CN108410021A - 一种电缆绝缘材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电缆绝缘材料及其制备方法，由以下成分制备而成：乙烯‑醋酸乙烯共聚物、环氧树脂、氯丁橡胶、氢化丁腈橡胶、高密度聚乙烯、改性膨润土、改性纳米结晶纤维素、改性生石灰、二氧化钛、氧化锌、硬脂酸镁、邻苯二甲酸二丁酯、助熔剂、阻燃剂、润滑剂和抗氧剂。本发明制备的电缆材料具有优异力学性能和绝缘性能，且抗拉伸性能和耐冲击性能好，吸水率低、不易受潮，具有良好的应用前景。

Description

一种电缆绝缘材料及其制备方法
技术领域
本发明属于电线电缆技术领域，具体涉及一种电缆绝缘材料及其制备方法。
背景技术
随着社会、经济的发展，电线电缆成为人们日常生活中隐形的重要部分。在意外情况下，保证电路的正常运行是十分重要的，因此，在一些大型高层建筑、人员密集场所，绝缘性能好的电线电缆成为人们主观的选择。现有的电缆主要有：云母带耐火电缆、氧化镁矿物绝缘电缆、柔性防火电缆和防火泥无机矿物防火耐火电缆等，上述这些电缆存在各种缺点，例如：云母带耐火电缆柔软性差，厚度受限制，绕包速度慢且生产效率低，从而导致加工、人力成本高；吸潮性强，储存3-6个月，受潮后绝缘性能迅速下降；此外，价格高，特别是合成云母。氧化镁矿物绝缘电缆价格昂贵、生产工艺复杂且敷设难度大。
综上所述，因此需要一种更好的电缆材料来改善现有技术的不足。
发明内容
本发明的目的是提供一种电缆绝缘材料及其制备方法，本发明制备的电缆材料具有优异力学性能和绝缘性能，且抗拉伸性能和耐冲击性能好，吸水率低、不易受潮，具有良好的应用前景。
本发明提供了如下的技术方案：
一种电缆绝缘材料，包括以下重量份的原料：乙烯-醋酸乙烯共聚物35-48份、环氧树脂28-36份、氯丁橡胶22-27份、氢化丁腈橡胶24-32份、高密度聚乙烯18-26份、改性膨润土35-46份、改性纳米结晶纤维素43-55份、改性生石灰27-33份、二氧化钛24-32份、氧化锌18-26份、硬脂酸镁17-25份、邻苯二甲酸二丁酯24-35份、助熔剂15-19份、阻燃剂18-22份、润滑剂13-17份和抗氧剂14-20份。
优选的，所述绝缘材料包括以下重量份的原料：乙烯-醋酸乙烯共聚物35-42份、环氧树脂28-33份、氯丁橡胶24-27份、氢化丁腈橡胶24-30份、高密度聚乙烯23-26份、改性膨润土38-46份、改性纳米结晶纤维素43-51份、改性生石灰29-33份、二氧化钛27-32份、氧化锌23-26份、硬脂酸镁17-22份、邻苯二甲酸二丁酯24-31份、助熔剂15-18份、阻燃剂18-20份、润滑剂15-17份和抗氧剂16-20份。
优选的，所述绝缘材料包括以下重量份的原料：乙烯-醋酸乙烯共聚物39份、环氧树脂33份、氯丁橡胶24份、氢化丁腈橡胶27份、高密度聚乙烯23份、改性膨润土46份、改性纳米结晶纤维素51份、改性生石灰29份、二氧化钛32份、氧化锌23份、硬脂酸镁17份、邻苯二甲酸二丁酯28份、助熔剂15份、阻燃剂20份、润滑剂17份和抗氧剂19份。
一种电缆绝缘材料的制备方法，包括以下制备步骤：
a、将氯丁橡胶、氢化丁腈橡胶和高密度聚乙烯混合导入密炼机中，在330-350℃密炼2-3h，再降温至180-200℃，加入乙烯-醋酸乙烯共聚物、环氧树脂，在机械搅拌下反应1-2h，得到材料一；
