CN116082785B - 一种绞合铜导体耐高温矿用电缆 - Google Patents

一种绞合铜导体耐高温矿用电缆 Download PDF

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Abstract

本申请涉及矿用电缆技术领域，具体公开了一种绞合铜导体耐高温矿用电缆。耐高温矿用电缆包括外护层，所述外护层由耐高温耐磨电缆材料挤包加工而成；所述耐高温耐磨电缆材料主要由以下原料制成：低密度聚乙烯预聚体、乙烯‑醋酸乙烯预聚体、甲基丙烯酰乙基磺基甜菜碱、甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯、有机过氧化物、2,6‑二叔丁基‑4‑甲基苯酚、改性硫酸钙晶须、改性二氧化硅、润滑剂、阻燃剂。该耐高温耐磨电缆材料，具有高机械强度、高耐热性、高耐磨性的优点，且耐高温矿用电缆，垂直燃烧级别为V‑0，表现出优良的阻燃性，满足市场需求。

Description

一种绞合铜导体耐高温矿用电缆
技术领域
本申请涉及矿用电缆技术领域，更具体地说，它涉及一种绞合铜导体耐高温矿用电缆。
背景技术
电缆是电力、通信传输的载体，被广泛的应用于人们日常生活中。常见的电缆主要有电力电缆、控制电缆、矿用电缆、核电站电缆、船用电缆等。矿用电缆是用于煤矿的电缆，由于使用中与煤尘集聚，容易引起爆炸，使得矿用电缆必须具有耐热性以及阻燃性，以降低安全隐患。除此之外，也由于使用中经常被移动，需要矿用电缆具有一定的耐磨性。
现有技术的矿用电缆，其一般包括导电缆芯，导电缆芯的数量根据需要调整为两个、三个、四个、五个等，多个导电缆芯的外周面绕包有绕包层，绕包层的外周面包覆有外护层，外护层主要起到防护作用，增加矿用电缆使用稳定性。外护层常常采用交联聚乙烯阻燃材料，在聚乙烯预聚体中加入阻燃剂，以使其具有阻燃性，同步加入有机过氧化物，利用有机过氧化物对聚乙烯预聚体氧化，进一步发生交联，增加原料之间的结合强度，从而提高耐热性，也可以在一定程度上增加耐磨性。申请人在实际制备中发现，加入有机过氧化物虽然能够增加耐热性以及耐磨性，但是随着有机过氧化物加入量的不断增加，耐热性以及耐磨性提高有限，无法进一步增强外护层的耐热性以及耐磨性，无法满足更高要求的需求。
发明内容
为了增加耐高温耐磨电缆材料的耐热性以及耐磨性，以适应耐高温矿用电缆的需求，本申请提供一种绞合铜导体耐高温矿用电缆，采用如下的技术方案：
一种绞合铜导体耐高温矿用电缆，包括多个相互抵触的缆芯，多个所述缆芯的外周面包覆有绕包层，所述绕包层的外周面包覆有外护层，所述外护层由耐高温耐磨电缆材料挤包加工而成；
所述耐高温耐磨电缆材料主要由以下重量份的原料制成：低密度聚乙烯预聚体100份、乙烯-醋酸乙烯预聚体30-40份、甲基丙烯酰乙基磺基甜菜碱9-11份、甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯9-11份、有机过氧化物4-6份、2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚1-3份、改性硫酸钙晶须9-11份、改性二氧化硅9-11份、润滑剂1-5份、阻燃剂14-16份；
所述改性硫酸钙晶须为己二酸二酰肼、3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷对硫酸钙晶须处理获得；所述改性二氧化硅为己二酸二酰肼、3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷对二氧化硅处理获得。
本申请的耐高温耐磨电缆材料，拉伸强度＞40MPa、老化拉伸强度损失率＜5%、磨损率＜1.5%，使耐高温耐磨电缆材料表现出高机械强度、高耐热性、高耐磨性的优点。本申请的耐高温矿用电缆，垂直燃烧级别为V-0，表现出优良的阻燃性，便于工业化批量生产，满足市场需求。
在原料中加入有机过氧化物，有机过氧化物形成游离基，并对低密度聚乙烯预聚体、乙烯-醋酸乙烯预聚体进行氧化，且形成活性位点。加入甲基丙烯酰乙基磺基甜菜碱、甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯，由于两者均含有双键，待加入后，双键打开并发生碳碳交联，进而形成三维网络结构，有效的增加原料的结合强度，而且还在原料中引入酯基、磺酸阴离子基团、二甲铵阳离子基团、酮羰基，有效的增加耐高温耐磨电缆材料的活性基团，增强原料之间的相容性以及结合强度，并通过其之间的协同增效，显著提高耐高温耐磨电缆材料的拉伸强度、耐热性以及耐磨性，增强综合性能。
