一种中压电缆用乙丙绝缘料的制备方法

摘要

本发明提供了一种中压电缆用乙丙绝缘料的制备方法。通过严格选材，经混炼-滤胶-风冷，优化生产工艺，控制中压绝缘料中的颗粒大小、数目、分散均匀程度制得的绝缘料，具备优异的电气性能、极佳的热老化性能，适用于矿用中压电缆。

权利要求

1.一种中压乙丙橡胶绝缘料的制备方法，其特征在于：工艺步骤如下：A 混炼

a) 将三元乙丙橡胶30~70份和乙丁橡胶30~70份投入密炼机，在80℃~100℃下混炼，混炼均匀；

b) 然后向密炼机投入活性剂5~13份，填料50~130份，混炼均匀；

c) 向密炼机投入石蜡2~8份、抗氧剂10~20份、偶联剂0.5~3份、塑化剂5~15份、补强剂10~35份，混炼均匀；

d) 接着向密炼机投入交联剂2~5份和交联助剂1~3份，混炼55s~65s，然后密炼机下胶，得胶料；

B 滤胶

将胶料在三辊碾页机上翻练，再经滤胶机滤胶，过滤网至少三层，滤胶温度控制在

80~100℃；

C 风冷

将滤好的胶料在开炼机上翻练，薄通2~3次，下胶至另一开炼机翻练，出胶得胶片，胶片经强制风冷，去除多余的水分，收胶，包装即得；

所述的B步骤，过滤网有三层，外层为150~200目金属网，中层为60~80目金属网，内层为150~200目金属网。

2.根据权利要求1所述的一种中压乙丙橡胶绝缘料的制备方法，其特征在于：所述的三元乙丙橡胶第三单体含量低于1%，门尼粘度[ML(1+4)125℃]为15~60，乙烯含量为

60%~80%。

3.根据权利要求1所述的一种中压乙丙橡胶绝缘料的制备方法，其特征在于：所述的乙丁橡胶由乙烯、丁烯和第三单体聚合而成，第三单体含量低于0.3%，乙烯含量为

70%~85%。

4.根据权利要求1所述的一种中压乙丙橡胶绝缘材料的制备方法，其特征在于：所述的活性剂为氧化锌和硬脂酸，其比例为4：3~10：1。

5.根据权利要求1所述的一种中压乙丙橡胶绝缘料的制备方法，其特征在于：所述的补强剂为气相法白炭黑。

6.根据权利要求1所述的一种中压乙丙橡胶绝缘料的制备方法，其特征在于：所述的填料为滑石粉或者碳酸钙中的任意一种或者两种与高岭土的组合。

7.根据权利要求6所述的一种中压乙丙橡胶绝缘料的制备方法，其特征在于：所述的滑石粉为橡胶级优等品，75μm试验筛筛余物质量分数≤0.1%。

8.根据权利要求6所述的一种中压乙丙橡胶绝缘料的制备方法，其特征在于：所述的碳酸钙为活性碳酸钙，45μm试验筛筛余物质量分数≤0.2%，铁质量分数＜0.08%，锰质量分数＜0.006%，活化度质量分数≥96%。

9.根据权利要求6所述的一种中压乙丙橡胶绝缘料的制备方法，其特征在于：高岭土为橡塑工业用煅烧优级高岭土，45μm试验筛筛余物质量分数≤3%，粒径＜2μm的含量为质量分数≥80%。

说明书

一种中压电缆用乙丙绝缘料的制备方法

技术领域

[0001] 本发明属于电缆料技术领域，具体涉及一种中压电缆用乙丙绝缘料的制备方法。

背景技术

[0002] 目前，国内煤矿用8.7/10kV中压电缆，海上石油平台用3.6/6kV~18/30kV中压电缆也越来越多采用乙丙橡皮做电缆绝缘。对于低压橡套电缆，只需考虑材料的机械性能、加工工艺性能和线缆火花机试验。但中压电缆则需要进行局部放电试验、耐压试验。解决该问题的关键就在于控制材料中大颗粒粒子的大小、数目、分散均匀程度。

