CN114736474A - 一种绝缘隔离护套不粘材料及其制备方法 - Google Patents

一种绝缘隔离护套不粘材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及电缆护套技术领域，尤其涉及一种绝缘隔离护套不粘材料及其制备方法，包括以下重量份原料：60‑80份聚四氟乙烯、10‑30份改性三元乙丙橡胶、5‑20份改性填充剂、1‑3份分散剂、1‑3份增塑剂、0.5‑2份润滑剂和2‑5份硅烷偶联剂。本发明的目的是通过对绝缘护套进行改进，使电缆生产时，绝缘护套不会与绝缘线芯产生粘连现象，同时，使绝缘护套具有良好的耐热性、导热性和机械性能，使电缆在使用时，不会由于外界的挤压以及线芯发热，导致绝缘护套与绝缘线芯产生粘连现象。

Description

一种绝缘隔离护套不粘材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及电缆护套技术领域，尤其涉及一种绝缘隔离护套不粘材料及其制备方法。
背景技术
随着经济的发展，各个行业的发展越来越精细化，电缆行业为适应不同的行业要求，开发出多种不同的电缆，以适应不同行业的要求。电缆在生产时，一般是要求绝缘护套包覆在绝缘线芯外，且与绝缘线芯紧密结合，但在实际生产过程中，发现绝缘线芯在与绝缘护套包覆时，容易产生粘连现象，粘连现象不但严重影响电缆的柔软性，影响电缆的后续加工和敷设安装，而且在电缆弯曲时甚至会导致绝缘层撕裂，降低电缆使用寿命。
目前，在电缆生产时，为防止粘连现象产生，第一种操作为：在包覆的过程中，将硅油或滑石粉喷洒在绝缘线芯的外表面或绝缘护套上，这样的操作，虽然能够避免粘连现象的产生，但容易造成硅油和滑石粉的浪费，以及污染生产车间。第二种操作为，在包覆前，将PET薄膜缠绕在绝缘线芯上，再进行绝缘线芯与绝缘护套的包覆，这样虽然也能够避免粘连现象，但增加了生产步骤，提高了企业成本。第三种操作为：在包覆过程中，将隔离剂喷洒在绝缘线芯的外表面，但在实际操作过程中发现，电缆生产的前50m左右还是会产生部分粘连现象，虽然一定程度上减少了电缆的损耗，但粘连现象没有完全解决。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种绝缘隔离护套不粘材料及其制备方法，通过对绝缘护套进行改进，使电缆生产时，绝缘护套不会与绝缘线芯产生粘连现象，同时，使绝缘护套具有良好的耐热性、导热性和机械性能，使电缆在使用时，不会由于外界的挤压以及线芯发热，导致绝缘护套与绝缘线芯产生粘连现象。
本发明通过以下技术手段解决上述技术问题：
一种绝缘隔离护套不粘材料，包括以下重量份原料：60-80份聚四氟乙烯、10-30份改性三元乙丙橡胶、5-25份改性填充剂、1-3份分散剂、1-3份增塑剂、0.5-2份润滑剂和2-5份硅烷偶联剂。
进一步，所述绝缘隔离护套不粘材料包括以下重量份原料：70份聚四氟乙烯、20份改性三元乙丙橡胶、18份改性填充剂、2份分散剂、2份增塑剂、1.3份润滑剂和4.2份硅烷偶联剂。
聚四氟乙烯具有优异的化学稳定性、耐候性、电绝缘性、难燃性，突出的表面不粘性，极低的摩擦系数，宽广的使用温度范围，但拉伸强度、耐磨性、抗蠕变性比其它工程塑料差。
