CN105368012A - 一种耐火中压电力电缆绝缘橡胶及其制备方法和应用 - Google Patents

一种耐火中压电力电缆绝缘橡胶及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耐火中压电力电缆绝缘橡胶及其制备方法和应用，该耐火中压电力电缆绝缘橡胶由以下按照重量份的原料组成：聚对苯二甲酸乙二醇酯60-70份、二乙二醇单丁醚10-15份、硼氢化钠5-10份、邻苯二甲酸二烯丙酯20-28份、方解石粉35-45份。将二乙二醇单丁醚与聚对苯二甲酸乙二醇酯混合后，再加入环己烷，在氮气氛围下密封加热，开始回流时滴加硼氢化钠水溶液，回流结束后冷却至室温；再加入方解石粉，搅拌、加热，再加入邻苯二甲酸二烯丙酯，搅拌后置入密炼机上混炼、挤出后即得。本发明的绝缘电阻能够达到3300MΩ·km以上，断裂伸长率≥350%，机械性能优越，耐老化，耐腐蚀，能够满足海洋工程用耐火中压电力电缆的使用要求。

Description

一种耐火中压电力电缆绝缘橡胶及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及电缆材料技术领域，具体是一种耐火中压电力电缆绝缘橡胶及其制备方法和应用。
背景技术
绝缘材料是用来使器件在电气上绝缘的材料，其电阻率很高。通常是由合成树脂及填料、增塑剂、稳定剂、润滑剂、色料等添加剂组成，通过添加不同的组分，从而制得不同性能的绝缘材料。通常将电绝缘应用划分为低电压绝缘(小于5K伏特的那些)、中电压绝缘(5K伏特至60K伏特的范围)、和高电压绝缘(针对高于60K伏特的应用)。伴随着大功率中压电气设备在船舶和海洋工程上的应用，船用中压电力电缆越来越多地被采用。随着电气安全的要求提高，普通阻燃电缆已无法满足使用要求，在防火条件要求较高的场所迫切要求有与之配套的耐火中压电缆。目前市场上要么利用普通阻燃电缆替代，要么采用陆用中压电缆替代，但这二者对于海洋工程和船舶均存在不适宜性。同时由于船舶空间相对狭小，一般的中压电力电缆采用交联聚乙烯绝缘，其材质较硬，无法满足船舶对电缆柔韧性的要求。中国专利CN104927317A公开了一种电缆外层绝缘材料及其制备方法，但是其不适合用于海洋工程和船舶。
发明内容
本发明的目的在于提供一种机械性能优越、耐老化、耐腐蚀的耐火中压电力电缆绝缘橡胶及其制备方法和应用，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种耐火中压电力电缆绝缘橡胶，由以下按照重量份的原料组成：聚对苯二甲酸乙二醇酯60-70份、二乙二醇单丁醚10-15份、硼氢化钠5-10份、邻苯二甲酸二烯丙酯20-28份、方解石粉35-45份。
作为本发明进一步的方案：所述方解石粉的粒度为140-160目。
作为本发明进一步的方案：所述耐火中压电力电缆绝缘橡胶，由以下按照重量份的原料组成：聚对苯二甲酸乙二醇酯62-67份、二乙二醇单丁醚12-14份、硼氢化钠7-9份、邻苯二甲酸二烯丙酯23-25份、方解石粉38-42份。
作为本发明进一步的方案：所述耐火中压电力电缆绝缘橡胶，由以下按照重量份的原料组成：聚对苯二甲酸乙二醇酯64份、二乙二醇单丁醚13份、硼氢化钠8份、邻苯二甲酸二烯丙酯24份、方解石粉40份。
所述耐火中压电力电缆绝缘橡胶的制备方法，由以下步骤组成：
1)将二乙二醇单丁醚与聚对苯二甲酸乙二醇酯混合后，放入反应器内，通入氮气，再加入二者质量6-8倍的环己烷，密封加热至70-75℃，加热开始反应直至有回流时滴加硼氢化钠水溶液，硼氢化钠加水配制成质量浓度为0.23-0.35g/ml的硼氢化钠水溶液；0.5-0.8h内滴加完毕，继续回流4-4.5h后，停止加热，将反应器内物质冷却至室温；其中，通入氮气后直至停止加热期间反应器内一直持续搅拌；
