CN105801951A - 一种石油平台专用耐老化电缆 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种石油平台专用耐老化电缆，包括缆芯和护套，护套采用改性丁腈橡胶复合材料制作，改性丁腈橡胶复合材料的原料包括：氢化丁腈橡胶、氟橡胶、氯醚橡胶、聚氨酯、氯化聚乙烯、硬脂酸、氧化锌、硫磺、苯酚甲醛树脂、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、碳酸锌、氧化硒、石膏晶须、绢云母粉、纳米碳纤维、二甘醇二苯甲酸酯、环氧四氢邻苯二甲酸二辛酯、防老剂MC、复合防老剂、促进剂TT、促进剂NA‑22。本发明提出的石油平台专用耐老化电缆，其强度高，耐油性和耐水性好，耐热性和耐老化性能优异，能满足石油平台用电缆的要求，使用寿命长。

Description

一种石油平台专用耐老化电缆
技术领域
本发明涉及电缆技术领域，尤其涉及一种石油平台专用耐老化电缆。
背景技术
随着“加快海域勘探开发，实现海洋油气快速发展”的战略的提出，海上石油平台的建设也进入了黄金时期，对石油平台用电缆的性能也提出了更高的要求，目前，海上石油平台用电缆一般都是从美国、韩国等国家进口。由于石油平台电缆的使用环境的特殊性，要求电缆需要有耐油、耐泥浆特殊性能，同时应该具有耐磨、抗撕、耐候性好和耐老化性能优异的特点。但是现有的石油平台用电缆其强度、耐热性和耐老化性不是很理想，严重影响了电缆的使用寿命，并且存在安全隐患，需要进行改性。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种石油平台专用耐老化电缆，其强度高，耐油性和耐水性好，耐热性和耐老化性能优异，能满足石油平台用电缆的要求，使用寿命长。
本发明提出的一种石油平台专用耐老化电缆，包括缆芯和护套，所述护套采用改性丁腈橡胶复合材料制作，其中，所述改性丁腈橡胶复合材料的原料按重量份包括：氢化丁腈橡胶100份、氟橡胶20-40份、氯醚橡胶5-15份、聚氨酯10-25份、氯化聚乙烯2-12份、硬脂酸1-2.5份、氧化锌1-3份、硫磺2-3.5份、苯酚甲醛树脂0.5-2份、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯0.1-1份、碳酸锌3-15份、氧化硒2-8份、石膏晶须3-15份、绢云母粉2-10份、纳米碳纤维5-10份、二甘醇二苯甲酸酯0.5-2份、环氧四氢邻苯二甲酸二辛酯0.5-1.5份、防老剂MC 0.2-1份、复合防老剂1-2份、促进剂TT 0.1-0.5份、促进剂NA-220.1-0.5份；
其中，所述复合防老剂按照以下工艺进行制备：按重量份将25-40份N-苯基对苯二胺加入50-100份无水乙醇中搅拌均匀，然后加入10-20份3-烯丙基水杨醛，搅拌均匀后在65-75℃下反应3-5h，通入氮气，然后加入25-40份2-苯乙烯基苯并咪唑和0.3-1.2份过硫酸铵，在50-65℃下搅拌反应2-5h，反应结束后冷却至室温，经过滤、洗涤、干燥得到所述复合防老剂。
优选地，所述改性丁腈橡胶复合材料的原料中，氢化丁腈橡胶、氟橡胶、氯醚橡胶、聚氨酯的重量比为100：29-37：8-13：14-21。
优选地，所述改性丁腈橡胶复合材料的原料中，氧化锌、硫磺、苯酚甲醛树脂、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、促进剂TT、促进剂NA-22的重量比为1.5-2.6：2.6-3.2：1-1.8：0.35-0.8：0.25-0.4：0.25-0.4。
