CN110294937A - 一种电缆用超耐低温且抗冰雪护套 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电缆用超耐低温且抗冰雪护套，包括如下质量份的组分：甲基乙烯基硅橡胶25～35份、丁晴橡胶15～25份、丙烯酸酯橡胶10～18份、丁二烯橡胶18～25份、乙烯辛烯共聚物23～34份、耐寒改性助剂15～22份、白炭黑12～18份、三氧化二铁3～5份、纳米氧化镁2～4份、纳米二氧化硅3～6份、防老剂2～4份、增塑剂10～16份、γ‑巯丙基三氧基硅烷1～2份。采用本发明的原料组分配比制备而成的护套能够在‑50℃～‑70℃下保持良好的柔韧性，断裂伸长率可以达到280％～390％，抗拉强度可以达到35～45MPa。

Description

一种电缆用超耐低温且抗冰雪护套
技术领域
本发明涉及电缆护套技术领域，具体涉及一种电缆用超耐低温且抗冰雪护套。
背景技术
电缆护套是电缆的最外层，常见的电缆护套材料有聚乙烯、聚氯乙烯、氯丁橡胶等。电缆护套作为电缆的最外层材料，对电缆的综合性能影响较大，其不仅要求具有优良的物理性能，如拉伸强度、断裂伸长率等，同时还需要拥有良好的耐低温性能等；尤其是在一些严寒地带，电缆通常需要架设在零下50℃的环境中，这就要求电缆具有更高的耐低温性能。
而目前的电缆护套中的主要原料普通橡胶虽然具有耐低温的性能，但由于护套中添加的各种增塑剂、偶联剂和表面活性剂等会降低橡胶的耐低温性能，在超低温环境中会出现护套变硬，甚至严重脆化开裂的现象；护套的脆化开裂会在开裂处形成不均匀电场，并有可能产生击穿，导致电缆报废，甚至对环境或人造成危害。
此外，在严寒地带，雨雪经常聚集在电缆上会形成一层厚厚的冰雪，线缆的护套如果没有抗冰雪的性能，冰雪严重时会压垮线缆，造成事故。
发明内容
针对现有技术存在的上述问题，本申请提供了一种电缆用超耐低温且抗冰雪护套。
本发明的技术方案如下：
一种电缆用超耐低温且抗冰雪护套，其特征在于，包括如下质量份的组分：甲基乙烯基硅橡胶25～35份、丁晴橡胶15～25份、丙烯酸酯橡胶10～18份、丁二烯橡胶18～25份、乙烯辛烯共聚物23～34份、耐寒改性助剂15～22份、白炭黑12～18份、三氧化二铁3～5份、纳米氧化镁2～4份、纳米二氧化硅3～6份二氧化硅、防老剂2～4份、增塑剂10～16份、γ-巯丙基三氧基硅烷1～2份。
优选的，所述耐寒改性助剂包括如下质量份的组分：氯化聚乙烯60～70份、钾胺5～10份、烯丙基醇3～4份、聚丙烯酸钠4～6份、二羟甲基丙酸5～8份、蒙脱石纳米粘土3～5份、吗啉5～8份、十二烷基三甲基氯化铵2～4份。
优选的，所述耐寒改性助剂的制备方法包括：将蒙脱石纳米粘土与吗啉混合，加入氯化聚乙烯搅拌均匀，在60～70℃下加热30min，冷却至室温；再加入充分混合的钾胺、烯丙基醇、聚丙烯酸钠和二羟甲基丙酸，搅拌均匀；最后加入加热到80～95℃的十二烷基三甲基氯化铵，搅拌均匀；烘干得到所述耐寒改性助剂。
优选的，所述纳米氧化镁为改性纳米氧化镁，是经硬脂酸在温度75℃，改性时间50min，硬酯酸用量5.2％条件下改性得到的。
优选的，所述纳米二氧化硅为超疏水纳米二氧化硅。
优选的，所述增塑剂为耐寒增塑剂，包括质量份数为2～4份的己二酸二异癸酯、1～2份的六甲基磷酰三胺和3～5份的2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇二异丁酸酯。
优选的，所述防老剂为质量份数为2～4份对苯二胺、3～6份乙氧基喹啉和 1～2份的N-异丙苯-N’-苯基对苯二胺。
