CN107141651A - 陆军装备用高强度电缆绝缘复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种陆军装备用高强度电缆绝缘复合材料及其制备方法，该制备方法包括：1)将氢氧化钠、硅酸钠和水混合形成高碱溶液，接着将硅藻土、粉煤灰、棉纤维加入高碱溶液中并进行搅拌、过滤取滤饼以得到改性粉煤灰；2)将PVC、ABA、虫胶、乙烯基三乙氧基硅烷、石蜡油、邻苯二甲酸二辛脂、微晶蜡、松香粉与改性粉煤灰进行混炼以制得陆军装备用高强度电缆绝缘复合材料。该复合材料具有优异的绝缘性能和力学性能，并且该制备方法工序简单、原料易得。

Description

陆军装备用高强度电缆绝缘复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及电缆材料，具体地，涉及陆军装备用高强度电缆绝缘复合材料及其制备方法。
背景技术
电缆主要由以下四部分组成。导电线芯：用高电导率材料(铜或铝)制成。根据敷设使用条件对电缆柔软程度的要求，每根线芯可能由单根导线或多根导线绞合而成；绝缘层：用作电缆的绝缘材料应当具有高的绝缘电阻，高的击穿电场强度，低的介质损耗和低的介电常数。密封护套：保护绝缘线芯免受机械、水分、潮气、化学物品、光等的损伤。对于易受潮的绝缘，一般采用铅或铝挤压密封护套；保护覆盖层：用以保护密封护套免受机械损伤。
现有的绝缘层材料虽然能够满足现有的需求，但是部分电缆需要在在高压强度下工作，如埋设于地下，此时现有的电缆的绝缘层材料难以满足实际的需求。
发明内容
本发明的目的是提供一种陆军装备用高强度电缆绝缘复合材料及其制备方法，该复合材料具有优异的绝缘性能和力学性能，并且该制备方法工序简单、原料易得。
为了实现上述目的，本发明提供了一种陆军装备用高强度电缆绝缘复合材料的制备方法，包括：
1)将氢氧化钠、硅酸钠和水混合形成高碱溶液，接着将硅藻土、粉煤灰、棉纤维加入高碱溶液中并进行搅拌、过滤取滤饼以得到改性粉煤灰；
2)将PVC、ABA、虫胶、乙烯基三乙氧基硅烷、石蜡油、邻苯二甲酸二辛脂、微晶蜡、松香粉与改性粉煤灰进行混炼以制得陆军装备用高强度电缆绝缘复合材料。
本发明还提供了一种陆军装备用高强度电缆绝缘复合材料，该陆军装备用高强度电缆绝缘复合材料通过上述的制备方法制备而得。
通过上述技术方案，本发明通过在各组分以及各步骤的协同作用下使得制得的复合材料具有优异的绝缘性能和力学性能，并且该制备方法工序简单、原料易得。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
本发明提供了一种陆军装备用高强度电缆绝缘复合材料的制备方法，包括：
1)将氢氧化钠、硅酸钠和水混合形成高碱溶液，接着将硅藻土、粉煤灰、棉纤维加入高碱溶液中并进行搅拌、过滤取滤饼以得到改性粉煤灰；
2)将PVC、ABA、虫胶、乙烯基三乙氧基硅烷、石蜡油、邻苯二甲酸二辛脂、微晶蜡、松香粉与改性粉煤灰进行混炼以制得陆军装备用高强度电缆绝缘复合材料。
在上述制备方法的步骤1)中，各物料的用量可以在宽的范围内选择，但是为了使制得的制得的复合材料具有优异的绝缘性能和力学性能，优选地，在步骤1)中，相对于100重量份的粉煤灰，氢氧化钠的用量为21-27重量份，硅酸钠的用量为5-10重量份，水的用量为170-200重量份，硅藻土的用量为28-35重量份，棉纤维的用量为9-18重量份。
在上述制备方法的步骤1)中，搅拌的具体条件可以在宽的范围内选择，但是为了使制得的制得的复合材料具有优异的绝缘性能和力学性能，优选地，在步骤1)中，搅拌至少满足以下条件：搅拌温度为65-80℃，搅拌时间5-8h。