优选地，所述改性丁腈橡胶复合材料的原料按重量份包括：氢化丁腈橡胶100份、氟橡胶32-35份、氯醚橡胶10-12份、聚氨酯18-20份、氯化聚乙烯7.3-8.5份、硬脂酸1.4-2.1份、氧化锌1.9-2.4份、硫磺2.8-3.1份、苯酚甲醛树脂1.3-1.6份、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯0.5-0.65份、碳酸锌8-11份、氧化硒5.3-6.5份、石膏晶须8-12份、绢云母粉4.9-6份、纳米碳纤维8-9.3份、二甘醇二苯甲酸酯1-1.6份、环氧四氢邻苯二甲酸二辛酯0.8-1.3份、防老剂MC 0.59-0.68份、复合防老剂1.5-1.9份、促进剂TT 0.32-0.4份、促进剂NA-22 0.38-0.4份。
优选地，所述改性丁腈橡胶复合材料的原料按重量份包括：氢化丁腈橡胶100份、氟橡胶33份、氯醚橡胶11份、聚氨酯19份、氯化聚乙烯8份、硬脂酸2份、氧化锌2.1份、硫磺3份、苯酚甲醛树脂1.55份、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯0.6份、碳酸锌10份、氧化硒6份、石膏晶须10份、绢云母粉5.8份、纳米碳纤维8.6份、二甘醇二苯甲酸酯1.3份、环氧四氢邻苯二甲酸二辛酯1份、防老剂MC 0.6份、复合防老剂1.6份、促进剂TT 0.38份、促进剂NA-22 0.39份。
优选地，所述石膏晶须的平均直径为300-500nm，平均长度为50-120μm，硫酸钙含量≥99.8％，松散密度为0.3-0.8g/cm3，莫氏硬度为3-4。
优选地，所述石膏晶须为改性石膏晶须，所述改性石膏晶须所使用的改性剂为壳聚糖、海藻糖、硬脂酸、硅烷偶联剂KH-560中的一种或者多种的混合物；石膏晶须经改性后，能与橡胶基体发生物理和化学作用，提高了晶须与基体的交联度，且具有较大的活化指数和接触角，提高了石膏晶须的补强作用。
优选地，所述复合防老剂按照以下工艺进行制备：按重量份将30-38份N-苯基对苯二胺加入75-85份无水乙醇中搅拌均匀，然后加入14-18份3-烯丙基水杨醛，搅拌均匀后在68-73℃下反应3.8-4.3h，通入氮气，然后加入30-38份2-苯乙烯基苯并咪唑和0.6-1份过硫酸铵，在55-62℃下搅拌反应3.8-4.2h，反应结束后冷却至室温，经过滤、洗涤、干燥得到所述复合防老剂。
优选地，所述复合防老剂按照以下工艺进行制备：按重量份将36份N-苯基对苯二胺加入80份无水乙醇中搅拌均匀，然后加入16份3-烯丙基水杨醛，搅拌均匀后在70℃下反应4h，通入氮气，然后加入32份2-苯乙烯基苯并咪唑和0.8份过硫酸铵，在60℃下搅拌反应4h，反应结束后冷却至室温，经过滤、洗涤、干燥得到所述复合防老剂。
本发明所述改性丁腈橡胶复合材料可以按照常规的丁腈橡胶材料制备工艺制备而成。
本发明改性丁腈橡胶复合材料中，以氢化丁腈橡胶为主料，赋予复合材料优异的物理机械性能和热空气老化性能，并加入了氟橡胶、氯醚橡胶和聚氨酯对其进行改性，在氯化聚乙烯的作用下，四者并用具有良好的相容性，在性能上起到了增效的效果，在保证较低成本的前提下，显著提高了复合材料的耐热油性能、耐老化性、耐臭氧性、耐透气性、低温性能和耐磨性能，同时使得共混胶的300％定伸应力、拉伸强度等物理机械性能大幅度提高；以氧化锌、硫磺、苯酚甲醛树脂、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯配合作为体系的硫化剂，在保证复合材料较好的力学性能的同时，增大了复合材料的正硫化时间、最低扭矩和最高扭矩，同时缩短了焦烧时间，提高了复合材料的耐热老化性能和耐油性能；碳酸锌、氧化硒、石膏晶须、绢云母粉、纳米碳纤维配合作为复合材料的填料，显著提高复合材料的稳定性能、力学性能和热机械性能；在复合防老剂的制备过程中，首先以N-苯基对苯二胺和3-烯丙基水杨醛为原料，使N-苯基对苯二胺中的伯胺与3-烯丙基水杨醛中的醛基发生了反应，从而将N-苯基对苯二胺与3-烯丙基水杨醛结合为一体，加入2-苯乙烯基苯并咪唑后，与2-苯乙烯基苯并咪唑中的双键发生了反应，从而将N-苯基对苯二胺、3-烯丙基水杨醛与2-苯乙烯基苯并咪唑结合为一体，加入体系中，在体系中分散均匀，且不发生迁移，耐抽出性强，抵抗橡胶老化以及降解的作用非常明显，与防老剂MC配合后具有优异的防老效果，同时增加了正硫化时间并明显提高了焦烧时间，使硫化胶具有较好的操作安全性，另外，适当降低了硫化胶的交联密度，使之更易流动，进一步改善了复合材料的加工流动性。
