CN108864708A - 一种耐酸碱抗腐蚀电缆材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于电缆材料技术领域，尤其是一种耐酸碱抗腐蚀电缆材料及其制备方法，所述耐酸碱抗腐蚀电缆材料，包括以下原料：甲基乙烯基硅橡胶、三元乙丙橡胶、乙烯‑醋酸乙烯共聚物、4‑氨基‑6‑甲氧基嘧啶、N‑（甲氧基甲基）‑2‑丙烯酰胺、乙氧基化甲基葡萄糖倍半硬脂酸酯、锌粉、三聚磷酸钠、硫酸钡、阻燃剂、钛酸酯偶联剂。本发明制备的电缆材料在保持硅橡胶的高绝缘性和良好的耐高低温性的同时，具有良好阻燃性能和机械性能，且耐酸碱腐蚀性获得了显著的提高，可长期在酸碱及极端温度条件下使用，使用寿命长。
Description
技术领域
本发明涉及电缆材料技术领域，尤其涉及一种耐酸碱抗腐蚀电缆材料及其制备方法。
背景技术
电缆通常是由几根或几组导线（每组至少两根）绞合而成的类似绳索，每组导线之间相互绝缘，并常围绕着一根中心扭成，整个外面包有高度绝缘的覆盖层，具有内通电，外绝缘的特征。随着社会的发展，电缆的用量越来越大，在实际应用中，电缆不仅用在室内，更多的用在室外，包括极端温度条件，各种恶劣环境与天气的影响（如受日晒、雨淋、冰冻等），以及各种施工环境的影响（如被拖拽、弯曲、压碾），从而造成不同程度的机械损伤。近些年，由电缆引发火灾的次数直线上升，据不完全统计42%以上火灾是由于电缆损坏引起的。电缆使用过程中，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材料的性能要求极高，要求其具备高绝缘性和耐高低温性。目前市售的绝缘、耐高低温性综合较好的电缆材料主要为硅橡胶电缆材料，但是硅橡胶电缆材料普遍存在耐酸碱性差，加工成型性差，使用寿命有限，使用一段时间后容易出现破损、断裂等问题。基于上述陈述，本发明提出了一种耐酸碱抗腐蚀电缆材料及其制备方法。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中硅橡胶电缆材料普遍存在耐酸碱性差，加工成型性差，使用寿命有限，使用一段时间后容易出现破损、断裂的问题，而提出的一种耐酸碱抗腐蚀电缆材料及其制备方法。
一种耐酸碱抗腐蚀电缆材料，包括以下重量份的原料：甲基乙烯基硅橡胶40～60份、三元乙丙橡胶18～30份、乙烯-醋酸乙烯共聚物8～15份、4-氨基-6-甲氧基嘧啶2～3份、N-（甲氧基甲基）-2-丙烯酰胺2～9份、乙氧基化甲基葡萄糖倍半硬脂酸酯5～12份、锌粉1～3份、三聚磷酸钠3～8份、硫酸钡3～6份、阻燃剂2～5份、钛酸酯偶联剂1～3份。
优选的，所述耐酸碱抗腐蚀电缆材料，包括以下重量份的原料：甲基乙烯基硅橡胶45～55份、三元乙丙橡胶20～28份、乙烯-醋酸乙烯共聚物10～14份、4-氨基-6-甲氧基嘧啶2.2～2.8份、N-（甲氧基甲基）-2-丙烯酰胺2.2～8.4份、乙氧基化甲基葡萄糖倍半硬脂酸酯6～10份、锌粉1.5～2.5份、三聚磷酸钠4～7份、硫酸钡4～5份、阻燃剂3～4份、钛酸酯偶联剂1.5～2.5份。
优选的，所述4-氨基-6-甲氧基嘧啶和N-（甲氧基甲基）-2-丙烯酰胺的质量比为1:1～3。
优选的，所述耐酸碱抗腐蚀电缆材料，包括以下重量份的原料：甲基乙烯基硅橡胶50份、三元乙丙橡胶24份、乙烯-醋酸乙烯共聚物12份、4-氨基-6-甲氧基嘧啶2.5份、N-（甲氧基甲基）-2-丙烯酰胺5份、乙氧基化甲基葡萄糖倍半硬脂酸酯8份、锌粉2份、三聚磷酸钠5份、硫酸钡4.5份、阻燃剂3.5份、钛酸酯偶联剂2份。
