用于数据线的抗弯折橡胶材料及其制备方法转让专利
申请号 : CN202110222432.7
文献号 : CN112940188B
文献日 : 2022-04-29
发明人 : 刘国清 , 郑仁富 , 邓秋生
申请人 : 深圳市台钜电工有限公司
摘要 :
权利要求 :
1.一种用于数据线的抗弯折橡胶材料,其特征在于,所述抗弯折橡胶材料由如下重量份的组分制成:三元乙丙橡胶乳液100‑125份,粉煤灰40‑55份,硅酸盐水泥10‑20份,不饱和硫化剂2.1‑2.35份,引发剂0.2‑0.4份,偶联剂0.8‑0.95份;所述不饱和硫化剂选用乙烯基三甲氧基硅烷或乙烯基二甲基乙氧基硅烷;所述偶联剂选用双(二辛氧基焦磷酸酯基)乙撑钛酸酯或三异硬酯酸钛酸异丙酯;所述用于数据线的抗弯折橡胶材料的制备方法包括以下步骤:
(1)按重量份称取硅酸盐水泥与粉煤灰并混合搅拌,得到混合物1,备用;
(2)按重量份称取三元乙丙橡胶乳液和偶联剂,将偶联剂与混合物1加入三元乙丙橡胶乳液中,充分搅拌后得到混合物2,备用;
(3)按照重量份称取引发剂和不饱和硫化剂,将引发剂和不饱和硫化剂加入混合物2中,充分搅拌后得到混合物3;
(4)将混合物3加入混炼设备中,在70‑90℃下混炼,然后在平板硫化机上硫化后得到抗弯折橡胶材料。
2.根据权利要求1所述的用于数据线的抗弯折橡胶材料,其特征在于:所述抗弯折橡胶材料由如下重量份的组分制成:三元乙丙橡胶乳液100‑125份,粉煤灰47‑51份,硅酸盐水泥
14‑19份,不饱和硫化剂2.1‑2.35份,引发剂0.2‑0.4份,偶联剂0.8‑0.95份。
3.根据权利要求1所述的用于数据线的抗弯折橡胶材料,其特征在于:所述硅酸盐水泥的比表面积为320m²/kg‑340m²/kg。
4.根据权利要求1所述的用于数据线的抗弯折橡胶材料,其特征在于:所述粉煤灰选用F类I级粉煤灰或F类II级粉煤灰。
5.根据权利要求1所述的用于数据线的抗弯折橡胶材料,其特征在于:所述引发剂选用过氧化二苯甲酰或者偶氮二异丁基脒盐酸盐。
6.根据权利要求1所述的用于数据线的抗弯折橡胶材料,其特征在于:配方中还包括重量份为10‑14份的稳定剂,所述稳定剂选用温轮胶。
7.权利要求1‑6任一所述的用于数据线的抗弯折橡胶材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)按重量份称取硅酸盐水泥与粉煤灰并混合搅拌,得到混合物1,备用;
(2)按重量份称取三元乙丙橡胶乳液和偶联剂,将偶联剂与混合物1加入三元乙丙橡胶乳液中,充分搅拌后得到混合物2,备用;
(3)按照重量份称取引发剂和不饱和硫化剂,将引发剂和不饱和硫化剂加入混合物2中,充分搅拌后得到混合物3;
(4)将混合物3加入混炼设备中,在70‑90℃下混炼,然后在平板硫化机上硫化后得到抗弯折橡胶材料。
说明书 :
用于数据线的抗弯折橡胶材料及其制备方法
技术领域
背景技术
过程中,数据线容易发生弯折,发生弯折时橡胶保护层容易因受力集中而产生裂纹。为了提
高数据线的抗弯折性能,需要对用于生产橡胶保护套的橡胶材料进行改性。
