專(zhuān)利名稱(chēng)：一種雷電絕緣鞋用橡膠的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種絕緣橡膠，主要可以用于雷電絕緣鞋。
背景技術(shù)：
如今隨著高科技的飛速發(fā)展，人類(lèi)對(duì)于自然性災(zāi)害的防范意識(shí)及能力也隨之提高，其中針對(duì)頻繁發(fā)生的雷電災(zāi)害事件，尤為引起了我們的重視與思考?，F(xiàn)在防雷界所公認(rèn)的原理是“雷電總是通過(guò)電阻最小的通道入地”，以富蘭克林的避雷針為代表的“引雷入地”的經(jīng)典理論就是利用這個(gè)原理，該原理說(shuō)明雷電選擇的是電阻小的入地通道，而非電阻大的入地通道。這讓我們聯(lián)想到，假如突發(fā)雷擊的環(huán)境下，不但有建筑物，還有包括運(yùn)動(dòng)場(chǎng)上的運(yùn)動(dòng)員、機(jī)場(chǎng)上操作工、救火現(xiàn)場(chǎng)的消防員等小電阻的人體，應(yīng)該如何防范這種情況的雷電襲人事件，是我們面臨和迫切需要解決的問(wèn)題之一。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)代常用的避雷方式“引雷入地”的原理，只能保護(hù)對(duì)象為建筑物一類(lèi)大型物體，而無(wú)法對(duì)雷電環(huán)境下小電阻的人體進(jìn)行保護(hù)的問(wèn)題，提出一種雷電絕緣鞋用橡膠。這種雷電絕緣鞋用橡膠是利用納米材料處理橡膠基料，并考察了不同納米粉體復(fù)合后橡膠的性能變化，從理論上對(duì)橡膠性能的改變進(jìn)行了探討，為其工業(yè)化提供了工藝參數(shù)和理論依據(jù)，本發(fā)明橡膠不但具有普通橡膠的特質(zhì)，而且大幅度的提高了橡膠的絕緣性能，使其達(dá)到徹底截?cái)嚯娏鞯母咝Ы^緣的目的。
為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采用的雷電絕緣鞋用橡膠的組成成分為1#煙片膠、納米氧化鋅(HTZnO1)、硫磺、石蠟、硬脂酸、促進(jìn)劑DM/TT、抗老劑(OM)、增塑劑(DOS)、滑石粉、改性塑粉(HTP)、復(fù)合納米填料(HTG)，其各組成成分重量計(jì)千分比含量范圍詳見(jiàn)下表A表A雷電絕緣鞋用橡膠組成成分及各組分重量計(jì)千分比含量范圍

本發(fā)明雷電絕緣鞋用橡膠在制作工藝方面，跟常規(guī)橡膠制作工藝的方法及步驟相同，沒(méi)有顯著的區(qū)分，只是在納米復(fù)合材料添加上有一定的特殊要求。其要求是呈超細(xì)粉體壯的納米復(fù)合材料必須均勻分散的添加到橡膠當(dāng)中，因?yàn)橹挥羞@種均勻分散的添加工藝才能促使橡膠中大分子聚合物的結(jié)構(gòu)和性能有效的變異，既對(duì)NR/PVC體系的相容性的改制，從而達(dá)到大幅度的提高了橡膠的絕緣性能的目的。
根據(jù)本發(fā)明雷電絕緣鞋用橡膠的工藝配方所制造的鞋已經(jīng)在國(guó)家勞動(dòng)保護(hù)用品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心及北京雷電防護(hù)裝置測(cè)試中心做過(guò)多次對(duì)比實(shí)驗(yàn)和檢測(cè)，并得到了中國(guó)實(shí)驗(yàn)室國(guó)家認(rèn)可委員會(huì)的認(rèn)可證書(shū)。其有益效果主要體現(xiàn)以下幾個(gè)方面1、擊穿強(qiáng)度44～300KV/cm；2、絕緣電阻大于200GΩ，電阻率10～10Ω/cm；3、密度0.9～1.5g/cm；
4、邵氏強(qiáng)度47～64；5、阿克隆磨耗1.8cm/1.61km；6、硫化條件141℃～147℃/7～15min。
本發(fā)明雷電絕緣鞋用橡膠的工藝配方是經(jīng)過(guò)以下試驗(yàn)對(duì)多種納米氧化物進(jìn)行對(duì)比而得到的最佳配方，詳見(jiàn)如下。
具體實(shí)施例方式
一、制備實(shí)施示例由于上述表A中本發(fā)明雷電絕緣鞋用橡膠的組成成分所給出的只是一組配比范圍，所以下面將在上述配比范圍內(nèi)列出三組經(jīng)過(guò)試驗(yàn)并驗(yàn)證可行可靠的配比詳表，以做參考。詳見(jiàn)下表B、表C、表D表B雷電絕緣橡膠的配方及制造工藝配比組1