2)将反应器内冷却后的物质取出后，再加入方解石粉，搅拌10-15min后，升温至70-75℃，再加入邻苯二甲酸二烯丙酯，继续搅拌10-15min；得半成品；
3)将半成品置入密炼机上混炼、挤出后即得。
所述耐火中压电力电缆绝缘橡胶在制备船舶用电力电缆中的应用。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的绝缘电阻能够达到3300MΩ·km以上，断裂伸长率≥350％，机械性能优越，耐老化，耐腐蚀，能够满足海洋工程用耐火中压电力电缆的使用要求。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本发明实施例中，一种耐火中压电力电缆绝缘橡胶，由以下按照重量份的原料组成：聚对苯二甲酸乙二醇酯60份、二乙二醇单丁醚10份、硼氢化钠5份、邻苯二甲酸二烯丙酯20份、方解石粉35份。方解石粉的粒度为140-160目。
将二乙二醇单丁醚与聚对苯二甲酸乙二醇酯混合后，放入反应器内，通入氮气，再加入二者质量6-8倍的环己烷，密封加热至70℃，加热开始反应直至有回流时滴加硼氢化钠水溶液，硼氢化钠加水配制成质量浓度为0.23g/ml的硼氢化钠水溶液；0.5h内滴加完毕，继续回流4h后，停止加热，将反应器内物质冷却至室温；其中，通入氮气后直至停止加热期间反应器内一直持续搅拌。将反应器内冷却后的物质取出后，再加入方解石粉，搅拌10min后，升温至70℃，再加入邻苯二甲酸二烯丙酯，继续搅拌10min；得半成品。将半成品置入密炼机上混炼、挤出后即得。
实施例2
本发明实施例中，一种耐火中压电力电缆绝缘橡胶，由以下按照重量份的原料组成：聚对苯二甲酸乙二醇酯70份、二乙二醇单丁醚15份、硼氢化钠10份、邻苯二甲酸二烯丙酯28份、方解石粉45份。方解石粉的粒度为140-160目。
将二乙二醇单丁醚与聚对苯二甲酸乙二醇酯混合后，放入反应器内，通入氮气，再加入二者质量8倍的环己烷，密封加热至75℃，加热开始反应直至有回流时滴加硼氢化钠水溶液，硼氢化钠加水配制成质量浓度为0.35g/ml的硼氢化钠水溶液；0.8h内滴加完毕，继续回流4.5h后，停止加热，将反应器内物质冷却至室温；其中，通入氮气后直至停止加热期间反应器内一直持续搅拌。将反应器内冷却后的物质取出后，再加入方解石粉，搅拌15min后，升温至75℃，再加入邻苯二甲酸二烯丙酯，继续搅拌15min；得半成品。将半成品置入密炼机上混炼、挤出后即得。
实施例3
本发明实施例中，一种耐火中压电力电缆绝缘橡胶，由以下按照重量份的原料组成：聚对苯二甲酸乙二醇酯62份、二乙二醇单丁醚12份、硼氢化钠7份、邻苯二甲酸二烯丙酯23份、方解石粉38份。方解石粉的粒度为140-160目。
将二乙二醇单丁醚与聚对苯二甲酸乙二醇酯混合后，放入反应器内，通入氮气，再加入二者质量7倍的环己烷，密封加热至72℃，加热开始反应直至有回流时滴加硼氢化钠水溶液，硼氢化钠加水配制成质量浓度为0.3g/ml的硼氢化钠水溶液；0.6h内滴加完毕，继续回流4.3h后，停止加热，将反应器内物质冷却至室温；其中，通入氮气后直至停止加热期间反应器内一直持续搅拌。将反应器内冷却后的物质取出后，再加入方解石粉，搅拌12min后，升温至72℃，再加入邻苯二甲酸二烯丙酯，继续搅拌12min；得半成品。将半成品置入密炼机上混炼、挤出后即得。
实施例4
本发明实施例中，一种耐火中压电力电缆绝缘橡胶，由以下按照重量份的原料组成：聚对苯二甲酸乙二醇酯67份、二乙二醇单丁醚14份、硼氢化钠9份、邻苯二甲酸二烯丙酯25份、方解石粉42份。方解石粉的粒度为140-160目。制备过程与实施例3一致。
实施例5
