说明书一种电缆用改性丁腈橡胶护套材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及丁腈橡胶技术领域，尤其涉及一种电缆用改性丁腈橡胶护套材 料及其制备方法。
背景技术
随着工业领域快速发展，传统的橡胶材料已经满足不了当代电缆护套材料 的设计和使用要求，目前经常使用玻璃纤维来增强电缆护套材料，其成本低且 强度适中，耐热、耐屈挠性能较好，多年来已被广泛使用以解决多种问题，但 使用这些材料会导致严重的环境问题，天然纤维复合橡胶材料是电缆护套领域 的新方向，事实上，大部分植物纤维复合材料性能较低，热稳定性及与其他物 料的粘结性差，如何制备一种热稳定及力学性能好，环保，成本低的电缆用护 套材料成为目前需要解决的技术问题。
发明内容
本发明提出了一种电缆用改性丁腈橡胶护套材料及其制备方法，环保，成 本低，热稳定性及力学性能优异。
本发明提出的一种电缆用改性丁腈橡胶护套材料，其原料按重量份包括： 丁腈橡胶50-60份，顺丁橡胶40-50份，硫磺1-2份，氧化锌2-5份，防老剂 OPPD 1-1.5份，微晶石蜡0.5-1份，硬脂酸2-4份，改性椰子壳纤维50-70份， 碳黑N330 40-50份，乙二酸二辛酯1-2份，促进剂NS 1-2份，苄基胺1-1.5 份，偶联剂KH-550 1-2份，马来酸酐接枝聚丙烯1-2份，高岭土20-30份，混 气炭黑15-30份；
在改性椰子壳纤维的制备过程中，将椰子壳纤维浸泡于NaOH溶液中，晾干， 然后浸于冰醋酸中，将析出的纤维过滤，置于含有若干滴浓硫酸的醋酸酐中浸 泡，过滤，水洗至中性，烘干至恒重；然后置于烘箱中，在热空气中恒温放置 4h；然后放入高锰酸钾的丙酮溶液中浸泡，过滤，烘干至恒重，得到改性椰子 壳纤维。
优选地，丁腈橡胶、顺丁橡胶、改性椰子壳纤维的重量比为55-60：45-50： 60-65。
优选地，改性椰子壳纤维、偶联剂KH-550的重量比为60-65：1.5-2。
优选地，在改性椰子壳纤维的制备过程中，将椰子壳纤维浸泡于浓度为 1-3g/L的NaOH溶液中20-25h，晾干，然后浸于冰醋酸中1-2h，将析出纤维的 溶液过滤，置于含有2-5滴浓硫酸的醋酸酐中浸泡10-15min，过滤，水洗至中 性，烘干至恒重；然后置于烘箱中，在150-155℃热空气中真空恒温处理4-8h； 然后放入质量分数为2-5％的高锰酸钾的丙酮溶液中浸泡15-28min，过滤，烘干 至恒重，得到改性椰子壳纤维。
优选地，在改性椰子壳纤维的制备过程中，将椰子壳纤维浸泡于浓度为 1.5-2.5g/L的NaOH溶液中21-23h，晾干，然后浸于冰醋酸中1-2h，将析出纤 维的溶液过滤，置于含有3-4滴浓硫酸的醋酸酐中浸泡12-14min，过滤，水洗 至中性，烘干至恒重；然后置于烘箱中，在152-154℃热空气中真空恒温处理 5-6h；然后放入质量分数为3-4.5％的高锰酸钾的丙酮溶液中浸泡16-20min，过 滤，烘干至恒重，得到改性椰子壳纤维。
本发明还提出的一种电缆用改性丁腈橡胶护套材料的制备方法，包括如下 步骤：
按配比将丁腈橡胶、顺丁橡胶、防老剂OPPD、微晶石蜡、硬脂酸放入密炼 机中混炼均匀，混炼温度为60-70℃；将得到的物料与按配比称取的乙二酸二辛 酯、苄基胺、偶联剂KH-550、马来酸酐接枝聚丙烯、高岭土、混气炭黑、改性 椰子壳纤维、碳黑N330放入开炼机中混炼完全，混炼温度为83-88℃；然后向 得到的物料中按配比加入硫磺、促进剂NS、氧化锌混炼完全，混炼温度为 100-110℃；采用双螺杆挤出机挤出、切粒,然后在注塑机上注塑成型得到电缆 用改性丁腈橡胶护套材料。
优选地，在电缆用改性丁腈橡胶护套材料的制备过程中，采用双螺杆挤出 机挤出、切粒,其中螺杆速度为30-38r/min,各级温度:第一区135-140℃,第二 区170-175℃,第三区160-165℃,第四区175-180℃,第五区183-186℃,机头温 度190-194℃；将粒料彻底干燥后在注塑机上注塑成型,注射温度:一段区 135-140℃,二段区145-150℃,三段区120-130℃,四段区45-50℃,五段区 40-45℃,射嘴温度35-38℃；注射压力:射胶一区52-54MPa,射胶二区50-55MPa, 射胶三区40-45MPa,射胶四区35-40MPa。
