CN105504546A - 一种额定电压35kV以上橡套电力电缆用橡皮绝缘材料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种额定电压35kV以上橡套电力电缆用橡皮绝缘材料，其原料按重量份包括：三元乙丙橡胶70-90，甲基乙烯基硅橡胶30-40，乙烯-丁烯弹性体20-30，石蜡2-4，石蜡油11-15，防老剂MB？1-2，防老剂264？1-2，氧化锌4-8，硬脂酸0.5-1.5，改性碳酸钙10-15，改性微细高岭土110-130，过氧化二异丙苯2.5-4.5，三烯丙基异氰脲酸酯1.5-3.5，环氧大豆油10-20，柠檬酸三丁酯8-10，微胶囊化红磷8-12，三聚氰胺氰尿酸盐10-15，Ca/Zn复合稳定剂2-4，乙烯基三乙氧基硅烷0.5-2。本发明电绝缘性好，机械性能高。

Description

一种额定电压35kV以上橡套电力电缆用橡皮绝缘材料
技术领域
本发明涉及绝缘材料技术领域，尤其涉及一种额定电压35kV以上橡套电力电缆用橡皮绝缘材料。
背景技术
目前，在国外中高压电缆生产用乙丙橡胶绝缘料和屏蔽料的生产和商品化已经相当成熟，如：Indianapolis的IC4728B为110kV等级的乙丙橡胶绝缘料；Brugg的BCR230是150kV的乙丙橡胶绝缘料。
我国中高压电缆生产用绝缘料和屏蔽料主要采用可交联聚乙烯，也会进口部分乙丙橡胶绝缘料和屏蔽料。我国某些矿用机械的橡胶绝缘电缆电压水平已经达到了10kV。随着中高压橡胶绝缘电缆产品的需求不断增加，对中高压电缆用橡胶绝缘料提出了更高的要求，中高压电缆用橡胶绝缘料要具有良好的电绝缘性能、机械性能、加工性能，还要有一定的硫化强度。目前的橡胶绝缘料很难兼顾到在保持机械性能的同时具有良好的电绝缘性能。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种额定电压35kV以上橡套电力电缆用橡皮绝缘材料，本发明电绝缘性能好，机械性能高，加工性能好。
本发明提出的一种额定电压35kV以上橡套电力电缆用橡皮绝缘材料，其原料按重量份包括：三元乙丙橡胶70-90份，甲基乙烯基硅橡胶30-40份，乙烯-丁烯弹性体20-30份，石蜡2-4份，石蜡油11-15份，防老剂MB1-2份，防老剂2641-2份，氧化锌4-8份，硬脂酸0.5-1.5份，改性碳酸钙10-15份，改性微细高岭土110-130份，过氧化二异丙苯2.5-4.5份，三烯丙基异氰脲酸酯1.5-3.5份，环氧大豆油10-20份，柠檬酸三丁酯8-10份，微胶囊化红磷8-12份，三聚氰胺氰尿酸盐10-15份，Ca/Zn复合稳定剂2-4份，乙烯基三乙氧基硅烷0.5-2份；
其中，改性碳酸钙的制备方法为：取氢氧化钙水溶液，升温，加入硬脂酸、硅烷偶联剂A172、聚丙烯蜡的乙醇溶液，保温搅拌，冷却至室温，通入二氧化碳，搅拌至溶液pH＝6-8，停止通入二氧化碳，过滤，减压干燥得到改性碳酸钙；
改性微细高岭土的制备方法为：取微细高岭土，升温至70-90℃，加入硅烷偶联剂A172，以400-600r/min的速度搅拌20-40min得到改性微细高岭土。
优选地，其原料按重量份包括：三元乙丙橡胶75-85份，甲基乙烯基硅橡胶32-38份，乙烯-丁烯弹性体23-27份，石蜡2.5-3.5份，石蜡油12-14份，防老剂MB1.3-1.7份，防老剂2641.2-1.8份，氧化锌5-7份，硬脂酸0.8-1.2份，改性碳酸钙12-14份，改性微细高岭土115-125份，过氧化二异丙苯3-4份，三烯丙基异氰脲酸酯2-3份，环氧大豆油13-17份，柠檬酸三丁酯8.5-9.5份，微胶囊化红磷9-11份，三聚氰胺氰尿酸盐11-13份，Ca/Zn复合稳定剂2.5-3.5份，乙烯基三乙氧基硅烷1-1.5份。