三元乙丙橡胶100份,粉煤灰145‑155份,防老剂0.98‑1.02份,促进剂1.47‑1.53份,硫化剂
2.45‑2.55份,交联剂1.47‑1.53份,偶联剂0.98‑1.02份,硬脂酸0.59‑0.61份,橡胶操作油
18.8‑19.2份。通过在三元乙丙橡胶中添加粉煤灰填料,以提高三元乙丙橡胶的抗拉强度和
断后伸长率。
合位点少,导致粉煤灰与三元乙丙橡胶的相容性差,不利于提升三元乙丙橡胶的抗拉强度
以及弯曲强度。
发明内容
0.2‑0.4份,偶联剂0.8‑0.95份。
应,使得玻璃微珠表面致密的二氧化硅层解离,并转化为水化硅酸钙凝胶。二氧化硅层解离
之后,玻璃微珠内部疏松多孔的结构使得粉煤灰的比表面积增大,粉煤灰与三元乙丙橡胶
的结合位点数量增加,从而增强了粉煤灰与三元乙丙橡胶的相容性和结合能力,提高了粉
煤灰对三元乙丙橡胶的抗拉强度以及弯曲强度的改善效果。
份,不饱和硫化剂2.1‑2.35份,引发剂0.2‑0.4份,偶联剂0.8‑0.95份。
添加量过少时,粉煤灰和硅酸盐水泥在三元乙丙橡胶中过于分散,同样会导致改良效果下
降。上述组分中,粉煤灰与硅酸盐水泥的含量均得到进一步的限制,因此由上述组分制成的
抗弯折橡胶材料成型之后,具有更加优异的弯曲强度和抗拉强度。
2 2
应放热较为集中,对三元乙丙橡胶乳液的稳定性造成影响。比表面积在320m/kg‑340m/kg
之间的硅酸盐水泥兼具有反应活性高、水化反应过程放热平缓,对三元乙丙橡胶乳液的稳
定性影响小的有益效果。
II级粉煤灰相比,F类I级粉煤灰的比表面积更大,能够为三元乙丙橡胶提供更多的结合位
点,从而提高了粉煤灰与三元乙丙橡胶的相容性,使三元乙丙橡胶具有更高的抗拉强度和
弯曲强度。
中发生水化之后,水化产物使三元乙丙橡胶乳液具有一定的碱性,在碱性环境下,硅氧键水
解产生硅醇基。硅醇基发生缩合反应,使三元乙丙橡胶的碳链之间形成立体交联结构,提高
了三元乙丙橡胶的交联程度,从而提高了三元乙丙橡胶的抗拉强度和弯曲强度。与乙烯基
二甲基乙氧基硅烷相比,乙烯基三甲氧基硅烷的硅氧键水解产生的硅醇基数量更多,因此
硅醇基发生缩合时产生的交联结构具有更高的立体度,从而能够更好地提高三元乙丙橡胶
的抗拉强度和弯曲强度。
甲酰能够夺取三元乙丙橡胶主链上的氢,使三元乙丙橡胶主链上形成额外的双键,增加了
三元乙丙橡胶的硫化节点,从而使提高了三元乙丙橡胶的硫化程度,对三元乙丙橡胶的抗
拉强度和弯曲强度具有更好的提升效果。
基焦磷酸酯基)乙撑钛酸酯与三异硬酯酸钛酸异丙酯均能够与羟基结合,并且将链状结构
缠绕在三元乙丙橡胶的主链上,从而改善了粉煤灰与三元乙丙橡胶之间的界面状态,提高
了粉煤灰与三元乙丙橡胶的相容性,增加了三元乙丙橡胶的弯曲强度和抗拉强度。与三异
硬酯酸钛酸异丙酯相比,双(二辛氧基焦磷酸酯基)乙撑钛酸酯中的焦磷酸基还能够与水化
硅酸钙凝胶中的钙形成螯合物,因此对粉煤灰具有更优秀的结合能力,进一步改善了三元
乙丙橡胶与粉煤灰的相容性,使三元乙丙橡胶具有更高的弯曲强度和抗拉强度。
轮胶中含有大量的羟基,羟基与粉煤灰表面的水化硅酸钙凝胶之间形成氢键,从而提高了
