CN105504690A - 硅藻土改性的抗老化电缆绝缘材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种硅藻土改性的抗老化电缆绝缘材料及其制备方法，该制备方法包括：1)在减压的条件下，将硅藻土、溴化正十六烷基三正丁基膦和盐酸溶液中进行活化处理，然后过滤取滤饼以制得活化组合物；2)将环氧树脂、顺丁橡胶、乙烯-丙烯共聚物、丙三醇、三羟甲基三甲基丙烯酸甲酯、五氧化二铌、亚氨基硅烷、云母粉、乙硼烷、异喹啉、过氧化二异丙苯、PE蜡、六偏磷酸纳和活化组合物进行混合、熔融、冷却成型以制得抗老化电缆绝缘材料。通过该方法制备的抗老化电缆绝缘材料具有优异的绝缘性、力学性能和抗老化的性能。

Description

硅藻土改性的抗老化电缆绝缘材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及电缆绝缘材料，具体地，涉及一种硅藻土改性的抗老化电缆绝缘材料及其制备方法。
背景技术
电缆通常是由几根或几组导线绞合而成的类似绳索的电缆，每组导线之间相互绝缘，并常围绕着一根中心扭成，整个外面包有高度绝缘的覆盖层。电缆主要由以下4部分组成：①导电线心，用高电导率材料(铜或铝)制成。②绝缘层，用作电缆的绝缘材料应当具有高的绝缘电阻，高的击穿电场强度，低的介质损耗和低的介电常数。电缆中常用的绝缘材料有油浸纸、聚氯乙烯、聚乙烯、交联聚乙烯、橡皮等。③密封护套，保护绝缘线心免受机械、水分、潮气、化学物品、光等的损伤。对于易受潮的绝缘，一般采用铅或铝挤压密封护套。④保护覆盖层，用以保护密封护套免受机械损伤。一般采用镀锌钢带、钢丝或铜带、铜丝等作为铠甲包绕在护套外(称铠装电缆)，铠装层同时起电场屏蔽和防止外界电磁波干扰的作用。为了避免钢带、钢丝受周围媒质的腐蚀，一般在它们外面涂以沥青或包绕浸渍黄麻层或挤压聚乙烯、聚氯乙烯套。
目前，电缆的绝缘层使用最多的为高分子材料，在电缆使用初期，电缆的绝缘层具有较为优异的力学性能和绝缘性能，但是在使用一段时间过后，绝缘层便会随着使用的时限而老化，从而极大地降低了电缆的性能。
发明内容
本发明的目的是提供一种硅藻土改性的抗老化电缆绝缘材料及其制备方法，通过该方法制备的抗老化电缆绝缘材料具有优异的绝缘性、力学性能和抗老化的性能。
为了实现上述目的，本发明提供了一种硅藻土改性的抗老化电缆绝缘材料的制备方法，该制备方法包括：
1)在减压的条件下，将硅藻土、溴化正十六烷基三正丁基膦和盐酸溶液中进行活化处理，然后过滤取滤饼以制得活化组合物；
2)将环氧树脂、顺丁橡胶、乙烯-丙烯共聚物、丙三醇、三羟甲基三甲基丙烯酸甲酯、五氧化二铌、亚氨基硅烷、云母粉、乙硼烷、异喹啉、过氧化二异丙苯、PE蜡、六偏磷酸纳和活化组合物进行混合、熔融、冷却成型以制得抗老化电缆绝缘材料。
本发明还提供了一种硅藻土改性的抗老化电缆绝缘材料，该抗老化电缆绝缘材料通过上述的方法制备而得。
通过上述技术方案，本发明提供的制备方法包括两步，第一步为：在减压的条件下，将硅藻土、溴化正十六烷基三正丁基膦和盐酸溶液中进行活化处理，然后过滤取滤饼以制得活化组合物；第二步为：将环氧树脂、顺丁橡胶、乙烯-丙烯共聚物、丙三醇、三羟甲基三甲基丙烯酸甲酯、五氧化二铌、亚氨基硅烷、云母粉、乙硼烷、异喹啉、过氧化二异丙苯、PE蜡、六偏磷酸纳和活化组合物进行混合、熔融、冷却成型以制得抗老化电缆绝缘材料。该方法通过两步间以及各物料之间的协同作用使得制得的抗老化电缆绝缘材料同时具有优异的绝缘性、力学性能和抗老化的性能。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
本发明提供了一种硅藻土改性的抗老化电缆绝缘材料的制备方法，该制备方法包括：
1)在减压的条件下，将硅藻土、溴化正十六烷基三正丁基膦和盐酸溶液中进行活化处理，然后过滤取滤饼以制得活化组合物；
2)将环氧树脂、顺丁橡胶、乙烯-丙烯共聚物、丙三醇、三羟甲基三甲基丙烯酸甲酯、五氧化二铌、亚氨基硅烷、云母粉、乙硼烷、异喹啉、过氧化二异丙苯、PE蜡、六偏磷酸纳和活化组合物进行混合、熔融、冷却成型以制得抗老化电缆绝缘材料。
在本发明的步骤1)中，活化处理的条件可以在宽的范围内选择，但是为了使得制得的电缆绝缘材料具有更优异的绝缘性、力学性能和抗老化的性能，优选地，在步骤1)中，活化处理至少满足以下条件：真空度为-3～-5MPa，温度为78-85℃，时间为3-5h。
