CN102408654A - 一种海上平台用电缆护套材料及其制备方法 - Google Patents

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张立群
张漫
姚鹏军
解向前
田明
陈培
邹华
李嵘
张小健
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Abstract

本发明公开了一种海上平台用电缆护套材料，包括100质量份生胶基体，10-80质量份补强填料，0-240质量份阻燃填料，0-30质量份增塑剂，1-10质量份抗水解剂，0-5质量份防老剂，1-5质量份硫化剂，1-5质量份硫化促进剂；本发明还公开了该海上平台用电缆护套材料的制备方法。该护套材料具有良好的力学性能、阻燃性能、低烟无卤、耐油泥，能满足挪威海洋工程电缆标准NEK606标准的要求。

Description

一种海上平台用电缆护套材料及其制备方法
发明领域
本发明涉及一种海上平台用电缆护套材料及其制备方法。
背景技术
海上平台如各类钻机模块，采油平台等因其作业环境的特殊性，对与之配套的电缆提出了很高的技术要求。通常，海上平台用电缆需要具有耐油、耐泥浆、耐高温、耐低温、耐磨、高机械强度、无卤、低烟等性能。尤其是各类采油平台，因其作业环境钻井溶液的腐蚀性，为保证设备使用性能与安全，延长使用寿命，特殊部位敷设的电缆必须耐泥浆。
申请号为200920036765.5的专利公开了一种钻井平台用耐泥浆腐蚀电缆，指出内护套和外护套采用低烟无卤耐泥浆材料，提高了电缆对油泥的耐泥浆腐蚀能力，但并没有具体指出其性能满足哪种标准的技术要求，也没有指出低烟无卤耐泥浆材料的制备技术。
申请号为200920041984.2的专利公开了一种近海用低烟无卤耐泥浆电力电缆，指出其具有高强度、耐腐蚀、屏蔽好的优点，并能符合NEK606标准的设计要求，但同样没有指出低烟无卤耐泥浆材料的制备技术。
发明内容
发明目的：为了解决上述技术难题，本发明提供一种具有较高机械强度和耐低温性能，并且阻燃性能和耐油泥性能比较优良的海上平台用电缆护套材料。
本发明的另一个目的是提供该海上平台用电缆护套材料的制备方法。
技术方案：一种海上平台用电缆护套材料，其组成和质量份数为：生胶基体100质量份、补强填料10-80质量份、阻燃填料0-240质量份、增塑剂0-30质量份、抗水解剂1-10质量份、防老剂0-5质量份、硫化剂1-5质量份、硫化促进剂1-5质量份。
作为优选，所述生胶基体为乙烯-醋酸乙烯酯橡胶EVM。耐低温优异的EVM(VA含量40～80％)与耐油性更优异的丙烯酸酯橡胶(ACM)、氢化丁腈橡胶(HNBR)、氟橡胶(FKM)共混，形成以EVM为连续相，耐油性更优异的橡胶为分散相，两相均采用过氧化物交联体系进行硫化。
作为优选，所述补强填料为细粒子白炭黑或炭黑。
作为优选，所述阻燃填料为纳米氢氧化物与微米氢化物与红磷复配、硼酸锌、氧化锑。
作为优选，所述增塑剂为己二酸二(丁氧基乙氧基乙)酯(即TP95)、己二酸二[2-(2-丁氧基乙氧基)乙酯](即W260S)、己二酸二辛酯(即DOA)、癸二酸二辛酯(即DOS)。
作为优选，所述抗水解剂为聚碳酸二亚胺如德国莱茵的P-50或国产的PCD。
作为优选，所述防老剂为2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体(即防老剂RD)、二烷基化二苯胺(即防老剂DDA-70)或2，2，-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)(即防老剂2246)。
作为优选，所述硫化剂为过氧化二异丙基苯(即DCP)或2，5-二甲基-2，5(二叔丁过氧基)-3-己炔(即双-2，5)。
作为优选，所述硫化促进剂为三烯丙基异腈脲酸脂(即TAIC)、三烯丙基腈脲酸脂(即TAC)、二硫化四甲基秋兰姆(即TMTD)或N-环己基-2-苯并噻唑基次磺酰胺(即CZ)。
一种制造如上所述的海上平台用电缆护套材料的方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)在密炼机中加入生胶基体。
(2)在密炼机中加入上述质量份的抗水解剂、阻燃填料、防老剂、补强填料、增塑剂、硫化促进剂、硫化剂，将上述组分混炼均匀得到混炼胶体，控制密炼机中辊温度90℃以下。
(3)用硫化仪测得混炼胶体的硫化参数t90。
(4)在平板硫化机上制取试片。取参数t90加1～2min为正硫化时间，压力为14Mpa，温度为170℃。
有益效果：该海上平台用电缆护套材料，具有良好的力学性能、阻燃性能、低烟无卤、耐油泥。老化前拉伸强度≥10.0MPa，断裂伸长率≥150％；-15℃环境下伸长率≥30％；极限氧指数≥35％；在100℃ IRM 903油中浸泡7天后拉伸强度变化率、断裂伸长率变化率、体积膨胀率和重量增加率均≤±30％；在70℃水基钻井液和油基钻井液中浸泡56天后拉伸强度和断裂伸长率变化率均≤±25％，体积膨胀率≤20％，重量增加率≤15％；其它基本满足NEK606标准(挪威海洋工程电缆标准)的要求。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围不限于下面的实施例。
一种制造海上平台用电缆护套材料的方法，包括以下步骤：
(1)在密炼机中加入生胶基体，生胶基体为乙烯-醋酸乙烯酯橡胶。
(2)在密炼机中加入一定质量比的抗水解剂、阻燃填料、防老剂、补强填料、增塑剂、硫化促进剂、硫化剂，将上述组分混炼均匀得到混炼胶体，同时控制密炼机中辊的温度在90℃以下。
(3)用盘式硫化仪测得混炼胶体的硫化参数t90等。
(4)在平板硫化机上制取试片。取参数t90加1～2min为正硫化时间，压力为14Mpa，温度为170℃。
然后测试硫化胶的物理机械、阻燃、耐低温、耐油泥等一系列性能。具体见表1。
对于上述方法制备的海上平台用电缆护套材料由下列所示方法进行评价。
依据GB/T2951-2008对机械强度、耐油泥性、阻燃性和耐寒性进行了评价。
拉伸强度(MPa)作为目标值，以10MPa以上为合格；断裂伸长率150％以上为合格。
耐油泥性：测定测试拉伸强度、断裂伸长率、体积和质量变化率，在100℃ IRM 903油中浸泡7天后，以拉伸强度变化率、断裂伸长率变化率、体积膨胀率和重量增加率均≤±30％；在70℃水基钻井液和油基钻井液中浸泡56天后拉伸强度和断裂伸长率变化率均≤±25％，体积膨胀率≤20％，重量增加率≤15％；为合格。
耐寒性：测试-15℃下的断裂伸长率，以断裂伸长率大于30％为合格。
在评价阻燃性能的时候进行极限氧指数测试，以极限氧指数大于35为合格。
参考表1中的实施例1到9，本发明的海上平台用电缆护套材料采用不同醋酸乙烯酯含量的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，填充补强填料和阻燃填料，体现出了优异的阻燃性、耐油泥性和耐寒性，同时在室温下具有良好的机械性能，可以应用于在恶劣条件下使用的海上平台用电缆护套材料。
表1
Figure BSA00000611875400041

