用于舰船消磁电缆的高导热绝缘橡胶料及制备方法技术

本发明专利技术涉及橡胶电缆料，为提出机械性能较好，绝缘性能优异，具有较高的导热能力。为此，本发明专利技术采用的技术方案是，用于舰船消磁电缆的高导热绝缘橡胶料，三元乙丙橡胶100份；补强填充剂滑石粉40份，绝缘陶土50份，白炭黑10份；软化剂石蜡油15份，微晶石蜡6份；防老剂RD为1.6份，防老增强剂MB 2.5份；硫化剂DCP 3.6份，硫化助剂TAIC 3份；活性剂氧化锌10份，硬脂酸为1份；偶联剂KH‑550为1份，钛白粉5份，引入微、纳共混体系填料，所述填料由质量复配比为3：1的2微米氮化硼BN/30纳米氮化铝AlN颗粒共混组成，质量份数为50份。本发明专利技术主要应用于橡胶电缆设计制造场合。

High thermal conductive insulating rubber material for ship's degaussing cable and preparation method thereof

The invention relates to a rubber cable material, which has better mechanical performance, excellent insulation performance and higher thermal conductivity. For this reason, the technical scheme adopted by the invention is as follows: 100 phr EPDM rubber, 40 phr talcum powder, 50 phr insulating clay, 10 phr silica, 15 phr softener paraffin oil, 6 phr microcrystalline paraffin, 1.6 phr antioxidant RD and 2.5 phr antioxidant reinforcer MB for ship degaussing cables. DCP 3.6 phr, curing AIDS TAIC 3 phr, zinc oxide 10 phr, stearic acid 1 phr, coupling agent KH 550 phr, titanium dioxide 5 phr, the introduction of micro-nano blending system filler, the filler is composed of a mass ratio of 3:1 2 micron boron nitride BN / 30 nano-aluminum nitride AlN particles blending, the mass fraction is 50 phr. The invention is mainly applied to the design and manufacture of rubber cables.

