CN111171576A - 一种耐高温阻燃防腐电缆护套 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种耐高温阻燃防腐电缆护套，采用甲基乙烯基硅橡胶、丁基橡胶和氟橡胶作为基体，先后投料混炼的制备方法，不仅三种基体可以很好的结合，而且使得护套即具有甲基乙烯基硅橡胶的易硫化加工、耐高温和耐寒性能，又兼具了丁基橡胶的耐臭氧、耐化学药品、耐老化性能，同时氟橡胶的自熄性能提高了护套的阻燃性能，使得该耐高温阻燃防腐电缆护套具有良好的耐高温、阻燃以及防腐性能；添加的碳纤维可以提高护套的机械性能，碳纤维经过活化后可以更均匀良好的分散在基体中，起到应有的导热作用，使得电缆导体产生的热量能够及时分布在整个电缆上，避免了局部过热导致的电缆老化的问题，从而进一步提高绝缘性和阻燃性能。
Description
技术领域
本法涉及电缆护套技术领域，尤其是涉及一种耐高温阻燃防腐电缆护套。
背景技术
电缆护套为电缆的最外层，电缆护套常采用聚乙烯、聚氯乙烯、氯丁橡胶等，这些材料存在着耐温范围窄、耐温等级低、硬度大、使用寿命短、耐腐蚀性差、绝缘厚度差等缺点。目前针对电缆耐高温、阻燃性和防腐性的研究大都集中在添加助剂或更换主要基材的方向上。
CN102746592B提供了一种耐火耐高温性防腐控制电缆料及其制备方法，在常用的聚氯乙烯基料中添加丁腈橡胶这一基料，虽然提高了电缆的耐高温性，但是由于丁腈橡胶耐寒性差，从而降低了电缆的耐寒性，户外温度过低时电缆容易开裂，从而降低电缆的使用寿命。
CN105161201B提供了阻燃电缆，在常用的聚氯乙烯PVC基料中添加大量的石墨烯、纳米羟基磷灰石、轻钙、重钙、混合辅助阻燃剂，虽然提高了电缆的阻燃性能，但是大量阻燃材料的增加不仅增加了电缆的重量和直径，而且降低了电缆的柔软性，同时减小了其断裂伸长率，从而降低电缆的使用寿命。
现有技术中，往往只单方面改变电缆护套的基料或者只着重增加助剂来提高电缆的单方面性能，但是这会使电缆的其它方面的性能下降，不能全面的提高电缆的耐高温、阻燃和防腐性能。
发明内容
针对现有技术存在的上述问题，本申请提供了一种耐高温阻燃防腐电缆护套。本发明采用甲基乙烯基硅橡胶、丁基橡胶和氟橡胶作为基材，配合以合适的导热和增强防腐材料，进一步提高其耐高温阻燃和防腐性能，得到的电缆护套阻燃性好、导热能力强、耐温范围宽、耐温等级高、断裂伸长率高、耐腐蚀性好、使用寿命长，应用范围广。
本发明的技术方案如下：
一种耐高温阻燃防腐电缆护套，制备方法包括以下步骤：
(1)将各原料按照以下质量份数混合：甲基乙烯基硅橡胶40～60份、硫化剂1～5份、邻苯二甲酸二甲酯1～2份、碳纤维2～5份、玻璃纤维2～5份、抗氧剂1～2份，混合均匀得到混合料A；
(2)将各原料按照以下质量份数混合：丁基橡胶20～30份、硫化剂1～5份、邻苯二甲酸二甲酯1～2份、碳纤维2～5份、玻璃纤维2～5份、抗氧剂1～2份，混合均匀得到混合料B；
(3)将各原料按照以下质量份数混合：氟橡胶20～30份、硫化剂1～5份、邻苯二甲酸二甲酯1～2份、碳纤维2～5份、玻璃纤维2～5份、抗氧剂1～2份，混合均匀得到混合料C；
(4)将混合料A放入开练机中混炼3～5min，温度为150～200℃，然后加入混合料B继续混炼3～5min，最后加入混合料C继续混炼3～5min，得到物料D；