b、将改性膨润土、二氧化钛、氧化锌和硬脂酸镁导入混料机中，在300-400r/min的转速下搅拌20-30min，再超声振荡分散20-25min，得到材料二；
c、向材料二中加入润滑剂、改性纳米结晶纤维素和改性生石灰，搅拌反应30-40min，得到材料三；
d、将材料一、材料三导入双螺旋杆机中，再加入邻苯二甲酸二丁酯、助熔剂、阻燃剂和抗氧剂，在140-160℃下，以100-120r/min的转速搅拌反应2-3h，挤出成型，即可得到成品。
优选的，所述步骤b的改性膨润土的制备方法为：将膨润土、硅烷偶联剂、乙醇溶液混合，在80-90℃下搅拌反应3-5h，再过滤、用蒸馏水洗涤，加入十四烷基三甲基溴化铵，送入超临界CO2反应釜中，在温度为50-55℃、压强为8-15MPa下，通入二氧化碳反应50-60min，再依次用蒸馏水、无水乙醇洗涤，在60-80℃干燥1-2h，即可得到改性膨润土。
优选的，所述步骤c的润滑剂为硬脂酰胺、油酸酰胺、硅酮胶、硬脂酸钙、硬脂酸锌、脂肪酸、甲基硅油和液体石蜡中的任一种或几种的混合。
优选的，所述步骤c的改性纳米结晶纤维素的制备方法为：将γ―(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷与丙酮溶液混合搅拌均匀，再加入纳米结晶纤维素，在80-100℃下，以160-180r/min的速度搅拌20-30min，即可得到改性纳米结晶纤维素。
优选的，所述步骤c的改性生石灰的制备方法为：将脂肪醇、无水乙醇、生石灰混合搅拌，经过滤、干燥、粉碎，与酪蛋白和混合均匀，调节体系pH值至6-7，再加入琥珀酸酐，调节体系pH值至8-9，经喷雾干燥，即可得到改性生石灰。
本发明的有益效果是：
本发明制备的电缆材料具有优异力学性能和绝缘性能，且抗拉伸性能和耐冲击性能好，吸水率低、不易受潮，具有良好的应用前景。
本发明中添加的橡胶原料可提高制备的成品的防水性能、耐老化性能及力学性能；添加的邻苯二甲酸二丁酯与乙烯-醋酸乙烯共聚物、环氧树脂复配使用，不仅加工性能好，防水性好，热稳定性能优异，大大增加了本发明的机械性能、韧性、抗冲击性、抗张、抗弯曲性能等；添加的改性膨润土、二氧化钛、氧化锌，不仅价格低廉，而且相互间分散性好，结合力强，可提高成品的耐磨性能、绝缘性能，防火、防潮；其中改性生石灰的制备过程中，脂肪醇、生石灰、乙醇在一定条件下发生，脂肪醇烷基链通过化学键连接在反应生成的氢氧化钙表层，形成具有强烈憎水性的憎水膜，使防水作用进一步增强。
具体实施方式
实施例1
一种电缆绝缘材料，包括以下重量份的原料：乙烯-醋酸乙烯共聚物48份、环氧树脂36份、氯丁橡胶22份、氢化丁腈橡胶32份、高密度聚乙烯18份、改性膨润土35份、改性纳米结晶纤维素43份、改性生石灰27份、二氧化钛32份、氧化锌26份、硬脂酸镁25份、邻苯二甲酸二丁酯24份、助熔剂19份、阻燃剂18份、润滑剂13份和抗氧剂20份。
一种电缆绝缘材料的制备方法，包括以下制备步骤：
a、将氯丁橡胶、氢化丁腈橡胶和高密度聚乙烯混合导入密炼机中，在350℃密炼3h，再降温至180℃，加入乙烯-醋酸乙烯共聚物、环氧树脂，在机械搅拌下反应1h，得到材料一；
b、将改性膨润土、二氧化钛、氧化锌和硬脂酸镁导入混料机中，在300r/min的转速下搅拌30min，再超声振荡分散25min，得到材料二；
