耐高压热塑性弹性体材料及其制备方法 |
|||||||
| 申请号 | CN201610702756.X | 申请日 | 2016-08-23 | 公开(公告)号 | CN106589755A | 公开(公告)日 | 2017-04-26 |
| 申请人 | 中广核三角洲(苏州)新材料研发有限公司; | 发明人 | 肖红杰; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开耐高压热塑性弹性体材料及其制备方法，其由以下重量份的组分组成：苯乙烯类热塑性弹性体、三元乙丙 橡胶 、 炭黑 填充型粉末丁苯橡胶、 增塑剂 、低 密度 聚乙烯、纳米SiO2、纳米 高岭土 、纳米滑石粉、纳米蒙脱土、抗 氧 剂；所述炭黑填充型粉末丁苯橡胶通过以下步骤获得：在获得的溶液中加入0.9份高分子 树脂 包覆剂、0.1份抗氧剂，用 氨 水 至体系为微 碱 性PH约为7.5，于80‑85℃恒温搅拌1小时，加入0.5份无水氯化 钙 ，强烈搅拌使胶乳和炭黑共同沉淀并粉末化，出料，洗涤，脱水，过筛，烘干，即得所述炭黑填充型粉末丁苯橡胶。本发明具有耐高压、绝缘性好、电气性能稳定等优点，可耐10万伏以上的 电压 而不被击穿，具备优异的综合性能。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种耐高压热塑性弹性体材料，其特种在于：所述耐高压热塑性弹性体材料由以下重量份的组分组成： |
||||||
| 说明书全文 | 耐高压热塑性弹性体材料及其制备方法技术领域背景技术[0002] 高压电缆是国家安全的支柱，对于提高国家的综合国力是非常重要的。激光武器因其反应时间短、照射速度快、命中精度高、辐射强度高、摧毁威力大成为军工企业重点发展的方向。目前激光武器所用高压电缆采用的电缆材料一般都是硅橡胶，尽管硅橡胶在耐热辐射、防水、高温（高寒）环境下电气性能稳定等方面有一定的优势，但其加工工艺需要硫化，容易出现硫化温度过高或硫化不充分等问题，不能回收利用，且价格昂贵。为此，迫切需要研发出新的无需硫化且耐高压耐热、绝缘性好、电气性能稳定、不易被击穿等综合性能优异的军工用材料，以替代传统硅橡胶，增强军工产品的性能，提升国际竞争实力。 发明内容[0003] 本发明的目的是提供一种耐高压热塑性弹性体材料，该耐高压热塑性弹性体材料克服了目前采用硅橡胶需要硫化的不足，具有耐高压、绝缘性好、电气性能稳定等优点，可耐10万伏以上的电压而不被击穿，硬度最低只有75A，体积电阻率可达1016Ω·m以上，介电常数可达40F·m-1以上，综合性能优异；同时提供一种上述耐高压热塑性弹性体材料的制备方法。 [0004] 为达到上述发明目的，本发明耐高压热塑性弹性体材料技术方案是：一种耐高压热塑性弹性体材料，所述耐高压热塑性弹性体材料由以下重量份的组分组成：苯乙烯类热塑性弹性体 20 30份， ~ 三元乙丙橡胶 15 30份， ~ 炭黑填充型粉末丁苯橡胶 10 20份， ~ 增塑剂 9 30份， ~ 低密度聚乙烯 5 20份， ~ 纳米SiO2 2~9份， 纳米高岭土 1 5份， ~ 纳米滑石粉 1.5 6份， ~ 纳米蒙脱土 2 9份， ~ 抗氧剂 0.1 1份； ~ 所述炭黑填充型粉末丁苯橡胶通过以下步骤获得： 步骤一、将50份炭黑在S-27000非离子型表面活性剂0.3份的作用下分散于蒸馏水中，加入丁苯1502胶乳100份，再用蒸馏水稀释至体系中胶乳浓度为10wt%溶液； 步骤二、在步骤一获得的溶液中加入0.9份高分子树脂包覆剂、0.1份抗氧剂，用氨水至体系为微碱性PH约为7.5，于80-85℃恒温搅拌1小时，加入0.5份无水氯化钙，强烈搅拌使胶乳和炭黑共同沉淀并粉末化，出料，洗涤，脱水，过筛，烘干，即得所述炭黑填充型粉末丁苯橡胶。 [0005] 上述技术方案进一步改进的技术方案如下：1. 上述方案中，所述丁苯1502胶乳的干胶含量约21%。 [0006] 2. 上述方案中，所述苯乙烯类热塑性弹性体为苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物SEBS、苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯型嵌段共聚物SEPS中的任一种。 [0008] 4. 上述方案中，所述纳米SiO2的平均粒径为1 100nm；纳米高岭土的粒径为500~ ~1000nm；纳米滑石粉的平均粒径为85.6nm；纳米蒙脱土的平均晶片厚度小于25nm。 [0009] 本发明采用的制备方法技术方案是：一种用于上述的耐高压热塑性弹性体材料的制备方法，包括以下步骤：步骤一、将苯乙烯类热塑性弹性体20 30份、三元乙丙橡胶15 30份、炭黑填充型粉末丁~ ~ 苯橡胶10~20份、增塑剂9~30份、低密度聚乙烯5~20份、纳米SiO2 2~9份、纳米高岭土1~5份、纳米滑石粉1.5 6份、纳米蒙脱土2 9份、抗氧剂0.1 1份置于高速混合机中，高速搅拌后得~ ~ ~ 到混合物； 步骤二、将混合物放入双螺杆挤出机中，经熔融捏合并挤出，对挤出机模头挤出的熔融输出物进行水冷却，之后造粒，即得耐高压热塑性弹性体材料。 [0010] 上述技术方案进一步改进的技术方案如下：上述方案中，所述步骤一中高速搅拌的速度为2000 2500r/min、时间为8 15min；所述~ ~ 步骤二中挤出温度为190 250℃，螺杆转速为300 600rpm。 ~ ~ [0011] 由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明耐高压热塑性弹性体材料及其制备方法，通过将苯乙烯类热塑性弹性体与三元乙丙橡胶及丁苯橡胶共混得到弹性体材料，且结合特定工艺组分形成的炭黑填充型粉末丁苯橡胶，无需硫化，克服了目前采用硅橡胶需要硫化的不足；其通过低密度聚乙烯起到成核的作用，并利用填充剂的协同作用，降低了空间电荷的产生，高效阻碍了内部杂质离子形成电荷积累，增强了绝缘性能，提升了材料的耐高压性能，其可耐10万伏以上的电压而不被击穿，硬度范围在邵氏75-85A，其体积电阻率可达1016Ω·m以上，介电常数可达40F·m-1以上，综合性能优异，完全满足军工激光武器方面电缆料的需求；整个工艺步骤简便，工艺可操作性强，原料来源丰富，成本低，可大规模推广应用，提升产品竞争力；其次，其采用纳米SiO2、纳米高岭土、纳米滑石粉、纳米蒙脱土的协同作用，且分散性好，进一步增强材料的耐压耐辐射性能和绝缘性能，提高产品硬度，综合性能优异。 具体实施方式[0012] 下面结合实施例对本发明作进一步描述：实施例1：一种耐高压热塑性弹性体材料，所述耐高压热塑性弹性体材料由以下重量份的组分组成：苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物SEBS 20份、三元乙丙橡胶30份、粉末丁苯橡胶10份、增塑剂石蜡基白油19.9份、低密度聚乙烯 5份、填充剂15份、抗氧剂1076 0.1份；其中填充剂为纳米SiO2、纳米高岭土、纳米滑石粉、纳米蒙脱土按质量比1：1：1：1复配而成，纳米SiO2的平均粒径为1～100nm，纳米高岭土的粒径为500～1000nm，纳米滑石粉的平均粒径为85.6nm，纳米蒙脱土的平均晶片厚度小于25nm。 [0013] 其中粉末丁苯橡胶为炭黑填充型粉末丁苯橡胶，其通过如下方式制备获得：将50份炭黑在表面活性剂0.3份的作用下分散于蒸馏水中，加入丁苯1502胶乳100份，再用蒸馏水稀释至体系中胶乳浓度为10wt%，之后加入0.9份包覆剂、0.1份抗氧剂，用氨水至体系为微碱性PH约为7.5，于80-85℃恒温搅拌1小时，加入0.5份絮凝剂，强烈搅拌使胶乳和炭黑共同沉淀并粉末化，出料，洗涤，脱水，过筛，烘干，即得成品。其中丁苯1502胶乳的干胶含量约21份；包覆剂为高分子树脂包覆剂，以乙烯基单体为原料，通过自由基共聚合方法制备而成；表面活性剂可以为非离子型表面活性剂S-27000，日本山本通产株式会社提供；絮凝剂可以为无水氯化钙。 [0014] 本实施例提供的耐高压热塑性弹性体材料，耐高压性能好，可以耐10万伏的电压不击穿，通过加入低密度聚乙烯具有成核作用，提高了结晶度，降低了空间电荷的产生，利用三元乙丙橡胶配合粉末丁苯橡胶，阻碍了内部杂质离子形成的电荷积累，具有优异的绝缘性能，利用纳米SiO2、纳米高岭土、纳米滑石粉、纳米蒙脱土的协同作用，且分散性好，进一步增强材料的耐压耐辐射性能和绝缘性能，提高产品硬度，综合性能优异。 [0015] 一种前述的耐高压热塑性弹性体材料的制备制法，包括以下步骤：S1：按照上述设定比例称取原料； S2：将苯乙烯类热塑性弹性体、三元乙丙橡胶、粉末丁苯橡胶、增塑剂、低密度聚乙烯、填充剂、抗氧剂置于高速混合机中，高速搅拌后得到混合物，； S3：将混合物放入双螺杆挤出机中，经熔融捏合并挤出，对挤出机模头挤出的熔融输出物进行水冷却，之后造粒，即得成品。 [0016] 其中步骤S2中高速搅拌的速度为2000r/min、时间为15min；步骤S3中挤出温度为190℃，螺杆转速为300rpm。 [0017] 实施例2：一种耐高压热塑性弹性体材料，所述耐高压热塑性弹性体材料由以下重量份的组分组成：苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯型嵌段共聚物SEPS 30份、三元乙丙橡胶15份、粉末丁苯橡胶20份、增塑剂环烷基白油9份、低密度聚乙烯 12.5份、填充剂13份、抗氧剂168 0.5份；其中填充剂为纳米SiO2、纳米高岭土、纳米滑石粉、纳米蒙脱土按质量比1：2：3：1复配而成，纳米SiO2的平均粒径为1～100nm，纳米高岭土的粒径为500～1000nm，纳米滑石粉的平均粒径为85.6nm，纳米蒙脱土的平均晶片厚度小于25nm；粉末丁苯橡胶为炭黑填充型粉末丁苯橡胶，且通过实施例1的方法制备得到。 [0018] 前述耐高压热塑性弹性体材料的制备制法，与实施例1的不同之处在于：在制备过程中，步骤S2中高速搅拌的速度为2500r/min、时间为8min；步骤S3中挤出温度为250℃，螺杆转速为600rpm。 [0019] 其他与实施例1相同。 [0020] 实施例3：一种耐高压热塑性弹性体材料，所述耐高压热塑性弹性体材料由以下重量份的组分组成：苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物SEBS 20份、三元乙丙橡胶20份、粉末丁苯橡胶10份、增塑剂石蜡基白油9份、低密度聚乙烯 5份、填充剂35份、抗氧剂 1份；其中填充剂为纳米SiO2、纳米高岭土、纳米滑石粉、纳米蒙脱土按质量比4：1.5：2：3复配而成，纳米SiO2的平均粒径为1～100nm，纳米高岭土的粒径为500～1000nm，纳米滑石粉的平均粒径为85.6nm，纳米蒙脱土的平均晶片厚度小于25nm；抗氧剂为质量比1：2的抗氧剂168与1076复配而成；粉末丁苯橡胶为炭黑填充型粉末丁苯橡胶，且通过实施例1的方法制备得到。 [0021] 前述耐高压热塑性弹性体材料的制备制法，与实施例1的不同之处在于：在制备过程中，步骤S2中高速搅拌的速度为2200r/min、时间为10min；步骤S3中挤出温度为220℃，螺杆转速为500rpm。 [0022] 其他与实施例1相同。 [0023] 实施例4：一种耐高压热塑性弹性体材料，所述耐高压热塑性弹性体材料由以下重量份的组分组成：苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物SEBS 24份、三元乙丙橡胶15份、粉末丁苯橡胶10份、增塑剂石蜡基白油25.9份、低密度聚乙烯 20份、填充剂5份、抗氧剂1076 0.2份；其中填充剂为纳米SiO2、纳米高岭土、纳米滑石粉、纳米蒙脱土按质量比3：1：2：3复配而成，纳米SiO2的平均粒径为1～100nm，纳米高岭土的粒径为500～1000nm，纳米滑石粉的平均粒径为85.6nm，纳米蒙脱土的平均晶片厚度小于25nm；粉末丁苯橡胶为炭黑填充型粉末丁苯橡胶，且通过实施例1的方法制备得到。 [0024] 前述耐高压热塑性弹性体材料的制备制法，与实施例1的不同之处在于：在制备过程中，步骤S2中高速搅拌的速度为2300r/min、时间为11min；步骤S3中挤出温度为240℃，螺杆转速为400rpm。 [0025] 其他与实施例1相同。 [0026] 实施例5：一种耐高压热塑性弹性体材料，所述耐高压热塑性弹性体材料由以下重量份的组分组成：苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物SEBS 20份、三元乙丙橡胶15份、粉末丁苯橡胶15份、增塑剂石蜡基白油30份、低密度聚乙烯9份、填充剂10份、抗氧剂168 1份；其中填充剂为纳米SiO2、纳米高岭土、纳米滑石粉、纳米蒙脱土按质量比2：1：1：3复配而成，纳米SiO2的平均粒径为1～100nm，纳米高岭土的粒径为500～1000nm，纳米滑石粉的平均粒径为85.6nm，纳米蒙脱土的平均晶片厚度小于25nm；粉末丁苯橡胶为炭黑填充型粉末丁苯橡胶，且通过实施例1的方法制备得到。 [0027] 前述耐高压热塑性弹性体材料的制备制法，与实施例1的不同之处在于：在制备过程中，步骤S2中高速搅拌的速度为2400r/min、时间为13min；步骤S3中挤出温度为200℃，螺杆转速为400rpm。 [0028] 其他与实施例1相同。 [0029] 上述实施例1-5的性能测试结果记录详见表1：表1 可知，本发明的耐高压热塑性弹性体材料，通过优选组分进行合理配比，无需硫化，克服了目前采用硅橡胶需要硫化的不足；其通过低密度聚乙烯起到成核的作用，并利用填充剂的协同作用，降低了空间电荷的产生，高效阻碍了内部杂质离子形成电荷积累，增强了绝缘性能，提升了材料的耐高压性能，其可耐10万伏以上的电压而不被击穿，硬度范围在邵氏 75-85A，其体积电阻率可达1016Ω·m以上，介电常数可达40F·m-1以上，综合性能优异，完全满足军工激光武器方面电缆料的需求；整个工艺步骤简便，工艺可操作性强，原料来源丰富，成本低，可大规模推广应用，提升产品竞争力；也进一步增强材料的耐压耐辐射性能和绝缘性能，提高产品硬度，具备优异的综合性能。 [0030] 上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。 |
||||||
QQ群二维码
意见反馈
意见反馈