制得的HPN-R橡胶电源线,与对比例1相比,具有更好的机械性能(抗张强度)、弯曲性能、压碾性能、耐磨性能、绝缘性能,并且更耐老化、无气味,各项指标全面达到美国UL 62标准要求。
以上所述,仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。