CN106366458A - 一种耐冻耐高温电缆材料及其制备方法 - Google Patents

一种耐冻耐高温电缆材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耐冻耐高温电缆材料及其制备方法，通过如下重量份的原料制备而成：三元乙丙橡胶，30～40份；聚丙烯树脂，20～30份；辛酸癸酸三甘油酯，10～20份；丙烯酰胺，6～8份；柠檬酸，6～8份；纳米膨润土，4～6份；纳米二氧化硅，3～5份；碳纤维，1～3份；丙烯酸丁酯，2～4份；甲基异丁基酮，为丙烯酸丁酯重量份的3～5倍。本发明提供的电缆材料耐冻耐高温性能出色，在严寒和酷暑下仍能保证性能参数基本不变；该材料的制备方法简单，无需复杂设备，适合大面积推广。

Description

一种耐冻耐高温电缆材料及其制备方法
技术领域
本发明属于电缆材料领域，具体涉及一种耐冻耐高温电缆材料及其制备方法。
背景技术
电缆大多架于两个电线杆之间，而且暴露于室外，一旦损坏，将会对供电系统以及人们安全造成隐患，因此供电部门对电缆的性能要求极高，应该具备较好的耐高温和寒冷性能。因此，如何在极端温度条件下保持较好的性能参数是对电缆材料生产厂家提出的新要求。然而，目前市售的耐高温耐寒冷电缆主要为硅橡胶电缆，该电缆材料具备一定的耐高温耐寒冷性能，但是使用一段时间后，容易断裂。
保证电缆材料在极端温度条件下(包括严寒和酷暑情况)性能参数的稳定是电缆材料研究的一个重要内容，这项研究从未止步。
发明内容
本发明的目的在于提供一种耐冻耐高温电缆材料及其制备方法。
本发明的上述目的是通过下面的技术方案得以实现的：
一种耐冻耐高温电缆材料，通过如下重量份的原料制备而成：三元乙丙橡胶，30～40份；聚丙烯树脂，20～30份；辛酸癸酸三甘油酯，10～20份；丙烯酰胺，6～8份；柠檬酸，6～8份；纳米膨润土，4～6份；纳米二氧化硅，3～5份；碳纤维，1～3份；丙烯酸丁酯，2～4份；甲基异丁基酮，为丙烯酸丁酯重量份的3～5倍。
进一步地，所述的耐冻耐高温电缆材料通过如下重量份的原料制备而成：三元乙丙橡胶，35份；聚丙烯树脂，25份；辛酸癸酸三甘油酯，15份；丙烯酰胺，7份；柠檬酸，7份；纳米膨润土，5份；纳米二氧化硅，4份；碳纤维，2份；丙烯酸丁酯，3份；甲基异丁基酮，为丙烯酸丁酯重量份的4倍。
进一步地，所述的耐冻耐高温电缆材料通过如下重量份的原料制备而成：三元乙丙橡胶，30份；聚丙烯树脂，20份；辛酸癸酸三甘油酯，10份；丙烯酰胺，6份；柠檬酸，6份；纳米膨润土，4份；纳米二氧化硅，3份；碳纤维，1份；丙烯酸丁酯，2份；甲基异丁基酮，为丙烯酸丁酯重量份的3倍。
进一步地，所述的耐冻耐高温电缆材料通过如下重量份的原料制备而成：三元乙丙橡胶，40份；聚丙烯树脂，30份；辛酸癸酸三甘油酯，20份；丙烯酰胺，8份；柠檬酸，8份；纳米膨润土，6份；纳米二氧化硅，5份；碳纤维，3份；丙烯酸丁酯，4份；甲基异丁基酮，为丙烯酸丁酯重量份的5倍。
上述耐冻耐高温电缆材料的制备方法，包括如下步骤：
步骤S1，将三元乙丙橡胶、聚丙烯树脂、丙烯酰胺、柠檬酸，混合均匀，加入密炼机，在温度为85～95℃下混炼4～6分钟，得到复合物A；
步骤S2，将辛酸癸酸三甘油酯、纳米膨润土、纳米二氧化硅、碳纤维、丙烯酸丁酯和甲基异丁基酮依次加入反应器中，反应器的温度控制在65～75℃，边添加原料边搅拌，搅拌均匀后，静置反应5～15分钟得到复合物B；
步骤S3，将复合物A和复合物B投入到离心机，600～800rpm离心搅拌8～12分钟，混合均匀后，进入双螺杆挤出机挤压成熔融状态，待混料完全熔融后挤出到注塑机，在250～350℃下注塑成型即得。
