一種sebs熱塑性彈性體電纜絕緣材料及其製備方法

2023-09-20 06:28:40 2

專利名稱：一種sebs熱塑性彈性體電纜絕緣材料及其製備方法
技術領域：
本發明涉及一種電纜絕緣材料及其製備方法，特別是涉及一種以SEBS熱塑性彈 性體為基材的電纜絕緣材料及其製備方法。
背景技術：
橡膠電纜是電線電纜中很重要的一大類，主要包括野外用電線電纜、探測採掘工 業用電線電纜、移動用橡皮軟電纜、電焊機電纜、潛水電機用軟電纜、電梯電纜、電力機車用 電纜、船用電纜以及橡皮絕緣控制電纜、橡皮絕緣電力電纜、橡膠絕緣固定鋪設電纜等。我 國橡膠電纜工業年總產值約150億元，使用混合橡膠25萬餘噸，價值40至50億元。橡膠電纜生產面臨如下主要問題
一、橡膠混煉及加工存在的固有弱點①混煉過程大量使用碳黑、白碳黑等補強劑，帶 來嚴重的粉塵汙染；不用補強劑，則混煉膠強度達不到要求，甚至生產不出合格產品；②煉 膠設備系統龐大，生產工藝複雜，能源消耗大，噪音汙染嚴重；③高溫(14(Tl8(rC )混煉和 硫化過程逸出大量霧氣和煙氣，影響操作人員身心健康，危害環境；④使用過的廢舊橡膠和 邊角料難以回收，無法自然分解，形成一大社會公害；⑤工藝過程難以實現完全的機械化和 自動化。二、橡膠電纜生產過程存在的問題①作為關鍵工藝的硫化過程，需在硫化管道或 硫化罐中通過高溫、高壓介質進行，工藝流程複雜，佔用生產場地大，投資規模大，能耗高， 安全生產要求高；②混煉膠的存放時間較短，容易焦燒，且隨氣溫變化而波動，難於掌握； ③生產電纜的混煉膠一般由電纜廠自己混煉，自己使用，普通的中小電纜生產廠家無力生產。熱塑性彈性體是具有橡膠的回彈性和柔軟度、可採用塑料生產設備和工藝進行加 工、但無須硫化或交聯的新型材料；和硫化橡膠相比，具有如下特性
1)可用常用的熱塑性塑料成型方法進行加工，例如注塑成型、擠出成型、吹塑成型、壓 縮成型以及傳遞模塑成型等；
2)不需要專門的硫化過程，生產工藝簡化，節省能源；
3)生產過程產生的邊角料和廢品，可直接回收利用，使用過後的產品可再生利用；
4)自補強性大，配方大為簡化，性能更為穩定。熱塑性彈性體種類繁多，目前，應用於電線電纜方面的熱塑性彈性體主要是TPU 禾口 TPVo熱塑性聚氨酯(TPU)由兩種嵌段構成，一種是硬嵌段，由擴鏈劑如丁二醇加成到 MDI上形成的；另一種是軟嵌段，由鑲嵌在兩個硬段之間的柔軟的長鏈聚醚或聚酯構成。它 是第一個可以熱塑性加工的彈性體，具有優異的機械強度，耐磨性、耐油性和耐屈撓性良 好。缺點是耐熱性、耐壓縮性較差，易黃變；特別是耐熱水性差，控制不好時，容易分解，對電 線電纜的擠出很不利，且價格昂貴。TPV 即EPDM/PP動態硫化共混熱塑性彈性體，是將PP與EPDM熔融共混，並使EPDM在共混過程中交聯，同時利用密煉機轉子或擠出機螺杆的高剪切力，使硫化的微細EPDM橡 膠粒子，充分分散在PP基體之中，形成熱塑性彈性體。產品的強度、彈性、耐溫性以及耐永 久變形性優良，耐油、耐酸鹼、耐溶劑性能良好，電性能、耐臭氧、耐候性能優異。可用於各種 軟電線的生產；但目前生產成本偏高，交聯程度不易控制，邊角料不可回收使用，國產化商 品很少，且作為主要原料之一的EPDM主要依靠進口。

發明內容
本發明的目的之一是提供一種SEBS熱塑性彈性體電纜絕緣材料，其能克服現有 橡膠材料的某些缺點和不足，且原料基本立足國內，具備大規模產業化條件。本發明的目的之二在於提供一種SEBS熱塑性彈性體電纜絕緣材料的製備方法， 其生產技術先進、工藝簡化、投資小、能耗低、效率高，安全環保，可促進下遊相關產業的環 保化。本發明採用如下技術方案一種SEBS熱塑性彈性體電纜絕緣材料，包括以下重量 份的各組分
