CN105968820B - 加热电缆用高绝缘电阻耐高温陶瓷橡胶及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种加热电缆用高绝缘电阻耐高温陶瓷橡胶及其制备方法，该陶瓷橡胶主要成份按重量份数计包含如下：硅橡胶40‑45份、陶瓷粉20‑25份、玻璃粉15‑20份、石英粉5‑10份、云母粉8‑10份、气相法白碳黑5‑10份、偶联剂0.5‑1份、软化剂2‑5份、双二五硫化剂0.8‑1份。制备时将上述原料放入炼胶机中进行混炼，控制混炼温度为50～60℃，混炼时间为15‑20min；混炼后通过滤胶机进行过滤得到所需陶瓷橡胶；所述滤胶机的过滤网设置为三层，由内至外依次为20目、40目、60目。有益效果是：具有高绝缘电阻耐高温性能，防潮绝缘效果好，使用寿命长；利用该陶瓷橡胶作为绝缘层制成的加热电缆使用温度可达到600℃，防潮绝缘效果好，安全性能高，即使外护套被磨损浸水，电缆也不会被击穿。

Description

加热电缆用高绝缘电阻耐高温陶瓷橡胶及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种陶瓷橡胶，特别涉及一种加热电缆用高绝缘电阻耐高温陶瓷橡胶及其制备方法。
背景技术
油井抽油杆加热电缆应用石油开采，尤其是在稠油的开采过程中。因地下原油中含有大量石蜡、沥青，随着原油抽油杆缓慢提升，接近地表层原油的温度相应下降，出现原油凝结现象，油井原油流量也相应降低及停产。为了提高原油产量，需要在油井抽油杆内安装一根加热电缆，提升原油温度，以达到温度补偿，从而提高原油的流动性能。
早在上世纪70年代，我国就开始应用油杆伴热技术。至今已有40多年，油杆伴热技术主要是利用集肤效应原理，也就是将绝缘单芯电缆放入空心油杆内，电缆底端与空心油杆短接，形成回路，通电后电缆产生涡流使油杆发热，达到热补偿效果。从而看出电缆质量及使用寿命，决定了采油产量。
传统的加热电缆是在导体外面设置聚丙烯绝缘层，其工作温度只能达到150℃，由于井下油温较高，可达280℃左右，绝缘层材料耐温差距较大，使用寿命较短，易击穿。改进后的加热电缆绝缘层结构是在单根铜杆导体的外面设置聚酰亚胺薄膜绕包和氟塑料薄膜绕包。其中氟塑料薄膜绕包的耐热温度可达250℃，该加热电缆绝缘层结构虽然提高了耐热温度，但仍未达到井下油温，而且存在绝缘绕包不防潮易击穿等问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种高绝缘电阻耐高温，防潮绝缘效果好，使用寿命长的加热电缆用高绝缘电阻耐高温陶瓷橡胶及其制备方法。
为解决上述问题，本发明采用如下技术方案：
一种加热电缆用高绝缘电阻耐高温陶瓷橡胶，其主要成份按重量份数计包含如下：
硅橡胶40-45份、陶瓷粉20-25份、玻璃粉15-20份、石英粉5-10份、云母粉8-10份、气相法白碳黑5-10份、偶联剂0.5-1份、软化剂2-5份、双二五硫化剂0.8-1份。
作为进一步优选，所述硅橡胶为甲基硅橡胶，其门尼粘度ML(1+4)180℃为30～35、乙烯含量为63％，其作用是作为主体材料，具有耐低温-50℃和高温180℃特性，在高温300℃以上不产生碳化物，以达到本发明所需电缆性能。
作为进一步优选，所述陶瓷粉粒度为3000目、耐温为1200℃，该陶瓷粉在300℃以下主要起填充、绝缘作用，在超过300℃高温时陶瓷粉具有结壳、高温绝缘、无炭化作用。