在上述制备方法的步骤1)中，混合的具体条件可以在宽的范围内选择，但是为了使制得的制得的复合材料具有优异的绝缘性能和力学性能，优选地，在步骤1)中，混合至少满足以下条件：混合温度为15-35℃，混合时间1-2h。
同时，在上述制备方法的步骤2)中，各物料的用量可以在宽的范围内选择，但是为了使制得的制得的复合材料具有优异的绝缘性能和力学性能，优选地，在步骤2)中，相对于相对于100重量份的PVC，ABA的用量为44-52重量份，虫胶的用量为14-19重量份，乙烯基三乙氧基硅烷的用量为22-30重量份，石蜡油的用量为41-55重量份，邻苯二甲酸二辛脂的用量为47-59重量份，微晶蜡的用量为20-24重量份，松香粉的用量为8-13重量份，改性粉煤灰的用量为26-32重量份。
在上述制备方法的步骤2)中，混炼的具体条件可以在宽的范围内选择，但是为了使制得的制得的复合材料具有优异的绝缘性能和力学性能，优选地，在步骤2)中，混炼至少满足以下条件：混炼温度为215-220℃，混炼时间4-6h。
在上述制备方法的步骤2)中，PVC和ABA的分子量可以在宽的范围内选择，但是为了使制得的制得的复合材料具有优异的绝缘性能和力学性能，优选地，PVC的重均分子量为6000-8000，ABA的重均分子量为2000-4000。
本发明还提供了一种陆军装备用高强度电缆绝缘复合材料，该陆军装备用高强度电缆绝缘复合材料通过上述的制备方法制备而得。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
实施例1
1)将氢氧化钠、硅酸钠和水于25℃下混合1.5h形成高碱溶液，接着将硅藻土、粉煤灰、棉纤维加入高碱溶液中并于70℃下搅拌6h、过滤取滤饼以得到改性粉煤灰(粉煤灰、氢氧化钠、硅酸钠和水、硅藻土、棉纤维的重量比为100：25：8：190：32：15)；
2)将PVC(重均分子量为6000-8000)、ABA(重均分子量为2000-4000)、虫胶、乙烯基三乙氧基硅烷、石蜡油、邻苯二甲酸二辛脂、微晶蜡、松香粉与改性粉煤灰按照100：48：17：26：45：55：22：10：29的重量比于218℃下混炼5h以制得陆军装备用高强度电缆绝缘复合材料A1。
实施例2
1)将氢氧化钠、硅酸钠和水于15℃下混合1h形成高碱溶液，接着将硅藻土、粉煤灰、棉纤维加入高碱溶液中并于65℃下搅拌5h、过滤取滤饼以得到改性粉煤灰(粉煤灰、氢氧化钠、硅酸钠和水、硅藻土、棉纤维的重量比为100：21：5：170：28：9)；
2)将PVC(重均分子量为6000-8000)、ABA(重均分子量为2000-4000)、虫胶、乙烯基三乙氧基硅烷、石蜡油、邻苯二甲酸二辛脂、微晶蜡、松香粉与改性粉煤灰按照100：44：14：22：41：47：20：8：26的重量比于215℃下混炼4h以制得陆军装备用高强度电缆绝缘复合材料A2。
实施例3
1)将氢氧化钠、硅酸钠和水于35℃下混合2h形成高碱溶液，接着将硅藻土、粉煤灰、棉纤维加入高碱溶液中并于80℃下搅拌8h、过滤取滤饼以得到改性粉煤灰(粉煤灰、氢氧化钠、硅酸钠和水、硅藻土、棉纤维的重量比为100：27：10：200：35：18)；
2)将PVC(重均分子量为6000-8000)、ABA(重均分子量为2000-4000)、虫胶、乙烯基三乙氧基硅烷、石蜡油、邻苯二甲酸二辛脂、微晶蜡、松香粉与改性粉煤灰按照100：52：19：30：55：59：24：13：32的重量比于220℃下混炼6h以制得陆军装备用高强度电缆绝缘复合材料A3。
对比例1
按照实施例1的方法进行制得复合材料B1，不同的是，步骤1)中未使用粉煤灰。
