一種改性天然橡膠電纜料的製作方法

2023-05-09 04:44:51

本發明涉及電纜料技術領域，尤其涉及一種改性天然橡膠電纜料。

背景技術：

天然橡膠是一種經生物合成的、可再生的自然資源，因其具有良好的彈性、回彈性及成膜性能，已被廣泛應用於醫用導管、醫用手套和保險套等產品的生產中。但天然橡膠中含有不飽和雙鍵，使其耐老化性不是很理想，再加上其作為有機物質，阻燃性不是很好，在電纜中使用時，往往不能滿足高速發展的要求，需要進行改性。

技術實現要素：

基於背景技術存在的技術問題，本發明提出了一種改性天然橡膠電纜料，其強度高，耐熱性和耐老化性好，阻燃性能優異。

本發明提出的一種改性天然橡膠電纜料，其原料按重量份包括：天然橡膠100份、反式1,4-聚異戊二烯橡膠10-30份、丁苯橡膠5-20份、環氧化天然橡膠5-15份、聚2,6-二甲基-1,4-苯醚3-10份、氧化鋅0.5-2份、硬脂酸1-3.5份、硫磺0.5-1.5份、過氧化苯甲酸叔丁酯1-2.5份、甲基丙烯酸鋅1-3.5份、微晶纖維素3-15份、棉纖維2-12份、改性填料10-25份、介孔分子篩2-5份、氧化鉻2-5份、磷鉬酸1-5份、羥基磷灰石3-12份、4-硝基鄰苯二甲酸二甲酯1-3份、茉莉酸甲酯2-5份、防老劑MB 0.5-1.8份、防老劑DNP 0.3-1.2份、防老劑ODA 0.2-1.1份、促進劑ZDC 0.2-1.3份、促進劑DM 0.1-0.5份、2,4-二硝基苯肼0.1-0.5份。

優選地，其原料按重量份包括：天然橡膠100份、反式1,4-聚異戊二烯橡膠18-25份、丁苯橡膠10-16份、環氧化天然橡膠7-11份、聚2,6-二甲基-1,4-苯醚6-7.2份、氧化鋅1-1.5份、硬脂酸1.8-2.3份、硫磺0.9-1.4份、過氧化苯甲酸叔丁酯1.6-2.2份、甲基丙烯酸鋅1.7-2.3份、微晶纖維素4.7-8份、棉纖維6-8份、改性填料18-21份、介孔分子篩3.8-4.3份、氧化鉻2.9-3.4份、磷鉬酸2.7-3.4份、羥基磷灰石6-8份、4-硝基鄰苯二甲酸二甲酯1.8-2.5份、茉莉酸甲酯3.7-4.3份、防老劑MB 1-1.3份、防老劑DNP 0.6-0.9份、防老劑ODA 0.7-1.1份、促進劑ZDC 0.6-1份、促進劑DM 0.3-0.5份、2,4-二硝基苯肼0.29-0.34份。

優選地，其原料按重量份包括：天然橡膠100份、反式1,4-聚異戊二烯橡膠20份、丁苯橡膠12份、環氧化天然橡膠8份、聚2,6-二甲基-1,4-苯醚6.6份、氧化鋅1.2份、硬脂酸2份、硫磺1.3份、過氧化苯甲酸叔丁酯2份、甲基丙烯酸鋅1.8份、微晶纖維素6份、棉纖維7份、改性填料20份、介孔分子篩4.2份、氧化鉻3份、磷鉬酸2.9份、羥基磷灰石6.6份、4-硝基鄰苯二甲酸二甲酯1.9份、茉莉酸甲酯4份、防老劑MB 1.2份、防老劑DNP 0.8份、防老劑ODA 0.9份、促進劑ZDC 0.7份、促進劑DM 0.38份、2,4-二硝基苯肼0.3份。

優選地，所述環氧化天然橡膠的環氧值為0.5-0.67。

優選地，所述微晶纖維素為納米微晶纖維素，且直徑為8-15nm，長度為500-800nm。

優選地，所述改性填料按照以下工藝進行製備：將碳酸鈣加入水中攪拌均勻得到質量分數為10-15％的料漿A；將氧化鈰加入水中攪拌均勻得到質量分數為5-10％的料漿B；按重量份將30-50份料漿A與50-80份料漿B混合後超聲分散70-100min，升溫至75-85℃，然後加入0.1-0.8份穀氨酸，攪拌反應3-5h，反應結束後經抽濾、洗滌、乾燥得到所述改性填料。

優選地，所述改性填料按照以下工藝進行製備：將碳酸鈣加入水中攪拌均勻得到質量分數為12％的料漿A；將氧化鈰加入水中攪拌均勻得到質量分數為8％的料漿B；按重量份將38份料漿A與70份料漿B混合後超聲分散80min，升溫至80℃，然後加入0.6份穀氨酸，攪拌反應4h，反應結束後經抽濾、洗滌、乾燥得到所述改性填料。