[0003] 如CN201110299225.8，名称为“中压乙丙橡胶绝缘材料及制备方法”的发明专利。公开了一种中压乙丙橡胶绝缘材料及制备方法，材料组分及含量为三元乙丙橡胶15%-30%、二元乙丙橡胶9%-20%、线性低密度聚乙烯4%-10%、氧化锌4%-7%、硬脂酸0.1%-0.4%、超细滑石粉5%-35%、石蜡烃油4%-7%、石蜡0.5%-3%、煅烧陶土10%-30%、表面活性剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷0.1%-0.9%、防老剂4,4′双(α,α二甲基苄基)二苯胺0.4%-1.8%、硫化剂过氧化二异丙苯0.5%-1.5%、助硫化剂三聚氰酸三烯丙酯0.3%-1.4%。

[0004] 该专利仍存在如下缺点：

[0005] 1、该发明专利选用线性低密度聚乙烯作为基料之一与乙丙橡胶混合，塑料与橡胶的相容性不好。长期使用条件下，材料的性能有待考证。

[0006] 2、该发明专利防老剂选用4,4’双（α，α二甲基苄基）二苯胺，此类防老剂主要应用于氯丁橡胶、丁基橡胶、丁苯橡胶、天然橡胶和聚氨酯类胶黏剂，对乙丙橡胶的防老效果并不显著。

[0007] 3、该发明专利未指明解决中压乙丙绝缘料的技术关键在于填料颗粒的细度，大颗粒数目及颗粒分散程度，未提出滑石粉、碳酸钙和煅烧陶土等填料的技术指标。

[0008] 4、该发明专利中的制备方法中未出现滤胶这道关键工序，且在收片时使用滑石粉作胶片隔离剂，对于中压乙丙绝缘材料，易混入大颗粒杂质，构成隐患。

发明内容

[0009] 本发明为了解决上述技术问题，提供了一种中压电缆用乙丙绝缘料的制备方法。本发明工艺通过严格选材，优化生产工艺，控制中压绝缘材料中的颗粒大小、数目、分散均匀程度制得的绝缘材料，具备优异的电气性能、极佳的热老化性能。

[0010] 为实现上述发明目的，本发明采用如下的技术方案：

[0011] 一种中压乙丙橡胶绝缘料的制备方法，其特征在于：工艺步骤如下：

[0012] A 混炼

[0013] a) 将三元乙丙橡胶30~70份和乙丁橡胶30~70份投入密炼机，在80℃~100℃下混炼，混炼均匀；

[0014] b) 然后向密炼机投入活性剂5~13份，填料50~130份，混炼均匀。

[0015] c) 向密炼机投入石蜡2~8份、抗氧剂10~20份、偶联剂0.5~3份、塑化剂5~15份、补强剂10~35份，混炼均匀。

[0016] d) 接着向密炼机投入交联剂2~5份和交联助剂1~3份，混炼55s~65s，然后密炼机下胶，得胶料。

[0017] B 滤胶

[0018] 将胶料在三辊碾页机上翻练，再经滤胶机滤胶，过滤网至少三层，滤胶温度控制在80~100℃。

[0019] 优选地，所述的过滤网有三层，外层为150~200目金属网，中层为60~80目金属网，最内层为150~200目金属网，

[0020] C 风冷

[0021] 将滤好的胶料在开炼机上翻练，薄通2~3次，下胶至另一开炼机翻练，出胶得胶片，胶片经强制风冷，去除多余的水分，收胶，包装即得。

[0022] 所述胶片的厚度为2.5~3.5mm，如果胶片出胶厚度小于2.5mm，则会使得生产效率降低；胶片厚度大于3.5mm，则会因胶片过厚而不能完全冷透，因此2.5~3.5mm是折中生产效率和冷却结果得到最优厚度。

[0023] 本发明所述的三元乙丙橡胶第三单体含量低于1%，门尼粘度[ML(1+4)125℃]（125℃时的ML 1+4）为15~60，乙烯含量范围在60%~80%之间。具有以下优点：

[0024] 1、三元乙丙橡胶是乙烯、丙烯再加入第三单体而合成的橡胶弹性体，通常第三单体的加入是为引入双键以便使用传统的方法对乙丙橡胶进行硫化。第三单体的含量越高，乙丙的耐高温和耐电压能力会有所下降，本配方要求三元乙丙中第三单体的含量低于1%，就是为提高材料的耐电压能力。

