[发明专利]电缆用护套橡胶及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种低温下具有高回弹性，柔软性，耐磨性的电缆用护套橡胶及制备方法，特别用于连接风力发电站机仓及塔筒电缆护套橡胶，

背景技术

某些电缆因使用在户外，对耐环境要求特别高，例如风力发电机引出塔筒垂直电缆，使用温度要求满足65℃到-50℃宽范围，低温下(例如-50℃)耐扭3000次不开裂。现有风能塔筒软电缆橡胶护套基料有：天然胶(NR)、天然胶+丁苯胶二元复合(NR-SBR)、氯化聚乙烯(CPE)、氯丁橡胶(CR)、硫化型丁腈胶+聚氯乙烯复合物(NBR-PVC)，也有个别采用热塑性NBR-PVC复合物，以及硅橡胶。NR和NR-SBR两种橡胶，虽然低温下仍然保持有较好的柔软性，但在低温下弹性不理想，耐磨性也不佳；CPE、CR橡胶低温下弹性很差，-30℃已经硬化；NBR-PVC橡胶强度不高，耐低温性能只能达到-40℃，抗撕裂性差；硅橡胶耐磨性差，强度只有一般橡胶的1/3。以上橡胶均难以真正满足风能塔筒电缆使用要求，特别是除硅橡胶、天然橡胶外，其他橡胶均为极性高聚物，随着温度下降分子间内聚力加大，次价力增长很快，至-25℃以上均变为僵硬，丧失弹性，造成电缆旋转困难并产生开裂，因而难以适应-40℃以下和更低环境要求(各种橡胶性能见表1)。

综合橡胶各性能，现有风能塔筒电缆护套，以氯化聚乙烯作护套较多。例如：中国专利CN201111984公开的乙丙绝缘风能专用电缆，采用高强度氯磺化聚乙烯混合料作外护套；中国专利中国专利CN201084466公开的风能发电输电电缆，采用氯化聚乙烯作护套；中国专利CN101221836公开风力发电用耐低温、抗开裂橡套软电缆，护套采用氯化聚乙烯基料，以及耐寒型增塑剂，还加有2-5份松焦油和/或汽缸油，3-8份偶联剂；不能彻底弹性差，强度会有影响。抗拉强度5.5-7.8，伸长率300-510；中国专利CN101314661公开的风能发电电缆专用护套料，由100份聚氯乙烯树脂，20～40份磺氯化聚乙烯，20～40份高熔指乙烯-丙烯酯乙酯共聚物混合作基料。

此外，也有采用聚氨酯护套，如中国专利CN201104311风能电缆，价格高，加工性很差，抗潮气性能差。

虽然，人们知晓合成顺丁胶，具有优异的低温特性，高弹性和优良的抗磨性，价格也相对较低，但因其回弹性大，导致收缩性较其他橡胶大，混料工艺性能很差，混料时会产生严重脱辊现象很难混合均匀，不仅单独难以混合均匀，而且与其他橡胶也不易混合均匀，混合不均匀造成机械性能变差；而且容易产生先期焦烧，丧失加工性能。其次，自身抗斯裂性能差，所以未有报导成功在电缆上应用。

中国专利CN101333307公开的低温条件下长期使用、且其扯断强度、扯断伸长率、硬度与常温时基本无变化的耐寒橡胶。报导有主体橡胶有采用天然胶和顺丁胶并用，加入1.5-1.8％的硫化剂。此低温橡胶组合物，主要为橡胶板材而开发，顺丁胶加入量只能达到30％，只能使用于静态耐寒制品，不能适用于动态耐寒制品例如电缆护套，支撑橡皮耐磨性和低温弹性都不能满足电缆护套用胶要求；其次，硫化用硫化剂量大达1.5-1.8％，耐热老化性能差，会导致硫磺迁移至电缆内部，引起铜丝腐蚀发黑，这是电缆所不允许的；再就是，其仅是单纯解决橡胶耐寒问题，很多机械物理性能未充分考虑，例如抗撕裂性，耐磨性。所以不适用于电缆护套。因此仍有值得改进的地方。

发明内容

本发明目的在于克服上述已有技术的不足，提供一种低温下既有高的回弹性和优越的耐磨性，低温柔软性好，最低可在-60℃户外温度不明显僵硬和产生开裂的电缆用护套橡胶。

本发明另一目的在于提供一种上述电缆用护套橡胶制备方法。

本发明第一目的实现，主要改进是经试验(表2)采用高组份顺丁胶与天然胶混合，同时采取低硫磺高促进剂硫化体系，从而克服上述现有技术的不足，实现本发明目的。具体说，本发明电缆用护套橡胶，包括橡胶基料和橡胶配合剂，其特征在于橡胶基料由30-50wt％天然胶与50-70wt％顺丁胶混合组成；橡胶配合剂中硫化体系为：低硫磺高促进剂硫化体系，硫磺加入量为橡胶基料的0.3-0.6wt％，促进剂二硫化四甲基秋兰姆(TMTD)1.0～1.3wt％，促进剂N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺(CZ)1.8～2.2wt％，促进剂二硫化二苯骈噻唑(DM)0.6～0.9wt％。

本发明中其他橡胶配合剂及用量，与现有技术制备橡胶基本相似(表3)，配合剂用量均以橡胶基料计。