三元乙丙橡胶与粉煤灰之间的结合程度,提高了三元乙丙橡胶的抗拉强度和弯曲强度。而
且,温轮胶具有较高的粘结强度,当三元乙丙橡胶发生弯折时,温轮胶能够抑制三元乙丙橡
胶中裂纹的扩展进程,减少三元乙丙橡胶在使用过程中由于产生裂纹而使得抗弯折性能下
降的可能。
于玻璃微珠表面的二氧化硅层的解离。与硅酸盐水泥发生火山灰质反应之后,粉煤灰的比
表面积增大,并在偶联剂的作用下与三元乙丙橡胶发生偶联,然后混炼设备中与三元乙丙
橡胶充分混合,最终在平板硫化机中硫化,得到抗拉强度和弯曲强度均有所提高的抗弯折
橡胶材料。
中,从而增大了粉煤灰的比表面积,增加了粉煤灰与三元乙丙橡胶的结合位点数量,增强了
粉煤灰与三元乙丙橡胶的结合能力,提高了三元乙丙橡胶的抗拉强度与弯曲强度。
三元乙丙橡胶进行硫化,其中乙烯基三甲氧基硅烷的硅氧键水解产生的硅醇基数量更多,
因此硅醇基发生缩合时产生的交联结构具有更高的立体度,从而能够更好地提高三元乙丙
橡胶的抗拉强度和弯曲强度。
化,与偶氮二异丁基脒盐酸盐相比,过氧化二苯甲酰能够在三元乙丙橡胶的主链上形成额
外的硫化位点,从而提高了三元乙丙橡胶的硫化程度,使三元乙丙橡胶具有更好的抗拉强
度与弯曲强度。
面的二氧化硅层形成的水化硅酸钙凝胶结合,提高粉煤灰与三元乙丙橡胶的相容性。其中,
双(二辛氧基焦磷酸酯基)乙撑钛酸酯能够与水化硅酸钙凝胶中的钙形成螯合物,进一步增
加粉煤灰与三元乙丙橡胶的相容性,从而使三元乙丙橡胶具有更高的抗拉强度与弯曲强
度。
剂的作用下与三元乙丙橡胶发生偶联,然后在混炼设备中与三元乙丙橡胶充分混合,最终
在平板硫化机中硫化,得到抗拉强度和弯曲强度均有所提高的抗弯折橡胶材料。
具体实施方式
II级粉煤灰;硅酸盐水泥为产自唐山弘也水泥有限公司的P·I42.5硅酸盐水泥,且硅酸盐
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水泥的比表面积为330m/kg;偶氮二异丁基脒盐酸盐产自湖北鑫润德化工有限公司,CAS编
号为2997‑92‑4;过氧化二苯甲酰产自淄博中实化工有限公司;乙烯基三甲氧基硅烷为产自
青岛恒达众诚科技有限公司;乙烯基二甲基乙氧基硅烷产自武汉华翔科洁生物技术有限公
司;三异硬酯酸钛酸异丙酯产自南京优普化工有限公司;双(二辛氧基焦磷酸酯基)乙撑钛
酸酯产自黄山市科贝瑞新材料科技有限公司;温轮胶产自郑州裕和食品添加剂有限公司。
硅烷2.27kg。其中,三元乙丙橡胶产自安徽立信橡胶科技有限公司。
在平板硫化机上硫化后得到抗弯折橡胶材料。
胶材料。
酸盐水泥的添加量过多时,由于粉煤灰和水泥的团聚现象均得到加强,反而使得粉煤灰与
三元乙丙橡胶的接触位点数量减少。因此,实施例4的三元乙丙橡胶具有较高的拉伸强度、
断裂伸长率、撕裂强度以及弯曲强度。
使得玻璃微珠表面致密的二氧化硅层解离,解离之后的二氧化硅层在硅酸盐水泥水化产物
的作用下转化为水化硅酸钙凝胶层,玻璃微珠内部疏松多孔的结构使得粉煤灰的比表面积
增大,从而增加了粉煤灰与三元乙丙橡胶的结合位点数量,提高了粉煤灰与三元乙丙橡胶
