CN108148291A - 一种耐腐蚀耐辐照电缆护套管材料及其制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种耐腐蚀耐辐照电缆护套管材料，所述材料由下述重量配比的原料制备：三元乙丙橡胶30‑40份、甲基乙烯基硅橡胶8‑10份、乙烯醋酸乙烯酯橡胶10‑15份、氯丁橡胶7‑9份、1‑1.5份交联剂钛酸酯、4‑5份叔丁基过氧化氢、3‑4份相容剂、2‑4份抑烟剂、6‑7份阻燃剂、3‑5份环氧脂肪酸辛酯、0.5‑0.6份防老剂2246、3‑4份高岭土、0.5‑0.7份受阻酚类抗氧剂、0.5‑0.7重量份的四硫化双五亚甲基秋兰姆，本发明护套管材料协同作用显著，抗氧效果好，稳定性高、阻燃效果显著，具有广阔的应用前景。

Description

一种耐腐蚀耐辐照电缆护套管材料及其制备工艺

技术领域 本发明属于电力电缆的高分子塑料领域，具体涉及一种耐腐蚀耐辐照电缆护套管材料及其制备工艺。

背景技术 近年来随着生产生活电线电缆的运用日益发展和普及，电线电缆的需要量增加很快，而且随着经济的发展，对其材料的要求也越来越高，它要求柔软、耐磨、耐低温等性能。 而较多的出现的是阻燃电缆，阻燃电缆顾名思义，指在规定试验条件下，试样被燃烧，在撤去试验火源后，火焰的蔓延仅在限定范围内，残焰或残灼在限定时间内能自行熄灭的电缆。其根本特性是：在火灾情况下有可能被烧坏而不能运行，但可阻止火势的蔓延。通俗地讲，电线万一失火，能够把燃烧限制在局部范围内，不产生蔓延，保住其他的各种设备，避免造成更大的损失。能更大限度的保护生命安全及财产安全，所以运用较为普遍。

而无论从机械性、热火化学耐受性以及灾害防护角度考虑，电缆材料在防护内部原料受损以维持其正常运行方面均起到至关重要的作用，在具体应用过程中，电缆材料必须能都抵抗日晒、UV辐射、臭氧老化、化学药品侵蚀，同时在意外灾害情况下仍能保证或暂时保证其正常运行，随着电气火灾事故的频繁发生，电线电缆的阻燃问题逐渐引起世界各国的重视；电缆燃烧时释放出大量烟雾和有毒的、腐蚀性的气体是火灾中危险因素，在火灾中妨碍了人们的安全撤离和灭火工作，使生命财产遭到严重损失，同时随着通讯事业、汽车工业和计算机工业的发展，特别是航空导线、汽车用线、高温仪表电缆、石油钻井平台电缆等许多场合，越来越需要使用阻燃、热稳定性能好、热变形温度高的电缆材料。

聚氯乙烯电缆料是以PVC树脂为基础,加入各种配合剂的多组份混合材料。由于它机械性能优越、耐气候性好、有优良的电气绝缘性能、加工容易和成本低廉等优点，因此被广泛用于电线电缆的绝缘和护层材料。但是目前市场上的电缆料仍然存在缺陷，有的粘性过大，有的伸长率不高，所以我们急需改良该材料，并且现有技术中为了增加电缆阻燃耐辐照特征，加入了大量的无机阻燃材料，导致电缆整体硬度增加，甚至容易出现外层断裂。

发明内容 本发明的目的是解决现有技术存在的不足，提供一种耐腐蚀耐辐照电缆护套管材料及其制备工艺，可提高电缆的阻燃及耐辐照性能，并提高耐用能力。

本发明公开了一种耐腐蚀耐辐照电缆护套管材料及其制备工艺，所述高效阻燃电缆护套材料稳定性能好，阻燃效果极为优异，同时耐辐照，耐老化性能较好。

一种耐腐蚀耐辐照电缆护套,所述护套为注塑成型的两个连接的圆柱体，所述两个连接的圆柱体包括用于包裹单根电缆的第一圆柱体和用于包裹单根电缆的第二圆柱体，所述第一圆柱体的内径大于第二圆柱体的内径，二者通过锥面连接。

所述耐腐蚀耐辐照电缆护套管材料，由下述重量配比的原料制备：

30-40份三元乙丙橡胶、8-10份甲基乙烯基硅橡胶、10-15份乙烯醋酸乙烯酯橡胶、7-9份氯丁橡胶、1-1.5份交联剂钛酸酯、4-5份叔丁基过氧化氢、3-4份相容剂、2-4份抑烟剂、6-7份阻燃剂、3-5份环氧脂肪酸辛酯、0.5-0.6份防老剂2246、3-4份高岭土、0.5-0.7份受阻酚类抗氧剂、0.5-0.7份四硫化双五亚甲基秋兰姆。