SEBS樹脂100份；
橡膠填充油5(Γ150份；
接枝改性SEBS10^50份；
聚丙烯50-80份；
聚烯烴彈性體15 30份
礦物填料10(Γ200份；
潤滑劑2 5份；
防老化劑2、份；
銅離子抑制劑1.8 3份。優選地，所述SEBS樹脂為高分子量SEBS、中分子量SEBS、低分子量SEBS中任意一 種或多種混合物，所述高分子量SEBS的重均分子量為160，000^240, 000，中分子量SEBS的 重均分子量為100，000^150, 000，低分子量SEBS的重均分子量為50，000 95，000。優選地，所述橡膠填充油為環烷基橡膠油或石蠟基橡膠油。優選地，所述接枝改性SEBS為馬來酸酐接枝SEBS或丙烯酸接枝SEBS。優選地，所述聚丙烯為均聚型聚丙烯、共聚型聚丙烯中任意一種或兩種的混合物。優選地，所述聚烯烴彈性體為三元乙丙橡膠或乙烯-辛烯共聚物。優選地，所述礦物填料為煅燒高嶺土、絹英粉、白雲母粉中任意一種或多種混合 物。優選地，所述潤滑劑為乙撐雙硬脂酸醯胺、乙撐雙油酸醯胺、硬脂酸鋅、硬脂酸鈣、 PE蠟、二甲基矽油中任意一種或多種混合物。優選地，所述防老化劑為β (4-羥基-3，5-二叔丁基苯基)丙酸十八酯、四 [β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇、三(2，4-二叔丁基苯基)亞磷酸酯、 雙(2，4_ 二叔丁基苯基)季戊四醇二亞磷酸酯、硫代二丙酸二月桂酯中任意一種或多種混 合物。優選地，所述銅離子抑制劑為N-水楊醯氨基鄰苯二醯亞胺、N, N'-雙[β (3，5- 二叔丁基-4-羥基苯基)丙醯]胼中任意一種或兩種的混合物。本發明還公開了上述SEBS熱塑性彈性體電纜絕緣材料的製備方法，包括以下步 驟
稱取原料稱取原料SEBS樹脂100份，橡膠填充油50 150份，接枝改性SEBS1(T50份， 聚丙烯5(Γ80份，聚烯烴彈性體15 30份，礦物填料1(ΚΓ200份，潤滑劑2飛份，防老化劑 2、份，銅離子抑制劑1.8 3份。混合使SEBS樹脂完全吸收橡膠填充油，然後與其他組分一起加入攪拌機中混合 均勻。造粒用密煉機混煉，使用帶強制餵料的單螺杆擠出機擠出、造粒，最後乾燥包
裝。 優選地，在所述造粒步驟中，密煉機的密煉溫度為180°C ^185時間為纊12 分鐘，單螺杆擠出機各段溫度自加料口開始，依次為170°C 185°C、175°C 190°C、 175°C 190°C，機頭溫度 175°C 185°C。本發明具有如下效果電絕緣性優良，力學性能優異，彈性回復好，耐熱性和耐候 性優良，製備方法先進、工藝簡化、投資小、能耗低、效率高。使用本材料生產軟電線時，可直 接擠出成型，不需高溫硫化；使塑料電纜生產設備同時具備生產軟電纜的能力。和混煉橡膠 相比，簡化了生產工藝，生產過程中的邊角餘料可直接利用，主要原料SEBS樹脂完全立足 本國生產，市場前景廣闊，經濟社會效益顯著。


圖1為本發明製備方法的工藝流程圖。