c、向材料二中加入润滑剂、改性纳米结晶纤维素和改性生石灰，搅拌反应30min，得到材料三；
d、将材料一、材料三导入双螺旋杆机中，再加入邻苯二甲酸二丁酯、助熔剂、阻燃剂和抗氧剂，在160℃下，以100r/min的转速搅拌反应3h，挤出成型，即可得到成品。
步骤b的改性膨润土的制备方法为：将膨润土、硅烷偶联剂、乙醇溶液混合，在90℃下搅拌反应3h，再过滤、用蒸馏水洗涤，加入十四烷基三甲基溴化铵，送入超临界CO2反应釜中，在温度为55℃、压强为8MPa下，通入二氧化碳反应50min，再依次用蒸馏水、无水乙醇洗涤，在60℃干燥2h，即可得到改性膨润土。
步骤c的润滑剂为硬脂酸钙、硬脂酸锌、脂肪酸、甲基硅油和液体石蜡的混合。
步骤c的改性纳米结晶纤维素的制备方法为：将γ―(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷与丙酮溶液混合搅拌均匀，再加入纳米结晶纤维素，在100℃下，以160r/min的速度搅拌30min，即可得到改性纳米结晶纤维素。
步骤c的改性生石灰的制备方法为：将脂肪醇、无水乙醇、生石灰混合搅拌，经过滤、干燥、粉碎，与酪蛋白和混合均匀，调节体系pH值至6，再加入琥珀酸酐，调节体系pH值至9，经喷雾干燥，即可得到改性生石灰。
实施例2
一种电缆绝缘材料，包括以下重量份的原料：乙烯-醋酸乙烯共聚物35份、环氧树脂28份、氯丁橡胶24份、氢化丁腈橡胶24份、高密度聚乙烯23份、改性膨润土38份、改性纳米结晶纤维素43份、改性生石灰29份、二氧化钛27份、氧化锌23份、硬脂酸镁17份、邻苯二甲酸二丁酯24份、助熔剂15份、阻燃剂18份、润滑剂17份和抗氧剂16份。
一种电缆绝缘材料的制备方法，包括以下制备步骤：
a、将氯丁橡胶、氢化丁腈橡胶和高密度聚乙烯混合导入密炼机中，在330℃密炼2h，再降温至180℃，加入乙烯-醋酸乙烯共聚物、环氧树脂，在机械搅拌下反应1h，得到材料一；
b、将改性膨润土、二氧化钛、氧化锌和硬脂酸镁导入混料机中，在300r/min的转速下搅拌20min，再超声振荡分散20min，得到材料二；
c、向材料二中加入润滑剂、改性纳米结晶纤维素和改性生石灰，搅拌反应30min，得到材料三；
d、将材料一、材料三导入双螺旋杆机中，再加入邻苯二甲酸二丁酯、助熔剂、阻燃剂和抗氧剂，在140℃下，以100r/min的转速搅拌反应2h，挤出成型，即可得到成品。
步骤b的改性膨润土的制备方法为：将膨润土、硅烷偶联剂、乙醇溶液混合，在80℃下搅拌反应3h，再过滤、用蒸馏水洗涤，加入十四烷基三甲基溴化铵，送入超临界CO2反应釜中，在温度为50℃、压强为8-15MPa下，通入二氧化碳反应50min，再依次用蒸馏水、无水乙醇洗涤，在60℃干燥1h，即可得到改性膨润土。
步骤c的润滑剂为硬脂酰胺、硬脂酸锌、脂肪酸、甲基硅油和液体石蜡的混合。
步骤c的改性纳米结晶纤维素的制备方法为：将γ―(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷与丙酮溶液混合搅拌均匀，再加入纳米结晶纤维素，在80℃下，以160r/min的速度搅拌20min，即可得到改性纳米结晶纤维素。
步骤c的改性生石灰的制备方法为：将脂肪醇、无水乙醇、生石灰混合搅拌，经过滤、干燥、粉碎，与酪蛋白和混合均匀，调节体系pH值至6，再加入琥珀酸酐，调节体系pH值至8，经喷雾干燥，即可得到改性生石灰。