在原料中加入硫酸钙晶须、二氧化硅，并对硫酸钙晶须、二氧化硅进行改性处理。改性硫酸钙晶须中，通过己二酸二酰肼、3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷对硫酸钙晶须进行处理，己二酸二酰肼、3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷以化学吸附和物理吸附的方式接枝到硫酸钙晶须表面以及孔隙，并在硫酸钙晶须表面引入双键、酯基、硅氧烷基、酰肼基，增加硫酸钙晶须表面基团，提高硫酸钙晶须和原料的相容性以及结合强度。同时，由于改性硫酸钙晶须的表面含有双键，其也能够和原料发生碳碳交联，改性硫酸钙晶须的表面还含有酰肼基，其能够和酮羰基发生交联，即，改性硫酸钙晶须能够和原料发生双重交联，有效的增强硫酸钙晶须和原料的相容性、交联密度以及结合强度。同步的，通过己二酸二酰肼、3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷对二氧化硅进行处理，增加二氧化硅的使用效果。进一步的，通过改性硫酸钙晶须、改性二氧化硅之间的协同增效，显著提高耐高温耐磨电缆材料的机械强度、耐热性以及耐磨性。
可选的，所述改性硫酸钙晶须采用以下方法制备；在不断搅拌下，将无水乙醇升温至55-65℃，加入己二酸二酰肼、3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷混合，然后加入硫酸钙晶须，超声处理10-30min，搅拌处理4-6h，过滤，烘干至恒重，获得改性硫酸钙晶须；
其中，硫酸钙晶须、己二酸二酰肼、3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷的重量配比为(12-14):(1-3):(1-3)。
预先将己二酸二酰肼、3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、无水乙醇混合且形成混合液，之后加入硫酸钙晶须，提高混料均匀性。而且采用超声处理，降低硫酸钙晶须出现团聚的情况，增加硫酸钙晶须分散性，使硫酸钙晶须、己二酸二酰肼、3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷充分接触，保证硫酸钙晶须的接枝量，提高改性硫酸钙晶须的使用效果。
进一步的，硫酸钙晶须、无水乙醇的重量配比为(12-14):(90-110)。在一个实施例中，硫酸钙晶须、无水乙醇的重量配比为13:100，其也可以根据需要将重量配比调整为2:15、6:55、7:45、7:55中的一种。
可选的，所述改性二氧化硅采用以下方法制备；在不断搅拌下，将无水乙醇升温至55-65℃，加入己二酸二酰肼、3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷混合，然后加入二氧化硅，超声处理10-30min，搅拌处理4-6h，过滤，烘干至恒重，获得改性二氧化硅；
其中，二氧化硅、己二酸二酰肼、3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷的重量配比为(9-11):(2-4):(2-4)。
通过采用上述技术方案，不仅便于改性二氧化硅的制备。而且，将改性硫酸钙晶须的制备方法和改性二氧化硅的制备方法进行比较，改性二氧化硅制备方法中用二氧化硅替换硫酸钙晶须，以及，原料配比不同。即，在制备改性硫酸钙晶须以及改性二氧化硅中仅仅需要微调即可。
同时，没有利用己二酸二酰肼、3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷对硫酸钙晶须、二氧化硅一起改性处理，而是采用分别制备改性硫酸钙晶须、改性二氧化硅，虽然增加了操作步骤，但是能够保证己二酸二酰肼、3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷对硫酸钙晶须接枝量的控制，以及己二酸二酰肼、3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷对二氧化硅的接枝量的控制，增强改性硫酸钙晶须和改性二氧化硅的相互作用，提高使用效果。
进一步的，二氧化硅、无水乙醇的重量配比为(9-11):(90-110)。在一个实施例中，二氧化硅、无水乙醇的重量配比为1:10，其也可以根据需要将重量配比调整为9:110、11:90、11:110中的一种。
可选的，所述硫酸钙晶须的平均长度为20-60μm、平均直径为1-5μm；所述二氧化硅的平均粒度为1-5μm。
