CN105602252A - 阻燃电力电缆 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种阻燃电力电缆，包括导线、包覆导线的耐高温绝缘层、包覆耐高温绝缘层的屏蔽层和包覆屏蔽层的防护层；其中，防护层的原料按重量份包括：硅橡胶40-60，三元乙丙橡胶40-60，改性碳纤维20-25，纳米高岭土30-50，偏苯三酸三辛酯1-3，环氧大豆油2-4，微胶囊化红磷15-25，三聚氰胺10-15，Si69？1-3，过氧化二异丙苯0.5-1，二叔丁基过氧化物0.5-1，促进剂TMTD？0.4-0.6，促进剂BZ？0.3-0.5，Ca/Zn复合稳定剂2-4，丁基硫醇锡1-2，抗氧剂1076？0.4-0.6，防老剂168？0.2-0.3，硅酮粉2-4。

Description

阻燃电力电缆
技术领域
本发明涉及电缆技术领域，尤其涉及阻燃电力电缆。
背景技术
随着电缆行业的逐渐发展，电缆被用于人们生活的各个方面，在电缆使用过程中，往往会受到摩擦和不同程度的腐蚀，对于被用于条件苛刻环境中的电缆来说，对电缆的耐摩擦、耐腐蚀、绝缘、阻燃等性能提出了更高的要求，现有电缆材料的性能已不能满足要求，因此需要提出一种新的电缆。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种阻燃电力电缆，本发明抗撕裂性能好，抗冲击性好，机械性能高，耐腐蚀性好，阻燃性好。
本发明提出的一种阻燃电力电缆，包括导线、包覆导线的耐高温绝缘层、包覆耐高温绝缘层的屏蔽层和包覆屏蔽层的防护层；
其中，防护层的原料按重量份包括：硅橡胶40-60份，三元乙丙橡胶40-60份，改性碳纤维20-25份，纳米高岭土30-50份，偏苯三酸三辛酯1-3份，环氧大豆油2-4份，微胶囊化红磷15-25份，三聚氰胺10-15份，Si691-3份，过氧化二异丙苯0.5-1份，二叔丁基过氧化物0.5-1份，促进剂TMTD0.4-0.6份，促进剂BZ0.3-0.5份，Ca/Zn复合稳定剂2-4份，丁基硫醇锡1-2份，抗氧剂10760.4-0.6份，防老剂1680.2-0.3份，硅酮粉2-4份；
在改性碳纤维的制备过程中，将羧基化多壁碳纳米管、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷加入甲苯中，超声分散均匀，回流，过滤取滤饼，洗涤，真空干燥得到物料A；将碳纤维加入混合溶剂中，回流，过滤取滤饼，洗涤，干燥，升温，保温得到物料B；将物料A加入乙醇超声分散均匀，加入物料B，超声分散均匀，升温，保温搅拌，过滤取滤饼，洗涤，真空干燥，粉碎得到改性碳纤维。
优选地，防护层的原料按重量份包括：硅橡胶45-55份，三元乙丙橡胶45-55份，改性碳纤维21-23份，纳米高岭土35-45份，偏苯三酸三辛酯1.5-2.5份，环氧大豆油2.5-3.5份，微胶囊化红磷17-23份，三聚氰胺12-14份，Si691.5-2.5份，过氧化二异丙苯0.7-0.9份，二叔丁基过氧化物0.6-0.8份，促进剂TMTD0.45-0.55份，促进剂BZ0.35-0.45份，Ca/Zn复合稳定剂2.5-3.5份，丁基硫醇锡1.3-1.7份，抗氧剂10760.45-0.55份，防老剂1680.23-0.27份，硅酮粉2.5-3.5份。
优选地，在改性碳纤维的制备过程中，将羧基化多壁碳纳米管、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷加入甲苯中，超声分散均匀，升温至105-110℃，回流20-25h，过滤取滤饼，用乙醇洗涤，升温至90-100℃，真空干燥得到物料A；将碳纤维加入混合溶剂中，升温至65-75℃，回流50-55h，过滤取滤饼，水洗，升温至120-140℃，干燥20-24h，升温至450-550℃，保温13-18min得到物料B；将物料A加入乙醇超声分散均匀，加入物料B，超声分散均匀，升温至60-80℃，以200-400r/min的速度保温搅拌3-5h，过滤取滤饼，水洗，升温至90-100℃，真空干燥，粉碎至300-500目得到改性碳纤维。
