CN105542397B - 一种电缆接头用绝缘材料及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电缆接头用绝缘材料及其制作方法。所述一种电缆接头用绝缘材料，由以下重量份的原料制成：环氧树脂100份、氯化聚氯乙烯20‑30份、无硼无碱玻璃纤维5‑10份、石棉粉5‑10份、糠醛树脂5‑10份、氨基树脂4‑8份、碳化硅10‑20份、氧化锌10‑15份、硅树脂15‑25份、三氧化铝5‑10份、异氰酸酯5‑15份、抗氧剂0.3‑0.5份、着色剂1‑2份。本发明具有以下有益效果：提高了耐酸腐蚀性、导热和散热的性能，延长了材料的使用寿命，特别适合应用在潮湿、多雨和温度较高的环境下使用，且能很好的保持材料的耐久性，减少了维护的成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种电缆材料及其制作方法，具体说是一种电缆接头用绝缘材料及其制作方法。
背景技术
电缆接头是连接在电缆的中间或终端，将分段的电缆连接成一个整体的连接装置，用来锁紧和固定进出线，使电缆保持密封和线路的畅通，以保证电缆的正常运行。
目前，现有的用作电缆接头的绝缘材料主要有三元乙丙橡胶、硅橡胶、环氧树脂和聚乙烯等，且经过材料不断的发展，三者均能满足电缆接头的一般性能，然而，随着当今日益严苛的用电安全要求和不同环境对材料的个性化要求，传统的材料也不断暴露出较多的性能缺陷，如：电缆接头的使用环境一般不稳定，除了满足一般的绝缘性之外，材料的使用寿命成为主要的难题，而导致材料老化的原因主要是材料受高温等影响导致自身的降解，或是由外界化学物质引起的材料腐蚀，特别是在酸雨、酸性地质等潮湿且酸性环境下；另外，材料机械性能的高低也是影响电缆安全运行的重要因素，如材料的导热散热性能也会影响材料自身的降解，较好的强度和韧性能够减少材料的机械损耗，保障电缆使用安全；材料的各个性能之间在一定程度上相互关联，而单独的性能变化会影响其他性能的持续稳定性，起到了牵一发而动全身的效应。
申请人在现有技术的基础上，经过多次的改进和实验，提出了一种新的技术方案，并提供了一种耐酸腐蚀、导热和散热性能较好，且具有较好的强度和韧性的材料，以满足各项性能之间的平衡和稳定，延长了材料的使用寿命。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种耐酸腐蚀、导热散热且具有较高的强度和韧性的电缆接头用绝缘材料及其制作方法。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案主要从以下方面解决：（1）通过添加糠醛树脂、酚醛树脂、异氰酸酯和抗氧剂来改善材料的耐酸性：糠醛树脂和酚醛树脂配合使用，能够发挥协同作用，很好的改善环氧树脂的耐腐蚀性能；异氰酸酯可降低潮气的渗透性从而减少了酸性水分浸入材料，并降低浸入的深度，而抗氧剂的加入可减缓异氰酸酯在受热或见光的条件下分解，通过改善材料自身的防水性能和耐腐蚀性能大大降低了材料腐蚀的进度和深度，提高了材料的耐腐蚀性。（2）在实验过程中发现，材料的绝缘性和导热散热性能之间存在一定的矛盾，如随着金属氧化物的增加，虽然材料的导热性能增强，但是过多的金属氧化物会降低材料的绝缘性，而材料的导热散热性能一定程度上又影响着材料的其他性能。本方案通过添加复合的导热材料并严格控制各材料的使用量来达到材料导热和绝缘的平衡，氧化锌和碳化硅的加入明显提高了材料的导热散热的效率，并能够持续有效的传递电缆运行时产生的热量，避免了热量集聚导致温度上升，而硅树脂的加入能够较好提高材料的耐热性能，能够避免电缆因密集高负荷运行导致温度骤升对接头的破坏。（3）由于硅树脂和糠醛树脂的加入会导致树脂的柔性加大，降低树脂制品的热变形温度下降，继而影响材料的强度和韧性，所以，通过添加少量的聚酯树脂，配合三氧化铝，来提高材料的强度和韧性，同时三氧化铝可协同碳化硅和氧化锌进一步优化材料的导热性能；进一步的，通过添加无硼无碱玻璃纤维和石棉纤维，进一步提高了材料的强度和韧性；聚氯乙烯的加入可缓解环氧树脂的柔性，由于其维卡温度较高，最高使用温度可到110度，长期使用的温度可保持95度左右，且其具有较好的耐酸性能，而二者复合使用在提高材料耐酸和强度方面起到了意想不到的协同作用。（4）为了达到设计的目标，通过原料的组配是不够的，每个原料的选择都在一定程度上影响着材料的整体性能，声请人经过多次的选料和调配，最终确定了本发明的技术方案，以达到设计要求和材料性能之间的平衡。