制备方法如下：

1按照重量份取：三元乙丙橡胶30份、甲基乙烯基硅橡胶8份、乙烯醋酸乙烯酯橡胶10份、氯丁橡胶7份混合均匀得到混合料，将混合料置于单螺杆挤出机中共混，造粒得到基础树脂，打开密炼机并预热至60℃，然后加入上述基础树脂进行密炼，密炼时间为2-3min，制备主料；

上述主料通过聚合物的共混，可以改善聚合物的性能，达到优势互补，提高其使用要求。三元乙丙橡胶与甲基乙烯基硅橡胶、乙烯-醋酸乙烯酯橡胶协同使用可以改善三元乙丙橡胶的耐热性、耐油性、阻燃性及粘合性，也可改善乙烯-醋酸乙烯酯的加工工艺性能，适当降低成本。

氯丁橡胶是CR232型氯丁橡胶。CR232型氯丁橡胶的综合性能良好，有良好的物理机械性能，耐油，耐热，耐燃，耐日光，耐臭氧，耐酸碱，耐化学试剂，具有较高的拉伸强度、伸长率和可逆的结晶性，粘接性好，分解温度230～260℃，短期可耐120～150℃，在80～100℃可长期使用，具有一定的阻燃性。

2向步骤1制备的主料中加入1份交联剂钛酸酯、4份叔丁基过氧化氢、3份相容剂、2份抑烟剂、6份阻燃剂、3份环氧脂肪酸辛酯、0.5份防老剂2246、3份高岭土（投入到球磨机中进行球磨至粒径为100-200目的粉末）、0.5份受阻酚类抗氧剂1010混炼5min，待温度至105-110℃，加入0.5重量份的四硫化双五亚甲基秋兰姆混炼1min，投入螺杆挤出机中挤出造粒得到颗粒料，其中挤出温度为180-190℃，在挤出过程中蒸汽压强控制在1Mpa上下。

将步骤2中所得的颗粒料投到成型机中进行成型、定径、牵引、切割后，即得。

叔丁基过氧化氢与钛酸酯协同交联，不会导致分子量降低，迅速地与夺氢反应所产生的聚合物自由基发生反应，所产生的聚合物自由基比较稳定，从而达到提高交联效率的目的。

所述相容剂为PPE-g-MAH（马来酸酐接枝的PPE）、POE-g-GMA按照重量比2：3混合制备而得；

所述抑烟剂为硼酸锌和季戊四醇等比例混合制备；

所述阻燃剂为：固体磷酸酯阻燃剂：氢氧化镁：改性酚醛树脂＝8：1：2比例制备；

所述改性酚醛树脂的制备方法为：

首先称取浓度为98％苯酚、35％的甲醛及25％的氢氧化钠溶液（以上均为质量份数），三者的摩尔比为1：2：1，将氢氧化钠溶液与苯酚混合并在温度为40℃保温20min，然后加入甲醛，升温至80℃保温25-30min；然后向得到的溶液中加入相当于苯酚重量1％的双酚A型环氧树脂、0.2%的聚二甲基硅氧烷，在温度为90℃回流50-60min，降温得到改性酚醛树脂。

本发明中，以三元乙丙橡胶与甲基乙烯基硅橡胶、乙烯-醋酸乙烯酯橡胶、氯丁橡胶为基材，三元乙丙橡胶与甲基乙烯基硅橡胶、乙烯-醋酸乙烯酯橡胶协同使用可以改善三元乙丙橡胶的耐热性、耐油性、阻燃性及粘合性，也可改善乙烯-醋酸乙烯酯的加工工艺性能，适当降低成本。阻燃剂为：固体磷酸酯阻燃剂：氢氧化镁：改性酚醛树脂＝8：1：2比例制备，阻燃效率高，电缆的燃烧性能能达到UL1581标准中最严格的VW-1垂直燃烧实验。且燃烧时间均小于40s，相比要求的60s提高了很多。且耐候性能好，稳定性能优异，使用四硫化双五亚甲基秋兰姆作为促进剂，配合过氧化物硫化体系使得电缆料的拉伸强度高，压缩永久变形小，综合性能良好，且硫化时间短且充分，制品护套具有良好的耐磨、耐溶剂及耐腐蚀性能；并可改善加工性能，在其中配合添加适量的氢氧化铝，其价格低廉，不仅可降低成本，且制品电缆护套可应用在对阻燃要求较为苛刻的场合，阻燃效果极为优异，且无卤环保；电缆具有耐高低温和良好的阻燃性能；协同作用显著，抗氧效果好，稳定性高、低毒，可进一步提高电线电缆护套的耐热、耐光老化性能。