优选地，在电缆用改性丁腈橡胶护套材料的制备过程中，采用双螺杆挤出 机挤出、切粒,其中螺杆速度为32-35r/min,各级温度:第一区138-139℃,第二 区172-174℃,第三区162-163℃,第四区176-178℃,第五区184-185℃,机头温 度192-193℃；将粒料彻底干燥后在注塑机上注塑成型,注射温度:一段区 136-138℃,二段区146-148℃,三段区125-128℃,四段区46-48℃,五段区 42-44℃,射嘴温度36-37℃；注射压力:射胶一区52-54MPa,射胶二区53-55MPa, 射胶三区42-44MPa,射胶四区37-39MPa。
本发明中，丁腈橡胶与顺丁橡胶混合作用可显著降低分子链的极性，制品 耐寒性能大大提高，并可使耐油性能处于合理的范围，丁腈橡胶、顺丁橡胶及 改性椰子壳纤维共同作用，改性后的椰子壳纤维具有细小的分支，与丁腈橡胶、 顺丁橡胶之间有着较好的界面粘合性，相容性及分散性能优异,应力能从橡胶基 体传递到纤维上,进一步提高机械强度及撕裂强度，力学性能优异，且改性椰子 壳纤维成本低，耐冲击强度高，作为天然纤维增强材料，与丁腈橡胶、顺丁橡 胶及界面相容剂偶联剂KH-550共同作用，产品的力学性能，物料间的黏合性进 一步增强，产品的耐热性能优异，成本低，安全环保，且经过适当热处理，椰 子壳纤维内部产生空洞和缺陷，丁腈橡胶、顺丁橡胶及其他组分可进入改性椰 子壳纤维的细胞腔和细胞壁上的纹孔内，形成镶嵌结构形态，制品热稳定性及 力学性能进一步增强，且安全环保，成本低；且通过在制备过程中，对螺杆速 度及各级温度，注塑过程中注射温度及注射压力进行限定，产品力学性能及热 稳定性能进一步增强，使用乙二酸二辛酯作为软化剂，不仅可改善胶料的流动 性和加工性，有效提高产品的耐撕裂强度，配合加入改性椰子壳纤维、碳黑N330 与混气炭黑配合作用，补强性能优异，可减弱大分子链之间的作用力，改善润 滑性能，增加橡胶大分子的柔韧性，进而改善耐低温性能，同时耐磨性能也显 著增强。
具体实施方式
实施例1
一种电缆用改性丁腈橡胶护套材料，其原料按重量份包括：丁腈橡胶50份， 顺丁橡胶50份，硫磺1份，氧化锌5份，防老剂OPPD 1份，微晶石蜡1份， 硬脂酸2份，改性椰子壳纤维70份，碳黑N330 40份，乙二酸二辛酯2份，促 进剂NS 1份，苄基胺1.5份，偶联剂KH-550 1份，马来酸酐接枝聚丙烯2份， 高岭土20份，混气炭黑30份；
在改性椰子壳纤维的制备过程中，将椰子壳纤维浸泡于浓度为3g/L的NaOH 溶液中20h，晾干，然后浸于冰醋酸中2h，将析出纤维的溶液过滤，置于含有2 滴浓硫酸的醋酸酐中浸泡15min，过滤，水洗至中性，烘干至恒重；然后置于烘 箱中，在150℃热空气中真空恒温处理8h；然后放入质量分数为2％的高锰酸钾 的丙酮溶液中浸泡28min，过滤，烘干至恒重，得到改性椰子壳纤维。
电缆用改性丁腈橡胶护套材料采用如下工艺制备：按配比将丁腈橡胶、顺 丁橡胶、防老剂OPPD、微晶石蜡、硬脂酸放入密炼机中混炼均匀，混炼温度为 60℃；将得到的物料与按配比称取的乙二酸二辛酯、苄基胺、偶联剂KH-550、 马来酸酐接枝聚丙烯、高岭土、混气炭黑、改性椰子壳纤维、碳黑N330放入开 炼机中混炼完全，混炼温度为88℃；然后向得到的物料中按配比加入硫磺、促 进剂NS、氧化锌混炼完全，混炼温度为100℃；采用双螺杆挤出机挤出、切粒, 然后在注塑机上注塑成型得到电缆用改性丁腈橡胶护套材料，其中采用双螺杆 挤出机挤出、切粒过程中,其中螺杆速度为30r/min,各级温度:第一区140℃,第 二区170℃,第三区165℃,第四区175℃,第五区186℃,机头温度190℃；将粒料 彻底干燥后在注塑机上注塑成型,注射温度:一段区140℃,二段区145℃,三段区 120-130℃,四段区50℃,五段区40℃,射嘴温度38℃；注射压力:射胶一区 52MPa,射胶二区55MPa,射胶三区40MPa,射胶四区40MPa。
实施例2