三元乙丙橡胶具有良好的填充性、耐老化性、耐腐蚀性、电绝缘性能和耐电晕性，但自粘性和互粘性很差以及较差的加工性能，通过将三元乙丙橡胶改性，改善三元乙丙橡胶的加工性能。
通过聚四氟乙烯、改性三元乙丙橡胶、改性填充剂的相互配合，一方面，能够改善绝缘隔离护套的不粘性能，另一方面，能够增强护套的电绝缘性、耐电晕性、耐热性能和导热性能，使电缆在生产过程中，不会产生粘连现象，同时，在电缆使用过程中，也不会产生粘连现象，避免影响电缆的使用寿命。
进一步，所述改性三元乙丙橡胶为聚丙烯改性三元乙丙橡胶，所述聚丙烯含量为6.5-12wt％。
通过聚丙烯改性三元乙丙橡胶，一方面，能够改善三元乙丙橡胶的加工性能，另一方面，不会影响三元乙丙橡胶的性质。
进一步，所述改性填充剂包括以下重量份原料：5-10份滑石粉、5-20份氮化硼、20-50份蒙脱土和1-5份硅烷偶联剂。
进一步，所述改性填充剂的制备包括以下步骤：
S1蒙脱土改性：将蒙脱土置于丙酮溶液中，搅拌均匀，加入鲸蜡硬脂基葡糖苷，继续搅拌1-3h，搅拌完成后，过滤、洗涤、干燥，得到改性蒙脱土；
S2改性填充剂的制备：将滑石粉置于水溶液中，搅拌均匀，加入硅烷偶联剂，于40-60℃的条件下继续搅拌10-30min，搅拌完成后，加入氮化硼，继续搅拌40-120min，搅拌完成后加入改性蒙脱土，搅拌1-3h，搅拌完成后，超声波分散20-40min，超声波分散后，过滤、洗涤、干燥，得到改性填充剂。
蒙脱土具有很强的吸附能力和阳离子交换性能，通过鲸蜡硬脂基葡糖苷有机改性蒙脱土，一方面，增强蒙脱土的吸附能力，另一方面，使蒙脱土从亲水性转变为亲油性，增强蒙脱土与聚四氟乙烯以及改性三元乙丙橡胶的相容性。
通过先将滑石粉和氮化硼交联，再通过改性蒙脱土将交联后的滑石粉以及氮化硼吸附，提高滑石粉与氮化硼的分布均匀性，并提高交联后的滑石粉以及氮化硼在蒙脱土上的附着稳定性，使整个改性填充剂能够改善绝缘护套的耐热性能、导热性能、拉伸强度以及耐磨性能。
进一步，所述滑石粉的粒径为1500-2000目，所述氮化硼的为立方氮化硼，所述立方氮化硼的粒径为2000-2500目。
进一步，所述S2步骤中，超声波的功率为60-80KHZ。
本发明还公开了一种绝缘隔离护套不粘材料的制备方法，包括以下步骤：
A1预处理：将改性三元乙丙橡胶置于混料机中，于100-120℃的条件下搅拌10-20min搅拌完成后，加入改性填充剂，继续搅拌5-15min，加入分散剂和硅烷偶联剂，继续搅拌3-5min，搅拌均匀后，转入螺杆挤出机中，挤出、造粒、冷却，得到改性三元乙丙橡胶母粒；
A2绝缘隔离护套的制备：将聚四氟乙烯置于高速混料机中，于110-125℃的条件下搅拌10-30min，搅拌均匀后加入改性三元乙丙橡胶母粒，继续搅拌5-12min，搅拌均匀后，于150-170℃的条件下，搅拌10-20min，搅拌均匀后加入增塑剂和润滑剂，继续搅拌3-5min，搅拌均匀后，转入螺杆挤出机中，设置主机温度163-175℃，模具温度170-190℃，挤出、造粒、冷却、定型，得到绝缘隔离护套不粘材料。
