CN110229527A - 一种耐高温抗老化电缆材料及其制备方法 - Google Patents

一种耐高温抗老化电缆材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种耐高温抗老化电缆材料及其制备方法，涉及电缆材料加工技术领域。所述耐高温抗老化电缆材料由以下重量份的原料制成：氟硅橡胶20‑22份、丁晴橡胶12‑15份、聚对苯二甲酸乙二醇酯15‑18份、双酚A树脂8‑10份、硅灰石粉4‑6份、乙烯基三丁酮肟基硅烷2‑3份、凹凸棒土2‑4份、乙二胺四亚甲基膦酸1‑3份、双(3，5‑三级丁基‑4‑羟基苯基)硫醚1‑3份、四乙基溴化铵2‑3份、玄武岩纤维2‑3份、抗氧化剂0.8‑1.2份、阻燃剂1‑2份。本发明克服了现有技术的不足，提高传统橡胶电缆的耐高温性能，使材料在长期高温的工作条件下保持较优的力学性能，同时有效减缓材料的高温老化速度，延长产品的使用寿命，提升产品品质，适宜推广使用。

Description

一种耐高温抗老化电缆材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及电缆材料加工技术领域，具体涉及一种耐高温抗老化电缆材料及其制备方法。
背景技术
电缆electric cable；power cable，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的电缆，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。电线电缆行业作为国民经济支柱行业之一的电力行业的配套行业，在国民经济中具有极其重要的作用和地位。
电缆的外层护套材料为橡胶和树脂，能在有效绝缘的同时对电缆芯进行保护，特别是现如今电缆大多于户外架设，长时间的户外风吹日晒的影响下使电缆护套产生老化，并且由于常用的电缆均为深色，在夏日户外设施中由于吸收大量热量加速电缆的老化过程，使电缆的力学性能降低，所以研究一款有效耐高温的电缆材料为现阶段一大重要方向。
发明内容
针对现有技术不足，本发明提供一种耐高温抗老化电缆材料及其制备方法，提高传统橡胶电缆的耐高温性能，使材料在长期高温的工作条件下保持较优的力学性能，同时有效减缓材料的高温老化速度，延长产品的使用寿命，提升产品品质，适宜推广使用。
为实现以上目的，本发明的技术方案通过以下技术方案予以实现：
一种耐高温抗老化电缆材料，所述耐高温抗老化电缆材料由以下重量份的原料制成：氟硅橡胶20-22份、丁晴橡胶12-15份、聚对苯二甲酸乙二醇酯15-18份、双酚A树脂8-10份、硅灰石粉4-6份、乙烯基三丁酮肟基硅烷2-3份、凹凸棒土2-4份、乙二胺四亚甲基膦酸1-3份、双(3，5-三级丁基-4-羟基苯基)硫醚1-3份、四乙基溴化铵2-3份、玄武岩纤维2-3份、抗氧化剂0.8-1.2份、阻燃剂1-2份。
优选的，所述抗氧化剂为双十八碳醇酯、二氢喹啉、对苯二胺、二苯甲酮质量比2∶2∶1∶2的混合物。
优选的，所述阻燃剂为聚磷酸铵、十溴二苯乙烷、十溴二苯醚、磷酸三苯酯中的至少一种。
所述耐高温抗老化电缆材料的制备方法包括以下步骤：
(1)将氟硅橡胶、丁晴橡胶加入乙烯基三丁酮肟基硅烷于高压反应釜中于200-210℃的温度下进行高温混合搅拌，后置于高压反应釜中高温高压静置处理，得改性橡胶料备用；
(2)将硅灰石粉、凹凸棒土和玄武岩纤维混合煅烧后，置于粉碎机中粉碎过80目筛，得混合粉末备用；
(3)将聚对苯二甲酸乙二醇酯、双酚A树脂加入到上述的改性橡胶料中，再加入乙二胺四亚甲基膦酸、四乙基溴化铵、阻燃剂于反应釜中在氩气的保护下190-200℃高温搅拌，得混合料A备用；
(4)将上述混合料A加入双(3，5-三级丁基-4-羟基苯基)硫醚、抗氧化剂和步骤(2)中的混合粉末，于混炼机中200-210℃温度下进行高温混炼1-1.5h，得混合料B备用；
(5)将上述混合料B置于高压反应釜中并向其中通入超临界二氧化碳，高温高压缓慢搅拌30-40min后保压静置，后置于挤出机挤出成型，得耐高温抗老化电缆材料。