[0025] 2、门尼粘度[ML(1+4)125℃]为15~60的乙丙材料加工性能好。

[0026] 3、中压绝缘材料要求材料的损耗因数小于0.005，三元乙丙中，乙烯含量为40%~60%时，损耗因数较乙烯含量为60%~80%要大，当乙烯含量大于80%，合成的乙丙材料就是硬质塑料，所以选取乙烯含量为60%~80%的三元乙丙橡胶做中压乙丙电缆料的绝缘。

[0027] 本发明所述的乙丁橡胶是由乙烯、丁烯和第三单体聚合而成，第三单体含量低于0.3%，其乙烯含量在70%~85%之间。控制第三单体含量和乙烯含量主要也是基于提高材料耐电压性能和降低材料损耗因数。

[0028] 本发明所述的活性剂为氧化锌和硬脂酸，其比例为4：3~10：1。硬脂酸作活性剂还附有润滑的作用，配以氧化锌的加入可产生协同效应。

[0029] 本发明所述的补强剂为白炭黑，优先选用气相法白炭黑。由于气相法白炭黑的颗2
粒直径小于100nm，比表面积为100~400m/g，颗粒直径越小，则补强效果越好。

[0030] 本发明的有益效果在于：

[0031] 1、本发明的工艺流程为混炼-滤胶-风冷，首次将风冷技术引入制胶工艺，通过风冷去掉多余水分，减少在加工材料的过程可能存在引入杂质颗粒的隐患，有效保证了中压乙丙绝缘材料的质量。

[0032] 2、由于在中压电缆的型式试验中，包括有局部放电，影响局部放电实验结果的主要因素是材料中的大颗粒成分，所以本发明对材料的颗粒大小进行非常严格的控制。本发明工艺在滤胶工序中采用三层滤网技术，并通过对滤网大小的严格控制，去除胶料中可能存在的大颗粒杂质；同时在收胶工序中，摒弃滑石粉隔离剂，避免了大颗粒杂质的引入，更好地保证了材料的质量。最终使材料具备优异的电气性能、极佳的热老化性能，适用于矿用中压电缆。

[0033] 3、本发明工艺在选材时，首次将三元乙丙橡胶和乙丁橡胶作为中压乙丙绝缘料的基料，两种橡胶相容性好，加工工艺性能优异。且乙丁橡胶的最大的优点是耐热老化性能好，单价比三元乙丙橡胶更便宜，在保证橡胶优异性能的同是地，节约了成本。

[0034] 4、本发明在对三元乙丙橡胶和乙丁橡胶选材时，严格控制第三单体的含量，有效提高了材料的耐电压能力和绝缘能力，有效降低材料的损耗。

[0035] 5、本发明选用气相法白炭黑作为补强剂，是由于气相法白炭黑的颗粒直径小于2
100nm，比表面积为100~400m/g，颗粒直径越小，则补强效果越好。

[0036] 6、本发明对填料的颗粒大小进行严格控制，选用粒度细，指标明确的碳酸钙、滑石粉以及煅烧高岭土作填料，杜绝了大颗粒杂质粒子的存在，且小颗粒的材料能分散的更均匀，材料的性能也更好。本发明选用氧化锌和硬脂酸作为活性剂，并控制比例为4：3~10：1。硬脂酸作活性剂还附有润滑的作用，配以氧化锌的加入可产生协同效应，保证了填料的均匀分散。