进一步地，步骤S3将复合物A和复合物B投入到离心机，700rpm离心搅拌10分钟，混合均匀后，进入双螺杆挤出机挤压成熔融状态，待混料完全熔融后挤出到注塑机，在300℃下注塑成型即得。
本发明的优点：
本发明提供的电缆材料耐冻耐高温性能出色，在严寒和酷暑下仍能保证性能参数基本不变；该材料的制备方法简单，无需复杂设备，适合大面积推广。
具体实施方式
下面结合实施例进一步说明本发明的实质性内容，但并不以此限定本发明保护范围。尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
实施例1：电缆材料的制备
原料重量份比：
三元乙丙橡胶，35份；聚丙烯树脂，25份；辛酸癸酸三甘油酯，15份；丙烯酰胺，7份；柠檬酸，7份；纳米膨润土，5份；纳米二氧化硅，4份；碳纤维，2份；丙烯酸丁酯，3份；甲基异丁基酮，为丙烯酸丁酯重量份的4倍。
制备方法：
步骤S1，将三元乙丙橡胶、聚丙烯树脂、丙烯酰胺、柠檬酸，混合均匀，加入密炼机，在温度为90℃下混炼5分钟，得到复合物A；
步骤S2，将辛酸癸酸三甘油酯、纳米膨润土、纳米二氧化硅、碳纤维、丙烯酸丁酯和甲基异丁基酮依次加入反应器中，反应器的温度控制在70℃，边添加原料边搅拌，搅拌均匀后，静置反应10分钟得到复合物B；
步骤S3，将复合物A和复合物B投入到离心机，700rpm离心搅拌10分钟，混合均匀后，进入双螺杆挤出机挤压成熔融状态，待混料完全熔融后挤出到注塑机，在300℃下注塑成型。
实施例2：电缆材料的制备
原料重量份比：
三元乙丙橡胶，30份；聚丙烯树脂，20份；辛酸癸酸三甘油酯，10份；丙烯酰胺，6份；柠檬酸，6份；纳米膨润土，4份；纳米二氧化硅，3份；碳纤维，1份；丙烯酸丁酯，2份；甲基异丁基酮，为丙烯酸丁酯重量份的3倍。
制备方法：
步骤S1，将三元乙丙橡胶、聚丙烯树脂、丙烯酰胺、柠檬酸，混合均匀，加入密炼机，在温度为90℃下混炼5分钟，得到复合物A；
步骤S2，将辛酸癸酸三甘油酯、纳米膨润土、纳米二氧化硅、碳纤维、丙烯酸丁酯和甲基异丁基酮依次加入反应器中，反应器的温度控制在70℃，边添加原料边搅拌，搅拌均匀后，静置反应10分钟得到复合物B；
步骤S3，将复合物A和复合物B投入到离心机，700rpm离心搅拌10分钟，混合均匀后，进入双螺杆挤出机挤压成熔融状态，待混料完全熔融后挤出到注塑机，在300℃下注塑成型。
实施例3：电缆材料的制备
原料重量份比：
三元乙丙橡胶，40份；聚丙烯树脂，30份；辛酸癸酸三甘油酯，20份；丙烯酰胺，8份；柠檬酸，8份；纳米膨润土，6份；纳米二氧化硅，5份；碳纤维，3份；丙烯酸丁酯，4份；甲基异丁基酮，为丙烯酸丁酯重量份的5倍。
制备方法：
步骤S1，将三元乙丙橡胶、聚丙烯树脂、丙烯酰胺、柠檬酸，混合均匀，加入密炼机，在温度为90℃下混炼5分钟，得到复合物A；
步骤S2，将辛酸癸酸三甘油酯、纳米膨润土、纳米二氧化硅、碳纤维、丙烯酸丁酯和甲基异丁基酮依次加入反应器中，反应器的温度控制在70℃，边添加原料边搅拌，搅拌均匀后，静置反应10分钟得到复合物B；
步骤S3，将复合物A和复合物B投入到离心机，700rpm离心搅拌10分钟，混合均匀后，进入双螺杆挤出机挤压成熔融状态，待混料完全熔融后挤出到注塑机，在300℃下注塑成型。
实施例4：电缆材料的制备
原料重量份比：
三元乙丙橡胶，35份；聚丙烯树脂，25份；辛酸癸酸三甘油酯，15份；丙烯酰胺，7份；柠檬酸，7份；纳米膨润土，5份；纳米二氧化硅，4份；碳纤维，2份；丙烯酸丁酯，3份；甲基异丁基酮，为丙烯酸丁酯重量份的3倍。
制备方法：