优选的，所述步骤(1)中高温混合搅拌的转速为200-400r/min，搅拌时间为25-30min，高温高压静置的温度为160-180℃，压强为25-30MPa，静置时间为50-60min。
优选的，所述步骤(2)中高温煅烧的温度为320-350℃，煅烧时间为20-25min。
优选的，所述步骤(5)中高温高压缓慢搅拌的温度为140-150℃，压强为25-28MPa，搅拌转速为180-200r/min，保压静置的时间为120-150min，且挤出成型的温度为200℃。
本发明提供一种耐高温抗老化电缆材料及其制备方法，与现有技术相比优点在于：
(1)本发明选用氟硅橡胶、丁晴橡胶、聚对苯二甲酸乙二醇酯、双酚A树脂为主要基料，并且将氟硅橡胶、丁晴橡胶加入乙烯基三丁酮肟基硅烷进行改性处理，有其中氟硅橡胶本身具有优良的绝缘性能，丁晴橡胶耐高温性好，在经过改性处理后有效提升材料的高温稳定性，并且混合聚对苯二甲酸乙二醇酯、双酚A树脂进一步提升产品的耐高温性能，防止高温老化。
(2)本发明添加硅灰石粉、凹凸棒土和玄武岩纤维，并对其进行煅烧后研磨再混合，有效提升产品的抗拉伸性能，同时混合添加基料有效提升产品的耐高温性能，配合添加乙二胺四亚甲基膦酸、四乙基溴化铵、双(3，5-三级丁基-4-羟基苯基)硫醚等物质，有效提升产品的硫化效率，提升产品稳定性。
(3)本发明采用超临界二氧化碳的环境对产品进行二次硫化，有效提升产品的力学性能，同时使各物质充分混合，提升产品的稳定性，并且增强产品耐热性能和耐老化性能，延长产品使用寿命。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合本发明实施例对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
一种耐高温抗老化电缆材料，所述耐高温抗老化电缆材料由以下重量份的原料制成：氟硅橡胶20份、丁晴橡胶12份、聚对苯二甲酸乙二醇酯15份、双酚A树脂8份、硅灰石粉4份、乙烯基三丁酮肟基硅烷2份、凹凸棒土2份、乙二胺四亚甲基膦酸1份、双(3，5-三级丁基-4-羟基苯基)硫醚1份、四乙基溴化铵2份、玄武岩纤维2份、抗氧化剂0.8份、阻燃剂1份。
所述抗氧化剂为双十八碳醇酯、二氢喹啉、对苯二胺、二苯甲酮质量比2∶2∶1∶2的混合物；所述阻燃剂为聚磷酸铵、十溴二苯乙烷、十溴二苯醚、磷酸三苯酯中的至少一种。
所述耐高温抗老化电缆材料的制备方法包括以下步骤：
(1)将氟硅橡胶、丁晴橡胶加入乙烯基三丁酮肟基硅烷于高压反应釜中于200-210℃的温度下进行高温混合搅拌，后置于高压反应釜中高温高压静置处理，得改性橡胶料备用；
(2)将硅灰石粉、凹凸棒土和玄武岩纤维混合煅烧后，置于粉碎机中粉碎过80目筛，得混合粉末备用；
(3)将聚对苯二甲酸乙二醇酯、双酚A树脂加入到上述的改性橡胶料中，再加入乙二胺四亚甲基膦酸、四乙基溴化铵、阻燃剂于反应釜中在氩气的保护下190-200℃高温搅拌，得混合料A备用；
(4)将上述混合料A加入双(3，5-三级丁基-4-羟基苯基)硫醚、抗氧化剂和步骤(2)中的混合粉末，于混炼机中200-210℃温度下进行高温混炼1-1.5h，得混合料B备用；
(5)将上述混合料B置于高压反应釜中并向其中通入超临界二氧化碳，高温高压缓慢搅拌30-40min后保压静置，后置于挤出机挤出成型，得耐高温抗老化电缆材料。
其中，所述步骤(1)中高温混合搅拌的转速为200-400r/min，搅拌时间为25-30min，高温高压静置的温度为160-180℃，压强为25-30MPa，静置时间为50-60min；所述步骤(2)中高温煅烧的温度为320-350℃，煅烧时间为20-25min；所述步骤(5)中高温高压缓慢搅拌的温度为140-150℃，压强为25-28MPa，搅拌转速为180-200r/min，保压静置的时间为120-150min，且挤出成型的温度为200℃。
实施例2：