具体实施方式

[0037] 下面结合具体实施方式对本发明的实质性内容作进一步详细的描述。

[0038] 实施例1

[0039] 一种中压乙丙橡胶绝缘料的制备方法，工艺步骤如下：

[0040] A 混炼

[0041] a) 将三元乙丙橡胶50份和乙丁橡胶50份投入密炼机，在90℃下混炼，混炼均匀；

[0042] b) 然后向密炼机投入活性剂10份，填料60份，混炼均匀。

[0043] c) 向密炼机投入石蜡3份、抗氧剂20份、偶联剂1.5份、塑化剂10份、补强剂20份，混炼均匀。

[0044] d) 接着向密炼机投入交联剂3份和交联助剂2份，混炼58s，然后密炼机下胶，得胶料。

[0045] B 滤胶

[0046] 将胶料在三辊碾页机上翻练，再经滤胶机滤胶，过滤网为四层，滤胶温度控制在90℃。

[0047] C 风冷

[0048] 将滤好的胶料在开炼机上翻练，薄通2次，下胶至另一开炼机翻练，出胶得胶片，胶片经强制风冷，去除多余的水分，收胶，包装即得。

[0049] 实施例2

[0050] 一种中压乙丙橡胶绝缘料的制备方法，工艺步骤如下：

[0051] A 混炼

[0052] a) 将三元乙丙橡胶30份和乙丁橡胶30份投入密炼机，在80℃下混炼，混炼均匀；

[0053] b) 然后向密炼机投入4份氧化锌和1份硬脂酸，20份滑石粉和30份高岭土，混炼均匀。

[0054] c) 向密炼机投入石蜡2份、抗氧剂10份、偶联剂0.5份、塑化剂5份、补强剂10份，混炼均匀。

[0055] d) 接着向密炼机投入交联剂2份和交联助剂1份，混炼55s，然后密炼机下胶，得胶料。

[0056] B 滤胶

[0057] 将胶料在三辊碾页机上翻练，再经滤胶机滤胶，过滤网为三层，滤胶温度控制在80℃。

[0058] C 风冷

[0059] 将滤好的胶料在开炼机上翻练，薄通2次，下胶至另一开炼机翻练，出胶得胶片，胶片经强制风冷，去除多余的水分，收胶，包装即得。

[0060] 本发明所述的交联剂为过氧化二异丙苯（DCP）或二-过氧化叔丁基二异丙苯（BIBP）或二者的组合。

[0061] 本发明所述的交联助剂为三烯丙基异氰尿酸酯（TAIC）或三聚氰酸三烯丙酯（TAC）或二者的组合。

[0062] 本发明所述的加工助剂为固体石蜡。

[0063] 本发明所述的抗氧剂为四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯（抗氧剂1010）或4,4'-硫代双(6-叔丁基-3-甲基苯酚)（抗氧剂300）或XH-3或三者的任意组合。

[0064] 本发明所述的偶联剂为乙烯基三乙酰氧基硅烷（A-151）或乙烯基三甲氧基硅烷（A-171）或乙烯基三（甲氧基乙氧基）硅烷（A-172）或三者的任意组合。

[0065] 实施例3

[0066] 一种中压乙丙橡胶绝缘料的制备方法，工艺步骤如下：

[0067] A 混炼

[0068] a) 将三元乙丙橡胶70份和乙丁橡胶70份投入密炼机，在100℃下混炼，混炼均匀；

[0069] b) 然后向密炼机投入10份氧化锌和3份硬脂酸，40份碳酸钙和90份高岭土，混炼均匀。

[0070] c) 向密炼机投入石蜡8份、抗氧剂20份、偶联剂3份、偏苯三酸三辛酯15份、白炭黑35份，混炼均匀。

[0071] d) 接着向密炼机投入交联剂5份和交联助剂3份，混炼65s，然后密炼机下胶，得胶料。

[0072] B 滤胶

[0073] 将胶料在三辊碾页机上翻练，再经滤胶机滤胶，过滤网为三层，滤胶温度控制在100℃。

[0074] C 风冷

[0075] 将滤好的胶料在开炼机上翻练，薄通2次，下胶至另一开炼机翻练，出胶得胶片，胶片经强制风冷，去除多余的水分，收胶，包装即得。

[0076] 本发明所述的交联剂为过氧化二异丙苯（DCP）或二-过氧化叔丁基二异丙苯（BIBP）或二者的组合。

[0077] 本发明所述的交联助剂为三烯丙基异氰尿酸酯（TAIC）或三聚氰酸三烯丙酯（TAC）或二者的组合。

[0078] 本发明所述的加工助剂为固体石蜡。

[0079] 本发明所述的抗氧剂为四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯（抗氧剂1010）或4,4'-硫代双(6-叔丁基-3-甲基苯酚)（抗氧剂300）或XH-3或三者的任意组合。

[0080] 本发明所述的偶联剂为乙烯基三乙酰氧基硅烷（A-151）或乙烯基三甲氧基硅烷（A-171）或乙烯基三（甲氧基乙氧基）硅烷（A-172）或三者的任意组合。

