本發(fā)明涉及一種三元乙丙橡膠類冷縮管及其制備方法。
背景技術(shù)：
目前，國內(nèi)冷縮類電纜附件中大多使用硅橡膠材料，但硅橡膠原料價(jià)格較高，而且耐刺破性、抗沖擊性、耐酸堿性、抗磨性均存在不足，這些缺點(diǎn)限制了其使用范圍。
與硅橡膠相比，三元乙丙橡膠具有以下優(yōu)點(diǎn)：1.在相同的擴(kuò)張倍率下，其定伸應(yīng)力大，因此可以在收縮時(shí)產(chǎn)生更大的徑向壓力，保證更低的局放水平、防水性和運(yùn)行可靠性；2.更低廉的價(jià)格；3.更優(yōu)異的抗刺破性能和耐撕裂性；4.在經(jīng)過熱場的作用下，仍能保持較高的徑向壓力。因此，三元乙丙橡膠類的冷縮制品在一些電纜附件領(lǐng)域中具有硅橡膠類冷縮制品不可替代的地位。
但一些采用大倍率擴(kuò)張的三元乙丙橡膠類的冷縮制品在高溫存儲(chǔ)時(shí)容易開裂，或即使不開裂也難以保證在低溫下良好的收縮性，從而影響產(chǎn)品在低溫環(huán)境下的使用。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：克服現(xiàn)有三元乙丙橡膠冷縮管在高溫存儲(chǔ)時(shí)容易開裂，或即使不開裂也難以保證在低溫下良好的收縮性的缺陷，提出一種適用于高溫存儲(chǔ)低溫安裝的三元乙丙橡膠冷縮管，不僅能在常規(guī)環(huán)境下安裝和應(yīng)用，而且還能實(shí)現(xiàn)高溫存儲(chǔ)、低溫安裝及應(yīng)用等功能，可以適應(yīng)一些復(fù)雜的高低溫交變的環(huán)境。
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出下列技術(shù)方案：一種適用于高溫存儲(chǔ)低溫安裝的三元乙丙橡膠冷縮管，其由下列按照重量份數(shù)計(jì)的組分組成：
所述的三元乙丙橡膠由單一的非充油型三元乙丙橡膠，或者由非充油型三元乙丙橡膠與充油型三元乙丙橡膠組合而成；
所述充油型三元乙丙橡膠的門尼粘度在40-60之間，乙烯含量為40-55％，第三單體含量為4-7％；
所述非充油型三乙丙橡膠為可控長鏈支化型且門尼粘度在75-95之間，乙烯含量為45-60％，第三單體含量為4.5-9％；
所述的補(bǔ)強(qiáng)填料是下列物質(zhì)中的一種或多種的混合物：炭黑、白炭黑；
所述的非補(bǔ)強(qiáng)填料是下列物質(zhì)中的一種或多種的混合物：陶土、滑石粉、碳酸鈣；
所述增塑劑是下列物質(zhì)中的一種或多種的混合物：石蠟油、聚α-烯烴油、環(huán)烷油；
所述硫化劑是下列物質(zhì)中的一種或多種的混合物：過氧化二異丙苯；1,3-雙(叔丁過氧異丙基)苯；1,4-雙(叔丁過氧異丙基)苯；1,1-雙叔丁基過氧基-3,3,5-三甲基環(huán)己烷；2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基過氧基)己烷；
所述硫化助劑是下列物質(zhì)中的一種或多種的混合物：三烯丙基異三聚氰酸酯；N，N’-間亞苯基二馬來酰亞胺；三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯；二乙二醇二甲基丙烯酸酯；聚丁二烯樹脂；甲基丙烯酸鋅；丙烯酸鋅；
所述功能助劑是下列物質(zhì)中的兩種或兩種以上的混合物：活性氧化鋅、硬脂酸、聚乙二醇、防老劑RD和防老劑MBZ。
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出下列技術(shù)方案：一種適用于高溫存儲(chǔ)低溫安裝的三元乙丙橡膠冷縮管的制備方法，包括下列步驟：
步驟1：制備混煉膠：將三元乙丙橡膠加入到開煉機(jī)或密煉機(jī)內(nèi)塑煉；
將補(bǔ)強(qiáng)填料、非補(bǔ)強(qiáng)填料和增塑劑加入到開煉機(jī)或密煉機(jī)內(nèi)混煉；
將功能助劑加入到開煉機(jī)或密煉機(jī)內(nèi)混煉；
將硫化劑及硫化助劑加入到開煉機(jī)或密煉機(jī)內(nèi)混煉；
步驟2：膠料硫化：將步驟1得到的膠料通過模壓方式或注壓成型硫化成管坯，其中，模壓硫化溫度為160-185℃，硫化時(shí)間為6-20分鐘，而注壓成型采用一腔多模方式，其中上下模溫度為170-190℃,硫化時(shí)間為8-20分鐘；