步骤S1，将三元乙丙橡胶、聚丙烯树脂、丙烯酰胺、柠檬酸，混合均匀，加入密炼机，在温度为90℃下混炼5分钟，得到复合物A；
步骤S2，将辛酸癸酸三甘油酯、纳米膨润土、纳米二氧化硅、碳纤维、丙烯酸丁酯和甲基异丁基酮依次加入反应器中，反应器的温度控制在70℃，边添加原料边搅拌，搅拌均匀后，静置反应10分钟得到复合物B；
步骤S3，将复合物A和复合物B投入到离心机，700rpm离心搅拌10分钟，混合均匀后，进入双螺杆挤出机挤压成熔融状态，待混料完全熔融后挤出到注塑机，在300℃下注塑成型。
实施例5：电缆材料的制备
原料重量份比：
三元乙丙橡胶，35份；聚丙烯树脂，25份；辛酸癸酸三甘油酯，15份；丙烯酰胺，7份；柠檬酸，7份；纳米膨润土，5份；纳米二氧化硅，4份；碳纤维，2份；丙烯酸丁酯，3份；甲基异丁基酮，为丙烯酸丁酯重量份的5倍。
制备方法：
步骤S1，将三元乙丙橡胶、聚丙烯树脂、丙烯酰胺、柠檬酸，混合均匀，加入密炼机，在温度为90℃下混炼5分钟，得到复合物A；
步骤S2，将辛酸癸酸三甘油酯、纳米膨润土、纳米二氧化硅、碳纤维、丙烯酸丁酯和甲基异丁基酮依次加入反应器中，反应器的温度控制在70℃，边添加原料边搅拌，搅拌均匀后，静置反应10分钟得到复合物B；
步骤S3，将复合物A和复合物B投入到离心机，700rpm离心搅拌10分钟，混合均匀后，进入双螺杆挤出机挤压成熔融状态，待混料完全熔融后挤出到注塑机，在300℃下注塑成型。
实施例6：对比实施例，甲基异丁基酮为丙烯酸丁酯重量份的2倍
原料重量份比：
三元乙丙橡胶，35份；聚丙烯树脂，25份；辛酸癸酸三甘油酯，15份；丙烯酰胺，7份；柠檬酸，7份；纳米膨润土，5份；纳米二氧化硅，4份；碳纤维，2份；丙烯酸丁酯，3份；甲基异丁基酮，为丙烯酸丁酯重量份的2倍。
制备方法：
步骤S1，将三元乙丙橡胶、聚丙烯树脂、丙烯酰胺、柠檬酸，混合均匀，加入密炼机，在温度为90℃下混炼5分钟，得到复合物A；
步骤S2，将辛酸癸酸三甘油酯、纳米膨润土、纳米二氧化硅、碳纤维、丙烯酸丁酯和甲基异丁基酮依次加入反应器中，反应器的温度控制在70℃，边添加原料边搅拌，搅拌均匀后，静置反应10分钟得到复合物B；
步骤S3，将复合物A和复合物B投入到离心机，700rpm离心搅拌10分钟，混合均匀后，进入双螺杆挤出机挤压成熔融状态，待混料完全熔融后挤出到注塑机，在300℃下注塑成型。
实施例7：对比实施例，甲基异丁基酮为丙烯酸丁酯重量份的6倍
原料重量份比：
三元乙丙橡胶，35份；聚丙烯树脂，25份；辛酸癸酸三甘油酯，15份；丙烯酰胺，7份；柠檬酸，7份；纳米膨润土，5份；纳米二氧化硅，4份；碳纤维，2份；丙烯酸丁酯，3份；甲基异丁基酮，为丙烯酸丁酯重量份的6倍。
制备方法：
步骤S1，将三元乙丙橡胶、聚丙烯树脂、丙烯酰胺、柠檬酸，混合均匀，加入密炼机，在温度为90℃下混炼5分钟，得到复合物A；
步骤S2，将辛酸癸酸三甘油酯、纳米膨润土、纳米二氧化硅、碳纤维、丙烯酸丁酯和甲基异丁基酮依次加入反应器中，反应器的温度控制在70℃，边添加原料边搅拌，搅拌均匀后，静置反应10分钟得到复合物B；
步骤S3，将复合物A和复合物B投入到离心机，700rpm离心搅拌10分钟，混合均匀后，进入双螺杆挤出机挤压成熔融状态，待混料完全熔融后挤出到注塑机，在300℃下注塑成型。
实施例8：效果实施例
将实施例1～7制备的电缆材料置于-50℃温度下100天，测定体积电阻率保持率(％)、抗张强度保持率(％)、断裂伸长保持率(％)和硬度保持率(％)，结果见下表：
组别 体积电阻率保持率 抗张强度保持率 断裂伸长保持率 硬度保持率
实施例1 99.2％ 99.4％ 99.4％ 99.2％
