專利名稱：一種新型絕緣橡膠的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種液體低聚物改性絕緣橡膠的方法，具體地說(shuō)涉及一種將液體低聚合物及其固化劑的混合體系均勻分散于橡膠基體中，原位生成以剛性粒子、微纖維或互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為主的增強(qiáng)結(jié)構(gòu)，對(duì)橡膠基體具有顯著補(bǔ)強(qiáng)效果、顯著提高其耐電暈性能和絕緣壽命。屬于橡膠材料領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
純橡膠強(qiáng)度一般較低，不能滿足使用要求，必須添加大量炭黑進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。但是炭黑補(bǔ)強(qiáng)橡膠作為電絕緣材料使用時(shí)，介電損耗較大、絕緣電阻率較低，限制了應(yīng)用的場(chǎng)合。目前，利用熱致液晶材料在原位生成微纖維增強(qiáng)高分子的報(bào)道較多，但熱致液晶材料在高分子基體中生成微纖維的條件較苛刻，且液晶原材料品種少，價(jià)格昂貴，所以在工業(yè)中的大規(guī)模推廣比較困難；另外，有報(bào)道用甲基丙烯酸鎂或甲基丙烯酸鈉原位生成納米粒子來(lái)補(bǔ)強(qiáng)橡膠，但因成本高、不耐撕裂、對(duì)填充填料的非極性橡膠效果較差等諸多方面的原因而未獲得推廣。而且，這二種方法均不耐局部放電，作為電絕緣材料使用時(shí)，壽命較短。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出了一種以液體低聚物改性絕緣橡膠的方法，即將液體低聚合物及其固化劑的混合體系均勻分散于橡膠基體中，原位生成以剛性粒子、微纖維或互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為主的增強(qiáng)結(jié)構(gòu)。該方法工藝操作非常方便，原材料易得；在橡膠的改性過程中，不改變傳統(tǒng)橡膠的加工方法，同時(shí)不增加生產(chǎn)成本；突出的是，原位生成的微納尺度的增強(qiáng)體在基體中分散均勻，且與橡膠基體、金屬材料等具有良好的界面結(jié)合力，同時(shí)，原位生成的增強(qiáng)體具有大量的苯環(huán)結(jié)構(gòu)，因此，補(bǔ)強(qiáng)后的橡膠具有顯著改善的力學(xué)性能、耐電暈性能和絕緣壽命，適用于各種電纜等低壓電絕緣橡膠制品。本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)措施來(lái)實(shí)現(xiàn):本發(fā)明液體低聚物改性絕緣橡膠的方法，包括下列順序步驟:( I)在橡膠體系原料的混煉過程中，將液體低聚物及其固化劑的混合體系加入原料中，在混煉過程中的剪切力作用下，液體低聚物及其固化劑的混合體系被細(xì)化成微細(xì)液體并均勻分散于橡膠基體中；(2)在高溫硫化時(shí)，在橡膠體系硫化的同時(shí)，橡膠基體中的低聚物微細(xì)液體原位聚合生成了由大分子構(gòu)成的剛性粒子和微纖維，或者與橡膠分子形成互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，且與硫化的橡膠基體、填料和金屬等之間具有良好的界面結(jié)合力，并對(duì)基體橡膠起到了顯著改善的補(bǔ)強(qiáng)作用、耐電暈性能、絕緣壽命和一定的阻燃效果。其中，所述液體低聚 物包括酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂和不飽和樹脂，它們?cè)诔叵戮鶠檎吵頎钜后w，且為熱固性塑料或熱塑性塑料的預(yù)聚物。所述液體低聚物的添加量，以質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)，為橡膠基體的4 36%。
所述液體低聚物是在橡膠原料的混煉過程中加入的，在混煉過程中的剪切作用下，液體低聚物被細(xì)化成微細(xì)液體，形成的粒子、微纖維或互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的尺度為70 500nm,并均勻分散于橡膠的基體中。所述液體低聚物被分散入橡膠基體后，不影響橡膠體系的硫化性能；且在橡膠的高溫硫化過程中，液體低聚物自身發(fā)生鏈增長(zhǎng)和交聯(lián)反應(yīng)，由液態(tài)的小液滴原位聚合為固態(tài)的剛性粒子、微纖維或者與橡膠分子形成互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。