(5)将物料D通过双螺杆挤出机进行共混挤出，得到所述耐高温阻燃防腐电缆护套材料。
优选的，所述碳纤维在使用前经过浓硝酸活化。
优选的，活化方法包括以下步骤：
S1、首先室温下将碳纤维浸泡在丙酮中，30min～2h后将碳纤维从丙酮中取出；
S2、然后室温下用水洗涤碳纤维，以碳纤维能抖开为宜；
S3、将碳纤维烘干后放入浓硝酸回流装置中，在60～80℃温度下蒸煮；
S4、30min～5h后取出碳纤维，蒸馏水洗涤至中性，烘干。
优选的，上述步骤C中的蒸煮温度为60℃。
优选的，上述步骤C中的蒸煮温度为80℃。
优选的，上述步骤D中的时间为30min。
优选的，上述步骤D中的时间为5h。
优选的，所述硫化剂为过氧化二异丙苯、叔丁基苯酚甲醛树脂、过氧化苯甲酰、二枯基过氧化物、叔辛基苯酚甲醛树脂中的至少一种。
本发明有益的技术效果在于：
本发明采用甲基乙烯基硅橡胶、丁基橡胶和氟橡胶作为基体，先后投料混炼的制备方法，不仅三种基体可以很好的结合，而且使得护套即具有甲基乙烯基硅橡胶的易硫化加工、耐高温和耐寒性能，又兼具了丁基橡胶的耐臭氧、耐化学药品、耐老化性能，同时氟橡胶的自熄性能提高了护套的阻燃性能，使得该耐高温阻燃防腐电缆护套具有良好的耐高温、阻燃以及防腐性能。
添加的碳纤维可以提高护套的机械性能，碳纤维经过活化后可以更均匀良好的分散在基体中，起到应有的导热作用，使得电缆导体产生的热量能够及时分布在整个电缆上，避免了局部过热导致的电缆老化的问题，从而进一步提高绝缘性和阻燃性能；添加的玻璃纤维均匀分布在电缆中，可以进一步的提高护套的耐高温和抗腐蚀性能。
具体实施方式
下面结合实施例和对比例，对本发明进行具体描述。以下实施例和对比例所用材料均为市售产品。
实施例1
本实施例制备的一种耐高温阻燃防腐电缆护套包括以下步骤：
(1)将各原料按照以下质量份数混合：甲基乙烯基硅橡胶40份、硫化剂1份、邻苯二甲酸二甲酯1份、碳纤维2份、玻璃纤维2份、抗氧剂1份，混合均匀得到混合料A；
(2)将各原料按照以下质量份数混合：丁基橡胶25份、硫化剂1份、邻苯二甲酸二甲酯1份、碳纤维2份、玻璃纤维2份、抗氧剂1份，混合均匀得到混合料B；
(3)将各原料按照以下质量份数混合：氟橡胶25份、硫化剂1份、邻苯二甲酸二甲酯1份、碳纤维2份、玻璃纤维2份、抗氧剂1份，混合均匀得到混合料C；
(4)将混合料A放入开练机中混炼3min，温度为150℃，然后加入混合料B继续混炼3min，最后加入混合料C继续混炼3min，得到物料D；
(5)将物料D通过双螺杆挤出机进行共混挤出，得到所述耐高温阻燃防腐电缆护套材料。
上述碳纤维在使用前经过浓硝酸活化，包括以下步骤：
S1、首先室温下将碳纤维浸泡在丙酮中，30min后将碳纤维从丙酮中取出；
S2、然后室温下用水洗涤碳纤维，以碳纤维能抖开为宜；
S3、将碳纤维烘干后放入浓硝酸回流装置中，在60℃温度下蒸煮；
S4、30min后取出碳纤维，蒸馏水洗涤至中性，烘干。
上述硫化剂为过氧化二异丙苯。
本实施例制备得到的电缆护套按照GB/T1040.1-2006的测试标准得到断裂伸长率为570％，导热系数为0.79W/mk，火花实验通过，耐火实验3.5/5min通过，-40℃下不开裂。
实施例2
本实施例制备的耐高温阻燃防腐电缆护套包括以下步骤：
(1)将各原料按照以下质量份数混合：甲基乙烯基硅橡胶50份、硫化剂3份、邻苯二甲酸二甲酯2份、碳纤维4份、玻璃纤维4份、抗氧剂2份，混合均匀得到混合料A；