优选地，其原料按重量份包括：三元乙丙橡胶80份，甲基乙烯基硅橡胶35份，乙烯-丁烯弹性体25份，石蜡3份，石蜡油13份，防老剂MB1.5份，防老剂2641.5份，氧化锌6份，硬脂酸1份，改性碳酸钙13份，改性微细高岭土120份，过氧化二异丙苯3.5份，三烯丙基异氰脲酸酯2.5份，环氧大豆油15份，柠檬酸三丁酯9份，微胶囊化红磷10份，三聚氰胺氰尿酸盐12份，Ca/Zn复合稳定剂3份，乙烯基三乙氧基硅烷1.3份。
优选地，三元乙丙橡胶为三元乙丙橡胶TER4044。
优选地，改性碳酸钙的制备方法为：取质量分数为15-25wt％氢氧化钙水溶液，升温至40-60℃，加入硬脂酸、硅烷偶联剂A172、聚丙烯蜡的乙醇溶液，以200-400r/min的速度保温搅拌50-70min，冷却至室温，通入二氧化碳，搅拌至溶液pH＝6-8，停止通入二氧化碳，过滤，减压干燥得到改性碳酸钙。
优选地，改性碳酸钙的粒径为50-100nm。
优选地，在改性碳酸钙的制备方法中，氢氧化钙、硬脂酸、硅烷偶联剂A172、聚丙烯蜡的重量比为40-50：0.3-0.45：0.3-0.45：0.05-0.1。
优选地，在改性微细高岭土的制备方法中，微细高岭土和硅烷偶联剂A172的重量比为8-12：0.1-0.3。
上述改性碳酸钙的制备方法中，乙醇的作用是溶解聚丙烯蜡，不规定其用量，根据具体操作确定其用量。
额定电压35kV以上橡套电力电缆用橡皮绝缘材料的制备方法如下：取三元乙丙橡胶、甲基乙烯基硅橡胶、乙烯-丁烯弹性体塑炼后，加入捏炼机中混炼3min，加入防老剂MB、防老剂264、改性碳酸钙、改性微细高岭土、环氧大豆油、柠檬酸三丁酯、微胶囊化红磷、三聚氰胺氰尿酸盐、Ca/Zn复合稳定剂混炼2min，加入石蜡、石蜡油、氧化锌、硬脂酸、乙烯基三乙氧基硅烷混炼6min，打开捏炼机的上顶拴，翻转4-5次，得到一次胶体，其中，一次胶体的温度≥100℃；将一次胶体打三角包1次，过滤，切片，加入密炼机混炼2min，加入过氧化二异丙苯、三烯丙基异氰脲酸酯，混炼4min，得到二次胶体，其中，二次胶体的温度≥100℃；将二次胶体打三角包3次，薄通2次，调解温度至60-75℃，蒸汽压力为1.2-1.6MPa，经双螺旋杆挤出机挤出得到额定电压35kV以上橡套电力电缆用橡皮绝缘材料。
本发明选用三元乙丙橡胶、甲基乙烯基硅橡胶、乙烯-丁烯弹性体相互配合，大大增加了本发明的绝缘性、机械性能；三元乙丙橡胶TER4044具有优异的加工性和电绝缘性能；选用硬脂酸、硅烷偶联剂A172、聚丙烯蜡在合成碳酸钙的过程中对碳酸钙进行改性，避免了碳酸钙的团聚并增加了碳酸钙的亲油性，从而使碳酸钙均匀的分散在橡胶材料中，大大增加本发明的韧性、抗冲击性等机械性能和易加工性；选用硅烷偶联剂A172对微细高岭土改性得到改性微细高岭土与橡胶材料的分散性好，增加本发明的机械性能和易加工性；改性碳酸钙和改性微细高岭土与三元乙丙橡胶、甲基乙烯基硅橡胶、乙烯-丁烯弹性体相互作用，大大增加了本发明的电绝缘性；防老剂MB、防老剂264、Ca/Zn复合稳定剂相互作用，可以增加本发明的稳定性；环氧大豆油、柠檬酸三丁酯为增塑剂，进一步增加本发明的机械性能；微胶囊化红磷、三聚氰胺氰尿酸盐可以增加本发明的阻燃性；过氧化二异丙苯可大大减少早期硫化，延长混炼胶的贮存时间，过氧化二异丙苯、三烯丙基异氰脲酸酯为硫化体系，与橡胶相互交联形成复杂的网状结构增加本发明的机械性能，氧化锌、硬脂酸能促进橡胶的进一步硫化；乙烯基三乙氧基硅烷可以促进各物质均匀分散；选用石蜡和高闪点的石蜡油为软化剂，可以大大增加本发明的电绝缘性和改善本发明的加工流变性；上述各组分相互配合，可以增加本发明的电绝缘性、机械性能和易加工性。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