优选的，所述阻燃剂为硼酸锌、氧化锑和氢氧化铝的组合物，且硼酸锌、氧化锑和氢氧化铝的质量比为5:1:2.2。
本发明还提出了一种耐酸碱抗腐蚀电缆材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、将所述比重的4-氨基-6-甲氧基嘧啶和N-（甲氧基甲基）-2-丙烯酰胺共同加入到电磁搅拌器中，加入4-氨基-6-甲氧基嘧啶和N-（甲氧基甲基）-2-丙烯酰胺总质量3.2倍的水，于65℃的温度下电磁搅拌20min，然后旋转蒸干即得改性混合物A；
S2、按所述比重锌粉、三聚磷酸钠和硫酸钡共同加入到研磨机中，研磨混合10min后，加入乙氧基化甲基葡萄糖倍半硬脂酸酯，以800r/min的转速搅拌混合均匀即得混合物B；
S3、将步骤S1中所得的改性混合物A加入到步骤S2中所得的混合物B中，继续以800r/min的转速搅拌20min，再与所述比重的甲基乙烯基硅橡胶、三元乙丙橡胶、乙烯-醋酸乙烯共聚物、阻燃剂和钛酸酯偶联剂共同加入到开炼机中，控制开炼机混炼的辊筒转速25r/min，速比为1:1.2，混炼30min，得混合物C；
S4、将步骤S3中所得的混合物C置于平板硫化机上，硫化即得耐酸碱抗腐蚀电缆材料。
本发明提出的一种耐酸碱抗腐蚀电缆材料，具有以下有益效果：
1、本发明将4-氨基-6-甲氧基嘧啶和N-（甲氧基甲基）-2-丙烯酰胺进行预处理得改性混合物A，将锌粉、三聚磷酸钠、硫酸钡和乙氧基化甲基葡萄糖倍半硬脂酸酯进行预处理的混合物B；再利用改性混合物A对混合物B进行改性处理，最后与配方中剩余原料混合开炼、硫化即得耐酸碱抗腐蚀电缆材料，本发明制备的电缆材料在保持硅橡胶的高绝缘性和良好的耐高低温性的同时，具有良好阻燃性能和机械性能，且耐酸碱腐蚀性获得了显著的提高，可长期在酸碱及极端温度条件下使用，使用寿命长。
2、本发明将锌粉、三聚磷酸钠、硫酸钡和乙氧基化甲基葡萄糖倍半硬脂酸酯预混合制成防水性、密封性和屏蔽阻隔性好的混合物B，再利用4-氨基-6-甲氧基嘧啶和N-（甲氧基甲基）-2-丙烯酰胺共同制成的改性混合物A对其进行改性，提高了混合物B与配方中其他原料的分散混合能力及表面结合能力，原料分子相互重叠进而对水分及腐蚀性介质进行有效阻隔，起到良好的耐酸碱抗腐蚀性；本发明所制备的电缆材料经酸腐蚀（98%的硫酸浸泡30d）和碱腐蚀（30%的氢氧化钠浸泡30d）后抗张强度降低率仅为2.0%和1.3%，抗张强度变化不明显。
3、本发明配方科学、配比严谨，所得电缆材料耐酸碱腐蚀性好，加工成型性好，解决了现有技术中硅橡胶电缆材料普遍存在耐酸碱性差，加工成型性差，使用寿命有限，使用一段时间后容易出现破损、断裂的问题，其制备方法简单，制备条件温和，易于工业化生产，可得广泛应用。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。
按表1实施例一～十六中所示的各原料的重量份，按下述制备方法，分别制备所需的耐酸碱抗腐蚀电缆材料。
一种耐酸碱抗腐蚀电缆材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、将所述比重的4-氨基-6-甲氧基嘧啶和N-（甲氧基甲基）-2-丙烯酰胺共同加入到电磁搅拌器中，加入4-氨基-6-甲氧基嘧啶和N-（甲氧基甲基）-2-丙烯酰胺总质量3.2倍的水，于65℃的温度下电磁搅拌20min，然后旋转蒸干即得改性混合物A；