在一个实施例中，硫酸钙晶须的平均长度为45μm、平均直径为3μm，其也可以根据需要将平均长度设置为30μm、50μm、60μm中的一种，也可以根据需要将平均直径设置为1μm、2μm、4μm、5μm中的一种。在一个实施例中，二氧化硅的平均粒度为3μm，其也可以根据需要将平均粒度设置为1μm、2μm、4μm、5μm中的一种。
通过采用上述技术方案，硫酸钙晶须长度和直径、二氧化硅粒度控制在该范围内，可以使改性硫酸钙晶须、改性二氧化硅与原料具有更好的相容性以及更优的使用效果，增强耐高温耐磨电缆材料的综合性能。
可选的，所述有机过氧化物为过氧化二苯甲酰；所述润滑剂为硬脂酸；所述阻燃剂为甲基膦酸二甲酯。
通过采用上述技术方案，对有机过氧化物、润滑剂、阻燃剂进行优化，便于有机过氧化物、润滑剂、阻燃剂的选择，以及耐高温耐磨电缆材料的制备。
可选的，所述耐高温耐磨电缆材料采用以下方法制备：将低密度聚乙烯预聚体、乙烯-醋酸乙烯预聚体、甲基丙烯酰乙基磺基甜菜碱、甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯、有机过氧化物、2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、改性硫酸钙晶须、改性二氧化硅、润滑剂、阻燃剂混合，升温至170-180℃，搅拌处理15-25min，挤出，降温，获得耐高温耐磨电缆材料。
通过采用上述技术方案，使耐高温耐磨电缆材料的制备简便、便于控制。
可选的，所述绕包层和外护层之间由内向外依次包覆有内护层、铠装层，所述缆芯和绕包层之间填充有填充层；所述缆芯包括绞合铜导体，所述绞合铜导体的外周面由内向外依次包覆有耐火层、绝缘层、绕包屏蔽层、编织屏蔽层。
通过采用上述技术方案，在绕包层和外护层之间设置铠装层，有效的增加耐高温矿用电缆的抗压强度。进一步的，在绕包层和铠装层之间设置内护层，降低铠装层对绕包层的影响，提高耐高温矿用电缆使用稳定性。
绞合铜导体的外周面设置耐火层，待发生火灾后，能够使绞合铜导体继续运行一段时间，延缓绞合铜导体失效时间。进一步的，由于耐火层设置在绞合铜导体和绝缘层之间，即耐火层紧贴绞合铜导体，降低耐火层因绝缘层熔化脱落而使其脱落的情况，提高耐火层使用稳定性。再进一步的，在绝缘层外周面设置绕包屏蔽层、编织屏蔽层，并通过两者之间的协同增效，不仅增加屏蔽效果，而且增强耐高温矿用电缆使用稳定性。
可选的，所述内护层、绝缘层均由耐高温电缆材料挤包加工而成；
所述耐高温电缆材料主要由以下重量份的原料制成：低密度聚乙烯预聚体100份、乙烯-醋酸乙烯预聚体30-40份、甲基丙烯酰乙基磺基甜菜碱9-11份、甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯9-11份、有机过氧化物4-6份、2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚1-3份、改性硫酸钙晶须9-11份、润滑剂1-5份；
所述改性硫酸钙晶须为己二酸二酰肼、3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷对硫酸钙晶须处理获得。
通过采用上述技术方案，内护层、绝缘层的原料相同，不需要单独配制内护层原料、绝缘层原料，便于耐高温矿用电缆的制备。而且，将耐高温耐磨电缆材料的原料和耐高温电缆材料进行比较，耐高温材料的原料中未添加改性二氧化硅以及阻燃剂，在保持耐高温电缆材料具有良好拉伸强度和耐热性的基础上，减少原料，降低成本，适应市场经济效益需求。
可选的，所述耐高温电缆材料采用以下方法制备：将低密度聚乙烯预聚体、乙烯-醋酸乙烯预聚体、甲基丙烯酰乙基磺基甜菜碱、甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯、有机过氧化物、2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、改性硫酸钙晶须、润滑剂混合，升温至170-180℃，搅拌处理15-25min，挤出，降温，获得耐高温电缆材料。
通过采用上述技术方案，使耐高温电缆材料的制备简便、便于控制。
可选的，所述绕包层为无纺布绕包；所述铠装层为钢带铠装；所述填充层为聚丙烯绳；所述耐火层为云母带绕包；所述绕包屏蔽层为半导电尼龙带绕包；所述编织屏蔽层为铝丝编织。
通过采用上述技术方案，对绕包层、铠装层、填充层、耐火层、绕包屏蔽层、编织屏蔽层进行优化，便于绕包层、铠装层、填充层、耐火层、绕包屏蔽层、编织屏蔽层的选择，并增强耐高温矿用电缆的性能以及使用稳定性。
综上所述，本申请至少具有以下有益效果：