具體實施例方式本發明公開了一種SEBS熱塑性彈性體電纜絕緣材料，包括以下重量份的各組 分SEBS樹脂100份，橡膠填充油50 150份，馬來酸酐接枝SEBS1(T50份，聚丙烯50 80份， 聚烯烴彈性體15 30份，礦物填料10(Γ200份，潤滑劑2飛份，防老化劑2、份，銅離子抑制 齊U.8 3份。其中，所述SEBS樹脂為高分子量SEBS、中分子量SEBS、低分子量SEBS中任意一種 或多種混合物，所述高分子量SEBS的重均分子量為160，000^240, 000，中分子量SEBS的重 均分子量為100，000^150, 000，低分子量SEBS的重均分子量為50，000^95, 000。優選地，所述橡膠填充油為環烷基橡膠油或石蠟基橡膠油。優選地，所述接枝改性SEBS為馬來酸酐接枝SEBS或丙烯酸接枝SEBS。優選地，所述聚丙烯為均聚型聚丙烯、共聚型聚丙烯中任意一種或兩種的混合物。優選地，所述聚烯烴彈性體為三元乙丙橡膠或乙烯-辛烯共聚物。優選地，所述礦物填料為煅燒高嶺土、絹英粉、白雲母粉中任意一種或多種混合 物。優選地，所述潤滑劑為乙撐雙硬脂酸醯胺、乙撐雙油酸醯胺、硬脂酸鋅、硬脂酸鈣、 PE蠟、二甲基矽油中任意一種或多種混合物。優選地，所述防老化劑為β (4-羥基-3，5-二叔丁基苯基)丙酸十八酯、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇、三(2，4-二叔丁基苯基)亞磷酸酯、 雙(2，4_ 二叔丁基苯基)季戊四醇二亞磷酸酯、硫代二丙酸二月桂酯中任意一種或多種混 合物。優選地，所述銅離子抑制劑為N-水楊醯氨基鄰苯二醯亞胺、N, N'-雙[β (3， 5_ 二叔丁基-4-羥基苯基)丙醯]胼中任意一種或兩種混合物。本發明還公開了上述SEBS熱塑性彈性體電纜絕緣材料的製備方法，其工藝流程 圖如圖1所述，包括以下步驟
稱取原料稱取原料SEBS樹脂100份，橡膠填充油50 150份，接枝改性SEBS1(T50份， 聚丙烯5(Γ80份，聚烯烴彈性體15 30份，礦物填料1(ΚΓ200份，潤滑劑2飛份，防老化劑 2、份，銅離子抑制劑1.8 3份。混合使SEBS樹脂完全吸收橡膠填充油，也可選擇將礦物填料進行表面處理，然 後與其他組分一起加入攪拌機中混合均勻。造粒用密煉機混煉，使用帶強制餵料的單螺杆擠出機擠出、造粒，最後乾燥包裝。優選地，在所述造粒步驟中，密煉機的密煉溫度為180°C 185°C，時間為8 12 分鐘，單螺杆擠出機各段溫度自加料口開始，依次為170°C 185°C、175°C 190°C、 175°C 190°C，機頭溫度 175°C 185°C。下面將結合附圖1通過具體實施例對本發明進行詳細說明實施例1
稱取原料稱取高分子量SEBS樹脂100重量份，石蠟基橡膠油125重量份，馬來酸酐 接枝SEBS35重量份，共聚型聚丙烯72重量份，三元乙丙橡膠21份，煅燒高嶺土 150份，乙 撐雙硬脂酸醯胺1重量份，硬脂酸鋅1重量份，聚乙烯蠟1重量份，四[β -3- (3，5- 二叔丁 基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇1.5重量份，雙(2，4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亞磷酸 酯1重量份，N-水楊醯氨基鄰苯二醯亞胺1. 2重量份，N，N』 -雙[β (3，5- 二叔丁基-4-羥 基苯基)丙醯]胼1.0重量份。混合使SEBS樹脂完全吸收石蠟基橡膠油，然後與馬來酸酐接枝SEBS及其他組分 一起加入攪拌機中混合均勻。造粒用密煉機混煉，帶強制餵料的單螺杆擠出機擠出、造粒，最後乾燥包裝。造粒步驟中，該密煉機的密煉溫度為18(Tl85°C，時間為10分鐘。單螺杆擠出機各段溫度自加料口開始，依次為170°C 185°C、175°C 190°C、 175°C 190°C，機頭溫度 175°C 185°C。實施例2