所述橡膠原料包括天然橡膠、順丁橡膠、丁苯橡膠、丁腈橡膠、氯丁橡膠、硅橡膠、異丁橡膠、乙丙橡膠、氯化聚乙烯彈性體、SBS熱塑性彈性體等；橡膠硫化體系中的橡膠原料可以是單一橡膠品種，也可以是多種橡膠的并用體系，或是橡膠與塑料的共混體系。液體低聚合物改性絕緣橡膠的體系中，由液體低聚合物生成的剛性熱固性增強(qiáng)結(jié)構(gòu)與硫化的橡膠基體、填料和金屬等之間具有良好的界面結(jié)合力，并且均勻地分散于橡膠基體中。 液體低聚合物改性后的絕緣橡膠體系，具有了顯著改善的補(bǔ)強(qiáng)作用、耐電暈性能、絕緣壽命和一定的阻燃效果，適用于各種電纜等低壓電絕緣橡膠制品。一般來(lái)說(shuō)，分子量低于10000以下的液體低聚物，在橡膠中可作為軟化劑使用，本發(fā)明將適量的熱固性樹脂的液體低聚物在混煉階段加入橡膠體系，在低溫的混煉過程中可起到軟化橡膠的作用，提高橡膠的加工性能。在混煉過程中的剪切力作用下，液體低聚物非常容易地被細(xì)化成微細(xì)液體，并均勻分散于橡膠基體中；在經(jīng)過混煉后的橡膠/液體低聚物復(fù)合體系的高溫硫化階段，由低聚物構(gòu)成的微細(xì)液體在橡膠基體中原位聚合生成了由大分子構(gòu)成的剛性粒子、微纖維，或與橡膠分子形成互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；同時(shí)，酚醛樹脂作為一種阻燃材料，可提高復(fù)合體系的阻燃性能。另外，在低溫開煉機(jī)上混煉后分散于橡膠基體中的低聚物微細(xì)液體，也可以在混煉膠停放的過程中，原位聚合生成增強(qiáng)體粒子、或柔順的微纖維、或互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，僅需要控制其尺寸較小，就不會(huì)影響后續(xù)的硫化工藝操作；這一原理同樣適合于密煉機(jī)或擠出混煉機(jī)在較高溫度下混煉的橡膠/液體低聚物復(fù)合體系。本發(fā)明的方法改性絕緣橡膠材料，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)勢(shì):1、該方法工藝操作非常方便，原材料易得；在橡膠的改性過程中，不改變傳統(tǒng)橡膠的加工方法，同時(shí)不增加生產(chǎn)成本，并且賦予液體低聚物改性絕緣橡膠良好的可控制性及批量制備的可行性。2、液體低聚物在橡膠基體中很容易均勻分散，原位聚合生成剛性粒子、微纖維或互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而，實(shí)現(xiàn)原位生成的微納尺度的增強(qiáng)體在基體中的均勻分散。3、液體低聚物原位生成的微納尺度的增強(qiáng)結(jié)構(gòu)與橡膠基體、金屬材料等具有良好的界面結(jié)合力，而且，原位生成的增強(qiáng)體具有大量的苯環(huán)結(jié)構(gòu)，因此，改性后的絕緣橡膠具有顯著改善的力學(xué)性能、耐電暈性能和絕緣壽命，適用于各種電纜等低壓電絕緣橡膠制品。


圖1為按本發(fā)明方法制備的液體低聚物改性絕緣橡膠中原位生成的剛性粒子。圖2為按本發(fā)明方法制備的液體低聚物改性絕緣橡膠中原位生成的互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。實(shí)施例一:一種液體低聚物改性絕緣橡膠的制備方法，包括下列順序步驟:(I)分別稱取丁腈橡膠(型號(hào)為NBR-41) 100份，N-環(huán)已基_2_苯并噻唑次磺酰胺(促CZ) 1.2份，氧化鋅(ZnO) 5份，硬脂酸(SA) 2份，二氫化喹啉聚合體(防RD) I份，二硫化四甲基秋蘭姆(促TMT D) 0.5份，硫磺(S) 1.5份，雙酚A型液體環(huán)氧樹脂(EP) 12份，環(huán)氧樹脂固化劑6份。(2)在雙輥開煉機(jī)上，輥溫為40-50° C的條件下，依次加入丁腈橡膠、促CZ、ZnO、SA、防RD1，混煉4-8min后，將上述原料混合均勻。(3)將液體環(huán)氧樹脂與其固化劑用攪拌棒攪拌均勻。(4)將(3)中的混合物加入到(2)的混煉膠中混煉4_8min，混煉均勻后加入促TMTD和S，再混煉4-6min后下片；停放8小時(shí)以上備用。(5)在平板硫化機(jī)上，將⑷中混煉的物料進(jìn)行硫化，硫化的條件:150° CXl&nin，壓力為 l5MPa。(6)將(5)的樣 品取出，按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)沖裁樣片，按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試復(fù)合體系的各項(xiàng)性能指標(biāo)。樣品的性能測(cè)試結(jié)果如下:力學(xué)性能:
權(quán)利要求
