CN108384083A - 一种阻燃电线电缆防护材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种阻燃电线电缆防护材料及其制备方法，涉及电线电缆护套技术领域，该材料包括以下原料：氯丁橡胶、交联绝缘聚乙烯、轻质氧化锆、高分散纳米改性白炭黑、煅烧铝矾土、三聚氰酸三烯丙酯、聚丙烯纤维、聚乙烯吡咯烷酮、增塑剂、硫化剂、交联剂、阻燃剂和促进剂。其制备方法是通过对原料的合炼和硫化制得的。本发明的电线电缆防护材料生产成本低廉，尺寸稳定，收缩率低，密度小，机械力学性能好，具有优良的阻燃耐热、耐油耐腐蚀、耐晒耐臭氧、防水抗冻性能，使用寿命大大延长，为电线电缆供电的安全可靠性提供了保障。

Description

一种阻燃电线电缆防护材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及电线电缆护套技术领域，具体涉及一种阻燃电线电缆防护材料及其制备方法。

背景技术

近年来由于自然环境的内部进程，以及人为的外部破坏，造成全球气候发生很大变化，极端气候频繁光顾，很多地区出现暴雨、暴雪、台风等恶劣天气，而这些造成了极热或极寒的气候，使得日常使用中的电线电缆对于阻热性能和耐寒性能都有要求。在沿海地带，常年的海风海浪侵蚀，海水碱性高，对电缆材料有一定的腐蚀破坏性，从而对电缆材料的耐腐蚀性提出了要求。如风能发电机组上所用电缆，就需要在满足严格的低温扭转试验同时，具有耐油、耐酸碱腐蚀的能力，满足其长期恶劣环境下使用要求。

针对这些实际使用需求，需要开发一种既能在高温下保持性能稳定性，不变形，又能在低温环境中保持一定的柔软性，不会因低温而脆化不能使用，同时能够兼顾阻燃、耐腐蚀性能的新型电缆料。而现在市场上大多数材料只能满足其中一两项性能要求，无法同时兼顾多项；而一些高端材料，如聚氨酯等虽能满足性能要求，但是其价格昂贵、加工性能特殊，批量使用较为困难。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种阻燃电线电缆防护材料及其制备方法，该种防护材料生产成本低廉，尺寸稳定，收缩率低，密度小，机械力学性能好，具有优良的阻燃耐热、耐油耐腐蚀、耐晒耐臭氧、防水抗冻性能，使用寿命大大延长，为电线电缆供电的安全可靠性提供了保障。

为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现的：

一种阻燃电线电缆防护材料，包括以下按重量份计的原料：氯丁橡胶60-80份、交联绝缘聚乙烯30-40份、轻质氧化锆4-8份、高分散纳米改性白炭黑10-20份、煅烧铝矾土3-5份、三聚氰酸三烯丙酯1-3份、聚丙烯纤维2-4份、聚乙烯吡咯烷酮1-2份、增塑剂1-5份、硫化剂1-3份、交联剂1-5份、阻燃剂1-3份和促进剂1-3份；

上述的高分散纳米改性白炭黑通过以下步骤制得：取原料白炭黑用酒精进行球磨分散处理2.5-3.5h，再向其中加入相当于其重量3-5％的木质磺酸钠、1-3％的磷酸三甲苯酯、2-4％液体石蜡和30-40％的去离子水，于60-70℃恒温水浴中搅拌加热55-65min，得分散液，再向分散液里面加入相当于其重量10-20％的浓度为25％的硫酸铝溶液混匀，同时加入适量氨水调节pH值为9-11，经过滤、洗涤、干燥处理后，在520-540℃温度下烧结45-55min，自然冷却至室温，研磨成纳米粉末即得。

进一步地，上述的材料包括以下按重量份计的原料：氯丁橡胶70份、交联绝缘聚乙烯35份、轻质氧化锆6份、高分散纳米改性白炭黑15份、煅烧铝矾土4份、三聚氰酸三烯丙酯2份、聚丙烯纤维3份、聚乙烯吡咯烷酮1.5份、增塑剂3份、硫化剂2份、交联剂3份、阻燃剂2份和促进剂2份。