通过先将改性三元乙丙橡胶与改性填充剂制备成改性三元乙丙橡胶母粒，使改性三元乙丙橡胶充分吸收填充剂，再将改性三元乙丙橡胶与聚四氟乙烯混炼挤出，利用改性三元乙丙橡胶增强聚四氟乙烯的表面不粘性，同时，利用三元乙丙橡胶在硫化时，由于吸收过多填充剂，在常规的硫化条件时，容易喷霜的情况，使部分填充剂出现在绝缘护套的表面，进一步避免电缆在生产过程中，绝缘线芯与绝缘护套发现粘连现象；且由于改性三元乙丙橡胶、聚四氟乙烯和改性填料的相互配合，使制备出的绝缘隔离护套不仅具备不粘性，且能够增强其绝缘性能、耐热性能、导热性能和机械性能，从而减少电缆在使用过程中，由于外界的挤压以及线芯发热，导致绝缘护套与绝缘线芯产生粘连现象。
进一步，所述A1步骤中，改性三元乙丙橡胶母粒的粒径为5-10mm。
本发明的有益效果：
通过使用聚丙烯改性三元乙丙橡胶，改善三元乙丙橡胶的加工性能，再将改性三元乙丙橡胶与改性填充剂制备成母粒，使改性三元乙丙橡胶充分吸收改性填充剂，再将改性三元乙丙橡胶与聚四氟乙烯混炼挤出，利用改性三元乙丙橡胶增强聚四氟乙烯的表面不粘性，同时，利用三元乙丙橡胶在硫化时，由于吸收过多填充剂，在常规的硫化条件时，容易喷霜的情况，使部分填充剂出现在绝缘护套的表面，进一步避免电缆在生产过程中，绝缘线芯与绝缘护套发现粘连现象；且由于改性三元乙丙橡胶、聚四氟乙烯和改性填料的相互配合，使制备出的绝缘隔离护套不仅具备不粘性，且能够增强其绝缘性能、耐热性能、导热性能和机械性能，从而减少电缆在使用过程中，由于外界的挤压以及线芯发热，导致绝缘护套与绝缘线芯产生粘连现象。
具体实施方式
以下将结合和具体实施例对本发明进行详细说明：
实施例1，绝缘隔离护套不粘材料的制备一
S1蒙脱土改性：将20kg蒙脱土置于足量丙酮溶液中，搅拌均匀，加入2.5L鲸蜡硬脂基葡糖苷，继续搅拌1h，搅拌完成后，过滤、去离子洗涤3-5次、洗涤后置于烘箱内，于105℃的条件下干燥3.5h，得到改性蒙脱土；
S2改性填充剂的制备：将5kg粒径为1500目的滑石粉置于水溶液中，搅拌均匀，加入1kg硅烷偶联剂，于40℃的条件下继续搅拌10min，搅拌完成后，加入5kg粒径为2000目的立方氮化硼，继续搅拌40min，搅拌完成后加入20kg改性蒙脱土，于40℃的条件下继续搅拌1h，搅拌完成后，超声波以60KHZ的功率分散20min，超声波分散后，过滤、洗涤、干燥，得到改性填充剂；
A1预处理：将10kg聚丙烯含量为6.5wt％的聚丙烯改性三元乙丙橡胶置于混料机中，于100℃的条件下搅拌5min搅拌完成后，加入5kg改性填充剂，继续搅拌5min，加入1L聚乙二醇400和2kg硅烷偶联剂，继续搅拌3min，搅拌均匀后，转入螺杆挤出机中，挤出、造粒、冷却，得到改性三元乙丙橡胶母粒，经测量，改性三元乙丙橡胶母粒的粒径为5mm；
A2绝缘隔离护套的制备：将60kg聚四氟乙烯置于高速混料机中，于110℃的条件下搅拌10min，搅拌均匀后加入10kg改性三元乙丙橡胶母粒，继续搅拌3min，搅拌均匀后，于150℃的条件下，搅拌10min，搅拌均匀后加入1kg邻苯二甲酸酯和0.5kg石蜡，继续搅拌3min，搅拌均匀后，转入螺杆挤出机中，设置主机温度163℃，模具温度170℃，挤出、造粒、冷却、定型，得到绝缘隔离护套不粘材料。
实施例2，绝缘隔离护套不粘材料的制备二
S1蒙脱土改性：将35kg蒙脱土置于足量丙酮溶液中，搅拌均匀，加入3.8L鲸蜡硬脂基葡糖苷，继续搅拌2h，搅拌完成后，过滤、去离子洗涤3-5次、洗涤后置于烘箱内，于110℃的条件下干燥3h，得到改性蒙脱土；