优选地，在改性碳纤维的制备过程中，在物料A中，羧基化多壁碳纳米管、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷、甲苯的重量比为80-84：8-10：250-350。
优选地，在改性碳纤维的制备过程中，在物料B中，碳纤维和混合溶剂的重量体积(g/ml)比为1-1.5：25-35。
优选地，在改性碳纤维的制备过程中，在物料B中，混合溶剂为丙酮和乙醇组成的混合物，其中，丙酮和乙醇的体积比为1-2：1-3。
优选地，在改性碳纤维的制备过程中，物料A和物料B的重量比为6-7：12-16。
上述改性碳纤维的制备过程中，乙醇是作为溶剂和清洗剂使用的，不规定其用量，根据具体操作决定其用量；水是作为清洗剂使用的，不规定其用量，根据具体操作决定其用量。
上述阻燃电力电缆的防护层的制备方法为：取硅橡胶、三元乙丙橡胶，升温至80℃，密炼10min，加入改性碳纤维、纳米高岭土、Si69，继续密炼10min，加入偏苯三酸三辛酯、环氧大豆油、微胶囊化红磷、三聚氰胺、Si69、Ca/Zn复合稳定剂、丁基硫醇锡、抗氧剂1076、防老剂168、硅酮粉混匀，升温至110℃，密炼40min，加入过氧化二异丙苯、二叔丁基过氧化物、促进剂TMTD、促进剂BZ混匀，升温至170℃，硫化8min经双螺旋杆挤出机挤出得到阻燃电力电缆的防护层。
本发明选用的硅橡胶和三元乙丙橡胶均具有良好的耐腐蚀性和电绝缘性，三元乙丙橡胶还具有良好的抗撕裂性和抗冲击性，二者相互配合可以大大增加本发明的耐腐蚀性、抗撕裂性和抗冲击性能；羧基化碳纳米管和碳纤维均具有良好的耐腐蚀性、耐磨性、抗冲击、抗撕裂性能，但是容易团聚，不易与橡胶混匀，影响橡胶性能，羧基化多壁碳纳米管中羧基与N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷中的硅氧键发生化学键合，将N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷接枝到羧基化多壁碳纳米管上得到物料A，碳纤维经高温空气氧化后，得到含有羧基、羟基、羰基等管能团的物料B，一方面，N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷、羧基、羟基、羰基的接入，大大增加了羧基化多壁碳纳米管、碳纤维在橡胶中的分散性，与三元乙丙橡胶相互作用，弥补硅橡胶抗撕裂性能低的弱点，从而大大增加本发明的耐腐蚀性、耐磨性、抗撕裂性和抗冲击性能，另一方面，物料A中的氨基与物料B的羧基可以发生化学键合从而使，羧基化多壁碳纳米管和碳纤维相互连接，增加碳纤维的耐磨性、抗撕裂性能、抗冲击性能，从而大大增加本发明耐磨性、抗撕裂性、抗冲击性和耐腐蚀性；纳米高岭土和改性碳纤维相互配合可以进一步增加本发明的抗冲击性、耐磨性、耐腐蚀性；另外，三元乙丙橡胶和硅橡胶均匀包覆改性碳纤维和纳米高岭土，保持本发明的电绝缘性；偏苯三酸三辛酯、环氧大豆油为增塑剂，可以进一步增加本发明的弹性和韧性；微胶囊化红磷、三聚氰胺为阻燃剂，可以增加本发明的阻燃性；Ca/Zn复合稳定剂、丁基硫醇锡、抗氧剂1076、防老剂168相互配合可以增加本发明的稳定性、抗氧化型和抗老化性；硅酮粉为润滑剂，促进加工流变性；Si69为偶联剂，可以促进各物质均匀分散，增加本发明的机械性能；过氧化二异丙苯、二叔丁基过氧化物、促进剂TMTD、促进剂BZ相互配合，促进橡胶交联网络的形成，使各物质均匀分散在交联网络中，各物质相互配合，从而进一步增加本发明的抗撕裂、抗冲击、耐腐蚀、阻燃性能。
附图说明
图1为本发明提出的阻燃电力电缆的示意图。
具体实施方式
如图1所示，图1为本发明提出的阻燃电力电缆的示意图。
参照图1，本发明提出的一种阻燃电力电缆，包括导线1、包覆导线1的耐高温绝缘层2、包覆耐高温绝缘层2的屏蔽层3和包覆屏蔽层3的防护层4。
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
一种阻燃电力电缆，包括导线1、包覆导线1的耐高温绝缘层2、包覆耐高温绝缘层2的屏蔽层3和包覆屏蔽层3的防护层4；