【技术实现步骤摘要】
用于舰船消磁电缆的高导热绝缘橡胶料及制备方法
本专利技术涉及一种橡胶电缆料，特别涉及一种用于舰船消磁电缆的高导热绝缘橡胶料。具体讲,涉及用于舰船消磁电缆的高导热绝缘橡胶料。
技术介绍
三元乙丙橡胶(EPDM)属于碳链饱和非极性橡胶，其主链由化学性稳定的饱和烃组成，侧链中通过添加第三单体引入不饱和双键。这种特殊的分子链化学结构使得乙丙橡胶拥有出色的耐热性，耐屈挠性，耐电晕性能及良好的绝缘性能，因此，三元乙丙橡胶广泛应用于电线电缆及电缆附件等领域。目前，凭借其介电损耗低、可塑性强，耐局放能力高的优点，以三元乙丙橡胶为主绝缘的电线电缆已经普遍应用在舰船用电缆的主绝缘料中，尤其是舰船用消磁电缆主绝缘。研究指出其使用寿命远高于其他橡胶电缆。随着舰船制造技术的发展，消磁电缆的运行中导体发热严重，一方面，热量使得电缆整体温度升高，限制了电缆载流能力的提升；另一方面，用于消磁电缆的传统橡胶绝缘料热导率很低，导热能力极差，使得热量不能及时散出，这对电缆使用寿命是极其不利的。目前国内外专家学者对乙丙橡胶热导率的提升进行了广泛而深入的研究，研究表明，通过在聚合物基体内引入高导热无机颗粒可以显著改善聚合物材料的导热能力，但是该种思路存在以下难点：一方面，不加以调控的直接引入导热填料会引起聚合物自身电气及机械性能的下降；另一方面，大部分研究仅限于实验室样品的制备，缺乏工程实际应用可行性的探究。
技术实现思路
为克服现有技术的不足，本专利技术旨在提出一种舰船用消磁电缆高导热绝缘橡胶料，其机械性能较好，绝缘性能优异，具有较高的导热能力。为此，本专利技术采用的技术方案是，用于舰船消磁电缆的高导热绝缘橡胶料，三元乙丙橡胶100份；补强填充剂滑石粉40份，绝缘陶土50份，白炭黑10份；软化剂石蜡油15份，微晶石蜡6份；防老剂RD为1.6份，防老增强剂MB2.5份；硫化剂DCP3.6份，硫化助剂TAIC3份；活性剂氧化锌10份，硬脂酸为1份；偶联剂KH-550为1份，钛白粉5份，引入微、纳共混体系填料，所述填料由质量复配比为3：1的2微米氮化硼BN/30纳米氮化铝AlN颗粒共混组成，质量份数为50份。用于舰船消磁电缆的高导热绝缘橡胶料制备方法，步骤如下：(1)将EPDM和高导热BN/ALN共混填料置于烘箱中除去材料中的水分；(2)使用硅烷偶联剂对高导热BN/ALN共混填料进行表面处理；(3)打开双辊开炼机对辊筒进行加热，控制辊筒温度保持在一定温度，调整双棍间距离到合适位置；(4)将适量EPDM置于双辊之间加热使其充分软化粘棍；(5)调节双辊机前辊转速和前后辊筒转速比，对EPDM进行双辊混炼；(6)混炼过程中，分批多次均匀加入补强填充剂滑石粉，绝缘陶土，白炭黑；软化剂石蜡油，微晶石蜡；防老剂RD，防老增强剂MB，活性剂氧化锌，硬脂酸；偶联剂KH-550，钛白粉，微纳共混高导热BN/ALN共混填料；(7)待填料与基体充分混合后，称取一定质量分数的硫化剂加入到混合物中，继续混炼使其在EPDM中能够均匀分散得到混炼胶；(8)将平板硫化机中的模具加热至一定温度，将上述混炼胶放置于双层PET薄膜间，再整体移入模具，热压一段时间后，得到高导热消磁电缆橡胶绝缘料。优选的舰船用消磁电缆高导热绝缘橡胶制备流程如下：1)取适量高导热微米BN颗粒，尺寸为2μm；高导热纳米AlN颗粒，尺寸为30nm；以及EPDM，放入烤箱中于80℃环境下烘烤24h去除材料中的残留水分；2)将适量无水乙醇和去离子水充分混合，然后将硅烷偶联剂KH550加入到混合液中，用量为填充颗粒质量的1％，搅拌均匀后称取干燥后的混合颗粒加入上述溶液中，在60℃下搅拌2小时，再用超声波对混合溶液分散2小时，将混合溶液取出并通过砂芯漏斗和布氏烧瓶进行多次过滤和洗涤，随后在真空干燥箱中120℃下干燥24h；3)打开双辊开炼机对辊筒进行加热，调节温度控制辊筒温度保持在160℃左右，调整双棍间距离到2mm；4)将适量EPDM置于双辊之间加热15min，使其充分软化粘棍，调节双辊机前辊转速为25r/min，前后辊筒转速比为1:1.3，对EPDM进行双辊混炼；5)混炼过程中，分批多次均匀加入补强填充剂滑石粉40份，绝缘陶土50份，白炭黑10份；软化剂石蜡油15份，微晶石蜡6份；防老剂RD为1.6份，防老增强剂MB2.5份；活性剂氧化锌10份，硬脂酸为1份；偶联剂KH-5501份，钛白粉5份；与此同时，以质量比为3：1的配方均匀加入50份微米级高导热氮化硼2μm的BN颗粒与纳米级高导热氮化铝30nm的AlN颗粒，逐渐调节双棍间距至4mm，将转速调至30r/min，混炼20min；6)待填料与基体充分混合后，将3.6份硫化剂DCP与3份硫化助剂TAIC加入到混合物中，继续混炼5min，使其在EPDM中能够均匀分散，从而得到混炼胶；7、将平板硫化机中的模具加热至160℃，将上述混炼胶放置于双层PET薄膜间，再整体移入模具，在160℃、10MPa的条件下热压15min，得到用于舰船消磁电缆的高导热橡胶绝缘材料。本专利技术的特点及有益效果是：由于本专利技术采用的独特材料配比，结合附图1、2及表1、2可知：(1)高导热绝缘橡胶料比传统绝缘料导热能力有了较大的提升，将近提高了83％，这意味着电缆绝缘料导热能力有了大幅提升。(2)高导热绝缘橡胶料机械性能优异，满足舰船用消磁电缆的要求。(3)高导热绝缘橡胶料电气击穿性能优异，击穿场强满足舰船用消磁电缆的要求。(4)高导热绝缘橡胶料电气绝缘性能优异，绝缘电阻率满足舰船用消磁电缆的要求。附图说明：附图1不同电缆橡胶绝缘料的电气击穿强度。附图2不同电缆橡胶绝缘料的电导电流及绝缘电阻率。附图3为高导热电缆橡胶料的制备流程图。具体实施方式本专利技术通过对现有消磁电缆绝缘橡胶料制备工艺的优化及配方的创新，提出了一种兼具优异机械性能及电气性能的高导热橡胶绝缘料配方及制备方法，这对提升舰船用消磁电缆散热能力及载流能力具有重要的意义。为解决现有技术中存在的问题，本专利技术采用的技术方案为：提出了一种舰船用消磁电缆高导热绝缘橡胶料，其具体由以下重量份数的原料制备而成：三元乙丙橡胶(韩国锦湖KEP210)100份；补强填充剂滑石粉40份，绝缘陶土50份，白炭黑10份；软化剂石蜡油15份，微晶石蜡6份；防老剂RD1.6份，防老增强剂MB2.5份；硫化剂DCP3.6份，TAIC3份；活性剂氧化锌10份，硬脂酸1份；偶联剂KH-5501份，钛白粉5份。特殊地，为了提高绝缘橡胶料的导热能力，引入微、纳共混体系填充到绝缘橡胶料中，经过优化对比，本专利技术采用填充质量复配比为3：1的BN(2微米)/AlN(30纳米)颗粒共混物，质量份数为50份。本专利技术特别之处在于，为了提高绝缘橡胶料整体导热性能，我们对橡胶绝缘料进行了微观结构设计，即采用微、纳混合体系对橡胶进行填充。其中，随着导热填料的加入，微米颗粒在基体内形成导热主网路，纳米颗粒凭借其巨大的比表面积及较小的尺寸，改善了导热网路与聚合物基体间的界面特性，减少了导热载体的散射。同时，为了提高无机颗粒与聚合物基体间的相容性，所有导热微米、纳米颗粒均采用硅烷偶联剂KH550进行了表面处理。在进行绝缘料配方调控中，为了克服直接将导热体系引入绝缘橡胶料内引起的机械性能的下降，本专利技术根据多种配本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于舰船消磁电缆的高导热绝缘橡胶料，其特征是，三元乙丙橡胶100份；补强填充剂滑石粉40份，绝缘陶土50份，白炭黑10份；软化剂石蜡油15份，微晶石蜡6份；防老剂RD为1.6份，防老增强剂MB 2.5份；硫化剂DCP 3.6份，硫化助剂TAIC 3份；活性剂氧化锌10份，硬脂酸为1份；偶联剂KH‑550为1份，钛白粉5份，引入微、纳共混体系填料，所述填料由质量复配比为3：1的2微米氮化硼BN/30纳米氮化铝AlN颗粒共混组成，质量份数为50份。

