CN108892822A - 一种潜油电缆 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种潜油电缆，包括缆芯和包覆在缆芯外侧的护套层；所述护套层的原料包括：丁腈橡胶、聚氯乙烯、氯醇橡胶、尼龙、硬脂酸、氧化锌、硫磺、交联剂DB、环氧树脂、高岭土、水滑石、改性氧化石墨烯、氢氧化镁、碳纳米管、热稳定剂、桐油酸酐、双酚A‑双(二苯基磷酸酯)、二乙二醇丁醚醋酸酯、促进剂、防老剂。本发明提出的潜油电缆，其强度高，耐高温性、耐油性能优异，耐老化性能好，使用寿命长。

Description

一种潜油电缆
技术领域
本发明涉及电缆技术领域，尤其涉及一种潜油电缆。
背景技术
油田潜油电泵生产油井是将电动潜油泵下到油井深处抽油，电动潜油泵的电力由潜油电缆提供。随着国内国际市场对潜油泵电缆的使用，石油开采的需求，潜油电缆使用量日益剧增。由于潜油电缆要下到油井中，其经常处于高温、高压，以及含水、油、气等腐蚀性很强的油井环境中，这就要求其具有绝缘、耐压、防水防腐、阻燃和耐老化等性能。但是，现有的潜油电缆存在阻燃性能不是很好，耐油性、耐高温性和耐老化性能欠佳的缺陷，限制了其应用。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种潜油电缆，其强度高，耐高温性、耐油性能优异，耐老化性能好，使用寿命长。
本发明提出的一种潜油电缆，包括缆芯和包覆在缆芯外侧的护套层；所述护套层的原料按重量份包括：丁腈橡胶100份、聚氯乙烯25-32份、氯醇橡胶10-25份、尼龙4-11份、硬脂酸0.8-1.5份、氧化锌1-3份、硫磺0.8-1.2份、交联剂DB 0.3-1.2份、环氧树脂3-12份、高岭土3-11份、水滑石2-7份、改性氧化石墨烯6-13份、氢氧化镁2-7份、碳纳米管3-12份、热稳定剂5-11份、桐油酸酐2-10份、双酚A-双(二苯基磷酸酯)2-8.7份、二乙二醇丁醚醋酸酯5-12.5份、促进剂0.1-0.28份、防老剂0.5-1.2份。
优选地，所述丁腈橡胶中，丙烯腈含量为35-42wt％。
优选地，所述改性氧化石墨烯按照以下工艺进行制备：按重量份将12-28份氧化石墨烯与1-2份硅烷偶联剂KH-560混合均匀，在100-120℃下搅拌反应3-4.5h，加入12-17份环氧菜籽油和3-9份9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物，在140-150℃下搅拌反应50-135min，反应结束后静置、过滤、洗涤、干燥得到物料A；按重量份将6-13份物料A与3-11份醋酸酐混合，然后在120-135℃下反应3-5h，反应结束后洗涤、减压蒸馏得到所述改性氧化石墨烯。
优选地，所述碳纳米管为稀土氧化物掺杂的碳纳米管；所述稀土氧化物为氧化镧或者氧化铈。
优选地，所述热稳定剂为硬脂酸钙、硬脂酸锌、季戊四醇、β-二酮中的一种或者多种与氰尿酸镧的混合物。
优选地，所述护套层的原料按重量份包括：丁腈橡胶100份、聚氯乙烯29份、氯醇橡胶18份、尼龙7份、硬脂酸1份、氧化锌2份、硫磺0.9份、交联剂DB 0.7份、环氧树脂6份、高岭土5份、水滑石6份、改性氧化石墨烯12份、氢氧化镁4.6份、碳纳米管7.3份、硬脂酸钙0.5份、硬脂酸锌1.2份、季戊四醇2份、β-二酮0.3份、氰尿酸镧2.6份、桐油酸酐6.9份、双酚A-双(二苯基磷酸酯)4.4份、二乙二醇丁醚醋酸酯6.8份、促进剂TT 0.21份、防老剂D 0.81份。
本发明所述潜油电缆，其护套层原料中，以丁腈橡胶为主料，同时加入了聚氯乙烯、氯醇橡胶、尼龙与其配合，使四者发挥协同作用，提高了护套层的耐老化性、抗疲劳性、热稳定性、耐腐蚀性和耐油性；以氧化锌、硫磺、交联剂DB和促进剂为硫化体系，并调节了硫化体系在护套层中的用量，延长了体系的正硫化时间，提高了护套层的拉伸强度、撕裂强度、拉断伸长率和硬度，使护套层的拉伸强度达到22.49MPa以上，撕裂强度达到39.78KN/m以上，并大幅提升了护套层的耐热老化性能、耐油性能和耐高温性；加入了环氧树脂并具体选择了桐油酸酐为固化剂，在体系中原位聚合成了平均直径为150nm的纤维，显著提高了护套层的撕裂强度、定伸应力、柔韧性和电绝缘性；优选方式，改性氧化石墨烯的制备过程中，首先采用了硅烷偶联剂KH-560