優選地，其原料中還包括0.5-2重量份的矽烷偶聯劑KH-560。

本發明改性天然橡膠電纜料可以按照常規的天然橡膠複合材料製備工藝製備而成。

本發明改性天然橡膠電纜料，以天然橡膠為主料並加入了反式1,4-聚異戊二烯橡膠、丁苯橡膠對其進行改性，同時加入了環氧化天然橡膠提高了相容性，使其性能協同，使硫化膠在保持物理性能和耐老化性能的基礎上提高了耐磨性，同時與4-硝基鄰苯二甲酸二甲酯配合後提高了電纜料的耐油性；聚2,6-二甲基-1,4-苯醚加入體系中，與4-硝基鄰苯二甲酸二甲酯、茉莉酸甲酯配合，提高電纜料的彈性，同時提高了電纜料的使用溫度和阻燃性能；甲基丙烯酸鋅加入體系中，與微晶纖維素、棉纖維、改性填料、氧化鉻、磷鉬酸、羥基磷灰石配合，提高了體系的力學性能，同時耐熱氧老化性能及耐伸張和壓縮疲勞老化性能達到最優；介孔分子篩、氧化鉻加入體系中，與微晶纖維素、磷鉬酸、羥基磷灰石具有優異的協同性能，熱釋放速率峰值和熱釋放總量均明顯下降，橡膠基體的拉伸強度和斷裂伸長率均有所改善；同時，環氧化天然橡膠的耐油性好，加入到電纜材料中，在2,4-二硝基苯肼的調節下，環氧化天然橡膠中的環氧基可以開環，與微晶纖維素表面的羥基發生反應，增加了微晶纖維素與橡膠基體間的相互作用，使微晶纖維素很好的分散在橡膠中，與改性填料等配合，提高了電纜料的強度、耐熱性和耐老化性；微晶纖維素、棉纖維與主料進行配合，形成互穿的網格結構，使本發明的拉伸性能、彈性性能和耐壓縮變形性能進一步得到提升；以硫磺、過氧化苯甲酸叔丁酯配合促進劑ZDC和促進劑DM形成交聯繫統，促進體系中橡膠大分子彼此交聯形成立體網格結構，增加體系的交聯密度，提高了體系的強度；在改性填料的製備過程中，以穀氨酸為配體，使其與氧化鈰和碳酸鈣進行作用，其中穀氨酸含有的羧基和氨基，可以和碳酸鈣以及氧化鈰的鈣和鈰結合形成羧酸鹽，提高了碳酸鈣和氧化鈰的分散性，改善了碳酸鈣耐酸性差的缺陷，加入體系中顯著提高了電纜料的強度、耐熱性和耐老化性。

具體實施方式

下面，通過具體實施例對本發明的技術方案進行詳細說明。

實施例1

本發明提出的一種改性天然橡膠電纜料，其原料按重量份包括：天然橡膠100份、反式1,4-聚異戊二烯橡膠10份、丁苯橡膠20份、環氧化天然橡膠5份、聚2,6-二甲基-1,4-苯醚10份、氧化鋅0.5份、硬脂酸3.5份、硫磺0.5份、過氧化苯甲酸叔丁酯2.5份、甲基丙烯酸鋅1份、微晶纖維素15份、棉纖維2份、改性填料25份、介孔分子篩2份、氧化鉻5份、磷鉬酸1份、羥基磷灰石12份、4-硝基鄰苯二甲酸二甲酯1份、茉莉酸甲酯5份、防老劑MB 0.5份、防老劑DNP 1.2份、防老劑ODA 0.2份、促進劑ZDC 1.3份、促進劑DM 0.1份、2,4-二硝基苯肼0.5份。

實施例2

本發明提出的一種改性天然橡膠電纜料，其原料按重量份包括：天然橡膠100份、反式1,4-聚異戊二烯橡膠30份、丁苯橡膠5份、環氧化天然橡膠15份、聚2,6-二甲基-1,4-苯醚3份、氧化鋅2份、硬脂酸1份、硫磺1.5份、過氧化苯甲酸叔丁酯1份、甲基丙烯酸鋅3.5份、微晶纖維素3份、棉纖維12份、改性填料10份、介孔分子篩5份、氧化鉻2份、磷鉬酸5份、羥基磷灰石3份、4-硝基鄰苯二甲酸二甲酯3份、茉莉酸甲酯2份、防老劑MB 1.8份、防老劑DNP 0.3份、防老劑ODA 1.1份、促進劑ZDC 0.2份、促進劑DM 0.5份、2,4-二硝基苯肼0.1份。