其中，防护层的原料按重量份包括：硅橡胶40份，三元乙丙橡胶60份，改性碳纤维20份，纳米高岭土50份，偏苯三酸三辛酯1份，环氧大豆油4份，微胶囊化红磷15份，三聚氰胺15份，Si691份，过氧化二异丙苯1份，二叔丁基过氧化物0.5份，促进剂TMTD0.6份，促进剂BZ0.3份，Ca/Zn复合稳定剂4份，丁基硫醇锡1份，抗氧剂10760.6份，防老剂1680.2份，硅酮粉4份；
在改性碳纤维的制备过程中，将羧基化多壁碳纳米管、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷加入甲苯中，超声分散均匀，升温至105℃，回流25h，过滤取滤饼，用乙醇洗涤，升温至90℃，真空干燥得到物料A，其中，羧基化多壁碳纳米管、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷、甲苯的重量比为42：4：175；将碳纤维加入混合溶剂中，升温至65℃，回流55h，过滤取滤饼，水洗，升温至120℃，干燥24h，升温至450℃，保温18min得到物料B，其中，碳纤维和混合溶剂的重量体积(g/ml)比为1：35，混合溶剂为丙酮和乙醇组成的混合物，其中，丙酮和乙醇的体积比为1：3；将物料A加入乙醇超声分散均匀，加入物料B，超声分散均匀，升温至60℃，以400r/min的速度保温搅拌3h，过滤取滤饼，水洗，升温至100℃，真空干燥，粉碎至300目得到改性碳纤维，其中，物料A和物料B的重量比为7：12。
实施例2
一种阻燃电力电缆，包括导线1、包覆导线1的耐高温绝缘层2、包覆耐高温绝缘层2的屏蔽层3和包覆屏蔽层3的防护层4；
其中，防护层的原料按重量份包括：硅橡胶60份，三元乙丙橡胶40份，改性碳纤维25份，纳米高岭土30份，偏苯三酸三辛酯3份，环氧大豆油2份，微胶囊化红磷25份，三聚氰胺10份，Si693份，过氧化二异丙苯0.5份，二叔丁基过氧化物1份，促进剂TMTD0.4份，促进剂BZ0.5份，Ca/Zn复合稳定剂2份，丁基硫醇锡2份，抗氧剂10760.4份，防老剂1680.3份，硅酮粉2份；
在改性碳纤维的制备过程中，将羧基化多壁碳纳米管、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷加入甲苯中，超声分散均匀，升温至110℃，回流20h，过滤取滤饼，用乙醇洗涤，升温至100℃，真空干燥得到物料A，其中，羧基化多壁碳纳米管、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷、甲苯的重量比为8：1：25；将碳纤维加入混合溶剂中，升温至75℃，回流50h，过滤取滤饼，水洗，升温至140℃，干燥20h，升温至550℃，保温13min得到物料B，其中，碳纤维和混合溶剂的重量体积(g/ml)比为3：50，混合溶剂为丙酮和乙醇组成的混合物，其中，丙酮和乙醇的体积比为2：1；将物料A加入乙醇超声分散均匀，加入物料B，超声分散均匀，升温至80℃，以200r/min的速度保温搅拌5h，过滤取滤饼，水洗，升温至90℃，真空干燥，粉碎至500目得到改性碳纤维，其中，物料A和物料B的重量比为3：8。
实施例3
一种阻燃电力电缆，包括导线1、包覆导线1的耐高温绝缘层2、包覆耐高温绝缘层2的屏蔽层3和包覆屏蔽层3的防护层4；
其中，防护层的原料按重量份包括：硅橡胶45份，三元乙丙橡胶55份，改性碳纤维21份，纳米高岭土45份，偏苯三酸三辛酯1.5份，环氧大豆油3.5份，微胶囊化红磷17份，三聚氰胺14份，Si691.5份，过氧化二异丙苯0.9份，二叔丁基过氧化物0.6份，促进剂TMTD0.55份，促进剂BZ0.35份，Ca/Zn复合稳定剂3.5份，丁基硫醇锡1.3份，抗氧剂10760.55份，防老剂1680.23份，硅酮粉3.5份；