申请人通过多次的实验，最终作出了如下的技术方案，所述的一种电缆接头用绝缘材料由以下重量份原料制成：环氧树脂100份、氯化聚氯乙烯20-30份、无硼无碱玻璃纤维5-10份、石棉粉5-10份、糠醛树脂5-10份、氨基树脂4-8份、碳化硅10-20份、氧化锌10-15份、硅树脂15-25份、三氧化铝5-10份、异氰酸酯5-15份、抗氧剂0.3-0.5份、着色剂1-2份。
作为优选，所述无硼无碱玻璃纤维和石棉粉的总重量份为10-15份，且无硼无碱玻璃纤维和石棉粉的总重量份与三氧化铝的比例为2:1。
作为优选，所述碳化硅、氧化锌和硅树脂的配比为2:1:2。
作为优选的技术方案，所述的一种电缆接头用绝缘材料，其特征在于，由以下重量份的原料制成：环氧树脂100份、氯化聚氯乙烯25份、无硼无碱玻璃纤维8份、石棉粉7份、糠醛树脂8份、氨基树脂6份、碳化硅15份、氧化锌7.5份、硅树脂15份、三氧化铝7.5份、异氰酸酯10份、抗氧剂0.4份、着色剂1.5份。
作为优选，所述三氧化铝为100-120目，所述石棉粉为70-80目。
本发明还提供了上述的制作方法，包括以下步骤：
（1）按重量份称取各原料，将碳化硅和氧化锌加入到研磨机中充分研磨，备用；
（2）将步骤（1）中研制的原料和其他原料倒入高速搅拌机中，室温下先以750-800转/分钟的速度搅拌20-30分钟，然后在80-90℃的温度下以4000-4500转/分钟的速度搅拌至蓬松状的混合物A；
（3）将步骤（2）中所得的混合物A加入到双螺杆挤出机中炼制，蒸汽压力为0.55MPa，机头温度190-195℃，主机转速10-15转/分，至熔融状态；
（4）将步骤（3）制得的熔融状态的混合物挤出到注塑机中，注塑成型。
本发明部分原料的说明如下：
环氧树脂：可与多种类型的固化剂发生交联反应而形成不溶的具有三向网状结构的高聚物，固化后的环氧树脂具有良好的物理、化学性能，它对金属和非金属材料的表面具有优异的粘接强度，介电性能良好，变形收缩率小，制品尺寸稳定性好，硬度高，柔韧性较好，对碱及大部分溶剂稳定，但是耐酸性能需进一步提高。
氯化聚氯乙烯：也称PVC-C树脂，是聚氯乙烯进一步氯化改性的产品，氯含量一般为65% ~ 72%。具有的较好的耐腐蚀性、耐热性、可溶性、阻燃性、机械强度等。
氨基树脂：起到固化和交联的作用。
碳化硅：碳化硅的硬度很大，莫氏硬度为9.5级，具有优良的导热性能，是一种半导体，高温时能抗氧化。
糠醛树脂：调高耐酸性能和静弯曲性能。
异氰酸酯：降低潮气渗透性和增加抗水性。
硅树脂：提高耐热性。
无硼无碱玻璃纤维：由改进的无硼无碱玻璃生产而成，优点是绝缘性好、耐热性强、抗腐蚀性好，机械强度高，但缺点是性脆，耐磨性较差，可作为电绝缘材料和绝热保温材料。
石棉粉：是含有石棉纤维的粉状材料。
由于采用了上述技术方案，一种电缆接头用绝缘材料，由以下重量份原料制成：环氧树脂100份、氯化聚氯乙烯20-30份、无硼无碱玻璃纤维5-10份、石棉粉5-10份、糠醛树脂5-10份、氨基树脂4-8份、碳化硅10-20份、氧化锌10-15份、硅树脂15-25份、三氧化铝5-10份、异氰酸酯5-15份、抗氧剂0.3-0.5份、着色剂1-2份。其有益效果为：在各项性能均达到了设计要求的基础上，突出了材料的耐酸腐蚀性、导热和散热的性能，延长了材料的使用寿命；虽然该发明的材料的韧性相对较低，但是该发明特别适合在潮湿、多雨和温度较高的环境下使用，且能很好的保持材料的耐久性，减少了维护的成本。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步地说明。
实施例1
一种电缆接头用绝缘材料，由以下重量份原料制成：环氧树脂100份、氯化聚氯乙烯20份、无硼无碱玻璃纤维5份、石棉粉5份、糠醛树脂5份、氨基树脂4份、碳化硅10份、氧化锌10份、硅树脂15份、三氧化铝5份、异氰酸酯5份、抗氧剂0.3份、着色剂1份。
其中，三氧化铝为100目，所述石棉粉为70目。
上述的制作方法如下：
（1）按重量份称取各原料，将碳化硅和氧化锌加入到研磨机中充分研磨，备用；
（2）将步骤（1）中研制的原料和其他原料倒入高速搅拌机中，室温下先以750-800转/分钟的速度搅拌20-30分钟，然后在80-90℃的温度下以4000-4500转/分钟的速度搅拌至蓬松状的混合物A；
（3）将步骤（2）中所得的混合物A加入到双螺杆挤出机中炼制，蒸汽压力为0.55MPa，机头温度190-195℃，主机转速10-15转/分，至熔融状态；