进一步地，上述的高分散纳米改性白炭黑通过以下步骤制得：取原料白炭黑用酒精进行球磨分散处理3h，再向其中加入相当于其重量4％的木质磺酸钠、2％的磷酸三甲苯酯、3％液体石蜡和35％的去离子水，于65℃恒温水浴中搅拌加热60min，得分散液，再向分散液里面加入相当于其重量15％的浓度为25％的硫酸铝溶液混匀，同时加入适量氨水调节pH值为10，经过滤、洗涤、干燥处理后，在530℃温度下烧结50min，自然冷却至室温，研磨成纳米粉末即得。

优选地，上述的增塑剂采用五氯硬脂酸甲酯、氯甲氧基油酸甲酯或邻苯二甲酸二辛酯中的一种。

优选地，上述的硫化剂采用过氧化二异丙苯、1，1-双(叔丁基过氧基)-3，3，5-三甲基环己烷或双(叔丁基过氧异丙基)苯中的一种。

优选地，上述的交联剂采用三羟甲基丙烷、均苯四甲酸二酐或钛酸四正丁酯中的一种。

优选地，上述的阻燃剂采用三羟甲基氧化磷、叔丁基化芳基磷酸酯或双季戊四醇中的一种。

优选地，上述的促进剂采用促进剂DM、促进剂TMTD或促进剂CZ中的一种。

上述的一种阻燃电线电缆防护材料的制备方法，按照以下步骤进行：

(1)按所述重量份称取原料备用；

(2)将氯丁橡胶、交联绝缘聚乙烯和高分散纳米改性白炭黑输送至密炼机中进行第一次合炼，合炼温度为80-90℃，合炼时间为60-70min；再向密炼机中加入轻质氧化锆、煅烧铝矾土、三聚氰酸三烯丙酯、聚丙烯纤维、聚乙烯吡咯烷酮、增塑剂和交联剂进行第二次合炼，合炼温度为70-80℃，合炼时间为40-50min；之后向密炼机中加入硫化剂、阻燃剂和促进剂进行第三次合炼，合炼温度为75-85℃，合炼时间为30-40min，合炼结束得合炼物料；

(3)将合炼物料输送至硫化机中进行硫化处理20-30min即制得本发明的阻燃电线电缆防护材料，硫化温度为110-130℃。

本发明具有如下的有益效果：

(1)本发明的电线电缆防护材料制备方法简单方便，生产成本低廉，各原料间相容性好，利用率高，无排放无污染，绿色环保，且该种防护材料物理性能优异，尺寸稳定，收缩率低，密度小，易加工、易施工以及减小对电线电缆支架的负载，可大规模量产；

(2)本发明的电线电缆防护材料以氯丁橡胶和交联绝缘聚乙烯作为基料，这两种原料易发生交联，结构稳定性优良；以轻质氧化锆、高分散纳米改性白炭黑和煅烧铝矾土作为增强填料，分散性好，表面张力低，可提高电线电缆的拉伸强度和定伸应力，降低生热和压缩永久变形，还能延缓电线电缆的老化速度，提高阻燃、耐酸碱腐蚀性能以及耐候性能；配合着助剂的使用，通过对上述原料的混合、分级密炼及硫化，使制得的成品电线电缆抗拉强度、抗撕裂强度以及回弹力性能强，且具有优良的阻燃耐热、耐油耐腐蚀、耐晒耐臭氧、防水抗冻性能，使用寿命大大延长，为电线电缆供电的安全可靠性提供了保障。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明的具体实施方式作进一步描述，以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

实施例1

一种阻燃电线电缆防护材料，称取如下表1的原料：

表1

上述的高分散纳米改性白炭黑通过以下步骤制得：取10kg的原料白炭黑用酒精进行球磨分散处理2.5h，再向其中加入相当于其重量3％的木质磺酸钠、1％的磷酸三甲苯酯、2％液体石蜡和30％的去离子水，于60℃恒温水浴中搅拌加热55min，得分散液，再向分散液里面加入相当于其重量10％的浓度为25％的硫酸铝溶液混匀，同时加入适量氨水调节pH值为9，经过滤、洗涤、干燥处理后，在520℃温度下烧结45min，自然冷却至室温，研磨成纳米粉末即得。