(2)将各原料按照以下质量份数混合：丁基橡胶20份、硫化剂3份、邻苯二甲酸二甲酯2份、碳纤维4份、玻璃纤维4份、抗氧剂2份，混合均匀得到混合料B；
(3)将各原料按照以下质量份数混合：氟橡胶20份、硫化剂3份、邻苯二甲酸二甲酯2份、碳纤维4份、玻璃纤维4份、抗氧剂2份，混合均匀得到混合料C；
(4)将混合料A放入开练机中混炼4min，温度为180℃，然后加入混合料B继续混炼4min，最后加入混合料C继续混炼4min，得到物料D；
(5)将物料D通过双螺杆挤出机进行共混挤出，得到所述耐高温阻燃防腐电缆护套材料。
上述碳纤维在使用前经过浓硝酸活化，包括以下步骤：
S1、首先室温下将碳纤维浸泡在丙酮中，1h后将碳纤维从丙酮中取出；
S2、然后室温下用水洗涤碳纤维，以碳纤维能抖开为宜；
S3、将碳纤维烘干后放入浓硝酸回流装置中，在70℃温度下蒸煮；
S4、3h后取出碳纤维，蒸馏水洗涤至中性，烘干。
所述硫化剂为叔丁基苯酚甲醛树脂。
本实施例制备得到的电缆护套按照GB/T1040.1-2006的测试标准得到断裂伸长率为590％，导热系数为0.74W/mk，火花实验通过，耐火实验3.5/5min通过，-40℃下不开裂。
实施例3
本实施例制备的耐高温阻燃防腐电缆护套包括以下步骤：
(1)将各原料按照以下质量份数混合：甲基乙烯基硅橡胶60份、硫化剂5份、邻苯二甲酸二甲酯2份、碳纤维5份、玻璃纤维5份、抗氧剂2份，混合均匀得到混合料A；
(2)将各原料按照以下质量份数混合：丁基橡胶30份、硫化剂5份、邻苯二甲酸二甲酯2份、碳纤维5份、玻璃纤维5份、抗氧剂2份，混合均匀得到混合料B；
(3)将各原料按照以下质量份数混合：氟橡胶30份、硫化剂5份、邻苯二甲酸二甲酯2份、碳纤维5份、玻璃纤维5份、抗氧剂2份，混合均匀得到混合料C；
(4)将混合料A放入开练机中混炼5min，温度为200℃，然后加入混合料B继续混炼5min，最后加入混合料C继续混炼5min，得到物料D；
(5)将物料D通过双螺杆挤出机进行共混挤出，得到所述耐高温阻燃防腐电缆护套材料。
上述碳纤维在使用前经过浓硝酸活化，包括以下步骤：
S1、首先室温下将碳纤维浸泡在丙酮中，2h后将碳纤维从丙酮中取出；
S2、然后室温下用水洗涤碳纤维，以碳纤维能抖开为宜；
S3、将碳纤维烘干后放入浓硝酸回流装置中，在80℃温度下蒸煮；
S4、5h后取出碳纤维，蒸馏水洗涤至中性，烘干。
所述硫化剂为过氧化苯甲酰。
本实施例制备得到的电缆护套按照GB/T1040.1-2006的测试标准得到断裂伸长率为580％，导热系数为0.76W/mk，火花实验通过，耐火实验3.5/5min通过，-40℃下不开裂。
实施例4
本实施例制备的耐高温阻燃防腐电缆护套包括以下步骤：
(1)将各原料按照以下质量份数混合：甲基乙烯基硅橡胶45份、硫化剂3份、邻苯二甲酸二甲酯2份、碳纤维4份、玻璃纤维4份、抗氧剂2份，混合均匀得到混合料A；
(2)将各原料按照以下质量份数混合：丁基橡胶23份、硫化剂3份、邻苯二甲酸二甲酯2份、碳纤维4份、玻璃纤维4份、抗氧剂2份，混合均匀得到混合料B；
(3)将各原料按照以下质量份数混合：氟橡胶22份、硫化剂3份、邻苯二甲酸二甲酯2份、碳纤维4份、玻璃纤维4份、抗氧剂2份，混合均匀得到混合料C；
(4)将混合料A放入开练机中混炼4min，温度为180℃，然后加入混合料B继续混炼4min，最后加入混合料C继续混炼4min，得到物料D；