S2改性填充剂的制备：将8kg粒径为1800目的滑石粉置于水溶液中，搅拌均匀，加入2.5kg硅烷偶联剂，于50℃的条件下继续搅拌20min，搅拌完成后，加入12kg粒径为2200目的立方氮化硼，继续搅拌80min，搅拌完成后加入35kg改性蒙脱土，于50℃的条件下继续搅拌2h，搅拌完成后，超声波以70KHZ的功率分散30min，超声波分散后，过滤、洗涤、干燥，得到改性填充剂；
A1预处理：将20kg聚丙烯含量为9wt％的聚丙烯改性三元乙丙橡胶置于混料机中，于110℃的条件下搅拌10min搅拌完成后，加入18kg改性填充剂，继续搅拌4min，加入2L聚乙二醇400和4.2kg硅烷偶联剂，继续搅拌4min，搅拌均匀后，转入螺杆挤出机中，挤出、造粒、冷却，得到改性三元乙丙橡胶母粒，经测量，改性三元乙丙橡胶母粒的粒径为8mm；
A2绝缘隔离护套的制备：将70kg聚四氟乙烯置于高速混料机中，于118℃的条件下搅拌20min，搅拌均匀后加入20kg改性三元乙丙橡胶母粒，继续搅拌8min，搅拌均匀后，于160℃的条件下，搅拌15min，搅拌均匀后加入2kg邻苯二甲酸酯和1.3kg石蜡，继续搅拌4min，搅拌均匀后，转入螺杆挤出机中，设置主机温度170℃，模具温度180℃，挤出、造粒、冷却、定型，得到绝缘隔离护套不粘材料。
实施例3，绝缘隔离护套不粘材料的制备三
S1蒙脱土改性：将50kg蒙脱土置于足量丙酮溶液中，搅拌均匀，加入6.4L鲸蜡硬脂基葡糖苷，继续搅拌3h，搅拌完成后，过滤、去离子洗涤3-5次、洗涤后置于烘箱内，于120℃的条件下干燥4h，得到改性蒙脱土；
S2改性填充剂的制备：将10kg粒径为2000目的滑石粉置于水溶液中，搅拌均匀，加入5kg硅烷偶联剂，于60℃的条件下继续搅拌30min，搅拌完成后，加入20kg粒径为2500目的立方氮化硼，继续搅拌120min，搅拌完成后加入50kg改性蒙脱土，于60℃的条件下继续搅拌3h，搅拌完成后，超声波以80KHZ的功率分散40min，超声波分散后，过滤、洗涤、干燥，得到改性填充剂；
A1预处理：将30kg聚丙烯含量为12wt％的聚丙烯改性三元乙丙橡胶置于混料机中，于120℃的条件下搅拌15min搅拌完成后，加入25kg改性填充剂，继续搅拌5min，加入3L聚乙二醇400和5kg硅烷偶联剂，继续搅拌5min，搅拌均匀后，转入螺杆挤出机中，挤出、造粒、冷却，得到改性三元乙丙橡胶母粒，经测量，改性三元乙丙橡胶母粒的粒径为10mm；
A2绝缘隔离护套的制备：将80kg聚四氟乙烯置于高速混料机中，于125℃的条件下搅拌30min，搅拌均匀后加入30kg改性三元乙丙橡胶母粒，继续搅拌10min，搅拌均匀后，于170℃的条件下，搅拌20min，搅拌均匀后加入3kg邻苯二甲酸酯和2kg石蜡，继续搅拌5min，搅拌均匀后，转入螺杆挤出机中，设置主机温度175℃，模具温度190℃，挤出、造粒、冷却、定型，得到绝缘隔离护套不粘材料。
实施例4(对比实施例1)，绝缘隔离护套不粘材料的制备四
A1预处理：将20kg聚丙烯含量为9wt％的聚丙烯改性三元乙丙橡胶置于混料机中，于110℃的条件下搅拌10min搅拌完成后，加入18kg滑石粉，继续搅拌4min，加入2L聚乙二醇400和4.2kg硅烷偶联剂，继续搅拌4min，搅拌均匀后，转入螺杆挤出机中，挤出、造粒、冷却，得到改性三元乙丙橡胶母粒；