[0081] 实施例4

[0082] 一种中压乙丙橡胶绝缘料的制备方法，工艺步骤如下：

[0083] A 混炼

[0084] a) 将三元乙丙橡胶45份和乙丁橡胶50份投入密炼机，在85℃下混炼2min，混炼均匀；

[0085] 所述的三元乙丙橡胶第三单体含量低于1%，门尼粘度[ML(1+4)125℃]为15，乙烯含量为60%。

[0086] 所述的乙丁橡胶由乙烯、丁烯和第三单体聚合而成，第三单体含量低于0.3%，乙烯含量为70%。

[0087] b) 然后向密炼机投入活性剂10份氧化锌和1份硬脂酸，30份碳酸钙和80份高岭土，混炼3min，混炼均匀。

[0088] c) 向密炼机投入石蜡5份、抗氧剂15份、偶联剂1.5份、偏苯三酸三辛酯6份、气相法白炭黑25份，混炼3min，混炼均匀。

[0089] d) 接着向密炼机投入交联剂3份和交联助剂1.5份，混炼60s，然后密炼机下胶，得胶料。

[0090] B 滤胶

[0091] 将胶料在三辊碾页机上翻练，再经滤胶机滤胶，过滤网为5层，滤胶温度控制在95℃。

[0092] C 风冷

[0093] 将滤好的胶料在开炼机上翻练，薄通3次，下胶至另一开炼机翻练，出胶得胶片，胶片经强制风冷，去除多余的水分，收胶，包装即得。

[0094] 实施例5

[0095] 一种中压乙丙橡胶绝缘料的制备方法，工艺步骤如下：

[0096] A 混炼

[0097] a) 将三元乙丙橡胶65份和乙丁橡胶60份投入密炼机，在92℃下混炼2min，混炼均匀；

[0098] 所述的三元乙丙橡胶第三单体含量低于1%，门尼粘度[ML(1+4)125℃]为15，乙烯含量为80%。

[0099] 所述的乙丁橡胶由乙烯、丁烯和第三单体聚合而成，第三单体含量低于0.3%，乙烯含量为85%。

[0100] b) 然后向密炼机投入活性剂4份氧化锌和3份硬脂酸，20份碳酸钙、20份滑石粉和80份高岭土，混炼3min，混炼均匀。

[0101] c) 向密炼机投入石蜡7份、抗氧剂15份、偶联剂2.5份、偏苯三酸三辛酯12份、气相法白炭黑15份，混炼3min，混炼均匀。

[0102] d) 接着向密炼机投入交联剂4份和交联助剂1.5份，混炼62s，然后密炼机下胶，得胶料。

[0103] B 滤胶

[0104] 将胶料在三辊碾页机上翻练，再经滤胶机滤胶，过滤网为三层，滤胶温度控制在85℃。

[0105] 所述的过滤网外层为150目金属网，中层为60目金属网，内层为150目金属网。

[0106] C 风冷

[0107] 将滤好的胶料在开炼机上翻练，薄通2次，下胶至另一开炼机翻练，出胶得胶片，胶片经强制风冷，去除多余的水分，收胶，包装即得。

[0108] 实施例6

[0109] 一种中压乙丙橡胶绝缘料的制备方法，工艺步骤如下：

[0110] A 混炼

[0111] a) 将三元乙丙橡胶56份和乙丁橡胶62份投入密炼机，在88℃下混炼3min，混炼均匀；

[0112] b) 然后向密炼机投入活性剂8份氧化锌和2份硬脂酸，25份碳酸钙、20份滑石粉和75份高岭土，混炼3min，混炼均匀。

[0113] c) 向密炼机投入石蜡6份、抗氧剂18份、偶联剂2.5份、偏苯三酸三辛酯8份、气相法白炭黑26份，混炼3min，混炼均匀。

[0114] d) 接着向密炼机投入交联剂2.5份和交联助剂1.8份，混炼58s，然后密炼机下胶，得胶料。

[0115] B 滤胶

[0116] 将胶料在三辊碾页机上翻练，再经滤胶机滤胶，过滤网为三层，滤胶温度控制在88℃。

[0117] 所述的过滤网外层为200目金属网，中层为80目金属网，内层为200目金属网。