1、本申请的耐高温耐磨电缆材料，在原料中加入甲基丙烯酰乙基磺基甜菜碱、甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯，并在有机过氧化物作用下，实现碳碳交联，在原料中引入酯基、磺酸阴离子基团、二甲铵阳离子基团、酮羰基，增强原料的相容性以及结合强度，提高耐高温耐磨电缆材料的拉伸强度、耐热性以及耐磨性。
2、本申请的耐高温耐磨电缆材料，还在原料中添加了硫酸钙晶须、二氧化硅，并对硫酸钙晶须、二氧化硅进行改性，分别在硫酸钙晶须表面和二氧化硅表面引入双键、酯基、硅氧烷基、酰肼基。进一步的，改性硫酸钙晶须表面的双键、改性二氧化硅表面的双键和原料也发生碳碳交联，与此同时，改性硫酸钙晶须表面的酰肼基、改性二氧化硅表面的酰肼基和原料中的酮羰基发生交联，即，改性硫酸钙晶须、改性二氧化硅晶须发生双重交联，增加原料的相容性、交联密度以及结合强度，进一步的提高耐高温耐磨电缆材料的性能。耐高温耐磨电缆材料的拉伸强度＞40MPa、老化拉伸强度损失率＜5%、磨损率＜1.5%，表现出高拉伸强度、高耐热性、高耐磨性的优点。且耐高温矿用电缆，垂直燃烧级别为V-0，表现出优良的阻燃性，满足市场需求。
3、本申请中分别制备改性硫酸钙晶须、改性二氧化硅，虽然增加了操作步骤，但是便于改性硫酸钙晶须表面接枝量的控制以及改性二氧化硅表面接枝量的控制。同时，内护层、绝缘层采用耐高温电缆材料挤包加工而成，耐高温电缆材料的原料相比耐高温耐磨电缆材料的原料缺少了改性二氧化硅以及阻燃剂，在保持耐高温电缆材料具有良好拉伸强度和耐热性的基础上，减少原料，降低成本，适应市场经济效益需求。
附图说明
图1是本申请耐高温矿用电缆的结构示意图。
附图标记说明：1、缆芯；11、绞合铜导体；12、耐火层；13、绝缘层；14、绕包屏蔽层；15、编织屏蔽层；2、绕包层；3、内护层；4、铠装层；5、外护层；6、填充层。
实施方式
为使本申请更加容易理解，下面将结合实施例来进一步详细说明本申请，这些实施例仅起说明性作用，并不局限于本申请的应用范围。本申请中所使用的原料或组分若无特殊说明均可以通过商业途径或常规方法制得。
制备例
制备例I-1
一种改性硫酸钙晶须，其采用以下方法制备：在转速为500r/min下，将100kg的无水乙醇升温至60℃，加入2kg的己二酸二酰肼、2kg的3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷，搅拌处理10min。然后加入13kg的硫酸钙晶须，超声处理20min，搅拌处理5h，过滤。之后在温度为60℃下，烘干至恒重，获得改性硫酸钙晶须。
其中，硫酸钙晶须的平均长度为45μm、平均直径为3μm，且选自石家庄马跃建材有限公司。
制备例I-2
一种改性硫酸钙晶须，其采用以下方法制备：在转速为500r/min下，将100kg的无水乙醇升温至60℃，加入1kg的己二酸二酰肼、3kg的3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷，搅拌处理10min。然后加入12kg的硫酸钙晶须，超声处理20min，搅拌处理5h，过滤。之后在温度为60℃下，烘干至恒重，获得改性硫酸钙晶须。
其中，硫酸钙晶须的平均长度为45μm、平均直径为3μm，且选自石家庄马跃建材有限公司。
制备例I-3
一种改性硫酸钙晶须，其采用以下方法制备：在转速为500r/min下，将100kg的无水乙醇升温至60℃，加入3kg的己二酸二酰肼、1kg的3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷，搅拌处理10min。然后加入14kg的硫酸钙晶须，超声处理20min，搅拌处理5h，过滤。之后在温度为60℃下，烘干至恒重，获得改性硫酸钙晶须。
其中，硫酸钙晶须的平均长度为45μm、平均直径为3μm，且选自石家庄马跃建材有限公司。
制备例II-1
一种改性二氧化硅，其采用以下方法制备：在转速为500r/min下，将100kg的无水乙醇升温至60℃，加入3kg的己二酸二酰肼、3kg的3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷，搅拌处理10min。然后加入10kg的二氧化硅，超声处理20min，搅拌处理5h，过滤。之后在温度为60℃下，烘干至恒重，获得改性二氧化硅。
其中，二氧化硅的平均粒度为3μm，且选自清河县瑞江金属材料有限公司。
制备例II-2