具体实施方式

实施例1

一种耐腐蚀耐辐照电缆护套管材料，所述材料由下述重量配比的原料制备：

三元乙丙橡胶30份、甲基乙烯基硅橡胶8份、乙烯醋酸乙烯酯橡胶10份、氯丁橡胶7份、1份交联剂钛酸酯、4份叔丁基过氧化氢、3份相容剂、2份抑烟剂、6份阻燃剂、3份环氧脂肪酸辛酯、0.5份防老剂2246、3份高岭土、0.5份受阻酚类抗氧剂、0.5重量份的四硫化双五亚甲基秋兰姆。

制备方法如下：

1按照重量份取：三元乙丙橡胶、甲基乙烯基硅橡胶、乙烯醋酸乙烯酯橡胶、氯丁橡胶混合均匀得到混合料，将混合料置于单螺杆挤出机中共混，造粒得到基础树脂，打开密炼机并预热至60℃，然后加入上述基础树脂进行密炼，密炼时间为2-3min，制备主料；

上述主料通过聚合物的共混，可以改善聚合物的性能，达到优势互补，提高其使用要求。三元乙丙橡胶与甲基乙烯基硅橡胶、乙烯-醋酸乙烯酯橡胶协同使用可以改善三元乙丙橡胶的耐热性、耐油性、阻燃性及粘合性，也可改善乙烯-醋酸乙烯酯的加工工艺性能，适当降低成本。

氯丁橡胶是CR232型氯丁橡胶。CR232型氯丁橡胶的综合性能良好，有良好的物理机械性能，耐油，耐热，耐燃，耐日光，耐臭氧，耐酸碱，耐化学试剂，具有较高的拉伸强度、伸长率和可逆的结晶性，粘接性好，分解温度230～260℃，短期可耐120～150℃，在80～100℃可长期使用，具有一定的阻燃性。

2向步骤1制备的主料中加入交联剂钛酸酯、叔丁基过氧化氢、相容剂、抑烟剂、阻燃剂、环氧脂肪酸辛酯、防老剂2246、高岭土（投入到球磨机中进行球磨至粒径为100-200目的粉末）、受阻酚类抗氧剂1010混炼5min，待温度至105-110℃，加入四硫化双五亚甲基秋兰姆混炼1min，投入螺杆挤出机中挤出造粒得到颗粒料，其中挤出温度为180-190℃，在挤出过程中蒸汽压强控制在1Mpa上下。

将步骤2中所得的颗粒料投到成型机中进行成型、定径、牵引、切割后，即得。

所述相容剂为PPE-g-MAH（马来酸酐接枝的PPE）、POE-g-GMA按照重量比2：3混合制备而得；

所述抑烟剂为硼酸锌和季戊四醇等比例混合制备；

所述阻燃剂为：固体磷酸酯阻燃剂：氢氧化镁：改性酚醛树脂＝8：1：2比例制备；

所述改性酚醛树脂的制备方法为：

首先称取浓度为98％苯酚、35％的甲醛及25％的氢氧化钠溶液（以上均为质量份数），三者的摩尔比为1：2：1，将氢氧化钠溶液与苯酚混合并在温度为40℃保温20min，然后加入甲醛，升温至80℃保温25-30min；然后向得到的溶液中加入相当于苯酚重量1％的双酚A型环氧树脂、0.2%的聚二甲基硅氧烷，在温度为90℃回流50-60min，降温得到改性酚醛树脂。

实施例2

一种耐腐蚀耐辐照电缆护套管材料，所述材料由下述重量配比的原料制备：

三元乙丙橡胶40份、甲基乙烯基硅橡胶10份、乙烯醋酸乙烯酯橡胶15份、氯丁橡胶9份、1.5份交联剂钛酸酯、5份叔丁基过氧化氢、4份相容剂、4份抑烟剂、7份阻燃剂、5份环氧脂肪酸辛酯、0.5-0.6份防老剂2246、4份高岭土、0.7份受阻酚类抗氧剂、0.7重量份的四硫化双五亚甲基秋兰姆。

制备方法如下：

1按照重量份取：三元乙丙橡胶、甲基乙烯基硅橡胶、乙烯醋酸乙烯酯橡胶、氯丁橡胶混合均匀得到混合料，将混合料置于单螺杆挤出机中共混，造粒得到基础树脂，打开密炼机并预热至60℃，然后加入上述基础树脂进行密炼，密炼时间为2-3min，制备主料；

上述主料通过聚合物的共混，可以改善聚合物的性能，达到优势互补，提高其使用要求。三元乙丙橡胶与甲基乙烯基硅橡胶、乙烯-醋酸乙烯酯橡胶协同使用可以改善三元乙丙橡胶的耐热性、耐油性、阻燃性及粘合性，也可改善乙烯-醋酸乙烯酯的加工工艺性能，适当降低成本。