實施例3

本發明提出的一種改性天然橡膠電纜料，其原料按重量份包括：天然橡膠100份、反式1,4-聚異戊二烯橡膠18份、丁苯橡膠16份、環氧化天然橡膠7份、聚2,6-二甲基-1,4-苯醚7.2份、氧化鋅1份、硬脂酸2.3份、硫磺0.9份、過氧化苯甲酸叔丁酯2.2份、甲基丙烯酸鋅1.7份、微晶纖維素8份、棉纖維6份、改性填料21份、介孔分子篩3.8份、氧化鉻3.4份、磷鉬酸2.7份、羥基磷灰石8份、4-硝基鄰苯二甲酸二甲酯1.8份、茉莉酸甲酯4.3份、防老劑MB 1份、防老劑DNP 0.9份、防老劑ODA 0.7份、促進劑ZDC 1份、促進劑DM 0.3份、2,4-二硝基苯肼0.34份、矽烷偶聯劑KH-560 0.5份；

其中，所述環氧化天然橡膠的環氧值為0.5；

所述改性填料按照以下工藝進行製備：將碳酸鈣加入水中攪拌均勻得到質量分數為15％的料漿A；將氧化鈰加入水中攪拌均勻得到質量分數為5％的料漿B；按重量份將50份料漿A與50份料漿B混合後超聲分散100min，升溫至75℃，然後加入0.8份穀氨酸，攪拌反應3h，反應結束後經抽濾、洗滌、乾燥得到所述改性填料。

實施例4

本發明提出的一種改性天然橡膠電纜料，其原料按重量份包括：天然橡膠100份、反式1,4-聚異戊二烯橡膠25份、丁苯橡膠10份、環氧化天然橡膠11份、聚2,6-二甲基-1,4-苯醚6份、氧化鋅1.5份、硬脂酸1.8份、硫磺1.4份、過氧化苯甲酸叔丁酯1.6份、甲基丙烯酸鋅2.3份、微晶纖維素4.7份、棉纖維8份、改性填料18份、介孔分子篩4.3份、氧化鉻2.9份、磷鉬酸3.4份、羥基磷灰石6份、4-硝基鄰苯二甲酸二甲酯2.5份、茉莉酸甲酯3.7份、防老劑MB 1.3份、防老劑DNP 0.6份、防老劑ODA 1.1份、促進劑ZDC 0.6份、促進劑DM 0.5份、2,4-二硝基苯肼0.29份、矽烷偶聯劑KH-560 2份；

其中，所述環氧化天然橡膠的環氧值為0.67；

所述改性填料按照以下工藝進行製備：將碳酸鈣加入水中攪拌均勻得到質量分數為10％的料漿A；將氧化鈰加入水中攪拌均勻得到質量分數為10％的料漿B；按重量份將30份料漿A與80份料漿B混合後超聲分散70min，升溫至85℃，然後加入0.1份穀氨酸，攪拌反應5h，反應結束後經抽濾、洗滌、乾燥得到所述改性填料。

實施例5

本發明提出的一種改性天然橡膠電纜料，其原料按重量份包括：天然橡膠100份、反式1,4-聚異戊二烯橡膠20份、丁苯橡膠12份、環氧化天然橡膠8份、聚2,6-二甲基-1,4-苯醚6.6份、氧化鋅1.2份、硬脂酸2份、硫磺1.3份、過氧化苯甲酸叔丁酯2份、甲基丙烯酸鋅1.8份、微晶纖維素6份、棉纖維7份、改性填料20份、介孔分子篩4.2份、氧化鉻3份、磷鉬酸2.9份、羥基磷灰石6.6份、4-硝基鄰苯二甲酸二甲酯1.9份、茉莉酸甲酯4份、防老劑MB 1.2份、防老劑DNP 0.8份、防老劑ODA 0.9份、促進劑ZDC 0.7份、促進劑DM 0.38份、2,4-二硝基苯肼0.3份、矽烷偶聯劑KH-560 1.3份；

其中，所述環氧化天然橡膠的環氧值為0.6；

所述微晶纖維素為納米微晶纖維素，且直徑為8-15nm，長度為500-800nm；

所述改性填料按照以下工藝進行製備：將碳酸鈣加入水中攪拌均勻得到質量分數為12％的料漿A；將氧化鈰加入水中攪拌均勻得到質量分數為8％的料漿B；按重量份將38份料漿A與70份料漿B混合後超聲分散80min，升溫至80℃，然後加入0.6份穀氨酸，攪拌反應4h，反應結束後經抽濾、洗滌、乾燥得到所述改性填料。

以上所述，僅為本發明較佳的具體實施方式，但本發明的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術範圍內，根據本發明的技術方案及其發明構思加以等同替換或改變，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。