作为进一步优选，所述玻璃粉的纯度大于等于95％、粒度为325目、耐温为400℃，该玻璃粉在高温时具有结壳、高温绝缘特性，使形成的绝缘层具有较大机械强度，能承受一定机械冲击力，在高温或受潮情况下仍具有优异的电气绝缘性能，能够确保电缆在高温燃烧、机械敲击和淋水条件下保持一段时间的正常工作。
作为进一步优选，所述云母粉粒度为400目，用于提高电缆的耐高温绝缘性能。
作为进一步优选，所述偶联剂选用硅烷偶联剂。
作为进一步优选，所述软化剂为硬脂酸或甲基硅油，用于调节陶瓷橡胶绝缘层的柔软性，使其便于挤出加工。
作为进一步优选，还包含如下成份：防老剂1.5-3份，活性剂2-4份；所述防老剂为防老剂RD或防老剂MB，所述活性剂为氧化锌或氧化镁。
一种加热电缆用高绝缘电阻耐高温陶瓷橡胶的制备方法，包含步骤如下：
1、按重量份数计取硅橡胶40-45份、陶瓷粉20-25份、玻璃粉15-20份、石英粉5-10份、云母粉8-10份、气相法白碳黑5-10份、偶联剂0.5-1份、软化剂2-5份、双二五硫化剂0.8-1份作为原料，将上述原料放入炼胶机中进行混炼，控制混炼温度为50～60℃，混炼时间为15-20min；
2、混炼后通过滤胶机进行过滤得到所需陶瓷橡胶；所述滤胶机的过滤网设置为三层，由内至外依次为20目、40目、60目。
作为进一步优选，所述原料中还含有防老剂1.5-3份，活性剂2-4份；所述防老剂为防老剂RD或防老剂MB，所述活性剂为氧化锌或氧化镁。
本发明的有益效果是：将硅橡胶作为该陶瓷橡胶的主体材料是充分利用其耐低温和高温特性；使用陶瓷粉在300℃以下主要起填充、绝缘作用，在超过300℃高温时陶瓷粉具有结壳、高温绝缘、无炭化作用；使用玻璃粉在高温时具有结壳、高温绝缘特性，使形成的绝缘层具有较大机械强度，能承受一定机械冲击力，在高温或受潮情况下仍具有优异的电气绝缘性能；通过石英粉可使硅橡胶达到快速结壳效果；通过云母粉能够提高电缆的耐高温绝缘性能；通过气相法白碳黑能给硅橡胶提供最好的补强作用；通过偶联剂可将各种原料很好的结合起来；通过软化剂能够调节陶瓷橡胶的柔软性，使其便于挤出加工；通过双二五硫化剂能够使橡胶分子链起交联反应，使线形分子形成立体网状结构，提高加热电缆机械性能和绝缘性能。
制得的陶瓷橡胶在300℃以下成为软瓷性橡胶，300-600℃之间是随着温度提高，使结壳速度加快，在600℃会达到陶瓷性绝缘，即达到无机物矿物质绝缘，因此该陶瓷橡胶具有高绝缘电阻耐高温性能，防潮绝缘效果好，使用寿命长；利用该陶瓷橡胶作为绝缘层制成的加热电缆使用温度可达到600℃，防潮绝缘效果好，安全性能高，即使外护套被磨损浸水，电缆也不会被击穿。
具体实施方式
实施例1
本发明涉及的一种加热电缆用高绝缘电阻耐高温陶瓷橡胶，其主要成份按重量份数计包含如下：硅橡胶40公斤、陶瓷粉25公斤、玻璃粉15公斤、石英粉10公斤、云母粉8公斤、气相法白碳黑10公斤、偶联剂0.5公斤、软化剂5公斤、双二五硫化剂0.8公斤。
所述硅橡胶优选为甲基硅橡胶，其门尼粘度ML(1+4)180℃为30～35、乙烯含量为63％。其作用是作为主体材料，具有耐低温-50℃和高温180℃特性，在高温300℃以上不产生碳化物，以达到本发明所需电缆性能。
所述陶瓷粉粒度为3000目，耐温为1200℃。该陶瓷粉在300℃以下主要起填充、绝缘作用，在超过300℃高温时陶瓷粉具有结壳、高温绝缘、无炭化作用。