步驟3：管材擴(kuò)張：將步驟2硫化后的管材通過擴(kuò)張?jiān)O(shè)備擴(kuò)張成型。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：本發(fā)明適用于高溫存儲(chǔ)低溫安裝的三元乙丙橡膠冷縮管，不僅能在常溫下具有較好的應(yīng)用性，而且能在一些極端天氣條件下也具有良好的高溫儲(chǔ)存性(不發(fā)生開裂)和低溫回彈性，特別是在成品管經(jīng)過高溫儲(chǔ)存后仍然具有良好的低溫回彈性。
具體實(shí)施方式
一種適用于高溫存儲(chǔ)低溫安裝的三元乙丙橡膠冷縮管，其由下列按照重量份數(shù)計(jì)的組分組成：
所述的三元乙丙橡膠由單一的非充油型三元乙丙橡膠，或者由非充油型三元乙丙橡膠與充油型三元乙丙橡膠組合而成。
所述充油型三元乙丙橡膠的門尼粘度在40-60之間，乙烯含量為40-55％，第三單體含量為4-7％。
所述非充油型三乙丙橡膠為可控長鏈支化型且門尼粘度在75-95之間，乙烯含量為45-60％，第三單體含量為4.5-9％。
所述的補(bǔ)強(qiáng)填料是下列物質(zhì)中的一種或多種的混合物：炭黑、白炭黑。
所述的非補(bǔ)強(qiáng)填料是下列物質(zhì)中的一種或多種的混合物：陶土、滑石粉、碳酸鈣。
所述增塑劑是下列物質(zhì)中的一種或多種的混合物：石蠟油、聚α-烯烴油、環(huán)烷油。
所述硫化劑是下列物質(zhì)中的一種或多種的混合物：過氧化二異丙苯；1,3-雙(叔丁過氧異丙基)苯；1,4-雙(叔丁過氧異丙基)苯；1,1-雙叔丁基過氧基-3,3,5-三甲基環(huán)己烷；2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基過氧基)己烷。
所述硫化助劑是下列物質(zhì)中的一種或多種的混合物：三烯丙基異三聚氰酸酯；N，N’-間亞苯基二馬來酰亞胺；三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯；二乙二醇二甲基丙烯酸酯；聚丁二烯樹脂；甲基丙烯酸鋅；丙烯酸鋅。
所述功能助劑是下列物質(zhì)中的兩種或兩種以上的混合物：活性氧化鋅、硬脂酸、聚乙二醇、防老劑RD(2，2，4-三甲基-1，2-二氫化喹啉聚合體)和防老劑MBZ(2-巰基苯并咪唑鋅鹽)。
上述適用于高溫存儲(chǔ)低溫安裝的三元乙丙橡膠冷縮管的制備方法，包括下列步驟：
步驟1：制備混煉膠：將三元乙丙橡膠加入到開煉機(jī)或密煉機(jī)內(nèi)塑煉；
將補(bǔ)強(qiáng)填料、非補(bǔ)強(qiáng)填料和增塑劑加入到開煉機(jī)或密煉機(jī)內(nèi)混煉；
將功能助劑加入到開煉機(jī)或密煉機(jī)內(nèi)混煉；
將硫化劑及硫化助劑加入到開煉機(jī)或密煉機(jī)內(nèi)混煉；
步驟2：膠料硫化：將步驟1得到的膠料通過模壓方式或注壓成型硫化成管坯，其中，模壓硫化溫度為160-185℃，硫化時(shí)間為6-20分鐘，而注壓成型采用一腔多模方式，其中上下模溫度為170-190℃，,硫化時(shí)間為8-20分鐘；
步驟3：管材擴(kuò)張：將步驟2硫化后的管材通過擴(kuò)張?jiān)O(shè)備擴(kuò)張成型。
實(shí)施例一
制備混煉膠：按重量份計(jì)，將三元乙丙橡膠100份【采用非充油型三元乙丙橡膠50份、充油型三元乙丙橡膠100份(其中橡膠50份，另外是50份油)】、補(bǔ)強(qiáng)填料35份(采用白炭黑10份、炭黑25份)、非補(bǔ)強(qiáng)填料30份(采用煅燒陶土30份)、增塑劑20份(采用石蠟油20份)，功能助劑6份(采用活性氧化鋅5份、防老劑RD 1份)、硫化劑1.5份(采用過氧化二異丙苯1.5份)、硫化助劑3份(采用三烯丙基異三聚氰酸酯3份)混煉均勻；
硫化：采用模壓或注壓成型方式，硫化溫度為170℃，硫化時(shí)間為12分鐘；
管材擴(kuò)張：將硫化后管材通過擴(kuò)張?jiān)O(shè)備擴(kuò)張成型。
實(shí)施例二