优选的，所述纳米氧化镁和纳米二氧化硅的质量比为2:3。
本发明有益的技术效果在于：
(1)本发明采用耐寒改性助剂对甲基乙烯基硅橡胶、丁晴橡胶、丙烯酸酯橡胶、丁二烯橡胶和乙烯辛烯共聚物进行耐寒改性，制备而成的护套能够在 -50℃～-70℃下保持良好的柔韧性，断裂伸长率可以达到280％～390％，抗拉强度可以达到35～45MPa。
(2)按照本发明耐寒改性助剂的原料、配比及制备方法制备的耐寒改性助剂，能够有效提高护套中橡胶等各原料的耐寒能力，且与增塑剂、偶联剂和表面活性剂等混合后其耐寒能力没有明显降低。
(3)本发明通过在护套原料中添加纳米氧化镁和纳米二氧化硅，可以有效抑制空间电荷集聚，提高抗击穿强度和体积电阻率，防止电击穿事故放生；此外通过掺杂疏水性质的纳米氧化镁和纳米二氧化硅，可以提高护套的表面光滑度，使雨雪不易粘附聚集在电缆的表面，从而提高抗冰雪的能力。
(4)本发明通过进一步选用己二酸二异癸酯、六甲基磷酰三胺和2，2， 4-三甲基-1，3-戊二醇二异丁酸酯按质量份数配比而成的耐寒增塑剂，可以进一步提高整体护套在超低温度下的断裂伸长率，且可以减小护套的弹性模量、剪切模量，使得护套更加柔软、强度更高、柔韧性和耐磨性更好。
(5)γ-巯丙基三氧基硅烷即可用作偶联剂，又可用作表面活性剂，提高了高强度硅橡胶组分中有机物质与无机物质之间的相容性，使得材料各组分间混炼充分均匀，提高了制品的物理机械性能，进一步增加了材料的耐寒性、耐磨性、抗撕裂性、柔韧性等。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明进行具体描述。显然，所描述的实施例仅仅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做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
本实施例的电缆用超耐低温且抗冰雪护套，包括如下质量份的组分：甲基乙烯基硅橡胶25份、丁晴橡胶15份、丙烯酸酯橡胶10份、丁二烯橡胶18份、乙烯辛烯共聚物23份、耐寒改性助剂15份、白炭黑12份、三氧化二铁3份、纳米氧化镁2份、纳米二氧化硅3份、防老剂2份、增塑剂10份、γ-巯丙基三氧基硅烷1份。
其中，耐寒改性助剂包括如下质量份的组分：氯化聚乙烯60份、钾胺5 份、烯丙基醇3份、聚丙烯酸钠4份、二羟甲基丙酸5份、蒙脱石纳米粘土3 份、吗啉5份、十二烷基三甲基氯化铵2份。
耐寒改性助剂的制备方法包括：将蒙脱石纳米粘土与吗啉混合，加入氯化聚乙烯搅拌均匀，在60～70℃下加热30min，冷却至室温；再加入充分混合的钾胺、烯丙基醇、聚丙烯酸钠和二羟甲基丙酸，搅拌均匀；最后加入加热到 80～95℃的十二烷基三甲基氯化铵，搅拌均匀；烘干得到所述耐寒改性助剂。
本实施例中防老剂为对苯二胺，增塑剂为己二酸二异癸酯。
实施例2
本实施例的电缆用超耐低温且抗冰雪护套，包括如下质量份的组分：甲基乙烯基硅橡胶35份、丁晴橡胶25份、丙烯酸酯橡胶18份、丁二烯橡胶25份、乙烯辛烯共聚物34份、耐寒改性助剂22份、白炭黑18份、三氧化二铁5份、纳米氧化镁4份、纳米二氧化硅6份、防老剂4份、增塑剂16份、γ-巯丙基三氧基硅烷2份。
其中，耐寒改性助剂包括如下质量份的组分：氯化聚乙烯70份、钾胺10 份、烯丙基醇4份、聚丙烯酸钠6份、二羟甲基丙酸8份、蒙脱石纳米粘土5 份、吗啉8份、十二烷基三甲基氯化铵4份。