一种改性二氧化硅，其采用以下方法制备：在转速为500r/min下，将100kg的无水乙醇升温至60℃，加入2kg的己二酸二酰肼、4kg的3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷，搅拌处理10min。然后加入9kg的二氧化硅，超声处理20min，搅拌处理5h，过滤。之后在温度为60℃下，烘干至恒重，获得改性二氧化硅。
其中，二氧化硅的平均粒度为3μm，且选自清河县瑞江金属材料有限公司。
制备例II-3
一种改性二氧化硅，其采用以下方法制备：在转速为500r/min下，将100kg的无水乙醇升温至60℃，加入4kg的己二酸二酰肼、2kg的3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷，搅拌处理10min。然后加入11kg的二氧化硅，超声处理20min，搅拌处理5h，过滤。之后在温度为60℃下，烘干至恒重，获得改性二氧化硅。
其中，二氧化硅的平均粒度为3μm，且选自清河县瑞江金属材料有限公司。
实施例
实施例1
一种绞合铜导体耐高温矿用电缆，参照图1，包括四个相互抵触的缆芯1。四个缆芯1的外周面由内向外依次包覆有绕包层2、内护层3、铠装层4、外护层5。绕包层2为无纺布绕包，其采用无纺布双重绕包加工而成，单层重叠率为10%。内护层3为耐高温电缆材料挤包加工而成。铠装层4为钢带铠装，其采用钢带单层绕包加工而成，单层重叠率为10%。外护层5为耐高温耐磨电缆材料挤包加工而成。为了增加四个缆芯1的稳固性，缆芯1和绕包层2之间填充有填充层6，填充层6为聚丙烯绳。
参照图1，缆芯1包括绞合铜导体11，绞合铜导体11为多个铜丝绞合而成。绞合铜导体11的外周面由内向外依次包覆有耐火层12、绝缘层13、绕包屏蔽层14、编织屏蔽层15。耐火层12为云母带绕包，其采用云母带双重绕包加工而成，单层重叠率为20%。绝缘层13为耐高温电缆材料挤包加工而成。绕包屏蔽层14为半导电尼龙带绕包，其采用半导电尼龙带双重绕包加工而成，单层重叠率为5%。编织屏蔽层15为铝丝编织，其采用铝丝编织加工而成，编织密度为80%。
其中，耐高温耐磨电缆材料采用以下方法制备：将100kg的低密度聚乙烯预聚体、35kg的乙烯-醋酸乙烯预聚体、10kg的甲基丙烯酰乙基磺基甜菜碱、10kg的甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯、5kg的有机过氧化物、2kg的2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、10kg的改性硫酸钙晶须、10kg的改性二氧化硅、3kg的润滑剂、15kg的阻燃剂，搅拌处理10min。升温至175℃，搅拌处理20min，挤出，降温至25℃，获得耐高温耐磨电缆材料。
且，耐高温耐磨电缆材料的原料中，低密度聚乙烯预聚体为LLDPE聚乙烯DFDC-7050；乙烯-醋酸乙烯预聚体中醋酸乙烯含量为15wt%，且选自苏州裕辰隆工程塑料有限公司；有机过氧化物为过氧化二苯甲酰；润滑剂为硬脂酸；阻燃剂为甲基膦酸二甲酯；改性硫酸钙晶须采用制备例I-1制备获得；改性二氧化硅采用制备例II-1制备获得。
其中，耐高温电缆材料采用以下方法制备：将100kg的低密度聚乙烯预聚体、35kg的乙烯-醋酸乙烯预聚体、10kg的甲基丙烯酰乙基磺基甜菜碱、10kg的甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯、5kg的有机过氧化物、2kg的2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、10kg的改性硫酸钙晶须、3kg的润滑剂，搅拌处理10min。升温至175℃，搅拌处理20min，挤出，降温至25℃，获得耐高温电缆材料。
且，耐高温电缆材料的原料中，低密度聚乙烯预聚体为LLDPE聚乙烯DFDC-7050；乙烯-醋酸乙烯预聚体中醋酸乙烯含量为15wt%，且选自苏州裕辰隆工程塑料有限公司；有机过氧化物为过氧化二苯甲酰；润滑剂为硬脂酸；改性硫酸钙晶须采用制备例I-1制备获得。
实施例2
一种绞合铜导体耐高温矿用电缆，其和实施例1的区别之处在于，耐高温耐磨电缆材料由以下原料制成：100kg的低密度聚乙烯预聚体、30kg的乙烯-醋酸乙烯预聚体、11kg的甲基丙烯酰乙基磺基甜菜碱、11kg的甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯、6kg的有机过氧化物、1kg的2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、11kg的改性硫酸钙晶须、9kg的改性二氧化硅、5kg的润滑剂、16kg的阻燃剂。