在改性碳纤维的制备过程中，将羧基化多壁碳纳米管、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷加入甲苯中，超声分散均匀，升温至107℃，回流24h，过滤取滤饼，用乙醇洗涤，升温至92℃，真空干燥得到物料A，其中，羧基化多壁碳纳米管、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷、甲苯的重量比为83：8.5：320；将碳纤维加入混合溶剂中，升温至68℃，回流53h，过滤取滤饼，水洗，升温至125℃，干燥23h，升温至470℃，保温16min得到物料B，其中，碳纤维和混合溶剂的重量体积(g/ml)比为1：30，混合溶剂为丙酮和乙醇组成的混合物，其中，丙酮和乙醇的体积比为12：25；将物料A加入乙醇超声分散均匀，加入物料B，超声分散均匀，升温至65℃，以350r/min的速度保温搅拌3.5h，过滤取滤饼，水洗，升温至97℃，真空干燥，粉碎至300目得到改性碳纤维，其中，物料A和物料B的重量比为6.8：13。
实施例4
一种阻燃电力电缆，包括导线1、包覆导线1的耐高温绝缘层2、包覆耐高温绝缘层2的屏蔽层3和包覆屏蔽层3的防护层4；
其中，防护层的原料按重量份包括：硅橡胶55份，三元乙丙橡胶45份，改性碳纤维23份，纳米高岭土35份，偏苯三酸三辛酯2.5份，环氧大豆油2.5份，微胶囊化红磷23份，三聚氰胺12份，Si692.5份，过氧化二异丙苯0.7份，二叔丁基过氧化物0.8份，促进剂TMTD0.45份，促进剂BZ0.45份，Ca/Zn复合稳定剂2.5份，丁基硫醇锡1.7份，抗氧剂10760.45份，防老剂1680.27份，硅酮粉2.5份；
其中，在改性碳纤维的制备过程中，将羧基化多壁碳纳米管、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷加入甲苯中，超声分散均匀，升温至109℃，回流22h，过滤取滤饼，用乙醇洗涤，升温至98℃，真空干燥得到物料A，其中，羧基化多壁碳纳米管、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷、甲苯的重量比为81：9.5：280；将碳纤维加入混合溶剂中，升温至72℃，回流51h，过滤取滤饼，水洗，升温至135℃，干燥21h，升温至530℃，保温15min得到物料B，其中，碳纤维和混合溶剂的重量体积(g/ml)比为1.3：27，混合溶剂为丙酮和乙醇组成的混合物，其中，丙酮和乙醇的体积比为6：5；将物料A加入乙醇超声分散均匀，加入物料B，超声分散均匀，升温至75℃，以250r/min的速度保温搅拌3-5h，过滤取滤饼，水洗，升温至93℃，真空干燥，粉碎至500目得到改性碳纤维，其中，物料A和物料B的重量比为6.2：15。
实施例5
一种阻燃电力电缆，包括导线1、包覆导线1的耐高温绝缘层2、包覆耐高温绝缘层2的屏蔽层3和包覆屏蔽层3的防护层4；
其中，防护层的原料按重量份包括：硅橡胶50份，三元乙丙橡胶50份，改性碳纤维22份，纳米高岭土40份，偏苯三酸三辛酯2份，环氧大豆油3份，微胶囊化红磷20份，三聚氰胺13份，Si692份，过氧化二异丙苯0.8份，二叔丁基过氧化物0.7份，促进剂TMTD0.5份，促进剂BZ0.4份，Ca/Zn复合稳定剂3份，丁基硫醇锡1.5份，抗氧剂10760.5份，防老剂1680.25份，硅酮粉3份；
在改性碳纤维的制备过程中，将羧基化多壁碳纳米管、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷加入甲苯中，超声分散均匀，升温至108℃，回流23h，过滤取滤饼，用乙醇洗涤，升温至95℃，真空干燥得到物料A，其中，羧基化多壁碳纳米管、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷、甲苯的重量比为82：9：300；将碳纤维加入混合溶剂中，升温至70℃，回流52h，过滤取滤饼，水洗，升温至130℃，干燥22h，升温至500℃，保温15.5min得到物料B，其中，碳纤维和混合溶剂的重量体积(g/ml)比为1：25，混合溶剂为丙酮和乙醇组成的混合物，其中，丙酮和乙醇的体积比为3：4；将物料A加入乙醇超声分散均匀，加入物料B，超声分散均匀，升温至70℃，以300r/min的速度保温搅拌4h，过滤取滤饼，水洗，升温至95℃，真空干燥，粉碎至400目得到改性碳纤维，其中，物料A和物料B的重量比为6.5：14。