表C雷電絕緣橡膠的配方及制造工藝配比組2


表D雷電絕緣橡膠的配方及制造工藝配比組3

實(shí)施示例試驗(yàn)由于本發(fā)明雷電絕緣橡膠的組分中已經(jīng)確定使用納米氧化鋅作為其主要橡膠改性物質(zhì)，但在前期實(shí)驗(yàn)時(shí)，并未確定使用何種納米氧化物，所以下面要做的實(shí)施示例實(shí)驗(yàn)仍然采用多種納米氧化物作為改性物質(zhì)，對(duì)比其改性性能的區(qū)別給出具體實(shí)驗(yàn)后的結(jié)果數(shù)據(jù)，以做參考。
1、實(shí)驗(yàn)部分1.1主要試劑和儀器實(shí)驗(yàn)所用試劑有1#煙片膠、納米氧化物(MgO、Al2O3、ZnO、ZrO、SiO2)、硫磺、石蠟、硬脂酸、促進(jìn)劑DM/TT、抗老劑、增塑劑、滑石粉、改性塑粉、復(fù)合納米填料；實(shí)驗(yàn)所用設(shè)備有XK-160型開(kāi)煉機(jī)、粉體氣流溫和機(jī)、LH-II硫化儀、T50電熱平板機(jī)。
1.2實(shí)驗(yàn)方法(1)、以納米氧化物MgO、Al2O3、ZnO、ZrO、SiO2單組分與NR/PVC共混并硫化，測(cè)試膠料的各項(xiàng)指標(biāo)，確定納米氧化物對(duì)基料的影響力。
(2)、以納米氧化物MgO、Al2O3、ZnO、ZrO、SiO2單組分不同粒徑(＜30nm、30～60nm，80nm、＜1600nm、200～300nm、＞300mn)與NR/PVC共混并硫化，測(cè)試膠料的各項(xiàng)指標(biāo)確定各納米氧化物對(duì)基料影響力最大的粒徑范圍。
1.3分析方法膠料的物理性能及電氣絕緣性能測(cè)試按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB2941、GB528、GB1689GB531、GB3901等規(guī)定要求進(jìn)行。
2、結(jié)果和討論2.1不同納米氧化物對(duì)基料的影響將各種納米氧化物處理復(fù)合后的基料性能進(jìn)行了比較，具體結(jié)果如下不同納米氧化物處理復(fù)合后基料的燒結(jié)時(shí)間比較ZnO＜MgO＜Al2O3＜SiO2；不同納米氧化物處理復(fù)合后基料的磨耗體積比較SiO2＜ZNO＜MGO對(duì)基料性能有明顯影響力的納米氧化物有ZnO、MgO、Al2O3、ZrO、SiO2。納米氧化鋅對(duì)膠料硫化特性的影響最大，納米級(jí)ZnO比表面積大，活性高，促進(jìn)膠料交聯(lián)密度提高，同時(shí)，納米氧化鋅的小尺寸效應(yīng)增加了交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)密度，實(shí)現(xiàn)了與高分子材料實(shí)現(xiàn)了分子水平的結(jié)合，膠料變形降低，密度提高，硫化完善迅速，膠料綜合性能提高且補(bǔ)償劑的用量減少約40％。
納米氧化鋁能夠顯著提高膠料的耐磨性，便得膠料硬度增大，壓縮屈服強(qiáng)度和沖擊韌性提高納米氧化硅作為填料介入，它能有效的高速膠料的硬度，調(diào)控配比，可以得到不同機(jī)械物理性能的膠料，作為防雷擊橡膠的主要填料之一，由于它密度小，比表面大，表面氧化程度高，使用前應(yīng)作表面處理。
2.2納米氧化物粒徑對(duì)基料的影響力納米氧化物的粒徑對(duì)基料的影響在于共混硫化時(shí)形成何種有效的形態(tài)結(jié)構(gòu)和界面狀態(tài)。實(shí)驗(yàn)表明，ZnO可選200～300nm、Al2O3可選80～120nm、MgO可選100～200nm、SiO2可選40～60nm，PVC、滑石粉粒度也應(yīng)嚴(yán)格控制在1um以下。
2.3納米復(fù)合橡膠的性能研試成功納米氧化物/橡膠/塑料復(fù)合材料，擊穿強(qiáng)度44～300KV/cm，絕緣電阻大雨200GΩ。由該材料制成的防雷靴、防雷傘、防雷衣已多次通過(guò)《北京雷電防護(hù)裝置測(cè)試中心》不同能級(jí)的雷擊測(cè)試，并已申報(bào)專(zhuān)利。