稱取原料按照即定重量份稱取原料高分子量SEBS樹脂50重量份、低分子量SEBS樹 脂50重量份，環烷基基橡膠油150重量份，丙烯酸接枝SEBSlO重量份，均聚型聚丙烯50重 量份，三元乙丙橡膠30重量份，絹英粉100重量份、白雲母粉100重量份，乙撐雙油酸醯胺 1. 5重量份、硬脂酸鈣1. 5重量份、PE蠟1重量份、二甲基矽油1重量份、β (4-羥基-3，5-二 叔丁基苯基)丙酸十八酯1重量份、三(2，4- 二叔丁基苯基)亞磷酸酯1重量份、N-水楊 醯氨基鄰苯二醯亞胺1. 8重量份。混合先使SEBS樹脂完全吸收環烷基基橡膠油，然後與丙烯酸接枝SEBS及其他組分一起加入攪拌機中混合均勻。造粒用密煉機混煉，帶強制餵料的單螺杆擠出機擠出、造粒，最後乾燥包裝。造粒步驟中，該密煉機的密煉溫度為180°C 185°C，時間為10分鐘。單螺杆擠出機各段溫度自加料口開始，依次為170°C 185°C、175°C 190°C、 175°C 190°C，機頭溫度 175°C 185°C。實施例3:
稱取原料按照即定重量份稱取原料中分子量SEBS樹脂100重量份，環烷基基橡膠 油50重量份，馬來酸酐接枝SEBS50重量份，均聚型聚丙烯40重量份、共聚型聚丙烯40重 量份，三元乙丙橡膠15重量份，煅燒高嶺土 100重量份，乙撐雙油酸醯胺1重量份、聚乙烯 蠟1重量份、四[β _(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇2重量份、硫代二丙酸 二月桂酯(DLTP) 2重量份、N-水楊醯氨基鄰苯二醯亞胺1. 5重量份，N，N』 -雙[β (3，5- 二 叔丁基-4-羥基苯基)丙醯]胼1. 5重量份。混合先使SEBS樹脂完全吸收環烷基基橡膠油，然後與馬來酸酐接枝SEBS及其他 組分一起加入攪拌機中混合均勻。造粒用密煉機混煉，帶強制餵料的單螺杆擠出機擠出、造粒，最後乾燥包裝。造粒步驟中，該密煉機的密煉溫度為180°C ^185°C，時間為10分鐘。單螺杆擠出機各段溫度自加料口開始，依次為170°C 185°C、175°C 190°C、 175°C 190°C，機頭溫度 175°C 185°C。本發明各實施例製備的SEBS熱塑性彈性體電纜絕緣材料的主要性能指標見表1。由上表可以看出，本發明SEBS熱塑性彈性體電纜絕緣材料，具有優異的電絕緣性 能，良好的力學性能和良好的耐老化性能，可以作為電線電纜的絕緣材料使用。以上所述僅為本發明的較佳實施例，凡依本發明權利要求範圍所做的均等變化與 修飾，皆應屬本發明權利要求的涵蓋範圍。
權利要求
一種SEBS熱塑性彈性體電纜絕緣材料，其特徵在於包括以下重量份的各組分:SEBS樹脂 100份 橡膠填充油 50~150份接枝改性SEBS 10~50份聚丙烯 50~80份聚烯烴彈性體 15~30份礦物填料 100~200份潤滑劑 2~5份防老化劑 2~4份銅離子抑制劑 1.8~3份。
2.根據權利要求1所述的SEBS熱塑性彈性體電纜絕緣材料，其特徵在於所述 SEBS樹脂為高分子量SEBS、中分子量SEBS及低分子量SEBS中任意一種或多種混合物， 所述高分子量SEBS的重均分子量為160，000^240, 000，中分子量SEBS的重均分子量為 100，000^150, 000，低分子量SEBS的重均分子量為50，000 95，000。
3.根據權利要求1所述的SEBS熱塑性彈性體電纜絕緣材料，其特徵在於所述橡膠填 充油為環烷基橡膠油或石蠟基橡膠油。