在本发明的步骤1)中，硅藻土的粒径可以在宽的范围内选择，但是为了使得制得的电缆绝缘材料具有更优异的绝缘性、力学性能和抗老化的性能，优选地，硅藻土的粒径为0.4-0.6mm。
在本发明的步骤1)中，各物料的用量可以在宽的范围内选择，但是为了使得制得的电缆绝缘材料具有更优异的绝缘性、力学性能和抗老化的性能，优选地，相对于100重量份的硅藻土，溴化正十六烷基三正丁基膦的用量为38-45重量份，盐酸溶液的用量为150-200重量份且盐酸溶液的浓度为25-30重量％。
在本发明的步骤2)中，各物料的用量可以在宽的范围内选择，但是为了使得制得的电缆绝缘材料具有更优异的绝缘性、力学性能和抗老化的性能，优选地，相对于100重量份的环氧树脂，顺丁橡胶的用量为40-51重量份，乙烯-丙烯共聚物的用量为25-32重量份，丙三醇的用量为50-65重量份，三羟甲基三甲基丙烯酸甲酯的用量为12-33重量份，五氧化二铌的用量为1.5-3.5重量份，亚氨基硅烷的用量为9-15重量份，云母粉的用量为9-16重量份，乙硼烷的用量为21-33重量份，异喹啉的用量为19-26重量份，过氧化二异丙苯的用量为18-22重量份，PE蜡的用量为21-29重量份，六偏磷酸纳的用量为3-5.5重量份，活化组合物的用量为10-13重量份。
在本发明的步骤2)中，环氧树脂、顺丁橡胶和乙烯-丙烯共聚物的重均分子量可以在宽的范围内选择，但是为了使得制得的电缆绝缘材料具有更优异的绝缘性、力学性能和抗老化的性能，优选地，环氧树脂的重均分子量为8000-10000，顺丁橡胶的重均分子量为2000-3500，乙烯-丙烯共聚物的重均分子量为7000-9000。
在本发明的步骤2)中，熔融条件可以在宽的范围内选择，但是为了使得制得的电缆绝缘材料具有更优异的绝缘性、力学性能和抗老化的性能，优选地，熔融至少满足以下条件：熔融温度为215-220℃，熔融时间为60-80mim。
在本发明的步骤2)中，冷却的温度可以在宽的范围内选择，但是为了使得制得的电缆绝缘材料具有更优异的绝缘性、力学性能和抗老化的性能，优选地，冷却的温度为10-15℃。
本发明还提供了一种硅藻土改性的抗老化电缆绝缘材料，该抗老化电缆绝缘材料通过上述的方法制备而得。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
实施例1
1)在真空度为-4MPa的减压的条件下，将硅藻土(粒径为0.5mm)、溴化正十六烷基三正丁基膦和盐酸溶液(浓度为27重量％)按照100：40：170混合并于80℃下进行活化处理4h，然后过滤取滤饼以制得活化组合物；
2)将环氧树脂(重均分子量为9000)、顺丁橡胶(重均分子量为2500)、乙烯-丙烯共聚物(重均分子量为8000)、丙三醇、三羟甲基三甲基丙烯酸甲酯、五氧化二铌、亚氨基硅烷、云母粉、乙硼烷、异喹啉、过氧化二异丙苯、PE蜡、六偏磷酸纳和活化组合物按照100：45：28：55：23：2.5：12：13：30：23：20：25：4.5：12的重量比混合、于218℃上熔融70mim、于13℃下冷却成型以制得抗老化电缆绝缘材料A1。
实施例2
1)在真空度为-3MPa的减压的条件下，将硅藻土(粒径为0.4mm)、溴化正十六烷基三正丁基膦和盐酸溶液(浓度为25重量％)按照100：38：150混合并于78℃下进行活化处理3h，然后过滤取滤饼以制得活化组合物；
2)将环氧树脂(重均分子量为8000)、顺丁橡胶(重均分子量为2000)、乙烯-丙烯共聚物(重均分子量为7000)、丙三醇、三羟甲基三甲基丙烯酸甲酯、五氧化二铌、亚氨基硅烷、云母粉、乙硼烷、异喹啉、过氧化二异丙苯、PE蜡、六偏磷酸纳和活化组合物按照100：40：25：50：12：1.5：9：9：21：19：18：21：3：10的重量比混合、于215℃上熔融60mim、于10℃下冷却成型以制得抗老化电缆绝缘材料A2。
实施例3
1)在真空度为-5MPa的减压的条件下，将硅藻土(粒径为0.6mm)、溴化正十六烷基三正丁基膦和盐酸溶液(浓度为30重量％)按照100：45：200混合并于85℃下进行活化处理5h，然后过滤取滤饼以制得活化组合物；