S2、按所述比重锌粉、三聚磷酸钠和硫酸钡共同加入到研磨机中，研磨混合10min后，加入乙氧基化甲基葡萄糖倍半硬脂酸酯，以800r/min的转速搅拌混合均匀即得混合物B；
S3、将步骤S1中所得的改性混合物A加入到步骤S2中所得的混合物B中，继续以800r/min的转速搅拌20min，再与所述比重的甲基乙烯基硅橡胶、三元乙丙橡胶、乙烯-醋酸乙烯共聚物、阻燃剂和钛酸酯偶联剂共同加入到开炼机中，控制开炼机混炼的辊筒转速25r/min，速比为1:1.2，混炼30min，得混合物C；
S4、将步骤S3中所得的混合物C置于平板硫化机上，硫化即得耐酸碱抗腐蚀电缆材料。
表1：
注表中A为甲基乙烯基硅橡胶；B为三元乙丙橡胶；C为乙烯-醋酸乙烯共聚物；D为4-氨基-6-甲氧基嘧啶；E为N-（甲氧基甲基）-2-丙烯酰胺；F为乙氧基化甲基葡萄糖倍半硬脂酸酯；G为锌粉；H为三聚磷酸钠；I为硫酸钡；J为阻燃剂（即硼酸锌、氧化锑和氢氧化铝的组合物，且硼酸锌、氧化锑和氢氧化铝的质量比为5:1:2.2）；K为钛酸酯偶联剂。
分别测试上述制备的电缆材料的性能，并将上述制备的电缆材料置于温度为200℃，湿度为95%的耐腐蚀试验箱中，进行酸腐蚀（98%的硫酸浸泡30d）和碱腐蚀（30%的氢氧化钠浸泡30d），然后对腐蚀后的电缆材料进行性能检测，计算腐蚀后的抗张强度降低率，得出如下结果：
表2：
由表2可知：本发明实施例一～三中制备的电缆材料的耐高低温性良好，最低能耐-68℃低温，最高能耐250℃高温，抗张强度高达14.5Mpa，经酸腐蚀（98%的硫酸浸泡30d）和碱腐蚀（30%的氢氧化钠浸泡30d）后抗张强度降低率低，抗张强度变化不明显，综合性能优良。
由本发明实施例三和对比例一、二可知，本发明实施例三采用4-氨基-6-甲氧基嘧啶和N-（甲氧基甲基）-2-丙烯酰胺复配后对锌粉、三聚磷酸钠、硫酸钡和乙氧基化甲基葡萄糖倍半硬脂酸酯的混合物B进行改性，所制备的电缆材料的抗张强度和耐腐蚀性能明显优于对比例一、二中单独采用4-氨基-6-甲氧基嘧啶或N-（甲氧基甲基）-2-丙烯酰胺进行改性所制备的电缆材料。
由本发明对比例三、四可知：当4-氨基-6-甲氧基嘧啶和N-（甲氧基甲基）-2-丙烯酰胺的质量比大于3:2或1:4.5时，所制备的电缆材料的综合性能与对比例一、二相近，综合性能不理想。
由本发明实施例三～十二可知，当4-氨基-6-甲氧基嘧啶和N-（甲氧基甲基）-2-丙烯酰胺的质量比为1:0.66～4.5时，所制备的电缆材料的抗张强度和耐腐蚀性能较对比例一～四有所提高，尤其当4-氨基-6-甲氧基嘧啶和N-（甲氧基甲基）-2-丙烯酰胺的质量比为1:1～3时，所制备的电缆材料的抗张强度为12.5～14.3Mpa，经酸腐蚀（98%的硫酸浸泡30d）和碱腐蚀（30%的氢氧化钠浸泡30d）后抗张强度降低率为3.6～2.2%和2.8～1.5%，抗张强度变化不明显，力学性能和耐酸碱腐蚀性能显著提高，
优选4-氨基-6-甲氧基嘧啶和N-（甲氧基甲基）-2-丙烯酰胺的质量比为1:2，所制备的电缆材料抗张强度高达14.3Mpa，且经酸腐蚀（98%的硫酸浸泡30d）和碱腐蚀（30%的氢氧化钠浸泡30d）后，其抗张强度降低率仅为2.2%和1.5%，耐酸碱腐蚀性好，力学性能优良，综合性能最佳。