A2绝缘隔离护套的制备：将70kg聚四氟乙烯置于高速混料机中，于118℃的条件下搅拌20min，搅拌均匀后加入20kg改性三元乙丙橡胶母粒，继续搅拌8min，搅拌均匀后，于160℃的条件下，搅拌15min，搅拌均匀后加入2kg邻苯二甲酸酯和1.3kg石蜡，继续搅拌4min，搅拌均匀后，转入螺杆挤出机中，设置主机温度170℃，模具温度180℃，挤出、造粒、冷却、定型，得到绝缘隔离护套不粘材料。
实施例5(对比实施例2)，绝缘隔离护套不粘材料的制备五
S1蒙脱土改性：将35kg蒙脱土置于足量丙酮溶液中，搅拌均匀，加入3.8L鲸蜡硬脂基葡糖苷，继续搅拌2h，搅拌完成后，过滤、去离子洗涤3-5次、洗涤后置于烘箱内，于110℃的条件下干燥3h，得到改性蒙脱土；
S2改性填充剂的制备：将8kg粒径为1800目的滑石粉置于水溶液中，搅拌均匀，加入2.5kg硅烷偶联剂，于50℃的条件下继续搅拌20min，搅拌完成后，加入12kg粒径为2200目的立方氮化硼，继续搅拌80min，搅拌完成后加入35kg改性蒙脱土，于50℃的条件下继续搅拌2h，搅拌完成后，超声波以70KHZ的功率分散30min，超声波分散后，过滤、洗涤、干燥，得到改性填充剂；
绝缘隔离护套的制备：将70kg聚四氟乙烯置于高速混料机中，于118℃的条件下搅拌20min，搅拌均匀后加入20kg聚丙烯含量为9wt％的聚丙烯改性三元乙丙橡胶母粒，继续搅拌8min，加入18kg改性填充剂，继续搅拌4min，于160℃的条件下，搅拌15min，搅拌均匀后，加入2L聚乙二醇400、2kg邻苯二甲酸酯、1.3kg石蜡和4.2kg硅烷偶联剂，继续搅拌4min，搅拌均匀后，转入螺杆挤出机中，设置主机温度170℃，模具温度180℃，挤出、造粒、冷却、定型，得到绝缘隔离护套不粘材料。
实施例6(对比实施例3)，绝缘隔离护套不粘材料的制备六
绝缘隔离护套的制备：将70kg聚四氟乙烯置于高速混料机中，于118℃的条件下搅拌20min，搅拌均匀后加入20kg三元乙丙橡胶，继续搅拌8min，加入18kg滑石粉，继续搅拌4min，于160℃的条件下，搅拌15min，搅拌均匀后，加入2L聚乙二醇400、2kg邻苯二甲酸酯、1.3kg石蜡和4.2kg硅烷偶联剂，继续搅拌4min，搅拌均匀后，转入螺杆挤出机中，设置主机温度170℃，模具温度180℃，挤出、造粒、冷却、定型，得到绝缘隔离护套不粘材料。
对实施例1-6制备出的绝缘隔离护套不粘材料进行粘性、绝缘性能、耐热性、导热性、拉伸强度进行测试，测试结果如下表所示：
Figure BDA0003590733450000071
根据国标GB/T 12706.2的要求，剥离力在4-45N，说明剥离性能良好，即不会产生粘连现象，通过表中的数据可知，实施例1-5中制备出的绝缘隔离护套不粘材料均具有良好的剥离力，即具有不粘性质，实施例6制备出的绝缘隔离护套不粘材料具有粘性，其中实施例1-3制备出的绝缘隔离护套不粘材料不粘性能更优，说明本方案通过对填料的改性，以及对改性三元乙丙橡胶进行预处理后再与聚四氟乙烯制备绝缘隔离护套具有良好的不粘性能。
通过表中的数据可知，实施例1-6制备出的绝缘隔离护套具有良好的绝缘性能、耐热性能、导热性能和拉伸强度，说明本方案制备出的绝缘隔离护套在电缆的使用过程中，能够适应不同的使用环境，且不会产生粘连现象。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。本发明未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。