2)将环氧树脂(重均分子量为10000)、顺丁橡胶(重均分子量为3500)、乙烯-丙烯共聚物(重均分子量为9000)、丙三醇、三羟甲基三甲基丙烯酸甲酯、五氧化二铌、亚氨基硅烷、云母粉、乙硼烷、异喹啉、过氧化二异丙苯、PE蜡、六偏磷酸纳和活化组合物按照100：51：32：65：33：3.5：15：16：33：26：22：29：5.5：13的重量比混合、于220℃上熔融80mim、于15℃下冷却成型以制得抗老化电缆绝缘材料A3。
对比例1
按照实施例1的方法进行制得抗老化电缆绝缘材料B1，不同的是，步骤1)中未使用硅藻土。
对比例2
按照实施例1的方法进行制得抗老化电缆绝缘材料B2，不同的是，步骤1)中未使用溴化正十六烷基三正丁基膦。
对比例3
按照实施例1的方法进行制得抗老化电缆绝缘材料B3，不同的是，步骤1)中未使用盐酸溶液。
检测例1
检测上述抗老化电缆绝缘材料的拉伸强度(σt/MPa)以及断裂伸长率(δ/％)，然后将上述抗老化电缆绝缘材料经过170℃×7天下进行热空气老化，接着检测拉伸强度保持率(E1/％)与断裂伸长率保持率(E2/％)，具体结果见表1。
表1
σt/MPa δ/％ E1/％ E2/％
A1 43 454 98.9 99.1
A2 42 453 99.1 98.8
A3 41 450 98.8 98.9
B1 29 341 81.7 80.6
B2 25 357 82.0 83.4
B3 27 334 79.9 82.6
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (9)

1.一种硅藻土改性的抗老化电缆绝缘材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
1)在减压的条件下，将硅藻土、溴化正十六烷基三正丁基膦和盐酸溶液中进行活化处理，然后过滤取滤饼以制得活化组合物；
2)将环氧树脂、顺丁橡胶、乙烯-丙烯共聚物、丙三醇、三羟甲基三甲基丙烯酸甲酯、五氧化二铌、亚氨基硅烷、云母粉、乙硼烷、异喹啉、过氧化二异丙苯、PE蜡、六偏磷酸纳和所述活化组合物进行混合、熔融、冷却成型以制得所述抗老化电缆绝缘材料。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，在步骤1)中，所述活化处理至少满足以下条件：真空度为-3～-5MPa，温度为78-85℃，时间为3-5h。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述硅藻土的粒径为0.4-0.6mm。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的制备方法，其中，相对于100重量份的所述硅藻土，所述溴化正十六烷基三正丁基膦的用量为38-45重量份，所述盐酸溶液的用量为150-200重量份且所述盐酸溶液的浓度为25-30重量％。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其中，相对于100重量份的所述环氧树脂，所述顺丁橡胶的用量为40-51重量份，所述乙烯-丙烯共聚物的用量为25-32重量份，所述丙三醇的用量为50-65重量份，所述三羟甲基三甲基丙烯酸甲酯的用量为12-33重量份，所述五氧化二铌的用量为1.5-3.5重量份，所述亚氨基硅烷的用量为9-15重量份，所述云母粉的用量为9-16重量份，所述乙硼烷的用量为21-33重量份，所述异喹啉的用量为19-26重量份，所述过氧化二异丙苯的用量为18-22重量份，所述PE蜡的用量为21-29重量份，所述六偏磷酸纳的用量为3-5.5重量份，所述活化组合物的用量为10-13重量份。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其中，所述环氧树脂的重均分子量为8000-10000，所述顺丁橡胶的重均分子量为2000-3500，所述乙烯-丙烯共聚物的重均分子量为7000-9000。
7.根据权利要求5或6所述的制备方法，其中，所述熔融至少满足以下条件：熔融温度为215-220℃，熔融时间为60-80mim。
8.根据权利要求5或6所述的制备方法，其中，所述冷却的温度为10-15℃。
9.一种硅藻土改性的抗老化电缆绝缘材料，其特征在于，所述抗老化电缆绝缘材料通过权利要求1-8中任意一项所述的方法制备而得。
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