(5)将物料D通过双螺杆挤出机进行共混挤出，得到所述耐高温阻燃防腐电缆护套材料。
上述碳纤维在使用前经过浓硝酸活化，包括以下步骤：
S1、首先室温下将碳纤维浸泡在丙酮中，1h后将碳纤维从丙酮中取出；
S2、然后室温下用水洗涤碳纤维，以碳纤维能抖开为宜；
S3、将碳纤维烘干后放入浓硝酸回流装置中，在70℃温度下蒸煮；
S4、3h后取出碳纤维，蒸馏水洗涤至中性，烘干。
所述硫化剂为二枯基过氧化物。
本实施例制备得到的电缆护套按照GB/T1040.1-2006的测试标准得到断裂伸长率为578％，导热系数为0.75W/mk，火花实验通过，耐火实验3.5/5min通过，-40℃下不开裂。
实施例5
本实施例制备的耐高温阻燃防腐电缆护套包括以下步骤：
(1)将各原料按照以下质量份数混合：甲基乙烯基硅橡胶55份、硫化剂3份、邻苯二甲酸二甲酯2份、碳纤维4份、玻璃纤维4份、抗氧剂2份，混合均匀得到混合料A；
(2)将各原料按照以下质量份数混合：丁基橡胶28份、硫化剂3份、邻苯二甲酸二甲酯2份、碳纤维4份、玻璃纤维4份、抗氧剂2份，混合均匀得到混合料B；
(3)将各原料按照以下质量份数混合：氟橡胶26份、硫化剂3份、邻苯二甲酸二甲酯2份、碳纤维4份、玻璃纤维4份、抗氧剂2份，混合均匀得到混合料C；
(4)将混合料A放入开练机中混炼4min，温度为180℃，然后加入混合料B继续混炼4min，最后加入混合料C继续混炼4min，得到物料D；
(5)将物料D通过双螺杆挤出机进行共混挤出，得到所述耐高温阻燃防腐电缆护套材料。
上述碳纤维在使用前经过浓硝酸活化，包括以下步骤：
S1、首先室温下将碳纤维浸泡在丙酮中，1h后将碳纤维从丙酮中取出；
S2、然后室温下用水洗涤碳纤维，以碳纤维能抖开为宜；
S3、将碳纤维烘干后放入浓硝酸回流装置中，在70℃温度下蒸煮；
S4、3h后取出碳纤维，蒸馏水洗涤至中性，烘干。
所述硫化剂为叔辛基苯酚甲醛树脂。
本实施例制备得到的电缆护套按照GB/T1040.1-2006的测试标准得到断裂伸长率为586％，导热系数为0.77W/mk，火花实验通过，耐火实验3.5/5min通过，-40℃下不开裂。
对比例1：
将实施例1中的所有原料一次性投入，即电缆护套的制备步骤改为：
(1)将各原料按照以下质量份数混合：甲基乙烯基硅橡胶40份、丁基橡胶25份、氟橡胶25份、硫化剂3份、邻苯二甲酸二甲酯3份、碳纤维6份、玻璃纤维6份、抗氧剂3份，混合均匀；
(2)将步骤(1)中得到的混合料放入开练机中混炼9min，温度为150℃，得到物料E；
(5)将物料E通过双螺杆挤出机进行共混挤出，得到电缆护套材料。
其它的均与实施例1相同，制备得到的电缆护套的断裂伸长率为370％，导热系数为0.54W/mk。
对比例2：
将实施例2中的所有原料一次性投入，即电缆护套的制备步骤改为：
(1)将各原料按照以下质量份数混合：甲基乙烯基硅橡胶50份、丁基橡胶20份、氟橡胶20份、硫化剂9份、邻苯二甲酸二甲酯6份、碳纤维12份、玻璃纤维12份、抗氧剂6份，混合均匀；
(2)将步骤(1)中得到的混合料放入开练机中混炼12min，温度为180℃，得到物料E；
(5)将物料E通过双螺杆挤出机进行共混挤出，得到电缆护套材料。
其它的均与实施例2相同，制备得到的电缆护套的断裂伸长率为400％，导热系数为0.56W/mk。
对比例3：