一种耐高温抗老化电缆材料，所述耐高温抗老化电缆材料由以下重量份的原料制成：氟硅橡胶22份、丁晴橡胶15份、聚对苯二甲酸乙二醇酯18份、双酚A树脂10份、硅灰石粉6份、乙烯基三丁酮肟基硅烷3份、凹凸棒土4份、乙二胺四亚甲基膦酸3份、双(3，5-三级丁基-4-羟基苯基)硫醚3份、四乙基溴化铵3份、玄武岩纤维3份、抗氧化剂1.2份、阻燃剂2份。
所述抗氧化剂为双十八碳醇酯、二氢喹啉、对苯二胺、二苯甲酮质量比2∶2∶1∶2的混合物；所述阻燃剂为聚磷酸铵、十溴二苯乙烷、十溴二苯醚、磷酸三苯酯中的至少一种。
所述耐高温抗老化电缆材料的制备方法包括以下步骤：
(1)将氟硅橡胶、丁晴橡胶加入乙烯基三丁酮肟基硅烷于高压反应釜中于200-210℃的温度下进行高温混合搅拌，后置于高压反应釜中高温高压静置处理，得改性橡胶料备用；
(2)将硅灰石粉、凹凸棒土和玄武岩纤维混合煅烧后，置于粉碎机中粉碎过80目筛，得混合粉末备用；
(3)将聚对苯二甲酸乙二醇酯、双酚A树脂加入到上述的改性橡胶料中，再加入乙二胺四亚甲基膦酸、四乙基溴化铵、阻燃剂于反应釜中在氩气的保护下190-200℃高温搅拌，得混合料A备用；
(4)将上述混合料A加入双(3，5-三级丁基-4-羟基苯基)硫醚、抗氧化剂和步骤(2)中的混合粉末，于混炼机中200-210℃温度下进行高温混炼1-1.5h，得混合料B备用；
(5)将上述混合料B置于高压反应釜中并向其中通入超临界二氧化碳，高温高压缓慢搅拌30-40min后保压静置，后置于挤出机挤出成型，得耐高温抗老化电缆材料。
其中，所述步骤(1)中高温混合搅拌的转速为200-400r/min，搅拌时间为25-30min，高温高压静置的温度为160-180℃，压强为25-30MPa，静置时间为50-60min；所述步骤(2)中高温煅烧的温度为320-350℃，煅烧时间为20-25min；所述步骤(5)中高温高压缓慢搅拌的温度为140-150℃，压强为25-28MPa，搅拌转速为180-200r/min，保压静置的时间为120-150min，且挤出成型的温度为200℃。
实施例3：
一种耐高温抗老化电缆材料，所述耐高温抗老化电缆材料由以下重量份的原料制成：氟硅橡胶21份、丁晴橡胶13.5份、聚对苯二甲酸乙二醇酯16.5份、双酚A树脂9份、硅灰石粉5份、乙烯基三丁酮肟基硅烷2.5份、凹凸棒土3份、乙二胺四亚甲基膦酸2份、双(3，5-三级丁基-4-羟基苯基)硫醚2份、四乙基溴化铵2.5份、玄武岩纤维2.5份、抗氧化剂1份、阻燃剂1.5份。
所述抗氧化剂为双十八碳醇酯、二氢喹啉、对苯二胺、二苯甲酮质量比2∶2∶1∶2的混合物；所述阻燃剂为聚磷酸铵、十溴二苯乙烷、十溴二苯醚、磷酸三苯酯中的至少一种。
所述耐高温抗老化电缆材料的制备方法包括以下步骤：
(1)将氟硅橡胶、丁晴橡胶加入乙烯基三丁酮肟基硅烷于高压反应釜中于200-210℃的温度下进行高温混合搅拌，后置于高压反应釜中高温高压静置处理，得改性橡胶料备用；
(2)将硅灰石粉、凹凸棒土和玄武岩纤维混合煅烧后，置于粉碎机中粉碎过80目筛，得混合粉末备用；
(3)将聚对苯二甲酸乙二醇酯、双酚A树脂加入到上述的改性橡胶料中，再加入乙二胺四亚甲基膦酸、四乙基溴化铵、阻燃剂于反应釜中在氩气的保护下190-200℃高温搅拌，得混合料A备用；
(4)将上述混合料A加入双(3，5-三级丁基-4-羟基苯基)硫醚、抗氧化剂和步骤(2)中的混合粉末，于混炼机中200-210℃温度下进行高温混炼1-1.5h，得混合料B备用；
(5)将上述混合料B置于高压反应釜中并向其中通入超临界二氧化碳，高温高压缓慢搅拌30-40min后保压静置，后置于挤出机挤出成型，得耐高温抗老化电缆材料。
其中，所述步骤(1)中高温混合搅拌的转速为200-400r/min，搅拌时间为25-30min，高温高压静置的温度为160-180℃，压强为25-30MPa，静置时间为50-60min；所述步骤(2)中高温煅烧的温度为320-350℃，煅烧时间为20-25min；所述步骤(5)中高温高压缓慢搅拌的温度为140-150℃，压强为25-28MPa，搅拌转速为180-200r/min，保压静置的时间为120-150min，且挤出成型的温度为200℃。