上述的一种阻燃电线电缆防护材料的制备方法，按照以下步骤进行：

(1)先将上述的氯丁橡胶、交联绝缘聚乙烯和高分散纳米改性白炭黑输送至密炼机中进行第一次合炼，合炼温度为80℃，合炼时间为60min；再向密炼机中加入轻质氧化锆、煅烧铝矾土、三聚氰酸三烯丙酯、聚丙烯纤维、聚乙烯吡咯烷酮、增塑剂和交联剂进行第二次合炼，合炼温度为70℃，合炼时间为40min；之后向密炼机中加入硫化剂、阻燃剂和促进剂进行第三次合炼，合炼温度为75℃，合炼时间为30min，合炼结束得合炼物料；

(2)最后将合炼物料输送至硫化机中进行硫化处理20min即制得本发明的阻燃电线电缆防护材料，硫化温度为110℃。

实施例2

一种阻燃电线电缆防护材料，称取如下表2的原料：

表2

上述的高分散纳米改性白炭黑通过以下步骤制得：取15kg的原料白炭黑用酒精进行球磨分散处理3h，再向其中加入相当于其重量4％的木质磺酸钠、2％的磷酸三甲苯酯、3％液体石蜡和35％的去离子水，于65℃恒温水浴中搅拌加热60min，得分散液，再向分散液里面加入相当于其重量15％的浓度为25％的硫酸铝溶液混匀，同时加入适量氨水调节pH值为10，经过滤、洗涤、干燥处理后，在530℃温度下烧结50min，自然冷却至室温，研磨成纳米粉末即得。

上述的一种阻燃电线电缆防护材料的制备方法，按照以下步骤进行：

(1)先将上述的氯丁橡胶、交联绝缘聚乙烯和高分散纳米改性白炭黑输送至密炼机中进行第一次合炼，合炼温度为85℃，合炼时间为65min；再向密炼机中加入轻质氧化锆、煅烧铝矾土、三聚氰酸三烯丙酯、聚丙烯纤维、聚乙烯吡咯烷酮、增塑剂和交联剂进行第二次合炼，合炼温度为75℃，合炼时间为45min；之后向密炼机中加入硫化剂、阻燃剂和促进剂进行第三次合炼，合炼温度为80℃，合炼时间为35min，合炼结束得合炼物料；

(2)最后将合炼物料输送至硫化机中进行硫化处理25min即制得本发明的阻燃电线电缆防护材料，硫化温度为120℃。

实施例3

一种阻燃电线电缆防护材料，称取如下表3的原料：

表3

上述的高分散纳米改性白炭黑通过以下步骤制得：取20kg的原料白炭黑用酒精进行球磨分散处理3.5h，再向其中加入相当于其重量5％的木质磺酸钠、3％的磷酸三甲苯酯、4％液体石蜡和40％的去离子水，于70℃恒温水浴中搅拌加热65min，得分散液，再向分散液里面加入相当于其重量20％的浓度为25％的硫酸铝溶液混匀，同时加入适量氨水调节pH值为11，经过滤、洗涤、干燥处理后，在540℃温度下烧结55min，自然冷却至室温，研磨成纳米粉末即得。

上述的一种阻燃电线电缆防护材料的制备方法，按照以下步骤进行：

(1)先将上述的氯丁橡胶、交联绝缘聚乙烯和高分散纳米改性白炭黑输送至密炼机中进行第一次合炼，合炼温度为90℃，合炼时间为70min；再向密炼机中加入轻质氧化锆、煅烧铝矾土、三聚氰酸三烯丙酯、聚丙烯纤维、聚乙烯吡咯烷酮、增塑剂和交联剂进行第二次合炼，合炼温度为80℃，合炼时间为50min；之后向密炼机中加入硫化剂、阻燃剂和促进剂进行第三次合炼，合炼温度为85℃，合炼时间为40min，合炼结束得合炼物料；

(2)最后将合炼物料输送至硫化机中进行硫化处理30min即制得本发明的阻燃电线电缆防护材料，硫化温度为130℃。

性能检测

对上述实施例1-3的材料制得电线电缆料以及市面常用电缆护套(对比例4)进行如下表4性能检测；

表4

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种阻燃电线电缆防护材料，其特征在于，包括以下按重量份计的原料：氯丁橡胶60-80份、交联绝缘聚乙烯30-40份、轻质氧化锆4-8份、高分散纳米改性白炭黑10-20份、煅烧铝矾土3-5份、三聚氰酸三烯丙酯1-3份、聚丙烯纤维2-4份、聚乙烯吡咯烷酮1-2份、增塑剂1-5份、硫化剂1-3份、交联剂1-5份、阻燃剂1-3份和促进剂1-3份；