本发明以所述改性丁腈橡胶复合材料为护套材料得到的电缆具有改性丁腈橡胶复合材料的性质，其强度高，耐油性和耐水性好，耐热性和耐老化性能优异，能满足石油平台用电缆的要求，使用寿命长。
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
本发明提出的一种石油平台专用耐老化电缆，包括缆芯和护套，所述护套采用改性丁腈橡胶复合材料制作，其中，所述改性丁腈橡胶复合材料的原料按重量份包括：氢化丁腈橡胶100份、氟橡胶40份、氯醚橡胶5份、聚氨酯25份、氯化聚乙烯2份、硬脂酸2.5份、氧化锌1份、硫磺3.5份、苯酚甲醛树脂0.5份、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯1份、碳酸锌3份、氧化硒8份、石膏晶须3份、绢云母粉10份、纳米碳纤维5份、二甘醇二苯甲酸酯2份、环氧四氢邻苯二甲酸二辛酯0.5份、防老剂MC 1份、复合防老剂1份、促进剂TT 0.5份、促进剂NA-22 0.1份；
其中，所述复合防老剂按照以下工艺进行制备：按重量份将25份N-苯基对苯二胺加入100份无水乙醇中搅拌均匀，然后加入10份3-烯丙基水杨醛，搅拌均匀后在75℃下反应3h，通入氮气，然后加入40份2-苯乙烯基苯并咪唑和0.3份过硫酸铵，在50℃下搅拌反应5h，反应结束后冷却至室温，经过滤、洗涤、干燥得到所述复合防老剂。
实施例2
本发明提出的一种石油平台专用耐老化电缆，包括缆芯和护套，所述护套采用改性丁腈橡胶复合材料制作，其中，所述改性丁腈橡胶复合材料的原料按重量份包括：氢化丁腈橡胶100份、氟橡胶20份、氯醚橡胶15份、聚氨酯10份、氯化聚乙烯12份、硬脂酸1份、氧化锌3份、硫磺2份、苯酚甲醛树脂2份、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯0.1份、碳酸锌15份、氧化硒2份、石膏晶须15份、绢云母粉2份、纳米碳纤维10份、二甘醇二苯甲酸酯0.5份、环氧四氢邻苯二甲酸二辛酯1.5份、防老剂MC 0.2份、复合防老剂2份、促进剂TT0.1份、促进剂NA-22 0.5份；
其中，所述复合防老剂按照以下工艺进行制备：按重量份将40份N-苯基对苯二胺加入50份无水乙醇中搅拌均匀，然后加入20份3-烯丙基水杨醛，搅拌均匀后在65℃下反应5h，通入氮气，然后加入25份2-苯乙烯基苯并咪唑和1.2份过硫酸铵，在65℃下搅拌反应2h，反应结束后冷却至室温，经过滤、洗涤、干燥得到所述复合防老剂。
实施例3
本发明提出的一种石油平台专用耐老化电缆，包括缆芯和护套，所述护套采用改性丁腈橡胶复合材料制作，其中，所述改性丁腈橡胶复合材料的原料按重量份包括：氢化丁腈橡胶100份、氟橡胶35份、氯醚橡胶10份、聚氨酯20份、氯化聚乙烯7.3份、硬脂酸2.1份、氧化锌1.9份、硫磺3.1份、苯酚甲醛树脂1.3份、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯0.65份、碳酸锌8份、氧化硒6.5份、石膏晶须8份、绢云母粉6份、纳米碳纤维8份、二甘醇二苯甲酸酯1.6份、环氧四氢邻苯二甲酸二辛酯0.8份、防老剂MC 0.68份、复合防老剂1.5份、促进剂TT 0.4份、促进剂NA-22 0.38份；
其中，所述复合防老剂按照以下工艺进行制备：按重量份将38份N-苯基对苯二胺加入75份无水乙醇中搅拌均匀，然后加入18份3-烯丙基水杨醛，搅拌均匀后在68℃下反应4.3h，通入氮气，然后加入30份2-苯乙烯基苯并咪唑和1份过硫酸铵，在62℃下搅拌反应3.8h，反应结束后冷却至室温，经过滤、洗涤、干燥得到所述复合防老剂；
所述石膏晶须的平均直径为500nm，平均长度为50μm，硫酸钙含量≥99.8％，松散密度为0.8g/cm3，莫氏硬度为3；
所述改性石膏晶须所使用的改性剂为壳聚糖、海藻糖、硬脂酸、硅烷偶联剂KH-560按重量比为3:5:2:1的混合物。