3、結(jié)論納米氧化物粉體經(jīng)過(guò)特定的表面處理和復(fù)合，作為像膠/塑料共混聚合物的特種補(bǔ)強(qiáng)劑填充，易混煉，易分散，混煉膠質(zhì)柔軟，提高了壓出加工性能和模型流動(dòng)性，硫化膠體表面光滑，伸長(zhǎng)量大，抗張強(qiáng)度高，永久變形小，耐撕裂強(qiáng)度高、耐磨、耐腐蝕、耐候性大大提高，特別是電性能的高指標(biāo)穩(wěn)定性和綜合性能的提高，使該材料的應(yīng)用前景快速提升。本技術(shù)可應(yīng)用到野外作業(yè)，特種環(huán)境中的機(jī)場(chǎng)跑道、戰(zhàn)機(jī)避護(hù)等等軍用和民用領(lǐng)域。
防雷膠料——納米氧化物/NR/PVC的形態(tài)結(jié)構(gòu)是決定其性能的基本因素，通過(guò)工藝控制，共混物中PVC呈連續(xù)相，共混物的性能類(lèi)似塑料，硬度高，強(qiáng)度高，伸長(zhǎng)率低，永久變形大；共混物中的橡膠成連續(xù)相，共混物的性能類(lèi)似于像膠，硬底低，絕緣低，伸長(zhǎng)率高，永久變形小多元納米氧化物的添加，與PVC/橡膠的共混、相溶、富積包覆嵌入及交聯(lián)，使膠料形態(tài)結(jié)構(gòu)“復(fù)雜化”，但綜合性能明顯提升。實(shí)驗(yàn)表明，影響膠料形態(tài)結(jié)構(gòu)的主要要素為相結(jié)構(gòu)。共混物中，分散相粒徑太小，分子難以顯示物性的作用。分散相的相容性、組分比例、組分粘度、混煉工藝、硫化工藝等，均有影響。本研究的結(jié)果，給我們一個(gè)十分重要和特殊的思想啟迪在一個(gè)普通而古老的“橡——塑”天地間，由于納米氧化物的小尺寸效應(yīng)、表面界面效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)、宏觀量子隧道效應(yīng)，在塑——橡共混體中表現(xiàn)出許多在磁、內(nèi)阻、熱、光、電等方面的新奇特性。具備像膠——塑料——陶瓷優(yōu)越性能的“橡塑瓷”這類(lèi)聚合物/無(wú)機(jī)物納米復(fù)合材料，必然是二十一世界功能復(fù)合材料的主要發(fā)展方向。
權(quán)利要求
1.一種雷電絕緣鞋用橡膠，其特征在于本發(fā)明雷電絕緣鞋用橡膠的組成成分為1#煙片膠、納米氧化鋅、硫磺、石蠟、硬脂酸、促進(jìn)劑DM/TT、抗老劑、增塑劑、滑石粉、改性塑粉、復(fù)合納米填料，其各組分重量計(jì)千分比含量范圍如下1#煙片膠607‰-615‰、納米氧化鋅20‰-24‰、硫磺10‰-12‰、石蠟4‰-8‰、硬脂酸1‰-5‰、促進(jìn)劑DM/TT 8‰-10‰、抗老劑1‰-3‰、增塑劑26‰-30‰、滑石粉110‰-112‰、改性塑粉110‰-112‰、復(fù)合納米填料85‰-87‰，其合膠率為62％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述雷電絕緣鞋用橡膠，其特征在于組分中納米復(fù)合材料對(duì)橡膠基料的改性，制作時(shí)需將超細(xì)粉體的納米復(fù)合材料均勻分散的添加到橡膠當(dāng)中，從而使NR/PVC體系的相容性的改制，達(dá)到大幅度的提高了橡膠的絕緣性能的目的。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種雷電絕緣鞋用橡膠，其組成成分為1#煙片膠、納米氧化鋅、硫磺、石蠟、硬脂酸、促進(jìn)劑DM/TT、抗老劑、增塑劑、滑石粉、改性塑粉、復(fù)合納米填料。尤其值得說(shuō)明的是本發(fā)明雷電絕緣鞋用橡膠的關(guān)鍵在于它不但具有常規(guī)鞋用橡膠的耐磨耐折的特質(zhì)，提高了鞋本身的使用壽命，而且由于采用超細(xì)粉體的納米材料均勻在橡膠中混合的處理工藝，并考察了不同納米粉體復(fù)合后橡膠的性能變化，從理論上對(duì)橡膠性能的改變進(jìn)行了探討，為其工業(yè)化提供了工藝參數(shù)和理論依據(jù)，就此大幅度的提高了橡膠的絕緣性能，使之達(dá)到徹底截?cái)嚯娏鞯母咝Ы^緣的目的。
文檔編號(hào)C08K3/22GK1931911SQ20061010335
公開(kāi)日2007年3月21日 申請(qǐng)日期2006年7月21日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月21日
發(fā)明者江劍, 周海燕 申請(qǐng)人:江劍, 周海燕