CN105111538A - 一种矿用抗挤压高耐磨性电缆 - Google Patents

一种矿用抗挤压高耐磨性电缆 Download PDF

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Abstract

本发明公开了矿用抗挤压高耐磨性电缆，包括支撑芯、连接环、支撑杆、缆芯、多个轴心、绝缘层、护套层、铠装层和填充体，其中，护套层的原料按重量份包括：丁腈橡胶90份、氯丁橡胶45份、三元乙丙橡胶40份、氯化聚乙烯35份、马来酸酐接枝EVA？19份、氧化锌7.5份、氯化石蜡3份、硬脂酸钙5.5份、白炭黑7.5份、滑石粉10份、活性高岭土9份、三氧化二锑5份、亚磷酸三苯酯4.5份、氢氧化镁4份、氧化铝4.5份、防老剂RD？5.5份、N，N′-二仲丁基对苯二胺抗氧剂3.5份、硫化剂DTDM？4份、硫化剂PDM？5.5份，该电缆具有优异的抗挤压和耐磨性。

Description

一种矿用抗挤压高耐磨性电缆
技术领域
本发明涉及电线电缆技术领域，尤其涉及一种矿用抗挤压高耐磨性电缆。
背景技术
煤矿用电缆由于使用的环境复杂、工作条件恶劣、且移动频繁，使用寿命不长，瓦斯积聚的区域又十分危险，因此不仅对电缆本身安全性要求很高，而且对频繁移动场合用电缆的耐磨性、抗外界拉力性能要求很高。传统的矿用电缆的抗挤压性和耐磨性无法满足实际使用中对于矿用电缆性能的要求。
发明内容
为解决背景技术中存在的技术问题，本发明提出一种矿用抗挤压高耐磨性电缆，能够满足实际使用中对抗挤压性和耐磨性的要求。
本发明提出的一种矿用抗挤压高耐磨性电缆，包括支撑芯、连接环、多个支撑杆、多个缆芯、多个轴心、绝缘层、护套层、铠装层和填充体，多个支撑杆为米字形且中心设有安装孔，多个支撑杆相互叠加且通过安装孔均固定在支撑芯上，多个支撑杆在远离安装孔的一端均通过螺栓与连接环固定，所述螺栓上还连接有轴心，轴心安装在缆芯的中心且固定在所述螺栓上，多个缆芯的外侧包裹有绝缘层，绝缘层与支撑芯之间设有填充体，绝缘层的外周包裹有护套层，护套层的外周包裹有铠装层；
护套层的原料按重量份包括：丁腈橡胶60-120份、氯丁橡胶30-60份、三元乙丙橡胶20-60份、氯化聚乙烯20-50份、马来酸酐接枝EVA12-26份、氧化锌3-12份、氯化石蜡1-5份、硬脂酸钙3-8份、白炭黑3-12份、滑石粉5-15份、活性高岭土3-15份、三氧化二锑1-9份、亚磷酸三苯酯1-8份、氢氧化镁2-6份、氧化铝3-6份、防老剂RD3-8份、N，N′-二仲丁基对苯二胺抗氧剂1-6份、硫化剂DTDM2-6份、硫化剂PDM3-8份；
其中，N，N′-二仲丁基对苯二胺抗氧剂按以下工艺进行制备：将硝酸铜、硝酸铬与硝酸钡混合，在380-420℃保温1-3h，接着经水洗活化制得催化剂a；向对苯二胺中添加催化剂a，反应制得N,N'-二仲丁基对苯二胺抗氧剂，反应温度为140-180℃,反应压力为3.3-5.6MPa,反应时间为10-14h。
优选地，护套层的原料中，丁腈橡胶、氯丁橡胶、三元乙丙橡胶份、氯化聚乙烯与马来酸酐接枝EVA的重量比为65-115：35-55：25-55：25-45：17-21。
优选地，护套层的原料中，氧化锌、氯化石蜡与硬脂酸钙的质量比为4-11：2-4：4-7。
优选地，护套层的原料中，白炭黑、滑石粉与活性高岭土的质量比为4-11：6-14：4-14。
优选地，护套层的原料中，三氧化二锑、亚磷酸三苯酯、氢氧化镁与氧化铝的质量比为2-8：2-7：3-5：4-5。
优选地，护套层的原料中，防老剂RD与N，N′-二仲丁基对苯二胺抗氧剂的质量比为4-7：2-5。
优选地，护套层的原料中，硫化剂DTDM与硫化剂PDM的质量比为3-5：4-7。