1.一種新型絕緣橡膠的制備方法，其特征在于，該方法包括下列順序步驟: (1)在橡膠體系原料的混煉過程中，將液體低聚物及其固化劑的混合體系加入原料中，在混煉過程中的剪切力作用下，液體低聚物及其固化劑的混合體系被細(xì)化成微細(xì)液體并均勻分散于橡膠基體中； (2)在高溫硫化時(shí)，在橡膠體系硫化的同時(shí),橡膠基體中的低聚物微細(xì)液體原位聚合生成了由大分子構(gòu)成的剛性粒子和微纖維，或者與橡膠分子形成互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，且與硫化的橡膠基體、填料和金屬等之間具有良好的界面結(jié)合力，并對(duì)基體橡膠起到了顯著改善的補(bǔ)強(qiáng)作用、耐電暈性能、絕緣壽命和一定的阻燃效果。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型絕緣橡膠的制備方法，其特征在于:所述液體低聚物包括酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂和不飽和樹脂，它們?cè)诔叵戮鶠檎吵頎钜后w，且為熱固性塑料或熱塑性塑料的預(yù)聚物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型絕緣橡膠的制備方法，其特征在于:所述液體低聚物的添加量，以質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)，為橡膠基體的4 36%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述 的新型絕緣橡膠的制備方法，其特征在于:所述液體低聚物是在橡膠原料的混煉過程中加入的，在混煉過程中的剪切作用下，液體低聚物被細(xì)化成微細(xì)液體，形成的粒子、微纖維或互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的尺度為70 500nm，并均勻分散于橡膠的基體中。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型絕緣橡膠的制備方法，其特征在于:所述液體低聚物被分散入橡膠基體后，不影響橡膠體系的硫化性能；且在橡膠的高溫硫化過程中，液體低聚物自身發(fā)生鏈增長(zhǎng)和交聯(lián)反應(yīng)，由液態(tài)的小液滴原位聚合為固態(tài)的剛性粒子、微纖維或者與橡膠分子形成互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型絕緣橡膠的制備方法，其特征在于:所述橡膠原料包括天然橡膠、順丁橡膠、丁苯橡膠、丁腈橡膠、氯丁橡膠、硅橡膠、異丁橡膠、乙丙橡膠、氯化聚乙烯彈性體、SBS熱塑性彈性體等；橡膠硫化體系中的橡膠原料可以是單一橡膠品種，也可以是多種橡膠的并用體系，或是橡膠與塑料的共混體系。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型絕緣橡膠的制備方法，其特征在于:液體低聚合物改性絕緣橡膠的體系中，由液體低聚合物生成的剛性熱固性增強(qiáng)結(jié)構(gòu)與硫化的橡膠基體、填料和金屬等之間具有良好的界面結(jié)合力，并且均勻地分散于橡膠基體中。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型絕緣橡膠的制備方法，其特征在于:液體低聚合物改性后的絕緣橡膠體系，具有了顯著改善的補(bǔ)強(qiáng)作用、耐電暈性能、絕緣壽命和一定的阻燃效果，適用于各種電纜等低壓電絕緣橡膠制品。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種新型絕緣橡膠的制備方法，包括下列順序步驟(1)在橡膠加工的混煉階段，在不改變橡膠體系配方的基礎(chǔ)上，將液體低聚物及其固化劑的混合體系加入原料中，在混煉過程中的剪切作用下，液體低聚物被細(xì)化成微細(xì)液體并均勻分散于橡膠基體中；(2)在高溫硫化階段，低聚物在原位聚合生成了由大分子構(gòu)成的剛性粒子、微纖維，或者與橡膠分子形成互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，且與硫化的橡膠基體、填料和金屬等之間具有良好的界面結(jié)合力，并對(duì)基體橡膠起到了顯著改善的補(bǔ)強(qiáng)作用、耐電暈性能、絕緣壽命和一定的阻燃效果。該方法工藝簡(jiǎn)單，不改變傳統(tǒng)橡膠的加工方法，操作方便，原材料易得。適用于各種電纜等低壓電絕緣橡膠制品。
文檔編號(hào)C08L9/00GK103102502SQ20131005480
公開日2013年5月15日 申請(qǐng)日期2013年2月20日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月20日
發(fā)明者葉林忠, 雷清泉 申請(qǐng)人:青島科技大學(xué)