的相容性和结合能力,从而使实施例4中橡胶材料的拉伸强度、断裂伸长率、撕裂强度以及
弯曲强度均优于对比例1。并且,由于粉煤灰的比表面积增大,实施例4的粉煤灰用量也明显
小于对比例1,从而提高了粉煤灰的利用率。
得粉煤灰难以与三元乙丙橡胶结合。实施例4中,硅酸盐水泥通过火山灰质反应将玻璃微珠
表面致密的二氧化硅层转化为水化硅酸钙凝胶,使得玻璃微珠内部的的多孔结构与三元乙
丙橡胶乳液接触,从而增大了粉煤灰的比表面积,提高了粉煤灰与三元乙丙橡胶的结合能
力,因此实施例4中的三元乙丙橡胶具有更高的拉伸强度、断裂伸长率、撕裂强度以及弯曲
强度。
相比,粉煤灰中的玻璃微珠仍然具有致密的二氧化硅层,因此粉煤灰与三元乙丙橡胶的相
容性较差。而实施例4中在水的参与下,硅酸盐水泥能够发生水化,并通过火山灰质反应破
坏玻璃微珠表面的二氧化硅层,提高粉煤灰与三元乙丙橡胶的相容性,使得实施例4中三元
乙丙橡胶的拉伸强度、断裂伸长率、撕裂强度以及弯曲强度均高于对比例3。
比例4相比,实施例4中偶联剂有有充足的时间发挥偶联作用,因此进行混炼和硫化时,偶联
结构不易被破坏,从而使得实施例4中三元乙丙橡胶的拉伸强度、断裂伸长率、撕裂强度以
及弯曲强度均高对比例4。
F类I级粉煤灰的粒径更小,因此比表面积较大,从而在与硅酸盐水泥反应时具有更高的活
性,提高了玻璃微珠表面的二氧化硅层的解离程度,使得实施例7与实施例4相比具有更高
的拉伸强度、断裂伸长率、撕裂强度以及弯曲强度。
甲酰除了产生自由基,通过自由基引发三元乙丙橡胶的硫化之外,还能够进攻三元乙丙橡
胶的主链,并夺取三元乙丙橡胶主链上的氢,使三元乙丙橡胶主链上产生额外的双键,增加
了不饱和硫化剂与三元乙丙橡胶的结合位点,使三元乙丙橡胶的交联结构更加立体化,因
此实施例8与实施例7相比具有更高的拉伸强度、断裂伸长率、撕裂强度以及弯曲强度。
数量更多,因此硅醇基发生缩合时产生的交联结构具有更高的立体度,使得实施例9的三元
乙丙橡胶与实施例8相比具有更高的拉伸强度、断裂伸长率、撕裂强度以及弯曲强度。
丙酯的链状结构与三元乙丙橡胶的主链缠绕,从而对粉煤灰与三元乙丙橡胶进行了偶联。
而双(二辛氧基焦磷酸酯基)乙撑钛酸酯除了起到与三异硬酯酸钛酸异丙酯相同的偶联作
用之外,还能够通过焦磷酸基与水化硅酸钙凝胶中的钙形成螯合物,从而进一步提高了偶
联效果,使得实施例10与实施例9相比,具有更高的拉伸强度、断裂伸长率、撕裂强度以及弯
曲强度。
橡胶的主链互相缠绕,另一方面,温轮胶中含有的大量羟基与水化硅酸钙凝胶形成氢键,从
而进一步提高了粉煤灰与三元乙丙橡胶的结合程度,因此实施例11与实施例10相比,具有
更高的拉伸强度、断裂伸长率、撕裂强度以及弯曲强度。除此之外,温轮胶自身具有的高粘
结强度还抑制了三元乙丙橡胶中裂纹的扩展进程,减少了三元乙丙橡胶由于老化而开裂的
可能。
丙橡胶主链的活动,从而对三元乙丙橡胶的抗弯折能力有一定的影响,因此,实施例12中的
三元乙丙橡胶具有较高的拉伸强度、断裂伸长率、撕裂强度以及弯曲强度。
申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。