所述玻璃粉的纯度大于等于95％，粒度为325目，耐温为400℃。该玻璃粉在高温时具有结壳、高温绝缘特性，使形成的绝缘层具有较大机械强度，能承受一定机械冲击力，在高温或受潮情况下仍具有优异的电气绝缘性能，能够确保电缆在高温燃烧、机械敲击和淋水条件下保持一段时间的正常工作。
所述石英粉耐温可达1250℃，具有使硅橡胶快速结壳作用。所述云母粉粒度为400目，用于提高电缆的耐高温绝缘性能。所述气相法白碳黑能给硅橡胶提供最好的补强作用。所述偶联剂选用硅烷偶联剂，用于使各种原料很好的结合起来。所述软化剂优选为硬脂酸或甲基硅油，用于调节陶瓷橡胶绝缘层的柔软性，使其便于挤出加工。
所述双二五硫化剂能够使橡胶分子链起交联反应，使线形分子形成立体网状结构，提高电缆机械性能和绝缘性能。
本实施例涉及的加热电缆用高绝缘电阻耐高温陶瓷橡胶的制备方法，包含步骤如下：
1、按重量份数计取硅橡胶40公斤、陶瓷粉25公斤、玻璃粉15公斤、石英粉10公斤、云母粉8公斤、气相法白碳黑10公斤、偶联剂0.5公斤、软化剂5公斤和双二五硫化剂0.8公斤作为原料，将上述原料分别放入炼胶机中进行混炼，控制混炼温度为50～60℃，混炼时间为15-20min；
2、混炼后通过滤胶机进行过滤得到所需陶瓷橡胶；所述滤胶机的过滤网设置为三层，由内至外依次为20目、40目、60目。
实施例2
本发明涉及的一种加热电缆用高绝缘电阻耐高温陶瓷橡胶，其主要成份按重量份数计包含如下：硅橡胶45公斤、陶瓷粉20公斤、玻璃粉20公斤、石英粉5公斤、云母粉10公斤、气相法白碳黑5公斤、偶联剂1公斤、软化剂2公斤、双二五硫化剂1公斤。
所述硅橡胶优选为甲基硅橡胶，其门尼粘度ML(1+4)180℃为30～35、乙烯含量为63％。其作用是作为主体材料，具有耐低温-50℃和高温180℃特性，在高温300℃以上不产生碳化物，以达到本发明所需电缆性能。
所述陶瓷粉粒度为3000目，耐温为1200℃。该陶瓷粉在300℃以下主要起填充、绝缘作用，在超过300℃高温时陶瓷粉具有结壳、高温绝缘、无炭化作用。
所述玻璃粉的纯度大于等于95％，粒度为325目，耐温为400℃。该玻璃粉在高温时具有结壳、高温绝缘特性，使形成的绝缘层具有较大机械强度，能承受一定机械冲击力，在高温或受潮情况下仍具有优异的电气绝缘性能，能够确保电缆在高温燃烧、机械敲击和淋水条件下保持一段时间的正常工作。
所述石英粉耐温可达1250℃，具有使硅橡胶快速结壳作用。所述云母粉粒度为400目，用于提高电缆的耐高温绝缘性能。所述气相法白碳黑能给硅橡胶提供最好的补强作用。所述偶联剂选用硅烷偶联剂，用于使各种原料很好的结合起来。所述软化剂优选为硬脂酸或甲基硅油，用于调节陶瓷橡胶绝缘层的柔软性，使其便于挤出加工。
所述双二五硫化剂能够使橡胶分子链起交联反应，使线形分子形成立体网状结构，提高电缆机械性能和绝缘性能。
本实施例涉及的加热电缆用高绝缘电阻耐高温陶瓷橡胶的制备方法，包含步骤如下：
1、按重量份数计取硅橡胶45公斤、陶瓷粉20公斤、玻璃粉20公斤、石英粉5公斤、云母粉10公斤、气相法白碳黑5公斤、偶联剂1公斤、软化剂2公斤和双二五硫化剂1公斤作为原料，将上述原料分别放入炼胶机中进行混炼，控制混炼温度为50～60℃，混炼时间为15-20min；
2、混炼后通过滤胶机进行过滤得到所需陶瓷橡胶；所述滤胶机的过滤网设置为三层，由内至外依次为20目、40目、60目。
实施例3
本发明涉及的一种加热电缆用高绝缘电阻耐高温陶瓷橡胶，其主要成份按重量份数计包含如下：硅橡胶40公斤、陶瓷粉25公斤、玻璃粉15公斤、石英粉10公斤、云母粉8公斤、气相法白碳黑10公斤、偶联剂0.5公斤、软化剂5公斤、双二五硫化剂0.8公斤、防老剂3公斤和活性剂2公斤。
