电绝缘三元乙丙橡胶组合物及其制备方法与流程

本发明涉及橡胶材料，具体涉及电绝缘三元乙丙橡胶组合物及其制备方法。

背景技术：

1、在电线电缆行业中，三元乙丙橡胶因其优异的耐臭氧、耐热及电气绝缘性能而被广泛用作绝缘护套材料。随着电力传输需求的增加，对护套材料的体积电阻率提出了更高要求。为了降低成本并进一步提升绝缘性能，现有技术通常采用大量填充无机绝缘填料（如煅烧陶土）的方式。然而，当无机填料的填充量过高时，由于其与非极性橡胶基体之间的界面相容性较差，容易导致填料分散不均、界面结合力弱，进而引起胶料力学性能（如拉伸强度、断裂伸长率）显著下降，且加工流动性变差，易出现焦烧或表面粗糙等问题。因此，如何在保持超高绝缘电阻和低含胶率的同时，克服高填充带来的力学性能劣化及加工困难，是当前亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的高填充绝缘橡胶材料难以兼顾超高绝缘性能与优异力学性能及加工性能的问题，本技术通过电绝缘三元乙丙橡胶组合物及其制备方法，实现了在高填充量下绝缘性与力学性能的平衡。

2、为解决上述技术问题，本发明采用了以下技术方案：

3、一种电绝缘三元乙丙橡胶组合物，按重量份计，包括以下组分：三元乙丙橡胶100份；绝缘填料150-180份；绝缘增强剂5-10份；补强剂5-10份；增塑剂8-12份；防老剂2-4份；活性剂4-6份；润滑剂0.5-1.5份；加工助剂1-3份；硫化剂5-8份。

4、上述方案通过特定比例的绝缘填料与绝缘增强剂的复配，利用绝缘增强剂改善高份数绝缘填料与三元乙丙橡胶基体之间的界面相容性，在保证超高体积电阻率的同时，维持了胶料的力学强度和加工稳定性。

5、作为一种可选实施方式，所述绝缘填料包括煅烧高岭土；所述绝缘增强剂包括双酚a型环氧树脂；所述补强剂包括快压出炉炭黑；所述增塑剂包括石蜡油；所述硫化剂包括有机过氧化物和助交联剂，所述助交联剂包括多官能团烯烃类化合物。

6、此优选方案中，煅烧高岭土具有优异的电绝缘性和低吸水性；双酚a型环氧树脂分子中的极性环氧基团能与无机填料表面形成物理吸附或化学作用，有效降低界面缺陷，协同提升整体绝缘性能与力学强度；快压出炉炭黑在提供必要补强的同时赋予胶料良好的挤出工艺性；石蜡油与三元乙丙橡胶相容性好且闪点高，有助于改善高填充体系的加工流动性。

7、作为一种可选实施方式，所述绝缘填料为牌号为dg80x的煅烧高岭土；所述绝缘增强剂为牌号为resin828的双酚a型环氧树脂；所述补强剂为牌号为n550的快压出炉炭黑；所述增塑剂为牌号为para2251的石蜡油；所述有机过氧化物包括牌号为101-45ge的有机过氧化物和牌号为14s-fl的有机过氧化物；所述助交联剂为牌号为taic-70的三烯丙基异氰脲酸酯；其中，所述绝缘填料的重量份为150份、170份或180份，所述绝缘增强剂的重量份为5份、8份或10份，所述补强剂的重量份为5份或10份。

8、此优选方案进一步限定了各组分的具体商业牌号及点值配比，确保了配方体系的可重现性及性能的最优化，特别是特定型号的环氧树脂与煅烧高岭土在该比例范围内表现出最佳的协同增效作用。

9、作为一种可选实施方式，所述有机过氧化物包括第一过氧化物硫化剂和第二过氧化物硫化剂，所述第一过氧化物硫化剂包括过氧化二异丙苯类化合物，所述第二过氧化物硫化剂包括双叔丁基过氧化物类化合物；所述助交联剂包括三烯丙基异氰脲酸酯或三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯。

10、此优选方案采用两种不同分解温度和反应活性的过氧化物复配，构建了梯度硫化网络，既保证了厚制品深层硫化的充分性，又避免了表层过硫或焦烧风险；配合多官能团助交联剂，提高了交联键的热稳定性和绝缘可靠性。

11、作为一种可选实施方式，所述第一过氧化物硫化剂为牌号为101-45ge的过氧化二异丙苯类化合物，所述第二过氧化物硫化剂为牌号为14s-fl的双叔丁基过氧化物类化合物，所述助交联剂为牌号为taic-70的三烯丙基异氰脲酸酯；按重量份计，所述第一过氧化物硫化剂为5份，所述第二过氧化物硫化剂为1份，所述助交联剂为2份。

12、此优选方案明确了硫化体系的具体组分及精确配比，该特定组合在高填充体系中能够实现最佳的交联密度分布，显著提升胶料的耐热老化性能和压缩永久变形性能。

13、作为一种可选实施方式，所述三元乙丙橡胶的牌号包括ep512f、ep5601、kep980或keltan2650c中的至少一种；所述防老剂包括防老剂rd和防老剂mb；所述活性剂为氧化锌；所述润滑剂为硬脂酸；所述加工助剂为聚乙二醇。