实施例4
本发明提出的一种石油平台专用耐老化电缆，包括缆芯和护套，所述护套采用改性丁腈橡胶复合材料制作，其中，所述改性丁腈橡胶复合材料的原料按重量份包括：氢化丁腈橡胶100份、氟橡胶32份、氯醚橡胶12份、聚氨酯18份、氯化聚乙烯8.5份、硬脂酸1.4份、氧化锌2.4份、硫磺2.8份、苯酚甲醛树脂1.6份、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯0.5份、碳酸锌11份、氧化硒5.3份、石膏晶须12份、绢云母粉4.9份、纳米碳纤维9.3份、二甘醇二苯甲酸酯1份、环氧四氢邻苯二甲酸二辛酯1.3份、防老剂MC 0.59份、复合防老剂1.9份、促进剂TT 0.32份、促进剂NA-22 0.4份；
其中，所述复合防老剂按照以下工艺进行制备：按重量份将30份N-苯基对苯二胺加入85份无水乙醇中搅拌均匀，然后加入14份3-烯丙基水杨醛，搅拌均匀后在73℃下反应3.8h，通入氮气，然后加入38份2-苯乙烯基苯并咪唑和0.6份过硫酸铵，在55℃下搅拌反应4.2h，反应结束后冷却至室温，经过滤、洗涤、干燥得到所述复合防老剂；
所述石膏晶须的平均直径为300nm，平均长度为120μm，硫酸钙含量≥99.8％，松散密度为0.3g/cm3，莫氏硬度为4；
所述改性石膏晶须所使用的改性剂为壳聚糖、海藻糖按重量比为3:4的混合物。
实施例5
本发明提出的一种石油平台专用耐老化电缆，包括缆芯和护套，所述护套采用改性丁腈橡胶复合材料制作，其中，所述改性丁腈橡胶复合材料的原料按重量份包括：氢化丁腈橡胶100份、氟橡胶33份、氯醚橡胶11份、聚氨酯19份、氯化聚乙烯8份、硬脂酸2份、氧化锌2.1份、硫磺3份、苯酚甲醛树脂1.55份、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯0.6份、碳酸锌10份、氧化硒6份、石膏晶须10份、绢云母粉5.8份、纳米碳纤维8.6份、二甘醇二苯甲酸酯1.3份、环氧四氢邻苯二甲酸二辛酯1份、防老剂MC 0.6份、复合防老剂1.6份、促进剂TT 0.38份、促进剂NA-22 0.39份；
其中，所述石膏晶须的平均直径为400nm，平均长度为85μm，硫酸钙含量≥99.8％，松散密度为0.65g/cm3，莫氏硬度为3；
所述石膏晶须为改性石膏晶须，所述改性石膏晶须所使用的改性剂为壳聚糖；
所述复合防老剂按照以下工艺进行制备：按重量份将36份N-苯基对苯二胺加入80份无水乙醇中搅拌均匀，然后加入16份3-烯丙基水杨醛，搅拌均匀后在70℃下反应4h，通入氮气，然后加入32份2-苯乙烯基苯并咪唑和0.8份过硫酸铵，在60℃下搅拌反应4h，反应结束后冷却至室温，经过滤、洗涤、干燥得到所述复合防老剂。
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 (9)

1.一种石油平台专用耐老化电缆，其特征在于，包括缆芯和护套，所述护套采用改性丁腈橡胶复合材料制作，其中，所述改性丁腈橡胶复合材料的原料按重量份包括：氢化丁腈橡胶100份、氟橡胶20-40份、氯醚橡胶5-15份、聚氨酯10-25份、氯化聚乙烯2-12份、硬脂酸1-2.5份、氧化锌1-3份、硫磺2-3.5份、苯酚甲醛树脂0.5-2份、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯0.1-1份、碳酸锌3-15份、氧化硒2-8份、石膏晶须3-15份、绢云母粉2-10份、纳米碳纤维5-10份、二甘醇二苯甲酸酯0.5-2份、环氧四氢邻苯二甲酸二辛酯0.5-1.5份、防老剂MC 0.2-1份、复合防老剂1-2份、促进剂TT 0.1-0.5份、促进剂NA-22 0.1-0.5份；
其中，所述复合防老剂按照以下工艺进行制备：按重量份将25-40份N-苯基对苯二胺加入50-100份无水乙醇中搅拌均匀，然后加入10-20份3-烯丙基水杨醛，搅拌均匀后在65-75℃下反应3-5h，通入氮气，然后加入25-40份2-苯乙烯基苯并咪唑和0.3-1.2份过硫酸铵，在50-65℃下搅拌反应2-5h，反应结束后冷却至室温，经过滤、洗涤、干燥得到所述复合防老剂。