实施例3
一种绞合铜导体耐高温矿用电缆，其和实施例1的区别之处在于，耐高温耐磨电缆材料由以下原料制成：100kg的低密度聚乙烯预聚体、40kg的乙烯-醋酸乙烯预聚体、9kg的甲基丙烯酰乙基磺基甜菜碱、9kg的甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯、4kg的有机过氧化物、3kg的2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、9kg的改性硫酸钙晶须、11kg的改性二氧化硅、1kg的润滑剂、14kg的阻燃剂。
实施例4
一种绞合铜导体耐高温矿用电缆，其和实施例1的区别之处在于，耐高温耐磨电缆材料的原料中，改性硫酸钙晶须、改性二氧化硅来源不同，且，改性硫酸钙晶须采用制备例I-2制备获得；改性二氧化硅采用制备例II-2制备获得。
实施例5
一种绞合铜导体耐高温矿用电缆，其和实施例1的区别之处在于，耐高温耐磨电缆材料的原料中，改性硫酸钙晶须、改性二氧化硅来源不同，且，改性硫酸钙晶须采用制备例I-3制备获得；改性二氧化硅采用制备例II-3制备获得。
对比例
对比例1
一种绞合铜导体耐高温矿用电缆，其和实施例1的区别之处在于，耐高温耐磨电缆材料的原料中，用等量的乙烯-醋酸乙烯预聚体替换甲基丙烯酰乙基磺基甜菜碱、甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯。
对比例2
一种绞合铜导体耐高温矿用电缆，其和实施例1的区别之处在于，耐高温耐磨电缆材料的原料中，用等量的甲基丙烯酰乙基磺基甜菜碱替换甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯。
对比例3
一种绞合铜导体耐高温矿用电缆，其和实施例1的区别之处在于，耐高温耐磨电缆材料的原料中，用等量的甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯替换甲基丙烯酰乙基磺基甜菜碱。
对比例4
一种绞合铜导体耐高温矿用电缆，其和实施例1的区别之处在于，耐高温耐磨电缆材料的原料中，未添加改性硫酸钙晶须、改性二氧化硅。
对比例5
一种绞合铜导体耐高温矿用电缆，其和实施例1的区别之处在于，耐高温耐磨电缆材料的原料中，用等量的硫酸钙晶须替换改性硫酸钙晶须、改性二氧化硅。
对比例6
一种绞合铜导体耐高温矿用电缆，其和实施例1的区别之处在于，耐高温耐磨电缆材料的原料中，用等量的改性硫酸钙晶须替换改性二氧化硅，且改性硫酸钙晶须制备方法中，用等量的己二酸二酰肼替换3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷。
对比例7
一种绞合铜导体耐高温矿用电缆，其和实施例1的区别之处在于，耐高温耐磨电缆材料的原料中，用等量的改性硫酸钙晶须替换改性二氧化硅，且改性硫酸钙晶须制备方法中，用等量的3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷替换己二酸二酰肼。
对比例8
一种绞合铜导体耐高温矿用电缆，其和实施例1的区别之处在于，耐高温耐磨电缆材料的原料中，用等量的改性硫酸钙晶须替换改性二氧化硅。
对比例9
一种绞合铜导体耐高温矿用电缆，其和实施例1的区别之处在于，耐高温耐磨电缆材料的原料中，用等量的改性二氧化硅替换改性硫酸钙晶须。
性能检测
（1）分别取实施例1-5、对比例1-9获得的耐高温耐磨电缆材料作为试样，并对试样进行以下性能检测，检测结果如表1所示。
其中，拉伸强度采用以下方法：在温度为25℃下，依据GB/T1040-2008《塑料拉伸性能的测定》，对试样的拉伸强度进行检测。
老化拉伸强度损失率采用以下方法：依据GB/T2951-2008《热老化试验方法》，对试样进行老化，并在温度为25℃下，依据GB/T1040-2008《塑料拉伸性能的测定》，对试样老化后的拉伸强度进行检测，且计算老化拉伸强度损失率，且老化拉伸强度损失率越低，表明试样的耐热性越好；
老化拉伸强度损失率/(%)=(老化前拉伸强度-老化后拉伸强度)/老化前拉伸强度×100%。
磨损率采用以下方法：依据GB/T3960-2016《塑料滑动摩擦磨损试验方法》，对试样的磨损率进行检测，且磨损率越低，表明试样的耐磨性越好。
（2）分别取实施例1-5、对比例1-9获得的耐高温矿用电缆作为试样，依据GB/T2408-2008《塑料燃烧性能试验方法 水平法和垂直法》，对试样的垂直燃烧级别进行检测，检测结果如表1所示。
表1 检测结果
Figure SMS_1