优选地，S1中，将硝酸铜、硝酸铬与硝酸钡混合，在385-415℃保温1.5-2.5h，接着经水洗活化制得催化剂a。
优选地，S1中，硝酸铜、硝酸铬与硝酸钡的质量比为8-12：8-12:0.8-1.2。
优选地，S2中，向对苯二胺中添加催化剂a，反应制得N,N'-二仲丁基对苯二胺抗氧剂，反应温度为145-175℃,反应压力为3.4-5.5MPa,反应时间为11-13h。
本发明中，护套层按以下工艺进行制备：
S1、将丁腈橡胶、氯丁橡胶、三元乙丙橡胶、氯化聚乙烯、马来酸酐接枝EVA在密炼机中混炼8-11min得到物料a，然后向物料a中加入氧化锌、氯化石蜡、硬脂酸钙、白炭黑、滑石粉、活性高岭土、三氧化二锑、亚磷酸三苯酯、氢氧化镁、氧化铝在密炼机中混炼9-13min得到物料b；
S2、向物料b中加入防老剂RD和N，N′-二仲丁基对苯二胺抗氧剂进行混炼得到物料c，混炼温度为105-115℃，混炼时间为20-60s；
S3、将物料c送入开炼机中进行轧片散热得到矿用抗挤压高耐磨电缆护套，其中开炼机温度为100-115℃，轧片时间为7-11min；
S4、将S3中处理好的物料中加入硫化剂DTDM和硫化剂PDM进行硫化处理，硫化处理的温度为100-120℃，硫化处理的时间为1-2h。
本发明的电缆结构中，通过将支撑杆设计为米字形且中心设有安装孔，多个支撑杆相互叠加且通过安装孔均固定在支撑芯上，多个支撑杆在远离安装孔的一端均通过螺栓与连接环固定，实现对缆芯的稳定固定，有效提高了缆芯的稳定性和抗挤压性能。
本发明电缆的护套层配方中，以丁腈橡胶、氯丁橡胶、三元乙丙橡胶、氯化聚乙烯和马来酸酐接枝EVA为主料共混，由于马来酸酐接枝EVA的添加使得电缆的力学性能得到有效提高；添加的氯化石蜡和硬脂酸钙作为增塑剂，能够有效提高护套层的抗拉伸性能和强度，进一步的提高了电缆的抗挤压性能。添加的白炭黑、滑石粉和活性高岭土作为填充剂，有效的提高了护套层的抗挤压性能；添加的三氧化二锑、亚磷酸三苯酯和氢氧化镁作为补强剂，有效的提高了电缆的看拉伸强度，进一步提高了电缆的抗挤压性能；添加的防老剂RD和N，N′-二仲丁基对苯二胺抗氧剂相互配合，能够有效提高护套层的防老化性能；添加的氧化锌、氧化铝、硫化剂DTDM和硫化剂PDM的相互促进，对电缆护套层的硫化起着促进作用，有效的提高了硫化效率，提高了电缆护套层的抗拉强度，进一步提高了电缆的耐磨性和抗挤压性。
附图说明
图1为本发明提出的一种矿用抗挤压高耐磨性电缆的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做出详细说明，应当了解，实施例只用于说明本发明，而不是用于对本发明进行限定，任何在本发明基础上所做的修改、等同替换等均在本发明的保护范围内。
如图1所示，本发明提出的一种矿用抗挤压高耐磨性电缆的结构示意图。
参照1，本发明实施例中提出的一种矿用抗挤压高耐磨性电缆，包括支撑芯1、连接环2、多个支撑杆3、多个缆芯4、多个轴心5、绝缘层6、护套层7、铠装层8和填充体9，多个支撑杆3为米字形且中心设有安装孔，多个支撑杆3相互叠加且通过安装孔均固定在支撑芯1上，多个支撑杆3在远离安装孔的一端均通过螺栓与连接环2固定，所述螺栓上还连接有轴心5，轴心5安装在缆芯4的中心且固定在所述螺栓上，多个缆芯4的外侧包裹有绝缘层6，绝缘层6与支撑芯1之间设有填充体9，绝缘层6的外周包裹有护套层7，护套层7的外周包裹有铠装层8。
