一种用于矿区电力电缆的耐老化耐磨改性丁苯橡胶制造技术

本发明专利技术公开了一种用于矿区电力电缆的耐老化耐磨改性丁苯橡胶，其原料包括：改性丁苯橡胶母料、羧基丁腈橡胶、白炭黑、填充剂、硫化剂、促进剂、活性剂、增塑剂；所述改性丁苯橡胶母料为改性防老剂/丁苯橡胶复合胶，其中改性防老剂采用多壁碳纳米管接枝改性的防老剂；所述防老剂为防老剂RD、防老剂D、防老剂MB中至少一种。本发明专利技术还公开了上述用于矿区电力电缆的耐老化耐磨改性丁苯橡胶的制备方法。本发明专利技术所得改性丁苯橡胶具有优异的力学性能，而且耐腐蚀和耐老化性能好，适用于矿区电力电缆的严苛环境。

【技术实现步骤摘要】
一种用于矿区电力电缆的耐老化耐磨改性丁苯橡胶
本专利技术涉及矿区电力电缆用丁苯橡胶护套
，尤其涉及一种用于矿区电力电缆的耐老化耐磨改性丁苯橡胶及其制备方法。
技术介绍
随着露天煤矿用电动采煤机械的发展，对矿区电缆的性能要求也更为严格，目前大量的矿区能源开采需要电力以及电力通讯，因此采矿过程中需要数量很大的各种电缆来提供电能，为此需要敷设各种电力电缆来作为基础设施。电力电缆通常是由几根或几组导线绞合而成，每组导线之间相互绝缘，并常围绕着一根中心扭成，外面依次包有高度绝缘的覆盖层、屏蔽、护层等而制成的电缆产品，而外护套层位于电缆的最外层，起到防水、防腐蚀等基本保护作用。丁苯橡胶料是苯乙烯与丁二烯的共聚物，丁苯橡胶在多数场合可代替天然橡胶使用，主要用于轮胎工业，汽车部件、胶管、胶带、胶鞋、电线电缆以及其它橡胶制品，由于其具有良好的综合性能，目前可被应用于矿区电力电缆的护套胶料。采矿用电力电缆因为面对恶劣的采矿环境因而需要比普通电缆具有更好的稳定性和可靠性，但近年来，随着矿区开发力度的增大，使得丁苯橡胶护套层经常受到外界机械力的摩擦而发生破损；另外丁苯橡胶在矿区苛刻的环境下易老化降解，失去对内部的保护，大大缩短使用寿命；因此常常造成护套层断裂，护套断裂后电力电缆失去保护，内部的供电导体易裸露在外，不仅会导致设备停止运转，影响工程进度，增加经济损失，且会严重威胁到矿区的生命安全。目前矿区的电力电缆在使用时，仍然存在一定的弊端，研发一种能够使用在矿区复杂恶劣的环境要求的耐磨耐老化的外护套用丁苯橡胶料显得特别重要。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种用于矿区电力电缆的耐老化耐磨改性丁苯橡胶及其制备方法。一种用于矿区电力电缆的耐老化耐磨改性丁苯橡胶，其原料按重量份包括：改性丁苯橡胶母料100-140份，羧基丁腈橡胶3-9份，白炭黑40-60份，填充剂20-40份，硫化剂2-4份，促进剂1-2份，活性剂1-2份，增塑剂1-2份；所述改性丁苯橡胶母料为改性防老剂/丁苯橡胶复合胶，其中改性防老剂采用多壁碳纳米管接枝改性的防老剂；所述防老剂为防老剂RD、防老剂D、防老剂MB中至少一种。优选地，改性丁苯橡胶母料采用如下工艺制备：将浓硫酸、浓硝酸混合均匀，加入多壁碳纳米管，调节温度至120-130℃反应，过滤，水洗，干燥，加入防老剂、丙酮混合均匀，高压研磨，研磨压力为1.2-2MPa，加入丁苯橡胶、活化环糊精继续研磨，干燥，得到改性丁苯橡胶母料。