从表1中可以看出，本申请的耐高温耐磨电缆材料，具有较高的拉伸强度，拉伸强度为41.6-43.2MPa，表现出高机械强度。而且还具有较低的老化拉伸强度损失率以及磨损率，老化拉伸强度损失率为3.3-4.5%、磨损率为0.83-1.33%，表现出高耐热性、高耐磨性。同时，采用耐高温耐磨电缆材料加工获得的耐高温矿用电缆，垂直燃烧级别为V-0，表现出优良的阻燃性。本申请的耐高温耐磨电缆材料，具有高机械强度、高耐热性、高耐磨性的优点，表现出优良的综合性能，满足市场需求。
将实施例1和对比例1-3进行比较，且以对比例1为基础。对比例2相较于对比例1而言，耐高温耐磨电缆材料的原料中添加了甲基丙烯酰乙基磺基甜菜碱；对比例3相较于对比例1而言，耐高温耐磨电缆材料的原料中添加了甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯；实施例1相较于对比例1而言，耐高温耐磨电缆材料的原料中添加了甲基丙烯酰乙基磺基甜菜碱、甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯。由此可以看出，在原料中同时添加甲基丙烯酰乙基磺基甜菜碱、甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯，并通过两者之间的协同增效，显著增强耐高温耐磨电缆材料的机械强度、耐热性以及耐磨性。
将对比例4-5进行比较，且以对比例4为基础。对比例5相较于对比例4而言，耐高温耐磨电缆材料的原料中添加了硫酸钙晶须。由此可以看出，在原料中添加硫酸钙晶须，能够增加耐高温耐磨电缆材料的机械强度、耐热性以及耐磨性。结合对比例6-8，对比例6相较于对比例5而言，采用己二酸二酰肼对硫酸钙晶须进行处理；对比例7相较于对比例5而言，采用3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷对硫酸钙晶须进行处理；对比例8相较于对比例5而言，采用己二酸二酰肼、3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷对硫酸钙晶须进行处理。由此可以看出，采用己二酸二酰肼、3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷对硫酸钙晶须进行处理，对耐高温耐磨电缆材料的性能更有利，这主要是由于改性硫酸钙晶须和原料发生双重交联，增加原料的相容性、交联密度以及结合强度，并提高耐高温耐磨电缆材料的机械强度、耐热性以及耐磨性。
将实施例1和对比例8-9进行比较，且以对比例4为基础。对比例8相较于对比例4而言，耐高温耐磨电缆材料的原料中添加了改性硫酸钙晶；对比例9相较于对比例4而言，耐高温耐磨电缆材料的原料中添加了改性二氧化硅；实施例1相较于对比例4而言，耐高温耐磨电缆材料的原料中添加了改性硫酸钙晶、改性二氧化硅。由此可以看出，在原料中同时添加改性硫酸钙晶、改性二氧化硅，并通过两者之间的协同增效，能够进一步增强耐高温耐磨电缆材料的综合性能，满足更高要求的需求。
应当注意的是，以上所述的实施例仅用于解释本申请，并不构成对本申请的任何限制。通过参照典型实施例对本申请进行了描述，但应当理解为其中所用的词语为描述性和解释性词汇，而不是限定性词汇。可以按规定在本申请权利要求的范围内对本申请作出修改，以及在不背离本申请的范围和精神内对本发明进行修订。尽管其中描述的本申请涉及特定的方法、材料和实施例，但是并不意味着本申请限于其中公开的特定例，相反，本申请可扩展至其他所有具有相同功能的方法和应用。

Claims (7)

1.一种绞合铜导体耐高温矿用电缆，其特征在于：包括多个相互抵触的缆芯(1)，多个所述缆芯(1)的外周面包覆有绕包层(2)，所述绕包层(2)的外周面包覆有外护层(5)，所述外护层(5)由耐高温耐磨电缆材料挤包加工而成；
所述耐高温耐磨电缆材料主要由以下重量份的原料制成：低密度聚乙烯预聚体100份、乙烯-醋酸乙烯预聚体30-40份、甲基丙烯酰乙基磺基甜菜碱9-11份、甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯9-11份、有机过氧化物4-6份、2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚1-3份、改性硫酸钙晶须9-11份、改性二氧化硅9-11份、润滑剂1-5份、阻燃剂14-16份；所述改性硫酸钙晶须为己二酸二酰肼、3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷对硫酸钙晶须处理获得；所述改性二氧化硅为己二酸二酰肼、3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷对二氧化硅处理获得；