护套层7的原料按重量份包括：丁腈橡胶60-120份、氯丁橡胶30-60份、三元乙丙橡胶20-60份、氯化聚乙烯20-50份、马来酸酐接枝EVA12-26份、氧化锌3-12份、氯化石蜡1-5份、硬脂酸钙3-8份、白炭黑3-12份、滑石粉5-15份、活性高岭土3-15份、三氧化二锑1-9份、亚磷酸三苯酯1-8份、氢氧化镁2-6份、氧化铝3-6份、防老剂RD3-8份、N，N′-二仲丁基对苯二胺抗氧剂1-6份、硫化剂DTDM2-6份、硫化剂PDM3-8份。
在具体实施方式中，护套层7的原料中，丁腈橡胶的重量份可以为60份、62份、65份、68份、70份、72份、75份、78份、80份、82份、85份、88份、90份、92份、95份、98份、100份、102份、105份、108份、108份、110份、112份、115份、118份、120份；氯丁橡胶的重量份可以为30份、32份、35份、38份、40份、42份、45份、48份、50份、52份、55份、58份、60份；三元乙丙橡胶的重量份可以为20份、22份、25份、28份、30份、32份、35份、38份、40份、42份、45份、48份、50份、52份、55份、58份、60份；氯化聚乙烯的重量份可以为20份、22份、25份、28份、30份、32份、35份、38份、40份、42份、45份、48份、50份；马来酸酐接枝EVA的重量份可以为12份、13份、14份、15份、16份、17份、18份、19份、20份、21份、22份、23份、24份、25份、26份；氧化锌的重量份可以为3份、3.5份、4份、4.5份、5份、5.5份、6份、6.5份、7份、7.5份、8份、8.5份、9份、9.5份、10份、10.5份、11份、11.5份、12份；氯化石蜡的重量份可以为1份、2份、3份、4份、5份；硬脂酸钙的重量份可以为3份、3.5份、4份、4.5份、5份、5.5份、6份、6.5份、7份、7.5份、8份；白炭黑的重量份可以为3份、3.5份、4份、4.5份、5份、5.5份、6份、6.5份、7份、7.5份、8份、8.5份、9份、9.5份、10份、10.5份、11份、11.5份、12份；滑石粉的重量份可以为5份、6份、7份、8份、9份、10份、11份、12份、13份、14份、15份；活性高岭土的重量份可以为3份、4份、5份、6份、7份、8份、9份、10份、11份、12份、13份、14份、15份；三氧化二锑的重量份可以为1份、2份、3份、4份、5份、6份、7份、8份、9份；亚磷酸三苯酯的重量份可以为1份、1.5份、2份、2.5份、3份、3.5份、4份、4.5份、5份、5.5份、6份、6.5份、7份、7.5份、8份；氢氧化镁的重量份可以为2份、3份、4份、5份、6份；氧化铝的重量份可以为3份、3.5份、4份、4.5份、5份、5.5份、6份；防老剂RD的重量份可以为3份、3.5份、4份、4.5份、5份、5.5份、6份、6.5份、7份、7.5份、8份；N，N′-二仲丁基对苯二胺抗氧剂的重量份可以为1份、1.5份、2份、2.5份、3份、3.5份、4份、4.5份、5份、5.5份、6份；硫化剂DTDM的重量份可以为2份、3份、4份、5份、6份；硫化剂PDM的重量份可以为3份、3.5份、4份、4.5份、5份、5.5份、6份、6.5份、7份、7.5份、8份。
下面，通过具体实施例对本发明中护套层7的技术方案进行详细说明。
实施例1
护套层7的原料按重量份包括：丁腈橡胶90份、氯丁橡胶45份、三元乙丙橡胶40份、氯化聚乙烯35份、马来酸酐接枝EVA19份、氧化锌7.5份、氯化石蜡3份、硬脂酸钙5.5份、白炭黑7.5份、滑石粉10份、活性高岭土9份、三氧化二锑5份、亚磷酸三苯酯4.5份、氢氧化镁4份、氧化铝4.5份、防老剂RD5.5份、N，N′-二仲丁基对苯二胺抗氧剂3.5份、硫化剂DTDM4份、硫化剂PDM5.5份；
其中，N，N′-二仲丁基对苯二胺抗氧剂按以下工艺进行制备：