一种电缆用改性丁腈橡胶护套材料，其原料按重量份包括：丁腈橡胶60份， 顺丁橡胶40份，硫磺2份，氧化锌2份，防老剂OPPD 1.5份，微晶石蜡0.5 份，硬脂酸4份，改性椰子壳纤维50份，碳黑N330 50份，乙二酸二辛酯1份， 促进剂NS 2份，苄基胺1份，偶联剂KH-550 2份，马来酸酐接枝聚丙烯1份， 高岭土30份，混气炭黑15份；
在改性椰子壳纤维的制备过程中，将椰子壳纤维浸泡于浓度为1g/L的NaOH 溶液中25h，晾干，然后浸于冰醋酸中1h，将析出纤维的溶液过滤，置于含有5 滴浓硫酸的醋酸酐中浸泡10min，过滤，水洗至中性，烘干至恒重；然后置于烘 箱中，在155℃热空气中真空恒温处理4h；然后放入质量分数为5％的高锰酸钾 的丙酮溶液中浸泡15min，过滤，烘干至恒重，得到改性椰子壳纤维。
电缆用改性丁腈橡胶护套材料采用如下工艺制备：按配比将丁腈橡胶、顺 丁橡胶、防老剂OPPD、微晶石蜡、硬脂酸放入密炼机中混炼均匀，混炼温度为 70℃；将得到的物料与按配比称取的乙二酸二辛酯、苄基胺、偶联剂KH-550、 马来酸酐接枝聚丙烯、高岭土、混气炭黑、改性椰子壳纤维、碳黑N330放入开 炼机中混炼完全，混炼温度为83℃；然后向得到的物料中按配比加入硫磺、促 进剂NS、氧化锌混炼完全，混炼温度为110℃；采用双螺杆挤出机挤出、切粒, 然后在注塑机上注塑成型得到电缆用改性丁腈橡胶护套材料，其中采用双螺杆 挤出机挤出、切粒过程中,其中螺杆速度为35r/min,各级温度:第一区135℃,第 二区175℃,第三区160℃,第四区180℃,第五区183℃,机头温度194℃；将粒料 彻底干燥后在注塑机上注塑成型,注射温度:一段区135℃,二段区150℃,三段区 120℃,四段区50℃,五段区40℃,射嘴温度38℃；注射压力:射胶一区52MPa,射 胶二区55MPa,射胶三区40MPa,射胶四区40MPa。
实施例3
一种电缆用改性丁腈橡胶护套材料，其原料按重量份包括：丁腈橡胶55份， 顺丁橡胶43份，硫磺1.6份，氧化锌4份，防老剂OPPD 1.4份，微晶石蜡0.8 份，硬脂酸3.5份，改性椰子壳纤维65份，碳黑N330 42份，乙二酸二辛酯1.6 份，促进剂NS 1.5份，苄基胺1.2份，偶联剂KH-550 1.8份，马来酸酐接枝 聚丙烯1.4份，高岭土28份，混气炭黑24份；
在改性椰子壳纤维的制备过程中，将椰子壳纤维浸泡于浓度为2g/L的NaOH 溶液中23h，晾干，然后浸于冰醋酸中1.6h，将析出纤维的溶液过滤，置于含 有3滴浓硫酸的醋酸酐中浸泡12min，过滤，水洗至中性，烘干至恒重；然后置 于烘箱中，在152℃热空气中真空恒温处理6h；然后放入质量分数为4.5％的高 锰酸钾的丙酮溶液中浸泡22min，过滤，烘干至恒重，得到改性椰子壳纤维。
电缆用改性丁腈橡胶护套材料采用如下工艺制备：按配比将丁腈橡胶、顺 丁橡胶、防老剂OPPD、微晶石蜡、硬脂酸放入密炼机中混炼均匀，混炼温度为 68℃；将得到的物料与按配比称取的乙二酸二辛酯、苄基胺、偶联剂KH-550、 马来酸酐接枝聚丙烯、高岭土、混气炭黑、改性椰子壳纤维、碳黑N330放入开 炼机中混炼完全，混炼温度为85℃；然后向得到的物料中按配比加入硫磺、促 进剂NS、氧化锌混炼完全，混炼温度为106℃；采用双螺杆挤出机挤出、切粒, 然后在注塑机上注塑成型得到电缆用改性丁腈橡胶护套材料，其中采用双螺杆 挤出机挤出、切粒,其中螺杆速度为38r/min,各级温度:第一区138℃,第二区 173℃,第三区162℃,第四区177℃,第五区184℃,机头温度193℃；将粒料彻底 干燥后在注塑机上注塑成型,注射温度:一段区137℃,二段区147℃,三段区 126℃,四段区47℃,五段区43℃,射嘴温度36℃；注射压力:射胶一区53MPa,射 胶二区54MPa,射胶三区43MPa,射胶四区38MPa。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局 限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本 发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护 范围之内。