Claims (9)

1.一种海上平台用电缆护套材料，其特征在于：包括以下组成和质量份数：生胶基体100质量份、补强填料10-80质量份、阻燃填料0-240质量份、增塑剂0-30质量份、抗水解剂1-10质量份、防老剂0-5质量份、硫化剂1-5质量份、硫化促进剂1-5质量份。
2.根据权利要求1所述的海上平台用电缆护套材料，其特征在于：所述的生胶基体为乙烯-醋酸乙烯酯橡胶(EVM)。
3.根据权利要求1所述的海上平台用电缆护套材料，其特征在于：所述的补强填料为细粒子白炭黑或炭黑。
4.根据权利要求1所述的海上平台用电缆护套材料，其特征在于：所述的阻燃填料为纳米氢氧化物与微米氢化物与红磷复配、硼酸锌、氧化锑。
5.根据权利要求1所述的海上平台用电缆护套材料，其特征在于：所述的增塑剂为己二酸二(丁氧基乙氧基乙)酯、己二酸二[2-(2-丁氧基乙氧基)乙酯]、己二酸二辛酯、癸二酸二辛酯，所述的抗水解剂为聚碳酸二亚胺。
6.根据权利要求1所述的海上平台用电缆护套材料，其特征在于：所述的防老剂为2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体、二烷基化二苯胺或2，2，-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)。
7.根据权利要求1所述的海上平台用电缆护套材料，其特征在于：所述的硫化剂为过氧化二异丙基苯或2，5-二甲基-2，5(二叔丁过氧基)-3-己炔(双-2，5)。
8.根据权利要求1所述的海上平台用电缆护套材料，其特征在于：所述的硫化促进剂为三烯丙基异腈脲酸脂、三烯丙基腈脲酸脂、二硫化四甲基秋兰姆、N-环己基-2-苯并噻唑基次磺酰胺。
9.一种制造权利要求1所述的海上平台用电缆护套材料的方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)在密炼机中加入生胶基体；
(2)在密炼机中加入上述质量份的抗水解剂、阻燃填料、防老剂、补强填料、增塑剂、硫化促进剂、硫化剂，将上述组分混炼均匀得到混炼胶体，控制密炼机中辊温度90℃以下；
(3)用硫化仪测得混炼胶体的硫化参数t90；
(4)在平板硫化机上制取试片。取参数t90加1～2min为正硫化时间，压力为14Mpa，温度为170℃。
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