Claims (9)

1.一种绝缘隔离护套不粘材料，其特征在于，包括以下重量份原料：60-80份聚四氟乙烯、10-30份改性三元乙丙橡胶、5-25份改性填充剂、1-3份分散剂、1-3份增塑剂、0.5-2份润滑剂和2-5份硅烷偶联剂。
2.根据权利要求1所述的一种绝缘隔离护套不粘材料，其特征在于，所述绝缘隔离护套不粘材料包括以下重量份原料：70份聚四氟乙烯、20份改性三元乙丙橡胶、18份改性填充剂、2份分散剂、2份增塑剂、1.3份润滑剂和4.2份硅烷偶联剂。
3.根据权利要求2所述的一种绝缘隔离护套不粘材料，其特征在于，所述改性三元乙丙橡胶为聚丙烯改性三元乙丙橡胶，所述聚丙烯含量为6.5-12wt％。
4.根据权利要求3所述的一种绝缘隔离护套不粘材料，其特征在于，所述改性填充剂包括以下重量份原料：5-10份滑石粉、5-20份氮化硼、20-50份蒙脱土和1-5份硅烷偶联剂。
5.根据权利要求4所述的一种绝缘隔离护套不粘材料，其特征在于，所述改性填充剂的制备包括以下步骤：
S1蒙脱土改性：将蒙脱土置于丙酮溶液中，搅拌均匀，加入鲸蜡硬脂基葡糖苷，继续搅拌1-3h，搅拌完成后，过滤、洗涤、干燥，得到改性蒙脱土；
S2改性填充剂的制备：将滑石粉置于水溶液中，搅拌均匀，加入硅烷偶联剂，于40-60℃的条件下继续搅拌10-30min，搅拌完成后，加入氮化硼，继续搅拌40-120min，搅拌完成后加入改性蒙脱土，搅拌1-3h，搅拌完成后，超声波分散20-40min，超声波分散后，过滤、洗涤、干燥，得到改性填充剂。
6.根据权利要求5所述的一种绝缘隔离护套不粘材料，其特征在于，所述滑石粉的粒径为3000-3500目，所述氮化硼的为立方氮化硼，所述立方氮化硼的粒径为2500-3000目。
7.根据权利要求6所述的一种绝缘隔离护套不粘材料，其特征在于，所述S2步骤中，超声波的功率为60-80KHZ。
8.根据权利要求1-7任一所述的一种绝缘隔离护套不粘材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
A1预处理：将改性三元乙丙橡胶置于混料机中，于100-120℃的条件下搅拌10-20min搅拌完成后，加入改性填充剂，继续搅拌5-15min，加入分散剂和硅烷偶联剂，继续搅拌3-5min，搅拌均匀后，转入螺杆挤出机中，挤出、造粒、冷却，得到改性三元乙丙橡胶母粒；
A2绝缘隔离护套的制备：将聚四氟乙烯置于高速混料机中，于110-125℃的条件下搅拌10-30min，搅拌均匀后加入改性三元乙丙橡胶母粒，继续搅拌5-12min，搅拌均匀后，于150-170℃的条件下，搅拌10-20min，搅拌均匀后加入增塑剂和润滑剂，继续搅拌3-5min，搅拌均匀后，转入螺杆挤出机中，设置主机温度163-175℃，模具温度170-190℃，挤出、造粒、冷却、定型，得到绝缘隔离护套不粘材料。
9.根据权利要求8所述的一种绝缘隔离护套不粘材料的制备方法，其特征在于，所述A1步骤中，改性三元乙丙橡胶母粒的粒径为5-10mm。
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