（4）将步骤（3）制得的熔融状态的混合物挤出到注塑机中，注塑成型。
实施例2
一种电缆接头用绝缘材料，由以下重量份原料制成：环氧树脂100份、氯化聚氯乙烯25份、无硼无碱玻璃纤维8份、石棉粉7份、糠醛树脂8份、氨基树脂6份、碳化硅15份、氧化锌7.5份、硅树脂15份、三氧化铝7.5份、异氰酸酯10份、抗氧剂0.4份、着色剂1.5份。
其中，三氧化铝为110目，所述石棉粉为75目。
上述的制作方法，包括以下步骤：
（1）按重量份称取各原料，将碳化硅和氧化锌加入到研磨机中充分研磨，备用；
（2）将步骤（1）中研制的原料和其他原料倒入高速搅拌机中，室温下先以750-800转/分钟的速度搅拌20-30分钟，然后在80-90℃的温度下以4000-4500转/分钟的速度搅拌至蓬松状的混合物A；
（3）将步骤（2）中所得的混合物A加入到双螺杆挤出机中炼制，蒸汽压力为0.55MPa，机头温度190-195℃，主机转速10-15转/分，至熔融状态；
（4）将步骤（3）制得的熔融状态的混合物挤出到注塑机中，注塑成型。
实施例3
一种电缆接头用绝缘材料，由以下重量份原料制成：环氧树脂100份、氯化聚氯乙烯30份、无硼无碱玻璃纤维10份、石棉粉10份、糠醛树脂10份、氨基树脂8份、碳化硅20份、氧化锌15份、硅树脂25份、三氧化铝10份、异氰酸酯15份、抗氧剂0.5份、着色剂2份。
其中，三氧化铝为120目，所述石棉粉为80目。
上述的制作方法，包括以下步骤：
（1）按重量份称取各原料，将碳化硅和氧化锌加入到研磨机中充分研磨，备用；
（2）将步骤（1）中研制的原料和其他原料倒入高速搅拌机中，室温下先以750-800转/分钟的速度搅拌20-30分钟，然后在80-90℃的温度下以4000-4500转/分钟的速度搅拌至蓬松状的混合物A；
（3）将步骤（2）中所得的混合物A加入到双螺杆挤出机中炼制，蒸汽压力为0.55MPa，机头温度190-195℃，主机转速10-15转/分，至熔融状态；
（4）将步骤（3）制得的熔融状态的混合物挤出到注塑机中，注塑成型。
实施例1、实施例2和实施例3的性能试验检测如下：
取2毫米厚的实施例1-3制得的材料放入潮湿高温且酸性的条件下进行检测，其机械性能的保持率如表1：
表1
| 组别 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 |
| 抗张强度（N/mm2) | 16.3 | 16.5 | 16.4 |
| 抗张强度保持率 | 93.2 | 94.0 | 93.7 |
| 断裂伸长率（%） | 495 | 498 | 492 |
| 断裂伸长率保持率（%） | 92.5 | 93.0 | 92.6 |
| 硬度（A） | 88 | 90 | 87 |
| 硬度保持率（A） | 90.2 | 91.2 | 90.0 |
| 绝缘性（Ω） | ≥1×1013 | ≥1×1013 | ≥1×1013 |
本发明中用到的设备均为本领域的常用设备，在此不再赘述。
以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。
Claims (3)
1.一种电缆接头用绝缘材料，其特征在于，由以下重量份的原料制成：环氧树脂100份、氯化聚氯乙烯25份、无硼无碱玻璃纤维8份、石棉粉7份、糠醛树脂8份、氨基树脂6份、碳化硅15份、氧化锌7.5份、硅树脂15份、三氧化铝7.5份、异氰酸酯10份、抗氧剂0.4份、着色剂1.5份。
2.根据权利要求1所述的一种电缆接头用绝缘材料，其特征在于，所述三氧化铝为100-120目，所述石棉粉为70-80目。
3.根据权利要求1所述的一种电缆接头用绝缘材料的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)按重量份称取各原料，将碳化硅和氧化锌加入到研磨机中充分研磨，备用；
(2)将步骤(1)中研制的原料和其他原料倒入高速搅拌机中，室温下先以750-800转/分钟的速度搅拌20-30分钟，然后在80-90℃的温度下以4000-4500转/分钟的速度搅拌至蓬松状的混合物A；
(3)将步骤(2)中所得的混合物A加入到双螺杆挤出机中炼制，蒸汽压力为0.55MPa，机头温度190-195℃，主机转速10-15转/分，至熔融状态；
(4)将步骤(3)制得的熔融状态的混合物挤出到注塑机中，注塑成型。
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