【技术特征摘要】
1.一种用于舰船消磁电缆的高导热绝缘橡胶料，其特征是，三元乙丙橡胶100份；补强填充剂滑石粉40份，绝缘陶土50份，白炭黑10份；软化剂石蜡油15份，微晶石蜡6份；防老剂RD为1.6份，防老增强剂MB2.5份；硫化剂DCP3.6份，硫化助剂TAIC3份；活性剂氧化锌10份，硬脂酸为1份；偶联剂KH-550为1份，钛白粉5份，引入微、纳共混体系填料，所述填料由质量复配比为3：1的2微米氮化硼BN/30纳米氮化铝AlN颗粒共混组成，质量份数为50份。2.一种用于舰船消磁电缆的高导热绝缘橡胶料制备方法，其特征是，步骤如下：(1)将EPDM和高导热BN/ALN共混填料置于烘箱中除去材料中的水分；(2)使用硅烷偶联剂对高导热BN/ALN共混填料进行表面处理；(3)打开双辊开炼机对辊筒进行加热，控制辊筒温度保持在一定温度，调整双棍间距离到合适位置；(4)将适量EPDM置于双辊之间加热使其充分软化粘棍；(5)调节双辊机前辊转速和前后辊筒转速比，对EPDM进行双辊混炼；(6)混炼过程中，分批多次均匀加入补强填充剂滑石粉，绝缘陶土，白炭黑；软化剂石蜡油，微晶石蜡；防老剂RD，防老增强剂MB，活性剂氧化锌，硬脂酸；偶联剂KH-550，钛白粉，微纳共混高导热BN/ALN共混填料；(7)待填料与基体充分混合后，称取一定质量分数的硫化剂加入到混合物中，继续混炼使其在EPDM中能够均匀分散得到混炼胶；(8)将平板硫化机中的模具加热至一定温度，将上述混炼胶放置于双层PET薄膜间，再整体移入模具，热压一段时间后，得到高导热消磁电缆橡胶绝缘料。3.如权利要求2所述的用于舰船消磁电缆的高导热绝缘橡胶料，其特征是，一个实例中制备流程如下：1)取适量高导热微米...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔晓晓，杜伯学，李进，潘希茂，朱闻博，梁虎成，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津,12