14、此优选方案选用了乙烯含量适中、分子量分布适宜的三元乙丙橡胶牌号以平衡加工性与物理性能；防老剂rd与mb并用产生协同抗热氧老化效应；聚乙二醇作为酸性填料中和剂及分散助剂，进一步改善了高填充体系的混炼均匀度。

15、作为一种可选实施方式，按重量份计，所述电绝缘三元乙丙橡胶组合物的组分及含量为以下四种配比中的任意一种：

16、配比一，所述三元乙丙橡胶100份，所述绝缘填料150份，所述绝缘增强剂5份，所述补强剂10份，所述增塑剂10份，所述防老剂3份，所述活性剂5份，所述润滑剂1份，所述加工助剂2份，所述有机过氧化物6份，所述助交联剂2份；

17、配比二，所述三元乙丙橡胶100份，所述绝缘填料150份，所述绝缘增强剂8份，所述补强剂5份，所述增塑剂10份，所述防老剂3份，所述活性剂5份，所述润滑剂1份，所述加工助剂2份，所述有机过氧化物6份，所述助交联剂2份；

18、配比三，所述三元乙丙橡胶100份，所述绝缘填料180份，所述绝缘增强剂8份，所述补强剂5份，所述增塑剂10份，所述防老剂3份，所述活性剂5份，所述润滑剂1份，所述加工助剂2份，所述有机过氧化物6份，所述助交联剂2份；

19、配比四，所述三元乙丙橡胶100份，所述绝缘填料170份，所述绝缘增强剂10份，所述补强剂5份，所述增塑剂10份，所述防老剂3份，所述活性剂5份，所述润滑剂1份，所述加工助剂2份，所述有机过氧化物6份，所述助交联剂2份。

20、此优选方案提供了四组经过验证的具体配方点值，覆盖了绝缘填料与绝缘增强剂的不同配比组合，均能满足超高电阻电线电缆护套的性能要求，为实际生产提供了明确的指导。

21、此外，本技术还提供了一种如上述方案所述的电绝缘三元乙丙橡胶组合物的制备方法，包括以下步骤：将所述三元乙丙橡胶、所述活性剂、所述加工助剂、所述补强剂、所述绝缘填料、所述绝缘增强剂和所述增塑剂分段投入密炼机中进行第一道混炼，达到第一预设温度后保持第一预设时间，清扫并排胶，得到母炼胶；将所述母炼胶与所述硫化剂投入密炼机中进行第二道混炼，排胶得到所述电绝缘三元乙丙橡胶组合物。

22、上述制备方法采用两段式混炼工艺，通过将硫化体系与主体胶料分离混炼，有效避免了高填充体系在高温长时间混炼过程中发生的早期焦烧现象；分段投料策略确保了高份数绝缘填料在橡胶基体中的充分分散，保障了最终产品的性能均一性。

23、作为一种可选实施方式，在所述第一道混炼中，首先投入所述三元乙丙橡胶混炼60s-80s，随后投入所述活性剂和所述加工助剂混炼60s-80s，再投入所述补强剂、所述绝缘填料、所述绝缘增强剂和所述增塑剂混炼60s-80s；所述第一预设温度为140℃-150℃，所述第一预设时间为30s-80s；在所述第二道混炼中，混炼时间为60s-90s，清扫后再次混炼30s-60s。

24、此优选方案细化了混炼工艺参数，特定的投料顺序和时间窗口有利于生胶的充分塑化和填料的逐步浸润，控制排胶温度在140℃-150℃区间既保证了配合剂的分散效果，又防止了热敏性组分降解或胶料过热老化。

25、有益效果：（1）本技术通过在高填充体系中引入特定份数的绝缘增强剂（如双酚a型环氧树脂），利用其分子结构中的极性基团改善了非极性三元乙丙橡胶与无机绝缘填料之间的界面润湿性与结合力，解决了传统高填充配方中因界面缺陷导致的力学性能大幅下降问题，实现了超高体积电阻率（≥1015 ω·cm）与优良力学性能（拉伸强度≥11mpa）的同步获得。

26、（2）采用双过氧化物复配硫化体系并结合多官能团助交联剂，构建了致密且热稳定的碳-碳交联网络，不仅缩短了硫化周期，还显著提升了胶料的耐热老化性能和压缩永久变形性能，使其能够适应长期高温运行环境。

27、（3）配套的两段式温控混炼工艺及分段投料策略，针对性地解决了高填充胶料粘度大、生热高、分散难的加工痛点，在保证填料微观分散均匀性的同时，有效规避了焦烧风险，提高了生产效率和成品合格率。

28、（4）配方中大量使用低成本绝缘填料替代部分生胶，在大幅降低原材料成本的同时，利用填料自身的低吸水率和绝缘特性，进一步增强了护套材料的耐潮湿电气性能，具有显著的经济效益和市场竞争力。