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 (7)

1.一种阻燃电力电缆，其特征在于，包括导线(1)、包覆导线(1)的耐高温绝缘层(2)、包覆耐高温绝缘层(2)的屏蔽层(3)和包覆屏蔽层(3)的防护层(4)；
其中，防护层(4)的原料按重量份包括：硅橡胶40-60份，三元乙丙橡胶40-60份，改性碳纤维20-25份，纳米高岭土30-50份，偏苯三酸三辛酯1-3份，环氧大豆油2-4份，微胶囊化红磷15-25份，三聚氰胺10-15份，Si691-3份，过氧化二异丙苯0.5-1份，二叔丁基过氧化物0.5-1份，促进剂TMTD0.4-0.6份，促进剂BZ0.3-0.5份，Ca/Zn复合稳定剂2-4份，丁基硫醇锡1-2份，抗氧剂10760.4-0.6份，防老剂1680.2-0.3份，硅酮粉2-4份；
在改性碳纤维的制备过程中，将羧基化多壁碳纳米管、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷加入甲苯中，超声分散均匀，回流，过滤取滤饼，洗涤，真空干燥得到物料A；将碳纤维加入混合溶剂中，回流，过滤取滤饼，洗涤，干燥，升温，保温得到物料B；将物料A加入乙醇超声分散均匀，加入物料B，超声分散均匀，升温，保温搅拌，过滤取滤饼，洗涤，真空干燥，粉碎得到改性碳纤维。
2.根据权利要求1所述阻燃电力电缆，其特征在于，防护层(4)的原料按重量份包括：硅橡胶45-55份，三元乙丙橡胶45-55份，改性碳纤维21-23份，纳米高岭土35-45份，偏苯三酸三辛酯1.5-2.5份，环氧大豆油2.5-3.5份，微胶囊化红磷17-23份，三聚氰胺12-14份，Si691.5-2.5份，过氧化二异丙苯0.7-0.9份，二叔丁基过氧化物0.6-0.8份，促进剂TMTD0.45-0.55份，促进剂BZ0.35-0.45份，Ca/Zn复合稳定剂2.5-3.5份，丁基硫醇锡1.3-1.7份，抗氧剂10760.45-0.55份，防老剂1680.23-0.27份，硅酮粉2.5-3.5份。
3.根据权利要求1或2所述阻燃电力电缆，其特征在于，在改性碳纤维的制备过程中，将羧基化多壁碳纳米管、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷加入甲苯中，超声分散均匀，升温至105-110℃，回流20-25h，过滤取滤饼，用乙醇洗涤，升温至90-100℃，真空干燥得到物料A；将碳纤维加入混合溶剂中，升温至65-75℃，回流50-55h，过滤取滤饼，水洗，升温至120-140℃，干燥20-24h，升温至450-550℃，保温13-18min得到物料B；将物料A加入乙醇超声分散均匀，加入物料B，超声分散均匀，升温至60-80℃，以200-400r/min的速度保温搅拌3-5h，过滤取滤饼，水洗，升温至90-100℃，真空干燥，粉碎至300-500目得到改性碳纤维。
4.根据权利要求1-3任一项所述阻燃电力电缆，其特征在于，在改性碳纤维的制备过程中，在物料A中，羧基化多壁碳纳米管、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷、甲苯的重量比为80-84：8-10：250-350。
5.根据权利要求1-4任一项所述阻燃电力电缆，其特征在于，在改性碳纤维的制备过程中，在物料B中，碳纤维和混合溶剂的重量体积(g/ml)比为1-1.5：25-35。
6.根据权利要求1-5任一项所述阻燃电力电缆，其特征在于，在改性碳纤维的制备过程中，在物料B中，混合溶剂为丙酮和乙醇组成的混合物，其中，丙酮和乙醇的体积比为1-2：1-3。
7.根据权利要求1-6任一项所述阻燃电力电缆，其特征在于，在改性碳纤维的制备过程中，物料A和物料B的重量比为6-7：12-16。
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