将实施例3中的所有原料一次性投入，即电缆护套的制备步骤改为：
(1)将各原料按照以下质量份数混合：甲基乙烯基硅橡胶60份、丁基橡胶30份、氟橡胶30份、硫化剂15份、邻苯二甲酸二甲酯6份、碳纤维15份、玻璃纤维15份、抗氧剂6份，混合均匀；
(2)将步骤(1)中得到的混合料放入开练机中混炼15min，温度为200℃，得到物料E；
(5)将物料E通过双螺杆挤出机进行共混挤出，得到电缆护套材料。
其它的均与实施例1相同，制备得到的电缆护套的断裂伸长率为390％，导热系数为0.55W/mk。
分析对比例1、对比例2和对比例3中断裂伸长率和导热系数大幅度下降的原因是：因为将甲基乙烯基硅橡胶、丁基橡胶和氟橡胶同时加入混炼，各个橡胶之间相互干扰，导致各个橡胶不能很好的形成各自的连续相，而橡胶的性能是由连续相决定的，所以同时加入混炼的方法致使制得的电缆护套材料不能兼顾各自橡胶的性能，反而降低了橡胶的性能，从而大大的降低了断裂伸长率和导热系数，同时由于橡胶之间的相互干扰会导致玻璃纤维和碳纤维等添加剂不能在基体中很均匀的分布，从而会出现局部过热的现象，导致导热系数大大降低。
Claims (8)
1.一种耐高温阻燃防腐电缆护套，其特征在于制备方法包括以下步骤：
(1)将各原料按照以下质量份数混合：甲基乙烯基硅橡胶40～60份、硫化剂1～5份、邻苯二甲酸二甲酯1～2份、碳纤维2～5份、玻璃纤维2～5份、抗氧剂1～2份，混合均匀得到混合料A；
(2)将各原料按照以下质量份数混合：丁基橡胶20～30份、硫化剂1～5份、邻苯二甲酸二甲酯1～2份、碳纤维2～5份、玻璃纤维2～5份、抗氧剂1～2份，混合均匀得到混合料B；
(3)将各原料按照以下质量份数混合：氟橡胶20～30份、硫化剂1～5份、邻苯二甲酸二甲酯1～2份、碳纤维2～5份、玻璃纤维2～5份、抗氧剂1～2份，混合均匀得到混合料C；
(4)将混合料A放入开练机中混炼3～5min，温度为150～200℃，然后加入混合料B继续混炼3～5min，最后加入混合料C继续混炼3～5min，得到物料D；
(5)将物料D通过双螺杆挤出机进行共混挤出，得到所述耐高温阻燃防腐电缆护套材料。
2.根据权利要求1所述的耐高温阻燃防腐电缆护套，其特征在于，所述碳纤维在使用前经过浓硝酸活化。
3.根据权利要求2所述的耐高温阻燃防腐电缆护套，其特征在于，活化方法包括以下步骤：
S1、首先室温下将碳纤维浸泡在丙酮中，30min～2h后将碳纤维从丙酮中取出；
S2、然后室温下用水洗涤碳纤维，以碳纤维能抖开为宜；
S3、将碳纤维烘干后放入浓硝酸回流装置中，在60～80℃温度下蒸煮；
S4、30min～5h后取出碳纤维，蒸馏水洗涤至中性，烘干。
4.根据权利要求3所述的耐高温阻燃防腐电缆护套，其特征在于，步骤C中的蒸煮温度为60℃。
5.根据权利要求3所述的耐高温阻燃防腐电缆护套，其特征在于，步骤C中的蒸煮温度为80℃。
6.根据权利要求3所述的耐高温阻燃防腐电缆护套，其特征在于，步骤D中的时间为30min。
7.根据权利要求3所述的耐高温阻燃防腐电缆护套，其特征在于，步骤D中的时间为5h。
8.根据权利要求1至3任何一项所述的耐高温阻燃防腐电缆护套，其特征在于，所述硫化剂为过氧化二异丙苯、叔丁基苯酚甲醛树脂、过氧化苯甲酰、二枯基过氧化物、叔辛基苯酚甲醛树脂中的至少一种。
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