优选地，活化环糊精采用如下工艺制备：将β-环糊精加入50-100份水中混合均匀，用氢氧化钠调节体系pH值为7.5-8，再滴加含有4-苯氧基苯磺酰氯的乙腈溶液，2-8℃搅拌1-2h，过滤，调节pH值至10，过滤，收集沉淀物，调节至中性，接着溶于乙二胺中，80-90℃保温1-2h，旋转蒸发，将旋转蒸发后产物加入丙酮中，将沉淀物抽滤，干燥得到活化环糊精。优选地，β-环糊精和4-苯氧基苯磺酰氯的质量比为10-20：2-5。活化环糊精为略呈锥形的圆环可利用自身的分子空腔结构对防老剂进行固定，双管齐下提高防老剂在丁苯橡胶的固定程度，增强耐老化效果；另外在活化环糊精中，利用其羟基与4-苯氧基苯磺酰氯进行反应，从而在β-环糊精上接枝磺酰化基团，再通过与乙二胺反应生成活化环糊精，在β-环糊精上接枝有较强反应活性的伯氨基。优选地，丁苯橡胶、活化环糊精、多壁碳纳米管、防老剂的质量比为100：2-6：5-10：1-3。优选地，高压研磨时间为2-6min，高压研磨速度为10000-12000r/min。优选地，填充剂为氢氧化钙、沸石粉、多孔粉石英、硼酸铝晶须、玻璃微珠、磷灰石、粉煤灰、钛白粉、陶土、轻质碳酸钙、滑石粉、硅铝炭黑中至少一种。优选地，硫化剂为硫磺、二硫化四甲基秋兰姆、N,N’-间苯撑双马来酰亚胺、过氧化二苯甲酰中至少一种。优选地，促进剂为促进剂D、促进剂M、促进剂PZ中至少一种。优选地，活性剂为氧化锌、氧化镁、氧化铅、硬脂酸钠、硬脂酸镁中至少一种。优选地，增塑剂为歧化松香、羟基硅油、端乙烯基硅油、古马隆树脂、磷酸三甲苯酯、磷酸二苯一辛酯、邻苯二甲酸二异丙酯、乙二酸二丁酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸异丙酯中至少一种。上述用于矿区电力电缆的耐老化耐磨改性丁苯橡胶的制备方法，包括如下步骤：将改性丁苯橡胶母料、羧基丁腈橡胶混炼，混炼温度为70-80℃；然后加入白炭黑、填充剂混炼，再依次加入促进剂、活性剂、增塑剂、硫化剂混炼，降至室温，静置熟化；然后硫化得到用于矿区电力电缆的耐老化耐磨改性丁苯橡胶，硫化温度为170-180℃。本专利技术的技术效果如下：(1)采用浓硫酸、浓硝酸复配从分子结构对多壁碳纳米管进行活化，然后采用高速研磨的方式将防老剂与活化后的碳纳米管进行结合，然后在活化环糊精的作用下分散至丁苯橡胶中，可改善防老剂在橡胶内部的分散性，并可有效避免防老剂在橡胶材料中发生迁移，有效增强丁苯橡胶的抗老化性能；(2)具有伯氨基的活化环糊精可与羧基丁腈橡胶进行反应生成酰胺基团，而且分子间缔合能力较强，可有效改善丁苯橡胶的耐磨与耐撕裂强度，尤其可改善高温下的耐磨强度；(3)本专利技术以羧基丁腈橡胶改性增强改性丁苯橡胶母料，再采用白炭黑作为补强剂，不仅可增强矿区电力电缆的耐老化与耐磨强度，而且两者结合后产物具有极好的相容性，即使不添加分散剂，也可有效促使白炭黑、填充剂在体系中分散性优异，可与其他原料间相容性优良，受外力作用时大分子链就可把外力均匀分散到其它分子上，这种均匀分布力学传递，提高橡胶受外力摩擦时的强度，进一步增强矿区电力电缆的力学强度；(4)本专利技术所得丁苯橡胶不仅耐老化耐磨性能优异，而且制备方法采用设备较常规，原料简单，制备工艺可操作性强，简单易行。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步解说。