耐寒改性助剂的制备方法包括：将蒙脱石纳米粘土与吗啉混合，加入氯化聚乙烯搅拌均匀，在60～70℃下加热30min，冷却至室温；再加入充分混合的钾胺、烯丙基醇、聚丙烯酸钠和二羟甲基丙酸，搅拌均匀；最后加入加热到 80～95℃的十二烷基三甲基氯化铵，搅拌均匀；烘干得到所述耐寒改性助剂。
本实施例中防老剂为乙氧基喹啉，增塑剂为六甲基磷酰三胺。
实施例3：
本实施例的电缆用超耐低温且抗冰雪护套，包括如下质量份的组分：甲基乙烯基硅橡胶30份、丁晴橡胶20份、丙烯酸酯橡胶19份、丁二烯橡胶22份、乙烯辛烯共聚物28份、耐寒改性助剂18份、白炭黑15份、三氧化二铁4份、纳米氧化镁3份、纳米二氧化硅5份、防老剂3份、增塑剂14份、γ-巯丙基三氧基硅烷2份。
其中，耐寒改性助剂包括如下质量份的组分：氯化聚乙烯65份、钾胺7 份、烯丙基醇4份、聚丙烯酸钠5份、二羟甲基丙酸6份、蒙脱石纳米粘土4 份、吗啉6份、十二烷基三甲基氯化铵3份。
耐寒改性助剂的制备方法包括：将蒙脱石纳米粘土与吗啉混合，加入氯化聚乙烯搅拌均匀，在60～70℃下加热30min，冷却至室温；再加入充分混合的钾胺、烯丙基醇、聚丙烯酸钠和二羟甲基丙酸，搅拌均匀；最后加入加热到 80～95℃的十二烷基三甲基氯化铵，搅拌均匀；烘干得到所述耐寒改性助剂。
本实施例中防老剂为N-异丙苯-N’-苯基对苯二胺，增塑剂为2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇二异丁酸酯。
实施例4
本实施例与实施例3不同之处在于，纳米氧化镁为3份，纳米二氧化硅为 4.5份；且纳米氧化镁为改性纳米氧化镁，是经硬脂酸在温度75℃，改性时间 50min，硬酯酸用量5.2％条件下改性得到的；此条件下制得的改性纳米氧化镁的活化指数95.8％，分散性为89.1％。硬脂酸与纳米氧化镁的表面形成了化学键。改性后的纳米氧化镁表面由亲水性变为疏水性。纳米二氧化硅为通过现有改性方法得到的超疏水纳米二氧化硅。
通过在护套原料中添加纳米氧化镁和纳米二氧化硅，可以有效抑制空间电荷集聚，提高抗击穿强度和体积电阻率，防止电击穿事故放生；此外通过掺杂疏水性质的纳米氧化镁和纳米二氧化硅，可以提高护套的表面光滑度，使雨雪不易粘附聚集在电缆的表面，从而提高抗冰雪的能力。
实施例5
本实施例在实施例3或实施例4的基础上，为了进一步提高护套的超耐寒能力，采用增塑剂为耐寒增塑剂，包括质量份数为2～4份的己二酸二异癸酯、 1～2份的六甲基磷酰三胺和3～5份的2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇二异丁酸酯。
通过进一步选用己二酸二异癸酯、六甲基磷酰三胺和2，2，4-三甲基-1， 3-戊二醇二异丁酸酯按质量份数配比而成的耐寒增塑剂，可以进一步提高整体护套在超低温度下的断裂伸长率，且可以减小护套的弹性模量、剪切模量，使得护套更加柔软、强度更高、柔韧性和耐磨性更好。
实施例6
本实施例在实施例5的基础上，选用防老剂为质量份数为2～4份对苯二胺、 3～6份乙氧基喹啉和1～2份的N-异丙苯-N’-苯基对苯二胺。该组分配比的防老剂可以有效提高严寒温度下防老化能力。
对比例1
本对比例与实施例1的区别在于不添加耐寒改性剂，即本对比例的电缆用超耐低温且抗冰雪护套，包括如下质量份的组分：甲基乙烯基硅橡胶25份、丁晴橡胶15份、丙烯酸酯橡胶10份、丁二烯橡胶18份、乙烯辛烯共聚物23 份、白炭黑12份、三氧化二铁3份、纳米氧化镁2份、纳米二氧化硅3份、防老剂2份、增塑剂10份、γ-巯丙基三氧基硅烷1份。
对比例2