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 (6)
1.一种耐酸碱抗腐蚀电缆材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：甲基乙烯基硅橡胶40～60份、三元乙丙橡胶18～30份、乙烯-醋酸乙烯共聚物8～15份、4-氨基-6-甲氧基嘧啶2～3份、N-（甲氧基甲基）-2-丙烯酰胺2～9份、乙氧基化甲基葡萄糖倍半硬脂酸酯5～12份、新粉1～3份、三聚磷酸钠3～8份、硫酸钡3～6份、阻燃剂2～5份、钛酸酯偶联剂1～3份。
2.根据权利要求1所述的一种耐酸碱抗腐蚀电缆材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：甲基乙烯基硅橡胶45～55份、三元乙丙橡胶20～28份、乙烯-醋酸乙烯共聚物10～14份、4-氨基-6-甲氧基嘧啶2.2～2.8份、N-（甲氧基甲基）-2-丙烯酰胺2.2～8.4份、乙氧基化甲基葡萄糖倍半硬脂酸酯6～10份、锌粉1.5～2.5份、三聚磷酸钠4～7份、硫酸钡4～5份、阻燃剂3～4份、钛酸酯偶联剂1.5～2.5份。
3.根据权利要求1或2所述的一种耐酸碱抗腐蚀电缆材料，其特征在于，所述4-氨基-6-甲氧基嘧啶和N-（甲氧基甲基）-2-丙烯酰胺的质量比为1:1～3。
4.根据权利要求1或2所述的一种耐酸碱抗腐蚀电缆材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：甲基乙烯基硅橡胶50份、三元乙丙橡胶24份、乙烯-醋酸乙烯共聚物12份、4-氨基-6-甲氧基嘧啶2.5份、N-（甲氧基甲基）-2-丙烯酰胺5份、乙氧基化甲基葡萄糖倍半硬脂酸酯8份、锌粉2份、三聚磷酸钠5份、硫酸钡4.5份、阻燃剂3.5份、钛酸酯偶联剂2份。
5.根据权利要求1或2所述的一种耐酸碱抗腐蚀电缆材料，其特征在于，所述阻燃剂为硼酸锌、氧化锑和氢氧化铝的组合物，且硼酸锌、氧化锑和氢氧化铝的质量比为5:1:2.2。
6.根据权利要求1-5任一项所述的耐酸碱抗腐蚀电缆材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将所述比重的4-氨基-6-甲氧基嘧啶和N-（甲氧基甲基）-2-丙烯酰胺共同加入到电磁搅拌器中，加入4-氨基-6-甲氧基嘧啶和N-（甲氧基甲基）-2-丙烯酰胺总质量3.2倍的水，于65℃的温度下电磁搅拌20min，然后旋转蒸干即得改性混合物A；
S2、按所述比重锌粉、三聚磷酸钠和硫酸钡共同加入到研磨机中，研磨混合10min后，加入乙氧基化甲基葡萄糖倍半硬脂酸酯，以800r/min的转速搅拌混合均匀即得混合物B；
S3、将步骤S1中所得的改性混合物A加入到步骤S2中所得的混合物B中，继续以800r/min的转速搅拌20min，再与所述比重的甲基乙烯基硅橡胶、三元乙丙橡胶、乙烯-醋酸乙烯共聚物、阻燃剂和钛酸酯偶联剂共同加入到开炼机中，控制开炼机混炼的辊筒转速25r/min，速比为1:1.2，混炼30min，得混合物C；
S4、将步骤S3中所得的混合物C置于平板硫化机上，硫化即得耐酸碱抗腐蚀电缆材料。
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