制備混煉膠：按重量份計(jì)，將三元乙丙橡膠100份【采用非充油型三元乙丙橡膠40份、充油型三元乙丙橡膠90份(其中橡膠60份，另外是30份油)】、補(bǔ)強(qiáng)填料50份(采用白炭黑15份、炭黑35份)、非補(bǔ)強(qiáng)填料10份(采用煅燒陶土10份)、增塑劑35份(采用石蠟油35份)，功能助劑9份(采用活性氧化鋅5份、硬脂酸1份、中和劑PEG4000 2份、防老劑MBZ 1份)、硫化劑2份(采用1,3-雙(叔丁過氧異丙基)苯2份)、硫化助劑6份(采用三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯6份)混煉均勻；
采用模壓或注壓成型方式，硫化溫度為180℃，硫化時(shí)間為8分鐘；
管材擴(kuò)張：將硫化后管材通過擴(kuò)張?jiān)O(shè)備擴(kuò)張成型。
實(shí)施例三
制備混煉膠：按重量份計(jì)，將三元乙丙橡膠100份【采用非充油型三元乙丙橡膠70份、充油型三元乙丙橡膠60份(其中橡膠30份，另外是30份油)】、補(bǔ)強(qiáng)填料55份(采用白炭黑15份、炭黑40份)、非補(bǔ)強(qiáng)填料20份(采用煅燒陶土20份)、增塑劑30份(采用環(huán)烷油30份)，功能助劑10份(采用活性氧化鋅6份、硬脂酸1份、中和劑PEG4000 2份、防老劑RD 1份)、硫化劑2.5份(采用1,3-雙(叔丁過氧異丙基)苯2.5份)、硫化助劑2份(采用二乙二醇二甲基丙烯酸酯2)混煉均勻；
采用模壓或注壓成型方式，硫化溫度為165℃，硫化時(shí)間為20分鐘；
管材擴(kuò)張：將硫化后管材通過擴(kuò)張?jiān)O(shè)備擴(kuò)張成型。
實(shí)施例四
制備混煉膠：按重量份計(jì)，將非充油型三元乙丙橡膠100份、補(bǔ)強(qiáng)填料50份(采用白炭黑15份、炭黑35份)、非補(bǔ)強(qiáng)填料15份(采用煅燒陶土15份)、增塑劑60份(采用石蠟油60份)，功能助劑15份(采用活性氧化鋅8份、硬脂酸2份、中和劑PEG4000 3份、防老劑MBZ 2份)、硫化劑4.5份(采用2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基過氧基)己烷4.5份)、硫化助劑5份(采用N，N’-間亞苯基二馬來酰亞胺5份)混煉均勻；
采用模壓或注壓成型方式，硫化溫度為185℃，硫化時(shí)間為8分鐘；
管材擴(kuò)張：將硫化后管材通過擴(kuò)張?jiān)O(shè)備擴(kuò)張成型。
實(shí)施例五
制備混煉膠：按重量份計(jì)，將非充油型三元乙丙橡膠100份、補(bǔ)強(qiáng)填料50份(采用白炭黑10份、炭黑40份)、非補(bǔ)強(qiáng)填料20份(采用煅燒陶土20份)、低粘度增塑劑40份(采用聚α-烯烴油40份)，功能助劑12份(采用活性氧化鋅6份、硬脂酸2份、中和劑PEG4000 2份、防老劑MBZ 1份、防老劑RD1份)、硫化劑3份(采用1,1-雙叔丁基過氧基-3,3,5-三甲基環(huán)己烷3份)、硫化助劑3.6份(采用聚丁二烯樹脂3.6份)混煉均勻；
采用模壓或注壓成型方式，硫化溫度為160℃，硫化時(shí)間為10分鐘；
管材擴(kuò)張：將硫化后管材通過擴(kuò)張?jiān)O(shè)備擴(kuò)張成型。
五種實(shí)驗(yàn)例測試數(shù)據(jù)結(jié)果如下：
表1.實(shí)施例測試數(shù)據(jù)結(jié)果
備注：“60℃存儲(chǔ)”指在60℃烘箱中存儲(chǔ)48小時(shí)，其它溫度以此類推；其測試的冷縮管擴(kuò)張前內(nèi)徑為7.5mm，擴(kuò)張后內(nèi)徑為29mm，擴(kuò)張倍率為4.4倍。
樣品測試方法：
(1)成品冷縮管高溫存儲(chǔ)測試：將十支成品管分別放置于60℃、70℃、80℃及90℃烘箱中，存儲(chǔ)48小時(shí)，統(tǒng)計(jì)不開裂數(shù)量；其存儲(chǔ)通過率可用如下公式計(jì)算而得：
(2)低溫收縮率的測試：將經(jīng)過常溫放置或高溫存儲(chǔ)后的樣品，放置于-20℃環(huán)境下，保溫2h后抽離支撐條，樣品開始回縮，測試樣品兩小時(shí)后的收縮內(nèi)徑值。其低溫收縮率計(jì)算公式如下：
其中，λ為收縮率；D0為冷縮管擴(kuò)張前的內(nèi)徑；D1為冷縮管收縮內(nèi)徑；D2為冷縮管擴(kuò)張后的內(nèi)徑。