所述改性硫酸钙晶须采用以下方法制备；在不断搅拌下，将无水乙醇升温至55-65℃，加入己二酸二酰肼、3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷混合，然后加入硫酸钙晶须，超声处理10-30min，搅拌处理4-6h，过滤，烘干至恒重，获得改性硫酸钙晶须；
其中，硫酸钙晶须、己二酸二酰肼、3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷的重量配比为(12-14):(1-3):(1-3)；
所述改性二氧化硅采用以下方法制备；在不断搅拌下，将无水乙醇升温至55-65℃，加入己二酸二酰肼、3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷混合，然后加入二氧化硅，超声处理10-30min，搅拌处理4-6h，过滤，烘干至恒重，获得改性二氧化硅；
其中，二氧化硅、己二酸二酰肼、3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷的重量配比为(9-11):(2-4):(2-4)；
所述硫酸钙晶须的平均长度为20-60μm、平均直径为1-5μm；所述二氧化硅的平均粒度为1-5μm。
2.根据权利要求1所述的一种绞合铜导体耐高温矿用电缆，其特征在于：所述有机过氧化物为过氧化二苯甲酰；所述润滑剂为硬脂酸；所述阻燃剂为甲基膦酸二甲酯。
3.根据权利要求1所述的一种绞合铜导体耐高温矿用电缆，其特征在于：所述耐高温耐磨电缆材料采用以下方法制备：将低密度聚乙烯预聚体、乙烯-醋酸乙烯预聚体、甲基丙烯酰乙基磺基甜菜碱、甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯、有机过氧化物、2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、改性硫酸钙晶须、改性二氧化硅、润滑剂、阻燃剂混合，升温至170-180℃，搅拌处理15-25min，挤出，降温，获得耐高温耐磨电缆材料。
4.根据权利要求1所述的一种绞合铜导体耐高温矿用电缆，其特征在于：所述绕包层(2)和外护层(5)之间由内向外依次包覆有内护层(3)、铠装层(4)，所述缆芯(1)和绕包层(2)之间填充有填充层(6)；所述缆芯(1)包括绞合铜导体(11)，所述绞合铜导体(11)的外周面由内向外依次包覆有耐火层(12)、绝缘层(13)、绕包屏蔽层(14)、编织屏蔽层(15)。
5.根据权利要求4所述的一种绞合铜导体耐高温矿用电缆，其特征在于：所述内护层(3)、绝缘层(13)均由耐高温电缆材料挤包加工而成；
所述耐高温电缆材料主要由以下重量份的原料制成：低密度聚乙烯预聚体100份、乙烯-醋酸乙烯预聚体30-40份、甲基丙烯酰乙基磺基甜菜碱9-11份、甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯9-11份、有机过氧化物4-6份、2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚1-3份、改性硫酸钙晶须9-11份、润滑剂1-5份；
所述改性硫酸钙晶须为己二酸二酰肼、3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷对硫酸钙晶须处理获得。
6.根据权利要求5所述的一种绞合铜导体耐高温矿用电缆，其特征在于：所述耐高温电缆材料采用以下方法制备：将低密度聚乙烯预聚体、乙烯-醋酸乙烯预聚体、甲基丙烯酰乙基磺基甜菜碱、甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯、有机过氧化物、2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、改性硫酸钙晶须、润滑剂混合，升温至170-180℃，搅拌处理15-25min，挤出，降温，获得耐高温电缆材料。
7.根据权利要求4所述的一种绞合铜导体耐高温矿用电缆，其特征在于：所述绕包层(2)为无纺布绕包；所述铠装层(4)为钢带铠装；所述填充层(6)为聚丙烯绳；所述耐火层(12)为云母带绕包；所述绕包屏蔽层(14)为半导电尼龙带绕包；所述编织屏蔽层(15)为铝丝编织。
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