实施例1一种用于矿区电力电缆的耐老化耐磨改性丁苯橡胶，其原料包括：改性丁苯橡胶母料100kg，羧基丁腈橡胶9kg，白炭黑40kg，氢氧化钙20kg，轻质碳酸钙10kg，滑石粉10kg，硫磺2kg，促进剂PZ2kg，氧化锌1kg，磷酸二苯一辛酯2kg；改性丁苯橡胶母料采用如下工艺制备：将5kg浓硫酸、10kg浓硝酸混合均匀，加入5kg多壁碳纳米管，调节温度至130℃反应，过滤，水洗，干燥，加入1kg防老剂RD、10kg丙酮混合均匀，高压研磨2min，研磨速度为12000r/min，研磨压力为1.2MPa，加入100kg丁苯橡胶、6kg活化环糊精继续研磨，干燥得到改性丁苯橡胶母料。活化环糊精采用如下工艺制备：将10kgβ-环糊精加入100kg水中混合均匀，用氢氧化钠调节体系pH值为7.5-8，再滴加含有2kg4-苯氧基苯磺酰氯的乙腈溶液，8℃搅拌1h，过滤，调节pH值至10，过滤，收集沉淀物，调节至中性，接着溶于乙二胺中，90℃保温1h，旋转蒸发，将旋转蒸发后产物加入丙本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于矿区电力电缆的耐老化耐磨改性丁苯橡胶，其特征在于，其原料按重量份包括：/n改性丁苯橡胶母料100-140份，羧基丁腈橡胶3-9份，白炭黑40-60份，填充剂20-40份，硫化剂2-4份，促进剂1-2份，活性剂1-2份，增塑剂1-2份；/n所述改性丁苯橡胶母料为改性防老剂/丁苯橡胶复合胶，其中改性防老剂采用多壁碳纳米管接枝改性的防老剂；/n所述防老剂为防老剂RD、防老剂D、防老剂MB中至少一种。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于矿区电力电缆的耐老化耐磨改性丁苯橡胶，其特征在于，其原料按重量份包括：
改性丁苯橡胶母料100-140份，羧基丁腈橡胶3-9份，白炭黑40-60份，填充剂20-40份，硫化剂2-4份，促进剂1-2份，活性剂1-2份，增塑剂1-2份；
所述改性丁苯橡胶母料为改性防老剂/丁苯橡胶复合胶，其中改性防老剂采用多壁碳纳米管接枝改性的防老剂；
所述防老剂为防老剂RD、防老剂D、防老剂MB中至少一种。


2.根据权利要求1所述的用于矿区电力电缆的耐老化耐磨改性丁苯橡胶，其特征在于，改性丁苯橡胶母料中：
将浓硫酸、浓硝酸混合均匀，加入多壁碳纳米管，调节温度至120-130℃反应，过滤，水洗，干燥，加入防老剂、丙酮混合均匀，高压研磨，研磨压力为1.2-2MPa，加入丁苯橡胶、活化环糊精继续研磨，干燥，得到改性丁苯橡胶母料。


3.根据权利要求2所述的用于矿区电力电缆的耐老化耐磨改性丁苯橡胶，其特征在于，丁苯橡胶、活化环糊精、多壁碳纳米管、防老剂的质量比为100：2-6：5-10：1-3。


4.根据权利要求2所述的用于矿区电力电缆的耐老化耐磨改性丁苯橡胶，其特征在于，高压研磨时间为2-6min，高压研磨速度为10000-12000r/min。


5.根据权利要求1所述的用于矿区电力电缆的耐老化耐磨改性丁苯橡胶，其特征在于，填充剂为氢氧化钙...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵银红，
申请(专利权)人：赵银红，
类型：发明
国别省市：江苏;32