实施例3
一种电缆绝缘材料，包括以下重量份的原料：乙烯-醋酸乙烯共聚物39份、环氧树脂33份、氯丁橡胶24份、氢化丁腈橡胶27份、高密度聚乙烯23份、改性膨润土46份、改性纳米结晶纤维素51份、改性生石灰29份、二氧化钛32份、氧化锌23份、硬脂酸镁17份、邻苯二甲酸二丁酯28份、助熔剂15份、阻燃剂20份、润滑剂17份和抗氧剂19份。
一种电缆绝缘材料的制备方法，包括以下制备步骤：
a、将氯丁橡胶、氢化丁腈橡胶和高密度聚乙烯混合导入密炼机中，在350℃密炼3h，再降温至200℃，加入乙烯-醋酸乙烯共聚物、环氧树脂，在机械搅拌下反应2h，得到材料一；
b、将改性膨润土、二氧化钛、氧化锌和硬脂酸镁导入混料机中，在400r/min的转速下搅拌30min，再超声振荡分散25min，得到材料二；
c、向材料二中加入润滑剂、改性纳米结晶纤维素和改性生石灰，搅拌反应40min，得到材料三；
d、将材料一、材料三导入双螺旋杆机中，再加入邻苯二甲酸二丁酯、助熔剂、阻燃剂和抗氧剂，在160℃下，以120r/min的转速搅拌反应3h，挤出成型，即可得到成品。
步骤b的改性膨润土的制备方法为：将膨润土、硅烷偶联剂、乙醇溶液混合，在90℃下搅拌反应5h，再过滤、用蒸馏水洗涤，加入十四烷基三甲基溴化铵，送入超临界CO2反应釜中，在温度为55℃、压强为15MPa下，通入二氧化碳反应60min，再依次用蒸馏水、无水乙醇洗涤，在80℃干燥2h，即可得到改性膨润土。
步骤c的润滑剂为硬脂酰胺、硬脂酸锌、脂肪酸、甲基硅油和液体石蜡的混合。
步骤c的改性纳米结晶纤维素的制备方法为：将γ―(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷与丙酮溶液混合搅拌均匀，再加入纳米结晶纤维素，在100℃下，以180r/min的速度搅拌20min，即可得到改性纳米结晶纤维素。
步骤c的改性生石灰的制备方法为：将脂肪醇、无水乙醇、生石灰混合搅拌，经过滤、干燥、粉碎，与酪蛋白和混合均匀，调节体系pH值至7，再加入琥珀酸酐，调节体系pH值至9，经喷雾干燥，即可得到改性生石灰。
检测以上实施例制备的成品，得到以下检测数据：
表一：
项目 实施例1 实施例2 实施例3
拉伸强度（MPa） 23 22 22
断裂伸长率（%） 360 380 350
阻燃等级 V-0 V-0 V-0
电导率 0.5 0.4 0.4
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 (8)

1.一种电缆绝缘材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：乙烯-醋酸乙烯共聚物35-48份、环氧树脂28-36份、氯丁橡胶22-27份、氢化丁腈橡胶24-32份、高密度聚乙烯18-26份、改性膨润土35-46份、改性纳米结晶纤维素43-55份、改性生石灰27-33份、二氧化钛24-32份、氧化锌18-26份、硬脂酸镁17-25份、邻苯二甲酸二丁酯24-35份、助熔剂15-19份、阻燃剂18-22份、润滑剂13-17份和抗氧剂14-20份。