所述硅橡胶优选为甲基硅橡胶，其门尼粘度ML(1+4)180℃为30～35、乙烯含量为63％。其作用是作为主体材料，具有耐低温-50℃和高温180℃特性，在高温300℃以上不产生碳化物，以达到本发明所需电缆性能。
所述陶瓷粉粒度为3000目，耐温为1200℃。该陶瓷粉在300℃以下主要起填充、绝缘作用，在超过300℃高温时陶瓷粉具有结壳、高温绝缘、无炭化作用。
所述玻璃粉的纯度大于等于95％，粒度为325目，耐温为400℃。该玻璃粉在高温时具有结壳、高温绝缘特性，使形成的绝缘层具有较大机械强度，能承受一定机械冲击力，在高温或受潮情况下仍具有优异的电气绝缘性能，能够确保电缆在高温燃烧、机械敲击和淋水条件下保持一段时间的正常工作。
所述石英粉耐温可达1250℃，具有使硅橡胶快速结壳作用。所述云母粉粒度为400目，用于提高电缆的耐高温绝缘性能。所述气相法白碳黑能给硅橡胶提供最好的补强作用。所述偶联剂选用硅烷偶联剂，用于使各种原料很好的结合起来。所述软化剂优选为硬脂酸或甲基硅油，用于调节陶瓷橡胶绝缘层的柔软性，使其便于挤出加工。
所述双二五硫化剂能够使橡胶分子链起交联反应，使线形分子形成立体网状结构，提高电缆机械性能和绝缘性能。所述防老剂优选为防老剂RD或防老剂MB，用于防止或延缓陶瓷绝缘胶老化，延长使用寿命。所述活性剂优选为氧化锌或氧化镁，用于增强双二五硫化剂活性、缩短硫化时间。
本实施例涉及的一种加热电缆用高绝缘电阻耐高温陶瓷橡胶的制备方法，包含步骤如下：
1、按重量份数计取硅橡胶40公斤、陶瓷粉25公斤、玻璃粉15公斤、石英粉10公斤、云母粉8公斤、气相法白碳黑10公斤、偶联剂0.5公斤、软化剂5公斤、双二五硫化剂0.8公斤、防老剂3公斤和活性剂2公斤作为原料，将上述原料分别放入炼胶机中进行混炼，控制混炼温度为50～60℃，混炼时间为15-20min；
2、混炼后通过滤胶机进行过滤得到所需陶瓷橡胶；所述滤胶机的过滤网设置为三层，由内至外依次为20目、40目、60目。
实施例4
本发明涉及的一种加热电缆用高绝缘电阻耐高温陶瓷橡胶，其主要成份按重量份数计包含如下：硅橡胶45公斤、陶瓷粉20公斤、玻璃粉20公斤、石英粉5公斤、云母粉10公斤、气相法白碳黑5公斤、偶联剂1公斤、软化剂2公斤、双二五硫化剂1公斤、防老剂1.5公斤和活性剂4公斤。
所述硅橡胶优选为甲基硅橡胶，其门尼粘度ML(1+4)180℃为30～35、乙烯含量为63％。其作用是作为主体材料，具有耐低温-50℃和高温180℃特性，在高温300℃以上不产生碳化物，以达到本发明所需电缆性能。
所述陶瓷粉粒度为3000目，耐温为1200℃。该陶瓷粉在300℃以下主要起填充、绝缘作用，在超过300℃高温时陶瓷粉具有结壳、高温绝缘、无炭化作用。
所述玻璃粉的纯度大于等于95％，粒度为325目，耐温为400℃。该玻璃粉在高温时具有结壳、高温绝缘特性，使形成的绝缘层具有较大机械强度，能承受一定机械冲击力，在高温或受潮情况下仍具有优异的电气绝缘性能，能够确保电缆在高温燃烧、机械敲击和淋水条件下保持一段时间的正常工作。
所述石英粉耐温可达1250℃，具有使硅橡胶快速结壳作用。所述云母粉粒度为400目，用于提高电缆的耐高温绝缘性能。所述气相法白碳黑能给硅橡胶提供最好的补强作用。所述偶联剂选用硅烷偶联剂，用于使各种原料很好的结合起来。所述软化剂优选为硬脂酸或甲基硅油，用于调节陶瓷橡胶绝缘层的柔软性，使其便于挤出加工。