[0118] C 风冷

[0119] 将滤好的胶料在开炼机上翻练，薄通3次，下胶至另一开炼机翻练，出胶得胶片，胶片经强制风冷，去除多余的水分，收胶，包装即得。

[0120] 所述的滑石粉为橡胶级优等品，75μm试验筛筛余物质量分数≤0.1%。

[0121] 实施例7

[0122] 一种中压乙丙橡胶绝缘料的制备方法，工艺步骤如下：

[0123] A 混炼

[0124] a) 将三元乙丙橡胶50份和乙丁橡胶50份投入密炼机，在92℃下混炼3min，混炼均匀；

[0125] b) 然后向密炼机投入8份氧化锌和2份硬脂酸，20份碳酸钙、26.5份滑石粉和40份高岭土，混炼3min，混炼均匀。

[0126] c) 向密炼机投入石蜡4份、四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯6从份、6份XH-3、乙烯基三（甲氧基乙氧基）硅烷1.5份、偏苯三酸三辛酯12份、白炭黑20份，混炼3min，混炼均匀。

[0127] d) 接着向密炼机投入过氧化物二异丙苯3份和三烯丙基异氰尿酸酯1份，混炼63s，然后密炼机下胶，得胶料。

[0128] B 滤胶

[0129] 将胶料在三辊碾页机上翻练，再经滤胶机滤胶，过滤网为三层，滤胶温度控制在80~100℃。

[0130] 所述的过滤网外层为160目金属网，中层为70目金属网，内层为160目金属网。

[0131] C 风冷

[0132] 将滤好的胶料在开炼机上翻练，薄通2次，下胶至另一开炼机翻练，出胶得厚度为3±0.5mm的胶片，胶片经强制风冷，去除多余的水分，收胶，包装即得。

[0133] 所述的滑石粉为橡胶级优等品，75μm试验筛筛余物质量分数≤0.1%。

[0134] 所述的碳酸钙为活性碳酸钙，45μm试验筛筛余物质量分数≤0.2%，铁质量分数＜0.08%，锰质量分数＜0.006%，活化度质量分数≥96%。

[0135] 实施例8

[0136] 一种中压乙丙橡胶绝缘料的制备方法，工艺步骤如下：

[0137] A 混炼

[0138] a) 将三元乙丙橡胶60份和乙丁橡胶40份投入密炼机，在96℃下混炼3min，混炼均匀；

[0139] b) 然后向密炼机投入8份氧化锌和2份硬脂酸，26.5份活性碳酸钙、30份滑石粉和30份煅烧优级高岭土，混炼3min，混炼均匀。

[0140] c) 向密炼机投入石蜡2~8份、4,4'-硫代双(6-叔丁基-3-甲基苯酚)6份和6份XH-3、乙烯基三（甲氧基乙氧基）硅烷0.5份、乙烯基三乙酰氧基硅烷1份、偏苯三酸三辛酯12份、白炭黑20份，混炼3min，混炼均匀。

[0141] d) 接着向密炼机投入二-过氧化叔丁基二异丙苯3份和三聚氰酸三烯丙酯1份，混炼58s，然后密炼机下胶，得胶料。

[0142] B 滤胶

[0143] 将胶料在三辊碾页机上翻练，再经滤胶机滤胶，过滤网为三层，滤胶温度控制在86℃。

[0144] 所述的过滤网外层为180目金属网，中层为75目金属网，内层为180目金属网。

[0145] C 风冷

[0146] 将滤好的胶料在开炼机上翻练，薄通2次，下胶至另一开炼机翻练，出胶得胶片，胶片经强制风冷，去除多余的水分，收胶，包装即得。

[0147] 所述的滑石粉为橡胶级优等品，75μm试验筛筛余物质量分数≤0.1%。

[0148] 所述的碳酸钙为活性碳酸钙，45μm试验筛筛余物质量分数≤0.2%，铁质量分数＜0.08%，锰质量分数＜0.006%，活化度质量分数≥96%。

[0149] 所述的高岭土为橡塑工业用煅烧优级高岭土，45μm试验筛筛余物质量分数≤3%，粒径＜2μm的含量为质量分数≥80%。