所述高分散纳米改性白炭黑通过以下步骤制得：取原料白炭黑用酒精进行球磨分散处理2.5-3.5h，再向其中加入相当于其重量3-5％的木质磺酸钠、1-3％的磷酸三甲苯酯、2-4％液体石蜡和30-40％的去离子水，于60-70℃恒温水浴中搅拌加热55-65min，得分散液，再向分散液里面加入相当于其重量10-20％的浓度为25％的硫酸铝溶液混匀，同时加入适量氨水调节pH值为9-11，经过滤、洗涤、干燥处理后，在520-540℃温度下烧结45-55min，自然冷却至室温，研磨成纳米粉末即得。

2.根据权利要求1所述的一种阻燃电线电缆防护材料，其特征在于，包括以下按重量份计的原料：氯丁橡胶70份、交联绝缘聚乙烯35份、轻质氧化锆6份、高分散纳米改性白炭黑15份、煅烧铝矾土4份、三聚氰酸三烯丙酯2份、聚丙烯纤维3份、聚乙烯吡咯烷酮1.5份、增塑剂3份、硫化剂2份、交联剂3份、阻燃剂2份和促进剂2份。

3.根据权利要求1所述的一种阻燃电线电缆防护材料，其特征在于，所述高分散纳米改性白炭黑通过以下步骤制得：取原料白炭黑用酒精进行球磨分散处理3h，再向其中加入相当于其重量4％的木质磺酸钠、2％的磷酸三甲苯酯、3％液体石蜡和35％的去离子水，于65℃恒温水浴中搅拌加热60min，得分散液，再向分散液里面加入相当于其重量15％的浓度为25％的硫酸铝溶液混匀，同时加入适量氨水调节pH值为10，经过滤、洗涤、干燥处理后，在530℃温度下烧结50min，自然冷却至室温，研磨成纳米粉末即得。

4.根据权利要求1所述的一种阻燃电线电缆防护材料，其特征在于，所述增塑剂为五氯硬脂酸甲酯、氯甲氧基油酸甲酯或邻苯二甲酸二辛酯中的一种。

5.根据权利要求1所述的一种阻燃电线电缆防护材料，其特征在于，所述硫化剂为过氧化二异丙苯、1，1-双(叔丁基过氧基)-3，3，5-三甲基环己烷或双(叔丁基过氧异丙基)苯中的一种。

6.根据权利要求1所述的一种阻燃电线电缆防护材料，其特征在于，所述交联剂为三羟甲基丙烷、均苯四甲酸二酐或钛酸四正丁酯中的一种。

7.根据权利要求1所述的一种阻燃电线电缆防护材料，其特征在于，所述阻燃剂为三羟甲基氧化磷、叔丁基化芳基磷酸酯或双季戊四醇中的一种。

8.根据权利要求1所述的一种阻燃电线电缆防护材料，其特征在于，所述促进剂为促进剂DM、促进剂TMTD或促进剂CZ中的一种。

9.一种如权利要求1-8任意一项所述的阻燃电线电缆防护材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)按所述重量份称取原料备用；

(2)将氯丁橡胶、交联绝缘聚乙烯和高分散纳米改性白炭黑输送至密炼机中进行第一次合炼，合炼温度为80-90℃，合炼时间为60-70min；再向密炼机中加入轻质氧化锆、煅烧铝矾土、三聚氰酸三烯丙酯、聚丙烯纤维、聚乙烯吡咯烷酮、增塑剂和交联剂进行第二次合炼，合炼温度为70-80℃，合炼时间为40-50min；之后向密炼机中加入硫化剂、阻燃剂和促进剂进行第三次合炼，合炼温度为75-85℃，合炼时间为30-40min，合炼结束得合炼物料；

(3)将合炼物料输送至硫化机中进行硫化处理20-30min即可，硫化温度为110-130℃。