S1、将硝酸铜、硝酸铬与硝酸钡按质量比为10:1:1混合，在400℃保温2h，接着经水洗活化制得催化剂a；
S2、向对苯二胺中添加催化剂a，反应制得N,N'-二仲丁基对苯二胺抗氧剂，反应温度为160℃,反应压力为4.45MPa,反应时间为12h。
实施例2
护套层7的原料按重量份包括：丁腈橡胶60份、氯丁橡胶60份、三元乙丙橡胶20份、氯化聚乙烯50份、马来酸酐接枝EVA12份、氧化锌12份、氯化石蜡1份、硬脂酸钙8份、白炭黑3份、滑石粉15份、活性高岭土3份、三氧化二锑9份、亚磷酸三苯酯1份、氢氧化镁6份、氧化铝3份、防老剂RD8份、N，N′-二仲丁基对苯二胺抗氧剂1份、硫化剂DTDM6份、硫化剂PDM3份；
其中，N，N′-二仲丁基对苯二胺抗氧剂按以下工艺进行制备：
S1、将硝酸铜、硝酸铬与硝酸钡按质量比为8：12:0.8混合，在420℃保温1h，接着经水洗活化制得催化剂a；
S2、向对苯二胺中添加催化剂a，反应制得N,N'-二仲丁基对苯二胺抗氧剂，反应温度为140℃,反应压力为5.6MPa,反应时间为10h。
实施例3
护套层7的原料按重量份包括：丁腈橡胶120份、氯丁橡胶30份、三元乙丙橡胶60份、氯化聚乙烯20份、马来酸酐接枝EVA26份、氧化锌3份、氯化石蜡5份、硬脂酸钙3份、白炭黑12份、滑石粉5份、活性高岭土15份、三氧化二锑1份、亚磷酸三苯酯8份、氢氧化镁2份、氧化铝6份、防老剂RD3份、N，N′-二仲丁基对苯二胺抗氧剂6份、硫化剂DTDM2份、硫化剂PDM8份；
其中，N，N′-二仲丁基对苯二胺抗氧剂按以下工艺进行制备：
S1、将硝酸铜、硝酸铬与硝酸钡按质量比为12：8:1.2混合，在380℃保温3h，接着经水洗活化制得催化剂a；
S2、向对苯二胺中添加催化剂a，反应制得N,N'-二仲丁基对苯二胺抗氧剂，反应温度为140℃,反应压力为5.6MPa,反应时间为10h。
实施例4
护套层7的原料按重量份包括：丁腈橡胶65份、氯丁橡胶55份、三元乙丙橡胶25份、氯化聚乙烯45份、马来酸酐接枝EVA17份、氧化锌11份、氯化石蜡2份、硬脂酸钙7份、白炭黑4份、滑石粉14份、活性高岭土4份、三氧化二锑8份、亚磷酸三苯酯2份、氢氧化镁5份、氧化铝4份、防老剂RD7份、N，N′-二仲丁基对苯二胺抗氧剂2份、硫化剂DTDM5份、硫化剂PDM4份；
其中，N，N′-二仲丁基对苯二胺抗氧剂按以下工艺进行制备：
S1、将硝酸铜、硝酸铬与硝酸钡按质量比为8：12:0.8混合，在415℃保温1.5h，接着经水洗活化制得催化剂a；
S2、向对苯二胺中添加催化剂a，反应制得N,N'-二仲丁基对苯二胺抗氧剂，反应温度为175℃,反应压力为3.4MPa,反应时间为13h。
实施例5
护套层7的原料按重量份包括：丁腈橡胶115份、氯丁橡胶35份、三元乙丙橡胶55份、氯化聚乙烯25份、马来酸酐接枝EVA21份、氧化锌4份、氯化石蜡4份、硬脂酸钙4份、白炭黑11份、滑石粉6份、活性高岭土14份、三氧化二锑2份、亚磷酸三苯酯7份、氢氧化镁3份、氧化铝5份、防老剂RD4份、N，N′-二仲丁基对苯二胺抗氧剂5份、硫化剂DTDM3份、硫化剂PDM7份；
其中，N，N′-二仲丁基对苯二胺抗氧剂按以下工艺进行制备：
S1、将硝酸铜、硝酸铬与硝酸钡按质量比为12：8:1.2混合，在385℃保温2.5h，接着经水洗活化制得催化剂a；