对氧化石墨烯进行了改性，从而将环氧基引入到了氧化石墨烯的表面，之后加入环氧菜籽油和9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物，通过控制反应的条件，使9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物中的P-H键与氧化石墨烯表面以及环氧菜籽油中的环氧基发生了反应，得到了物料A，将物料A与醋酸酐混合后，醋酸酐与物料A发生了酯化反应得到了改性氧化石墨烯，将其加入体系中，一方面与体系中的高岭土、水滑石、氢氧化镁、碳纳米管配合，赋予护套层优异的强度和耐热性，进一步与双酚A-双(二苯基磷酸酯)配合，能使护套层的热失重速率降低，成炭率增加，起到优异的阻燃抑烟效果，另一方面，与体系中的双酚A-双(二苯基磷酸酯)、己二酸二乙二醇单丁醚配合，起到了优异的增韧效果，赋予护套层优异的韧性，克服了因聚氯乙烯的加入引起的韧性降低的缺陷。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
本发明提出的一种潜油电缆，包括缆芯和包覆在缆芯外侧的护套层；所述护套层的原料按重量份包括：丁腈橡胶100份、聚氯乙烯32份、氯醇橡胶10份、尼龙11份、硬脂酸0.8份、氧化锌3份、硫磺0.8份、交联剂DB 1.2份、环氧树脂3份、高岭土11份、水滑石2份、改性氧化石墨烯13份、氢氧化镁2份、碳纳米管12份、热稳定剂5份、桐油酸酐10份、双酚A-双(二苯基磷酸酯)2份、二乙二醇丁醚醋酸酯12.5份、促进剂0.1份、防老剂0.5份。
实施例2
本发明提出的一种潜油电缆，包括缆芯和包覆在缆芯外侧的护套层；所述护套层的原料按重量份包括：丁腈橡胶100份、聚氯乙烯25份、氯醇橡胶25份、尼龙4份、硬脂酸1.5份、氧化锌1份、硫磺1.2份、交联剂DB 0.3份、环氧树脂12份、高岭土3份、水滑石7份、改性氧化石墨烯6份、氢氧化镁7份、碳纳米管3份、热稳定剂11份、桐油酸酐2份、双酚A-双(二苯基磷酸酯)8.7份、二乙二醇丁醚醋酸酯5份、促进剂0.28份、防老剂1.2份。
实施例3
本发明提出的一种潜油电缆，包括缆芯和包覆在缆芯外侧的护套层；所述护套层的原料按重量份包括：丁腈橡胶100份、聚氯乙烯27份、氯醇橡胶21份、尼龙6份、硬脂酸1.2份、氧化锌1.3份、硫磺1.1份、交联剂DB 0.6份、环氧树脂10份、高岭土5份、水滑石6.2份、改性氧化石墨烯7份、氢氧化镁5.8份、碳纳米管4.2份、热稳定剂10份、桐油酸酐3.2份、双酚A-双(二苯基磷酸酯)8份、二乙二醇丁醚醋酸酯5.9份、促进剂0.22份、防老剂0.7份；
其中，所述丁腈橡胶中，丙烯腈含量为42wt％；
所述改性氧化石墨烯按照以下工艺进行制备：按重量份将12份氧化石墨烯与1份硅烷偶联剂KH-560混合均匀，在120℃下搅拌反应3h，加入17份环氧菜籽油和3份9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物，在150℃下搅拌反应50min，反应结束后静置、过滤、洗涤、干燥得到物料A；按重量份将13份物料A与3份醋酸酐混合，然后在135℃下反应3h，反应结束后洗涤、减压蒸馏得到所述改性氧化石墨烯；
所述碳纳米管为稀土氧化物掺杂的碳纳米管；所述稀土氧化物为氧化镧；
所述热稳定剂为硬脂酸钙与氰尿酸镧的混合物，且硬脂酸钙与氰尿酸镧的重量比为3：2。
实施例4
本发明提出的一种潜油电缆，包括缆芯和包覆在缆芯外侧的护套层；所述护套层的原料按重量份包括：丁腈橡胶100份、聚氯乙烯30份、氯醇橡胶14份、尼龙10份、硬脂酸0.9份、氧化锌2.5份、硫磺0.9份、交联剂DB 1份、环氧树脂6份、高岭土9.3份、水滑石4份、改性氧化石墨烯11份、氢氧化镁2.9份、碳纳米管11份、热稳定剂6.2份、桐油酸酐8.3份、双酚A-双(二苯基磷酸酯)2.9份、二乙二醇丁醚醋酸酯12份、促进剂0.13份、防老剂1份；
其中，所述丁腈橡胶中，丙烯腈含量为35wt％；
所述改性氧化石墨烯按照以下工艺进行制备：按重量份将28份氧化石墨烯与2份硅烷偶联剂KH-560混合均匀，在100℃下搅拌反应4.5h，加入12份环氧菜籽油和9份9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物，在140℃下搅拌反应135min，反应结束后静置、过滤、洗涤、干燥得到物料A；按重量份将6份物料A与11份醋酸酐混合，然后在120℃下反应5h，反应结束后洗涤、减压蒸馏得到所述改性氧化石墨烯；