2.根据权利要求1所述石油平台专用耐老化电缆，其特征在于，所述改性丁腈橡胶复合材料的原料中，氢化丁腈橡胶、氟橡胶、氯醚橡胶、聚氨酯的重量比为100：29-37：8-13：14-21。
3.根据权利要求1或2所述石油平台专用耐老化电缆，其特征在于，所述改性丁腈橡胶复合材料的原料中，氧化锌、硫磺、苯酚甲醛树脂、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、促进剂TT、促进剂NA-22的重量比为1.5-2.6：2.6-3.2：1-1.8：0.35-0.8：0.25-0.4：0.25-0.4。
4.根据权利要求1-3中任一项所述石油平台专用耐老化电缆，其特征在于，所述改性丁腈橡胶复合材料的原料按重量份包括：氢化丁腈橡胶100份、氟橡胶32-35份、氯醚橡胶10-12份、聚氨酯18-20份、氯化聚乙烯7.3-8.5份、硬脂酸1.4-2.1份、氧化锌1.9-2.4份、硫磺2.8-3.1份、苯酚甲醛树脂1.3-1.6份、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯0.5-0.65份、碳酸锌8-11份、氧化硒5.3-6.5份、石膏晶须8-12份、绢云母粉4.9-6份、纳米碳纤维8-9.3份、二甘醇二苯甲酸酯1-1.6份、环氧四氢邻苯二甲酸二辛酯0.8-1.3份、防老剂MC 0.59-0.68份、复合防老剂1.5-1.9份、促进剂TT 0.32-0.4份、促进剂NA-22 0.38-0.4份。
5.根据权利要求1-4中任一项所述石油平台专用耐老化电缆，其特征在于，所述改性丁腈橡胶复合材料的原料按重量份包括：氢化丁腈橡胶100份、氟橡胶33份、氯醚橡胶11份、聚氨酯19份、氯化聚乙烯8份、硬脂酸2份、氧化锌2.1份、硫磺3份、苯酚甲醛树脂1.55份、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯0.6份、碳酸锌10份、氧化硒6份、石膏晶须10份、绢云母粉5.8份、纳米碳纤维8.6份、二甘醇二苯甲酸酯1.3份、环氧四氢邻苯二甲酸二辛酯1份、防老剂MC 0.6份、复合防老剂1.6份、促进剂TT 0.38份、促进剂NA-22 0.39份。
6.根据权利要求1-5中任一项所述石油平台专用耐老化电缆，其特征在于，所述石膏晶须的平均直径为300-500nm，平均长度为50-120μm，硫酸钙含量≥99.8％，松散密度为0.3-0.8g/cm3，莫氏硬度为3-4。
7.根据权利要求1-6中任一项所述石油平台专用耐老化电缆，其特征在于，所述石膏晶须为改性石膏晶须，所述改性石膏晶须所使用的改性剂为壳聚糖、海藻糖、硬脂酸、硅烷偶联剂KH-560中的一种或者多种的混合物。
8.根据权利要求1-7中任一项所述石油平台专用耐老化电缆，其特征在于，所述复合防老剂按照以下工艺进行制备：按重量份将30-38份N-苯基对苯二胺加入75-85份无水乙醇中搅拌均匀，然后加入14-18份3-烯丙基水杨醛，搅拌均匀后在68-73℃下反应3.8-4.3h，通入氮气，然后加入30-38份2-苯乙烯基苯并咪唑和0.6-1份过硫酸铵，在55-62℃下搅拌反应3.8-4.2h，反应结束后冷却至室温，经过滤、洗涤、干燥得到所述复合防老剂。
9.根据权利要求1-8中任一项所述石油平台专用耐老化电缆，其特征在于，所述复合防老剂按照以下工艺进行制备：按重量份将36份N-苯基对苯二胺加入80份无水乙醇中搅拌均匀，然后加入16份3-烯丙基水杨醛，搅拌均匀后在70℃下反应4h，通入氮气，然后加入32份2-苯乙烯基苯并咪唑和0.8份过硫酸铵，在60℃下搅拌反应4h，反应结束后冷却至室温，经过滤、洗涤、干燥得到所述复合防老剂。
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