一种额定电压35kV以上橡套电力电缆用橡皮绝缘材料，其原料按重量份包括：三元乙丙橡胶TER404470份，甲基乙烯基硅橡胶40份，乙烯-丁烯弹性体20份，石蜡4份，石蜡油11份，防老剂MB2份，防老剂2641份，氧化锌8份，硬脂酸0.5份，粒径为100nm的改性碳酸钙10份，改性微细高岭土130份，过氧化二异丙苯4.5份，三烯丙基异氰脲酸酯1.5份，环氧大豆油20份，柠檬酸三丁酯8份，微胶囊化红磷12份，三聚氰胺氰尿酸盐10份，Ca/Zn复合稳定剂4份，乙烯基三乙氧基硅烷0.5份；
其中，改性碳酸钙的制备方法为：取质量分数为25wt％氢氧化钙水溶液，升温至40℃，加入硬脂酸、硅烷偶联剂A172、聚丙烯蜡的乙醇溶液，以400r/min的速度保温搅拌50min，冷却至室温，通入二氧化碳，搅拌至溶液pH＝8，停止通入二氧化碳，过滤，减压干燥得到改性碳酸钙，其中，氢氧化钙、硬脂酸、硅烷偶联剂A172、聚丙烯蜡的重量比为40：0.45：0.3：0.1；
改性微细高岭土的制备方法为：取微细高岭土，升温至70℃，加入硅烷偶联剂A172，以600r/min的速度搅拌20min得到改性微细高岭土，其中，微细高岭土和硅烷偶联剂A172的重量比为12：0.1。
实施例2
一种额定电压35kV以上橡套电力电缆用橡皮绝缘材料，其原料按重量份包括：三元乙丙橡胶TER404490份，甲基乙烯基硅橡胶30份，乙烯-丁烯弹性体30份，石蜡2份，石蜡油15份，防老剂MB1份，防老剂2642份，氧化锌4份，硬脂酸1.5份，粒径为50nm的改性碳酸钙15份，改性微细高岭土110份，过氧化二异丙苯2.5份，三烯丙基异氰脲酸酯3.5份，环氧大豆油10份，柠檬酸三丁酯10份，微胶囊化红磷8份，三聚氰胺氰尿酸盐15份，Ca/Zn复合稳定剂2份，乙烯基三乙氧基硅烷2份；
其中，改性碳酸钙的制备方法为：取质量分数为15wt％氢氧化钙水溶液，升温至60℃，加入硬脂酸、硅烷偶联剂A172、聚丙烯蜡的乙醇溶液，以200r/min的速度保温搅拌70min，冷却至室温，通入二氧化碳，搅拌至溶液pH＝6，停止通入二氧化碳，过滤，减压干燥得到改性碳酸钙，其中，氢氧化钙、硬脂酸、硅烷偶联剂A172、聚丙烯蜡的重量比为50：0.3：0.45：0.05；
改性微细高岭土的制备方法为：取微细高岭土，升温至90℃，加入硅烷偶联剂A172，以400r/min的速度搅拌40min得到改性微细高岭土，其中，微细高岭土和硅烷偶联剂A172的重量比为8：0.3。
实施例3
一种额定电压35kV以上橡套电力电缆用橡皮绝缘材料，其原料按重量份包括：三元乙丙橡胶TER404475份，甲基乙烯基硅橡胶38份，乙烯-丁烯弹性体23份，石蜡3.5份，石蜡油12份，防老剂MB1.7份，防老剂2641.2份，氧化锌7份，硬脂酸0.8份，粒径为90nm的改性碳酸钙12份，改性微细高岭土125份，过氧化二异丙苯4份，三烯丙基异氰脲酸酯2份，环氧大豆油17份，柠檬酸三丁酯8.5份，微胶囊化红磷11份，三聚氰胺氰尿酸盐11份，Ca/Zn复合稳定剂3.5份，乙烯基三乙氧基硅烷1份；