所述双二五硫化剂能够使橡胶分子链起交联反应，使线形分子形成立体网状结构，提高电缆机械性能和绝缘性能。所述防老剂优选为防老剂RD或防老剂MB，用于防止或延缓陶瓷绝缘胶老化，延长使用寿命。所述活性剂优选为氧化锌或氧化镁，用于增强双二五硫化剂活性、缩短硫化时间。
本实施例涉及的一种加热电缆用高绝缘电阻耐高温陶瓷橡胶的制备方法，包含步骤如下：
1、按重量份数计取硅橡胶45公斤、陶瓷粉20公斤、玻璃粉20公斤、石英粉5公斤、云母粉10公斤、气相法白碳黑5公斤、偶联剂1公斤、软化剂2公斤、双二五硫化剂1公斤、防老剂1.5公斤和活性剂4公斤作为原料，将上述原料分别放入炼胶机中进行混炼，控制混炼温度为50～60℃，混炼时间为15-20min；
2、混炼后通过滤胶机进行过滤即可得到所需陶瓷橡胶；所述滤胶机的过滤网设置为三层，由内至外依次为20目、40目、60目。
上述各实施例得到的陶瓷橡胶性能参数如表1所示：
Figure BDA0001003272400000091
Figure BDA0001003272400000101
表1
通过表1数据可以得出，本发明制得的陶瓷橡胶在300℃以下成为软瓷性橡胶，300-600℃之间是随着温度提高，使结壳速度加快，在600℃会达到陶瓷性绝缘，即达到无机物矿物质绝缘。因此该陶瓷橡胶具有高绝缘电阻耐高温性能，防潮绝缘效果好，使用寿命长；利用该陶瓷橡胶作为绝缘层制成的加热电缆使用温度可达到600℃，防潮绝缘效果好，安全性能高，即使外护套被磨损浸水，电缆也不会被击穿。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (4)

1.一种加热电缆用高绝缘电阻耐高温陶瓷橡胶，其特征在于：其主要成份按重量份数计包含如下：
硅橡胶40-45份、陶瓷粉20-25份、玻璃粉15-20份、石英粉5-10份、云母粉8-10份、气相法白碳黑5-10份、偶联剂0.5-1份、软化剂2-5份、双二五硫化剂0.8-1份，防老剂1.5-3份，活性剂2-4份；
所述偶联剂选用硅烷偶联剂；
所述软化剂为硬脂酸或甲基硅油；
所述防老剂为防老剂RD或防老剂MB，所述活性剂为氧化锌或氧化镁；
所述玻璃粉的纯度大于等于95％、粒度为325目、耐温为400℃。
2.根据权利要求1所述的加热电缆用高绝缘电阻耐高温陶瓷橡胶，其特征在于：所述陶瓷粉粒度为3000目、耐温为1200℃。
3.根据权利要求1所述的加热电缆用高绝缘电阻耐高温陶瓷橡胶，其特征在于：所述云母粉粒度为400目，用于提高电缆的耐高温绝缘性能。
4.一种加热电缆用高绝缘电阻耐高温陶瓷橡胶的制备方法，其特征在于：包含步骤如下：
(1)按重量份数计取硅橡胶40-45份、陶瓷粉20-25份、玻璃粉15-20份、石英粉5-10份、云母粉8-10份、气相法白碳黑5-10份、偶联剂0.5-1份、软化剂2-5份、双二五硫化剂0.8-1份、防老剂1.5-3份、活性剂2-4份；作为原料，将上述原料放入炼胶机中进行混炼，控制混炼温度为50～60℃，混炼时间为15-20min；
(2)混炼后通过滤胶机进行过滤得到所需陶瓷橡胶；所述滤胶机的过滤网设置为三层，由内至外依次为20目、40目、60目；
所述防老剂为防老剂RD或防老剂MB，所述活性剂为氧化锌或氧化镁。
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