S2、向对苯二胺中添加催化剂a，反应制得N,N'-二仲丁基对苯二胺抗氧剂，反应温度为145℃,反应压力为5.5MPa,反应时间为11h。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种矿用抗挤压高耐磨性电缆，其特征在于，包括支撑芯(1)、连接环(2)、多个支撑杆(3)、多个缆芯(4)、多个轴心(5)、绝缘层(6)、护套层(7)、铠装层(8)和填充体(9)，多个支撑杆(3)为米字形且中心设有安装孔，多个支撑杆(3)相互叠加且通过安装孔均固定在支撑芯(1)上，多个支撑杆(3)在远离安装孔的一端均通过螺栓与连接环(2)固定，所述螺栓上还连接有轴心(5)，轴心(5)安装在缆芯(4)的中心且固定在所述螺栓上，多个缆芯(4)的外侧包裹有绝缘层(6)，绝缘层(6)与支撑芯(1)之间设有填充体(9)，绝缘层(6)的外周包裹有护套层(7)，护套层(7)的外周包裹有铠装层(8)；
护套层(7)的原料按重量份包括：丁腈橡胶60-120份、氯丁橡胶30-60份、三元乙丙橡胶20-60份、氯化聚乙烯20-50份、马来酸酐接枝EVA12-26份、氧化锌3-12份、氯化石蜡1-5份、硬脂酸钙3-8份、白炭黑3-12份、滑石粉5-15份、活性高岭土3-15份、三氧化二锑1-9份、亚磷酸三苯酯1-8份、氢氧化镁2-6份、氧化铝3-6份、防老剂RD3-8份、N，N′-二仲丁基对苯二胺抗氧剂1-6份、硫化剂DTDM2-6份、硫化剂PDM3-8份；
其中，N，N′-二仲丁基对苯二胺抗氧剂按以下工艺进行制备：将硝酸铜、硝酸铬与硝酸钡混合，在380-420℃保温1-3h，接着经水洗活化制得催化剂a；向对苯二胺中添加催化剂a，反应制得N,N'-二仲丁基对苯二胺抗氧剂，反应温度为140-180℃,反应压力为3.3-5.6MPa,反应时间为10-14h。
2.根据权利要求1所述的矿用抗挤压高耐磨性电缆，其特征在于，护套层(7)的原料中，丁腈橡胶、氯丁橡胶、三元乙丙橡胶份、氯化聚乙烯与马来酸酐接枝EVA的重量比为65-115：35-55：25-55：25-45：17-21。
3.根据权利要求1或2所述的矿用抗挤压高耐磨性电缆，其特征在于，护套层(7)的原料中，氧化锌、氯化石蜡与硬脂酸钙的质量比为4-11：2-4：4-7。
4.根据权利要求1-3任一项所述的矿用抗挤压高耐磨性电缆，其特征在于，护套层(7)的原料中，白炭黑、滑石粉与活性高岭土的质量比为4-11：6-14：4-14。
5.根据权利要求1-4任一项所述的矿用抗挤压高耐磨性电缆，其特征在于，护套层(7)的原料中，三氧化二锑、亚磷酸三苯酯、氢氧化镁与氧化铝的质量比为2-8：2-7：3-5：4-5。
6.根据权利要求1-5任一项所述的矿用抗挤压高耐磨性电缆，其特征在于，护套层(7)的原料中，防老剂RD与N，N′-二仲丁基对苯二胺抗氧剂的质量比为4-7：2-5。
7.根据权利要求1-6任一项所述的矿用抗挤压高耐磨性电缆，其特征在于，护套层(7)的原料中，硫化剂DTDM与硫化剂PDM的质量比为3-5：4-7。
8.根据权利要求1-7任一项所述的矿用抗挤压高耐磨性电缆，其特征在于，护套层(7)原料的N，N′-二仲丁基对苯二胺抗氧剂的制备工艺中，将硝酸铜、硝酸铬与硝酸钡混合，在385-415℃保温1.5-2.5h，接着经水洗活化制得催化剂a。
9.根据权利要求1-8任一项所述的矿用抗挤压高耐磨性电缆，其特征在于，护套层(7)原料的N，N′-二仲丁基对苯二胺抗氧剂的制备工艺中，硝酸铜、硝酸铬与硝酸钡的质量比为8-12：8-12:0.8-1.2。
10.根据权利要求1-9任一项所述的矿用抗挤压高耐磨性电缆，其特征在于，护套层(7)原料的N，N′-二仲丁基对苯二胺抗氧剂的制备工艺中，向对苯二胺中添加催化剂a，反应制得N,N'-二仲丁基对苯二胺抗氧剂，反应温度为145-175℃,反应压力为3.4-5.5MPa,反应时间为11-13h。
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