其中，改性碳酸钙的制备方法为：取质量分数为23wt％氢氧化钙水溶液，升温至45℃，加入硬脂酸、硅烷偶联剂A172、聚丙烯蜡的乙醇溶液，以350r/min的速度保温搅拌55min，冷却至室温，通入二氧化碳，搅拌至溶液pH＝7.5，停止通入二氧化碳，过滤，减压干燥得到改性碳酸钙，其中，氢氧化钙、硬脂酸、硅烷偶联剂A172、聚丙烯蜡的重量比为42：0.4：0.35：0.08；
改性微细高岭土的制备方法为：取微细高岭土，升温至75℃，加入硅烷偶联剂A172，以550r/min的速度搅拌25min得到改性微细高岭土，其中，微细高岭土和硅烷偶联剂A172的重量比为11：0.15。
实施例4
一种额定电压35kV以上橡套电力电缆用橡皮绝缘材料，其原料按重量份包括：三元乙丙橡胶TER404485份，甲基乙烯基硅橡胶32份，乙烯-丁烯弹性体27份，石蜡2.5份，石蜡油14份，防老剂MB1.3份，防老剂2641.8份，氧化锌5份，硬脂酸1.2份，粒径为70nm的改性碳酸钙14份，改性微细高岭土115份，过氧化二异丙苯3份，三烯丙基异氰脲酸酯3份，环氧大豆油13份，柠檬酸三丁酯9.5份，微胶囊化红磷9份，三聚氰胺氰尿酸盐13份，Ca/Zn复合稳定剂2.5份，乙烯基三乙氧基硅烷1.5份；
其中，改性碳酸钙的制备方法为：取质量分数为17wt％氢氧化钙水溶液，升温至55℃，加入硬脂酸、硅烷偶联剂A172、聚丙烯蜡的乙醇溶液，以250r/min的速度保温搅拌65min，冷却至室温，通入二氧化碳，搅拌至溶液pH＝6.5，停止通入二氧化碳，过滤，减压干燥得到改性碳酸钙，其中，氢氧化钙、硬脂酸、硅烷偶联剂A172、聚丙烯蜡的重量比为48：0.35：0.4：0.06；
改性微细高岭土的制备方法为：取微细高岭土，升温至85℃，加入硅烷偶联剂A172，以450r/min的速度搅拌35min得到改性微细高岭土，其中，微细高岭土和硅烷偶联剂A172的重量比为9：0.25。
实施例5
一种额定电压35kV以上橡套电力电缆用橡皮绝缘材料，其原料按重量份包括：三元乙丙橡胶TER404480份，甲基乙烯基硅橡胶35份，乙烯-丁烯弹性体25份，石蜡3份，石蜡油13份，防老剂MB1.5份，防老剂2641.5份，氧化锌6份，硬脂酸1份，粒径为80nm的改性碳酸钙13份，改性微细高岭土120份，过氧化二异丙苯3.5份，三烯丙基异氰脲酸酯2.5份，环氧大豆油15份，柠檬酸三丁酯9份，微胶囊化红磷10份，三聚氰胺氰尿酸盐12份，Ca/Zn复合稳定剂3份，乙烯基三乙氧基硅烷1.3份；
其中，改性碳酸钙的制备方法为：取质量分数为20wt％氢氧化钙水溶液，升温至50℃，加入硬脂酸、硅烷偶联剂A172、聚丙烯蜡的乙醇溶液，以300r/min的速度保温搅拌60min，冷却至室温，通入二氧化碳，搅拌至溶液pH＝7，停止通入二氧化碳，过滤，减压干燥得到改性碳酸钙，其中，氢氧化钙、硬脂酸、硅烷偶联剂A172、聚丙烯蜡的重量比为45：0.38：0.38：0.07；
改性微细高岭土的制备方法为：取微细高岭土，升温至80℃，加入硅烷偶联剂A172，以500r/min的速度搅拌30min得到改性微细高岭土，其中，微细高岭土和硅烷偶联剂A172的重量比为10：0.2。
对实施例1-5进行性能检测，结果如下：
由上表可以看出，本发明的机械强度高，电绝缘性好。
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 (8)