氯丁橡胶是CR232型氯丁橡胶。CR232型氯丁橡胶的综合性能良好，有良好的物理机械性能，耐油，耐热，耐燃，耐日光，耐臭氧，耐酸碱，耐化学试剂，具有较高的拉伸强度、伸长率和可逆的结晶性，粘接性好，分解温度230～260℃，短期可耐120～150℃，在80～100℃可长期使用，具有一定的阻燃性。

2向步骤1制备的主料中加入交联剂钛酸酯、叔丁基过氧化氢、相容剂、抑烟剂、阻燃剂、环氧脂肪酸辛酯、防老剂2246、高岭土（投入到球磨机中进行球磨至粒径为100-200目的粉末）、受阻酚类抗氧剂1010混炼5min，待温度至105-110℃，加入四硫化双五亚甲基秋兰姆混炼1min，投入螺杆挤出机中挤出造粒得到颗粒料，其中挤出温度为180-190℃，在挤出过程中蒸汽压强控制在1Mpa上下。

将步骤2中所得的颗粒料投到成型机中进行成型、定径、牵引、切割后，即得。

所述相容剂为PPE-g-MAH（马来酸酐接枝的PPE）、POE-g-GMA按照重量比2：3混合制备而得；

所述抑烟剂为硼酸锌和季戊四醇等比例混合制备；

所述阻燃剂为：固体磷酸酯阻燃剂：氢氧化镁：改性酚醛树脂＝8：1：2比例制备；

所述改性酚醛树脂的制备方法为：

首先称取浓度为98％苯酚、35％的甲醛及25％的氢氧化钠溶液（以上均为质量份数），三者的摩尔比为1：2：1，将氢氧化钠溶液与苯酚混合并在温度为40℃保温20min，然后加入甲醛，升温至80℃保温25-30min；然后向得到的溶液中加入相当于苯酚重量1％的双酚A型环氧树脂、0.2%的聚二甲基硅氧烷，在温度为90℃回流50-60min，降温得到改性酚醛树脂。

实施例3

将实施例1-2中所述的阻燃电缆护套材料进行性能测试，测试结果如下：

表1：阻燃性能测试结果

	实施例1	实施例2
			硬度	78A	80A
烟密度	1.42	1.44
			比重	1.33	1.35
拉伸强度（Mpa）	29MPa	30 MPa
			断裂伸长率（％）	420	415
（-20度）低温脆化失效数	5	5
			氧指数	39	40
158℃×168h抗拉强度变化率	2.2	2.5
			VW-1燃烧	Pass	Pass
热变形率%150℃×2000g×1h	9%	10%

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 (8)

1.一种耐腐蚀耐辐照电缆护套,所述护套为注塑成型的两个连接的圆柱体，所述两个连接的圆柱体包括用于包裹单根电缆的第一圆柱体和用于包裹单根电缆的第二圆柱体，所述第一圆柱体的内径大于第二圆柱体的内径，二者通过锥面连接。

2.一种耐腐蚀耐辐照电缆护套管材料，所述材料由下述重量配比的原料制备：

30-40份三元乙丙橡胶、8-10份甲基乙烯基硅橡胶、10-15份乙烯醋酸乙烯酯橡胶、7-9份氯丁橡胶、1-1.5份钛酸酯、4-5份叔丁基过氧化氢、3-4份相容剂、2-4份抑烟剂、6-7份阻燃剂、3-5份环氧脂肪酸辛酯、0.5-0.6份防老剂2246、3-4份高岭土、0.5-0.7份受阻酚类抗氧剂、0.5-0.7份四硫化双五亚甲基秋兰姆。

3.根据权利要求2所述的材料，其特征在于，所述氯丁橡胶是CR232型氯丁橡胶。

4.根据权利要求2-3所述的材料，其特征在于，所述相容剂为PPE-g-MAH（马来酸酐接枝的PPE）、POE-g-GMA按照重量比2：3混合制备。

5.根据权利要求2-4所述的材料，其特征在于，所述抑烟剂为硼酸锌和季戊四醇等重量比例混合。

6.根据权利要求2-5所述的材料，其特征在于，所述阻燃剂为：固体磷酸酯阻燃剂：氢氧化镁：改性酚醛树脂＝8：1：2比例混合备。

7.根据权利要求2-6所述的材料，其特征在于，所述改性酚醛树脂的制备方法为：

首先称取浓度为98％苯酚、35％的甲醛及25％的氢氧化钠溶液（以上均为质量份数），三者的摩尔比为1：2：1，将氢氧化钠溶液与苯酚混合并在温度为40℃保温20min，然后加入甲醛，升温至80℃保温25-30min；然后向得到的溶液中加入相当于苯酚重量1％的双酚A型环氧树脂、0.2%的聚二甲基硅氧烷，在温度为90℃回流50-60min，降温得到改性酚醛树脂。

8.权利要求1-7所述的护套管材料的应用。