本对比例与实施例1的区别在于不添加纳米氧化镁和纳米二氧化硅，即本对比例的电缆用超耐低温且抗冰雪护套，包括如下质量份的组分：甲基乙烯基硅橡胶25份、丁晴橡胶15份、丙烯酸酯橡胶10份、丁二烯橡胶18份、乙烯辛烯共聚物23份、耐寒改性助剂15份、白炭黑12份、三氧化二铁3份、防老剂2份、增塑剂10份、γ-巯丙基三氧基硅烷1份。
对实施例1～6和对比例1和2制备的电缆用护套进行各项性能测试，测试结果对比见表1。
表1本发明实施例与对比例制备的护套性能检测结果
本发明采用耐寒改性助剂对甲基乙烯基硅橡胶、丁晴橡胶、丙烯酸酯橡胶、丁二烯橡胶和乙烯辛烯共聚物进行耐寒改性，制备而成的护套能够在-50℃～-70℃下保持良好的柔韧性，断裂伸长率可以达到280％～390％，抗拉强度可以达到35～45MPa。按照本发明耐寒改性助剂的原料、配比及制备方法制备的耐寒改性助剂，能够有效提高护套中橡胶等各原料的耐寒能力，且与增塑剂、偶联剂和表面活性剂等混合后其耐寒能力没有明显降低。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，对于本领域的普通技术人员而言，在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。

Claims (8)

1.一种电缆用超耐低温且抗冰雪护套，其特征在于，包括如下质量份的组分：甲基乙烯基硅橡胶25～35份、丁晴橡胶15～25份、丙烯酸酯橡胶10～18份、丁二烯橡胶18～25份、乙烯辛烯共聚物23～34份、耐寒改性助剂15～22份、白炭黑12～18份、三氧化二铁3～5份、纳米氧化镁2～4份、纳米二氧化硅3～6份、防老剂2～4份、增塑剂10～16份、γ-巯丙基三氧基硅烷1～2份。
2.根据权利要求1所述的电缆用超耐低温且抗冰雪护套，其特征在于，所述耐寒改性助剂包括如下质量份的组分：氯化聚乙烯60～70份、钾胺5～10份、烯丙基醇3～4份、聚丙烯酸钠4～6份、二羟甲基丙酸5～8份、蒙脱石纳米粘土3～5份、吗啉5～8份、十二烷基三甲基氯化铵2～4份。
3.根据权利要求2所述的电缆用超耐低温且抗冰雪护套，其特征在于，所述耐寒改性助剂的制备方法包括：将蒙脱石纳米粘土与吗啉混合，加入氯化聚乙烯搅拌均匀，在60～70℃下加热30min，冷却至室温；再加入充分混合的钾胺、烯丙基醇、聚丙烯酸钠和二羟甲基丙酸，搅拌均匀；最后加入加热到80～95℃的十二烷基三甲基氯化铵，搅拌均匀；烘干得到所述耐寒改性助剂。
4.根据权利要求1所述的电缆用超耐低温且抗冰雪护套，其特征在于，所述纳米氧化镁为改性纳米氧化镁，是经硬脂酸在温度75℃，改性时间50min，硬酯酸用量5.2％条件下改性得到的。
5.根据权利要求1所述的电缆用超耐低温且抗冰雪护套，其特征在于，所述纳米二氧化硅为超疏水纳米二氧化硅。
6.根据权利要求1所述的电缆用超耐低温且抗冰雪护套，其特征在于，所述增塑剂为耐寒增塑剂，包括质量份数为2～4份的己二酸二异癸酯、1～2份的六甲基磷酰三胺和3～5份的2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇二异丁酸酯。
7.根据权利要求1所述的电缆用超耐低温且抗冰雪护套，其特征在于，所述防老剂为质量份数为2～4份对苯二胺、3～6份乙氧基喹啉和1～2份的N-异丙苯-N’-苯基对苯二胺。
8.根据权利要求1所述的电缆用超耐低温且抗冰雪护套，其特征在于，所述纳米氧化镁和纳米二氧化硅的质量比为2:3。
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