本发明实施例中，一种耐火中压电力电缆绝缘橡胶，由以下按照重量份的原料组成：聚对苯二甲酸乙二醇酯64份、二乙二醇单丁醚13份、硼氢化钠8份、邻苯二甲酸二烯丙酯24份、方解石粉40份。方解石粉的粒度为140-160目。制备过程与实施例3一致。
对比例1
不含有二乙二醇单丁醚，其余与实施例5一致。
对比例2
不含有硼氢化钠，其余与实施例5一致。
对实施例1-5与对比例1-2中绝缘橡胶老化前机械性能测试结果如表1：
表1
对实施例1-5与对比例1-2中绝缘橡胶烘箱老化后的机械性能测试结果，无导体如表2，无导体老化条件：温度135±2℃，时间：168h。
表2
对实施例1-5与对比例1-2中绝缘橡胶烘箱老化后的机械性能测试结果，有导体如表3，有导体老化条件：温度150±3℃，时间：168h。
表3
对实施例1-5与对比例1-2中绝缘橡胶空气弹老化后的机械性能测试结果如表4，老化条件：温度127±1℃，时间40h，压力56N/mm2。
表4
对实施例1-5与对比例1-2中绝缘橡胶热延伸试验的机械性能测试结果如表5，试验条件：处理温度250±3℃，持续时间15min，机械应力20N/cm2。
表5
对实施例1-5与对比例1-2中绝缘橡胶的最小绝缘电阻(20℃时)测试结果如表6所示。
表6
对实施例1-5与对比例1-2中绝缘橡胶浸入50℃水后交流电容增加率测试结果如表7。表中数值分别为第14天与第1天、第7天的差值。
表7
对实施例1-5与对比例1-2中成品电缆附加老化试验结果如表8，老化条件：温度95±2℃，时间168h。
表8
对实施例1-5与对比例1-2中成品电缆耐臭氧试验结果如表9，试验条件：温度25±2℃，时间30h，臭氧浓度0.025～0.030％。
表9
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (6)

1.一种耐火中压电力电缆绝缘橡胶，其特征在于，由以下按照重量份的原料组成：聚对苯二甲酸乙二醇酯60-70份、二乙二醇单丁醚10-15份、硼氢化钠5-10份、邻苯二甲酸二烯丙酯20-28份、方解石粉35-45份。
2.根据权利要求1所述的耐火中压电力电缆绝缘橡胶，其特征在于，所述方解石粉的粒度为140-160目。
3.根据权利要求1所述的耐火中压电力电缆绝缘橡胶，其特征在于，由以下按照重量份的原料组成：聚对苯二甲酸乙二醇酯62-67份、二乙二醇单丁醚12-14份、硼氢化钠7-9份、邻苯二甲酸二烯丙酯23-25份、方解石粉38-42份。
4.根据权利要求3所述的耐火中压电力电缆绝缘橡胶，其特征在于，由以下按照重量份的原料组成：聚对苯二甲酸乙二醇酯64份、二乙二醇单丁醚13份、硼氢化钠8份、邻苯二甲酸二烯丙酯24份、方解石粉40份。
5.根据权利要求1-4任一所述的耐火中压电力电缆绝缘橡胶的制备方法，其特征在于，由以下步骤组成：
1）将二乙二醇单丁醚与聚对苯二甲酸乙二醇酯混合后，放入反应器内，通入氮气，再加入二者质量6-8倍的环己烷，密封加热至70-75℃，加热开始反应直至有回流时滴加硼氢化钠水溶液，硼氢化钠加水配制成质量浓度为0.23-0.35g/ml的硼氢化钠水溶液；0.5-0.8h内滴加完毕，继续回流4-4.5h后，停止加热，将反应器内物质冷却至室温；其中，通入氮气后直至停止加热期间反应器内一直持续搅拌；
2）将反应器内冷却后的物质取出后，再加入方解石粉，搅拌10-15min后，升温至70-75℃，再加入邻苯二甲酸二烯丙酯，继续搅拌10-15min；得半成品；
3）将半成品置入密炼机上混炼、挤出后即得。
6.根据权利要求1-4任一所述的耐火中压电力电缆绝缘橡胶在制备船舶用电力电缆中的应用。
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