对比例2
按照实施例1的方法进行制得复合材料B2，不同的是，步骤1)中未使用硅藻土。
对比例3
按照实施例1的方法进行制得复合材料B3，不同的是，步骤1)中未使用棉纤维。
对比例4
按照实施例1的方法进行制得复合材料B4，不同的是，步骤1)中未使用粉煤灰和硅藻土。
对比例5
按照实施例1的方法进行制得复合材料B4，不同的是，步骤1)中未使用棉纤维和粉煤灰。
对比例6
按照实施例1的方法进行制得复合材料B4，不同的是，步骤2)中未使用改性粉煤灰。
检测例1
检测上述复合材料的体积电阻率(R/Ω·m)以及拉伸强度σt(MPa)，具体结果见表1。
表1
R/1014Ω·m σt(MPa)
A1 5.98 8.9
A2 5.77 8.7
A3 6.01 8.9
B1 4.44 7.2
B2 4.58 7.5
B3 4.47 5.4
B4 3.98 5.2
B5 3.77 4.7
B6 3.23 4.0
通过上述实施例、对比例和检测例可知，本发明提供的复合材料具有优异的绝缘性能和力学性能。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (8)

1.一种陆军装备用高强度电缆绝缘复合材料的制备方法，其特征在于，包括：
1)将氢氧化钠、硅酸钠和水混合形成高碱溶液，接着将硅藻土、粉煤灰、棉纤维加入所述高碱溶液中并进行搅拌、过滤取滤饼以得到改性粉煤灰；
2)将PVC、ABA、虫胶、乙烯基三乙氧基硅烷、石蜡油、邻苯二甲酸二辛脂、微晶蜡、松香粉与所述改性粉煤灰进行混炼以制得所述陆军装备用高强度电缆绝缘复合材料。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，在步骤1)中，相对于100重量份的所述粉煤灰，所述氢氧化钠的用量为21-27重量份，所述硅酸钠的用量为5-10重量份，所述水的用量为170-200重量份，所述硅藻土的用量为28-35重量份，所述棉纤维的用量为9-18重量份。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其中，在步骤1)中，所述搅拌至少满足以下条件：搅拌温度为65-80℃，搅拌时间5-8h。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其中，在步骤1)中，所述混合至少满足以下条件：混合温度为15-35℃，混合时间1-2h。
5.根据权利要求1-4所述的制备方法，其中，在步骤2)中，相对于相对于100重量份的所述PVC，所述ABA的用量为44-52重量份，所述虫胶的用量为14-19重量份，所述乙烯基三乙氧基硅烷的用量为22-30重量份，所述石蜡油的用量为41-55重量份，所述邻苯二甲酸二辛脂的用量为47-59重量份，所述微晶蜡的用量为20-24重量份，所述松香粉的用量为8-13重量份，所述改性粉煤灰的用量为26-32重量份。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其中，在步骤2)中，所述混炼至少满足以下条件：混炼温度为215-220℃，混炼时间4-6h。
7.根据权利要求5或6所述的制备方法，其中，所述PVC的重均分子量为6000-8000，所述ABA的重均分子量为2000-4000。
8.一种陆军装备用高强度电缆绝缘复合材料，其特征在于，所述陆军装备用高强度电缆绝缘复合材料通过权利要求1-7中任意一项所述的制备方法制备而得。
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