4.根據權利要求1所述的SEBS熱塑性彈性體電纜絕緣材料，其特徵在於所述接枝改 性SEBS為馬來酸酐接枝SEBS或丙烯酸接枝SEBS。
5.根據權利要求1所述的SEBS熱塑性彈性體電纜絕緣材料，其特徵在於所述聚丙烯 為均聚型聚丙烯、共聚型聚丙烯中任意一種或兩種的混合物。
6.根據權利要求1所述的SEBS熱塑性彈性體電纜絕緣材料，其特徵在於所述聚烯烴 彈性體為三元乙丙橡膠或乙烯-辛烯共聚物。
7.根據權利要求1所述的SEBS熱塑性彈性體電纜絕緣材料，其特徵在於所述礦物填 料為煅燒高嶺土、絹英粉、白雲母粉中任意一種或多種混合物。
8.根據權利要求1所述的SEBS熱塑性彈性體電纜絕緣材料，其特徵在於所述潤滑劑 為乙撐雙硬脂酸醯胺、乙撐雙油酸醯胺、硬脂酸鋅、硬脂酸鈣、PE蠟、二甲基矽油中任意一種 或多種混合物。
9.根據權利要求1所述的SEBS熱塑性彈性體電纜絕緣材料，其特徵在於所述防老化 劑為β (4-羥基-3，5-二叔丁基苯基)丙酸十八酯、四[β _(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基) 丙酸]季戊四醇、三(2，4-二叔丁基苯基)亞磷酸酯、雙(2，4-二叔丁基苯基)季戊四醇二 亞磷酸酯、硫代二丙酸二月桂酯中任意一種或多種混合物。
10.根據權利要求1所述的SEBS熱塑性彈性體電纜絕緣材料，其特徵在於所述銅離 子抑制劑為N-水楊醯氨基鄰苯二醯亞胺、N，N'-雙[β (3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙 醯]胼中任意一種或兩種的混合物。
11.一種如權利要求1所述的SEBS熱塑性彈性體電纜絕緣材料的製備方法，其特徵在 於，包括以下步驟稱取原料稱取原料SEBS樹脂100份，橡膠填充油50 150份，接枝改性SEBS1(T50份， 聚丙烯5(Γ80份，聚烯烴彈性體15 30份，礦物填料1(ΚΓ200份，潤滑劑2飛份，防老化劑 2、份，銅離子抑制劑1.8 3份；混合使SEBS樹脂完全吸收橡膠填充油，然後與接枝改性SEBS及其他組分一起加入攪 拌機中混合均勻；造粒用密煉機混煉，使用帶強制餵料的單螺杆擠出機擠出、造粒，最後乾燥包裝。
12.根據權利要求11所述的SEBS熱塑性彈性體電纜絕緣材料的製備方法，其特徵在 於所述造粒步驟中，密煉機的混煉溫度為180°C 185°C，時間為纊12分鐘，單螺杆擠出 機各段溫度自加料口開始，依次為170°C 185°C、175°C 190°C、175°C 190°C，機頭溫度 1750C 185 。
全文摘要
本發明公開了一種SEBS熱塑性彈性體電纜絕緣材料，包括如下重量份含量的各組分SEBS樹脂100份，橡膠填充油50~150份，接枝改性SEBS10~50份，聚丙烯50~80份，聚烯烴彈性體15~30份，礦物填料100~200份，潤滑劑2~5份，防老化劑2~4份，銅離子抑制劑1.8~3份。本發明還提供一種SEBS熱塑性彈性體電纜絕緣材料的製備方法，包括以下步驟稱取原料；混合；造粒。本發明SEBS熱塑性彈性體電纜絕緣材料具有優異的電絕緣性能，良好的力學性能和耐老化性能，可替代軟質硫化橡膠的新型材料，用於軟電纜絕緣層的生產，實現軟電纜生產的完全「免硫化」，具有「安全、環保、節能」等特點。
文檔編號C08K3/34GK101838436SQ20101020164
公開日2010年9月22日 申請日期2010年6月17日 優先權日2010年6月17日
發明者徐令軍, 林峰, 肖望東, 饒長全 申請人:深圳職業技術學院