所述碳纳米管为稀土氧化物掺杂的碳纳米管；所述稀土氧化物为氧化铈；
所述热稳定剂为硬脂酸钙与氰尿酸镧的混合物，且硬脂酸钙与氰尿酸镧的重量比为3：2。
实施例5
本发明提出的一种潜油电缆，包括缆芯和包覆在缆芯外侧的护套层；所述护套层的原料按重量份包括：丁腈橡胶100份、聚氯乙烯29份、氯醇橡胶18份、尼龙7份、硬脂酸1份、氧化锌2份、硫磺0.9份、交联剂DB 0.7份、环氧树脂6份、高岭土5份、水滑石6份、改性氧化石墨烯12份、氢氧化镁4.6份、碳纳米管7.3份、硬脂酸钙0.5份、硬脂酸锌1.2份、季戊四醇2份、β-二酮0.3份、氰尿酸镧2.6份、桐油酸酐6.9份、双酚A-双(二苯基磷酸酯)4.4份、二乙二醇丁醚醋酸酯6.8份、促进剂TT 0.21份、防老剂D 0.81份；
其中，所述丁腈橡胶中，丙烯腈含量为38wt％；
所述改性氧化石墨烯按照以下工艺进行制备：按重量份将19份氧化石墨烯与1.5份硅烷偶联剂KH-560混合均匀，在112℃下搅拌反应3.8h，加入16份环氧菜籽油和7份9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物，在145℃下搅拌反应90min，反应结束后静置、过滤、洗涤、干燥得到物料A；按重量份将11份物料A与8份醋酸酐混合，然后在128℃下反应4.2h，反应结束后洗涤、减压蒸馏得到所述改性氧化石墨烯；
所述碳纳米管为氧化镧掺杂的碳纳米管。
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)

1.一种潜油电缆，其特征在于，包括缆芯和包覆在缆芯外侧的护套层；所述护套层的原料按重量份包括：丁腈橡胶100份、聚氯乙烯25-32份、氯醇橡胶10-25份、尼龙4-11份、硬脂酸0.8-1.5份、氧化锌1-3份、硫磺0.8-1.2份、交联剂DB 0.3-1.2份、环氧树脂3-12份、高岭土3-11份、水滑石2-7份、改性氧化石墨烯6-13份、氢氧化镁2-7份、碳纳米管3-12份、热稳定剂5-11份、桐油酸酐2-10份、双酚A-双(二苯基磷酸酯)2-8.7份、二乙二醇丁醚醋酸酯5-12.5份、促进剂0.1-0.28份、防老剂0.5-1.2份。
2.根据权利要求1所述潜油电缆，其特征在于，所述丁腈橡胶中，丙烯腈含量为35-42wt％。
3.根据权利要求1或2所述潜油电缆，其特征在于，所述改性氧化石墨烯按照以下工艺进行制备：按重量份将12-28份氧化石墨烯与1-2份硅烷偶联剂KH-560混合均匀，在100-120℃下搅拌反应3-4.5h，加入12-17份环氧菜籽油和3-9份9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物，在140-150℃下搅拌反应50-135min，反应结束后静置、过滤、洗涤、干燥得到物料A；按重量份将6-13份物料A与3-11份醋酸酐混合，然后在120-135℃下反应3-5h，反应结束后洗涤、减压蒸馏得到所述改性氧化石墨烯。
4.根据权利要求1-3中任一项所述潜油电缆，其特征在于，所述碳纳米管为稀土氧化物掺杂的碳纳米管；所述稀土氧化物为氧化镧或者氧化铈。
5.根据权利要求1-4中任一项所述潜油电缆，其特征在于，所述热稳定剂为硬脂酸钙、硬脂酸锌、季戊四醇、β-二酮中的一种或者多种与氰尿酸镧的混合物。
6.根据权利要求1-5中任一项所述潜油电缆，其特征在于，所述护套层的原料按重量份包括：丁腈橡胶100份、聚氯乙烯29份、氯醇橡胶18份、尼龙7份、硬脂酸1份、氧化锌2份、硫磺0.9份、交联剂DB 0.7份、环氧树脂6份、高岭土5份、水滑石6份、改性氧化石墨烯12份、氢氧化镁4.6份、碳纳米管7.3份、硬脂酸钙0.5份、硬脂酸锌1.2份、季戊四醇2份、β-二酮0.3份、氰尿酸镧2.6份、桐油酸酐6.9份、双酚A-双(二苯基磷酸酯)4.4份、二乙二醇丁醚醋酸酯6.8份、促进剂TT 0.21份、防老剂D 0.81份。
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