实施例4：
检测上述实施例1-3所得产品的耐高温、耐老化性能：
(1)选取上述实施例1-3所得材料，每组材料均裁剪成相同大小的橡胶块若干，并将各组材料分别与60℃、100℃、120℃高温环境下进行人工老化；
(2)检测各组人工老化不同时间下材料的抗拉伸性能、断裂伸长率和弯曲强度，结果如下表所示：
由上表可知本发明在高温环境老化的情况下能保持良好的力学性能，适宜推广使用。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：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；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种耐高温抗老化电缆材料，其特征在于，所述耐高温抗老化电缆材料由以下重量份的原料制成：氟硅橡胶20-22份、丁晴橡胶12-15份、聚对苯二甲酸乙二醇酯15-18份、双酚A树脂8-10份、硅灰石粉4-6份、乙烯基三丁酮肟基硅烷2-3份、凹凸棒土2-4份、乙二胺四亚甲基膦酸1-3份、双(3，5-三级丁基-4-羟基苯基)硫醚1-3份、四乙基溴化铵2-3份、玄武岩纤维2-3份、抗氧化剂0.8-1.2份、阻燃剂1-2份。
2.根据权利要求1所述的一种耐高温抗老化电缆材料，其特征在于：所述抗氧化剂为双十八碳醇酯、二氢喹啉、对苯二胺、二苯甲酮质量比2∶2∶1∶2的混合物。
3.根据权利要求1所述的一种耐高温抗老化电缆材料，其特征在于：所述阻燃剂为聚磷酸铵、十溴二苯乙烷、十溴二苯醚、磷酸三苯酯中的至少一种。
4.一种耐高温抗老化电缆材料的制备方法，其特征在于：所述耐高温抗老化电缆材料的制备方法包括以下步骤：
(1)将氟硅橡胶、丁晴橡胶加入乙烯基三丁酮肟基硅烷于高压反应釜中于200-210℃的温度下进行高温混合搅拌，后置于高压反应釜中高温高压静置处理，得改性橡胶料备用；
(2)将硅灰石粉、凹凸棒土和玄武岩纤维混合煅烧后，置于粉碎机中粉碎过80目筛，得混合粉末备用；
(3)将聚对苯二甲酸乙二醇酯、双酚A树脂加入到上述的改性橡胶料中，再加入乙二胺四亚甲基膦酸、四乙基溴化铵、阻燃剂于反应釜中在氩气的保护下190-200℃高温搅拌，得混合料A备用；
(4)将上述混合料A加入双(3，5-三级丁基-4-羟基苯基)硫醚、抗氧化剂和步骤(2)中的混合粉末，于混炼机中200-210℃温度下进行高温混炼1-1.5h，得混合料B备用；
(5)将上述混合料B置于高压反应釜中并向其中通入超临界二氧化碳，高温高压缓慢搅拌30-40min后保压静置，后置于挤出机挤出成型，得耐高温抗老化电缆材料。
5.根据权利要求4所述的一种耐高温抗老化电缆材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中高温混合搅拌的转速为200-400r/min，搅拌时间为25-30min，高温高压静置的温度为160-180℃，压强为25-30MPa，静置时间为50-60min。
6.根据权利要求4所述的一种耐高温抗老化电缆材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中高温煅烧的温度为320-350℃，煅烧时间为20-25min。
7.根据权利要求4所述的一种耐高温抗老化电缆材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(5)中高温高压缓慢搅拌的温度为140-150℃，压强为25-28MPa，搅拌转速为180-200r/min，保压静置的时间为120-150min，且挤出成型的温度为200℃。
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