实施例4 96.4％ 97.0％ 97.8％ 96.9％
实施例5 96.9％ 96.7％ 96.8％ 96.4％
实施例6 70.9％ 72.7％ 72.7％ 71.8％
实施例7 71.1％ 73.4％ 73.5％ 70.9％
实施例2、3制备的电缆材料性能与实施例4、5制备的电缆材料性能一致。
本发明提供的电缆材料在极端寒冷条件下参数变化不大，适合寒冷条件下使用，同时，本发明还检测120℃高温条件下对电缆材料的影响，100天的性能参数变化波动也较小，适合高温条件长期使用。由此可见，本发明提供的电缆材料耐冻耐高温性能出色，在严寒和酷暑下仍能保证性能参数基本不变。
上述实施例的作用在于说明本发明的实质性内容，但并不以此限定本发明的保护范围。本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和保护范围。

Claims (6)

1.一种耐冻耐高温电缆材料，其特征在于，通过如下重量份的原料制备而成：三元乙丙橡胶，30～40份；聚丙烯树脂，20～30份；辛酸癸酸三甘油酯，10～20份；丙烯酰胺，6～8份；柠檬酸，6～8份；纳米膨润土，4～6份；纳米二氧化硅，3～5份；碳纤维，1～3份；丙烯酸丁酯，2～4份；甲基异丁基酮，为丙烯酸丁酯重量份的3～5倍。
2.根据权利要求1所述的耐冻耐高温电缆材料，其特征在于，通过如下重量份的原料制备而成：三元乙丙橡胶，35份；聚丙烯树脂，25份；辛酸癸酸三甘油酯，15份；丙烯酰胺，7份；柠檬酸，7份；纳米膨润土，5份；纳米二氧化硅，4份；碳纤维，2份；丙烯酸丁酯，3份；甲基异丁基酮，为丙烯酸丁酯重量份的4倍。
3.根据权利要求1所述的耐冻耐高温电缆材料，其特征在于，通过如下重量份的原料制备而成：三元乙丙橡胶，30份；聚丙烯树脂，20份；辛酸癸酸三甘油酯，10份；丙烯酰胺，6份；柠檬酸，6份；纳米膨润土，4份；纳米二氧化硅，3份；碳纤维，1份；丙烯酸丁酯，2份；甲基异丁基酮，为丙烯酸丁酯重量份的3倍。
4.根据权利要求1所述的耐冻耐高温电缆材料，其特征在于，通过如下重量份的原料制备而成：三元乙丙橡胶，40份；聚丙烯树脂，30份；辛酸癸酸三甘油酯，20份；丙烯酰胺，8份；柠檬酸，8份；纳米膨润土，6份；纳米二氧化硅，5份；碳纤维，3份；丙烯酸丁酯，4份；甲基异丁基酮，为丙烯酸丁酯重量份的5倍。
5.权利要求1～4任一所述耐冻耐高温电缆材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1，将三元乙丙橡胶、聚丙烯树脂、丙烯酰胺、柠檬酸，混合均匀，加入密炼机，在温度为85～95℃下混炼4～6分钟，得到复合物A；
步骤S2，将辛酸癸酸三甘油酯、纳米膨润土、纳米二氧化硅、碳纤维、丙烯酸丁酯和甲基异丁基酮依次加入反应器中，反应器的温度控制在65～75℃，边添加原料边搅拌，搅拌均匀后，静置反应5～15分钟得到复合物B；
步骤S3，将复合物A和复合物B投入到离心机，600～800rpm离心搅拌8～12分钟，混合均匀后，进入双螺杆挤出机挤压成熔融状态，待混料完全熔融后挤出到注塑机，在250～350℃下注塑成型即得。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：步骤S3将复合物A和复合物B投入到离心机，700rpm离心搅拌10分钟，混合均匀后，进入双螺杆挤出机挤压成熔融状态，待混料完全熔融后挤出到注塑机，在300℃下注塑成型即得。
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