2.根据权利要求1所述的一种电缆绝缘材料，其特征在于，所述绝缘材料包括以下重量份的原料：乙烯-醋酸乙烯共聚物35-42份、环氧树脂28-33份、氯丁橡胶24-27份、氢化丁腈橡胶24-30份、高密度聚乙烯23-26份、改性膨润土38-46份、改性纳米结晶纤维素43-51份、改性生石灰29-33份、二氧化钛27-32份、氧化锌23-26份、硬脂酸镁17-22份、邻苯二甲酸二丁酯24-31份、助熔剂15-18份、阻燃剂18-20份、润滑剂15-17份和抗氧剂16-20份。
3.根据权利要求1所述的一种电缆绝缘材料，其特征在于，所述绝缘材料包括以下重量份的原料：乙烯-醋酸乙烯共聚物39份、环氧树脂33份、氯丁橡胶24份、氢化丁腈橡胶27份、高密度聚乙烯23份、改性膨润土46份、改性纳米结晶纤维素51份、改性生石灰29份、二氧化钛32份、氧化锌23份、硬脂酸镁17份、邻苯二甲酸二丁酯28份、助熔剂15份、阻燃剂20份、润滑剂17份和抗氧剂19份。
4.权利要求1-3任一项所述的一种电缆绝缘材料的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：
a、将氯丁橡胶、氢化丁腈橡胶和高密度聚乙烯混合导入密炼机中，在330-350℃密炼2-3h，再降温至180-200℃，加入乙烯-醋酸乙烯共聚物、环氧树脂，在机械搅拌下反应1-2h，得到材料一；
b、将改性膨润土、二氧化钛、氧化锌和硬脂酸镁导入混料机中，在300-400r/min的转速下搅拌20-30min，再超声振荡分散20-25min，得到材料二；
c、向材料二中加入润滑剂、改性纳米结晶纤维素和改性生石灰，搅拌反应30-40min，得到材料三；
d、将材料一、材料三导入双螺旋杆机中，再加入邻苯二甲酸二丁酯、助熔剂、阻燃剂和抗氧剂，在140-160℃下，以100-120r/min的转速搅拌反应2-3h，挤出成型，即可得到成品。
5.根据权利要求4所述的一种电缆绝缘材料的制备方法，其特征在于，所述步骤b的改性膨润土的制备方法为：将膨润土、硅烷偶联剂、乙醇溶液混合，在80-90℃下搅拌反应3-5h，再过滤、用蒸馏水洗涤，加入十四烷基三甲基溴化铵，送入超临界CO2反应釜中，在温度为50-55℃、压强为8-15MPa下，通入二氧化碳反应50-60min，再依次用蒸馏水、无水乙醇洗涤，在60-80℃干燥1-2h，即可得到改性膨润土。
6.根据权利要求4所述的一种电缆绝缘材料的制备方法，其特征在于，所述步骤c的润滑剂为硬脂酰胺、油酸酰胺、硅酮胶、硬脂酸钙、硬脂酸锌、脂肪酸、甲基硅油和液体石蜡中的任一种或几种的混合。
7.根据权利要求4所述的一种电缆绝缘材料的制备方法，其特征在于，所述步骤c的改性纳米结晶纤维素的制备方法为：将γ―(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷与丙酮溶液混合搅拌均匀，再加入纳米结晶纤维素，在80-100℃下，以160-180r/min的速度搅拌20-30min，即可得到改性纳米结晶纤维素。
8.根据权利要求4所述的一种电缆绝缘材料的制备方法，其特征在于，所述步骤c的改性生石灰的制备方法为：将脂肪醇、无水乙醇、生石灰混合搅拌，经过滤、干燥、粉碎，与酪蛋白和混合均匀，调节体系pH值至6-7，再加入琥珀酸酐，调节体系pH值至8-9，经喷雾干燥，即可得到改性生石灰。
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