1.一种额定电压35kV以上橡套电力电缆用橡皮绝缘材料，其特征在于，其原料按重量份包括：三元乙丙橡胶70-90份，甲基乙烯基硅橡胶30-40份，乙烯-丁烯弹性体20-30份，石蜡2-4份，石蜡油11-15份，防老剂MB1-2份，防老剂2641-2份，氧化锌4-8份，硬脂酸0.5-1.5份，改性碳酸钙10-15份，改性微细高岭土110-130份，过氧化二异丙苯2.5-4.5份，三烯丙基异氰脲酸酯1.5-3.5份，环氧大豆油10-20份，柠檬酸三丁酯8-10份，微胶囊化红磷8-12份，三聚氰胺氰尿酸盐10-15份，Ca/Zn复合稳定剂2-4份，乙烯基三乙氧基硅烷0.5-2份；
其中，改性碳酸钙的制备方法为：取氢氧化钙水溶液，升温，加入硬脂酸、硅烷偶联剂A172、聚丙烯蜡的乙醇溶液，保温搅拌，冷却至室温，通入二氧化碳，搅拌至溶液pH＝6-8，停止通入二氧化碳，过滤，减压干燥得到改性碳酸钙；
改性微细高岭土的制备方法为：取微细高岭土，升温至70-90℃，加入硅烷偶联剂A172，以400-600r/min的速度搅拌20-40min得到改性微细高岭土。
2.根据权利要求1所述额定电压35kV以上橡套电力电缆用橡皮绝缘材料，其特征在于，其原料按重量份包括：三元乙丙橡胶75-85份，甲基乙烯基硅橡胶32-38份，乙烯-丁烯弹性体23-27份，石蜡2.5-3.5份，石蜡油12-14份，防老剂MB1.3-1.7份，防老剂2641.2-1.8份，氧化锌5-7份，硬脂酸0.8-1.2份，改性碳酸钙12-14份，改性微细高岭土115-125份，过氧化二异丙苯3-4份，三烯丙基异氰脲酸酯2-3份，环氧大豆油13-17份，柠檬酸三丁酯8.5-9.5份，微胶囊化红磷9-11份，三聚氰胺氰尿酸盐11-13份，Ca/Zn复合稳定剂2.5-3.5份，乙烯基三乙氧基硅烷1-1.5份。
3.根据权利要求1或2所述额定电压35kV以上橡套电力电缆用橡皮绝缘材料，其特征在于，其原料按重量份包括：三元乙丙橡胶80份，甲基乙烯基硅橡胶35份，乙烯-丁烯弹性体25份，石蜡3份，石蜡油13份，防老剂MB1.5份，防老剂2641.5份，氧化锌6份，硬脂酸1份，改性碳酸钙13份，改性微细高岭土120份，过氧化二异丙苯3.5份，三烯丙基异氰脲酸酯2.5份，环氧大豆油15份，柠檬酸三丁酯9份，微胶囊化红磷10份，三聚氰胺氰尿酸盐12份，Ca/Zn复合稳定剂3份，乙烯基三乙氧基硅烷1.3份。
4.根据权利要求1-3任一项所述额定电压35kV以上橡套电力电缆用橡皮绝缘材料，其特征在于，三元乙丙橡胶为三元乙丙橡胶TER4044。
5.根据权利要求1-4任一项所述额定电压35kV以上橡套电力电缆用橡皮绝缘材料，其特征在于，改性碳酸钙的制备方法为：取质量分数为15-25wt％氢氧化钙水溶液，升温至40-60℃，加入硬脂酸、硅烷偶联剂A172、聚丙烯蜡的乙醇溶液，以200-400r/min的速度保温搅拌50-70min，冷却至室温，通入二氧化碳，搅拌至溶液pH＝6-8，停止通入二氧化碳，过滤，减压干燥得到改性碳酸钙。
6.根据权利要求1-5任一项所述额定电压35kV以上橡套电力电缆用橡皮绝缘材料，其特征在于，改性碳酸钙的粒径为50-100nm。
7.根据权利要求1-6任一项所述额定电压35kV以上橡套电力电缆用橡皮绝缘材料，其特征在于，在改性碳酸钙的制备方法中，氢氧化钙、硬脂酸、硅烷偶联剂A172、聚丙烯蜡的重量比为40-50：0.3-0.45：0.3-0.45：0.05-0.1。
8.根据权利要求1-7任一项所述额定电压35kV以上橡套电力电缆用橡皮绝缘材料，其特征在于，在改性微细高岭土的制备方法中，微细高岭土和硅烷偶联剂A172的重量比为8-12：0.1-0.3。
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