CN116675986A - 一种硅橡胶耐高温电缆及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种硅橡胶耐高温电缆及其制备方法，电缆由内向外依次包括导体、电缆绝缘层和电缆护套层，电缆绝缘层采用改性甲基苯基乙烯基硅橡胶制成，电缆护套层采用改性HDPE制成。其中，改性甲基苯基乙烯基硅橡胶侧链含有苯基，提升了硅橡胶耐高低温性能，纳米氧化铁和纳米氧化锌作为耐热助剂发挥协同配合作用，提升了硅橡胶的耐热性能，耐漏电起痕剂的添加抑制了硅橡胶电痕的发生和发展，提升了硅橡胶的安全性能，此法制备出的耐高温电缆工艺简单、易于工业化生产；电缆护套层是由ZnO对HDPE进行改性所得，HDPE本身就是耐热抗寒、化学性能稳定、高刚性高韧性的可循环材料，添加ZnO后可以有效提升HDPE的抗老化性能。
Description
技术领域
本发明涉及电缆制造的技术领域，具体涉及一种硅橡胶耐高温电缆及其制备方法。
背景技术
电缆是一种电能或信号传输装置，通常是由几根或几组导线组成，每根或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，电缆具有内通电、外绝缘的特征。电缆一般由中心导体、电缆绝缘层和电缆护套层组成。电缆被广泛应用于城市电网中，硅橡胶最显著的特点是耐热性，因此被广泛用于高温场合。然而，随着大气污染日益严重，电力电气设备的运行电压等级也在不断提升，这使得硅橡胶绝缘材料的工作环境更为严苛且多样化；硅橡胶虽然具有独特的电气绝缘特性，但与传统的电瓷和玻璃等无机绝缘材料相比，有机硅橡胶分子链上原子通过共价键结合，键合力相对较弱，并且硅橡胶分子链存在大量碳氢键，这使得硅橡胶有着特殊的电气破坏现象——漏电起痕破坏。
中国专利CN 115260640 B提供了一种耐高温电缆绝缘层材料及其制备方法，其中耐热助剂为二氧化硅微球，耐热效果不如金属氧化物Fe2O3，且效果较为单一；中国专利CN201130549 Y提供了一种耐高温电缆及其制备方法，其中使用改性氟树脂作为电缆绝缘层层，而氟树脂长期使用温度为-80～110℃，硅橡胶在-60～300℃范围内还能保持原有特性，故而此专利中制备出的电缆不如用硅橡胶制备出的电缆耐热性能好；并且在上述专利中并未考虑到硅橡胶的耐漏电起痕性能，而现实情况下硅橡胶绝缘材料在运行过程中一旦发生漏电起痕破坏，其优异的电气绝缘性能将随之丧失，使得电路输送系统存在大量的安全隐患，因此，发明一种具有耐漏电起痕性能的耐高温电缆成为一种必要趋势。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种硅橡胶耐高温电缆及其制备方法。可以扩大电缆的工作温度范围，提升电缆的耐高低温、耐漏电起痕、耐老化、耐磨损性能。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
第一方面，本发明提供一种硅橡胶耐高温电缆，采用如下的技术方案：
一种硅橡胶耐高温电缆，由内向外依次包括导体、电缆绝缘层和电缆护套层，所述电缆绝缘层采用改性甲基苯基乙烯基硅橡胶制成，所述改性甲基苯基乙烯基硅橡胶包括以下重量份的原料：甲基苯基乙烯基硅油100-110份，甲氧基硅油1-2份，低粘度羟基硅油3-6份，填料20-50份，甲基三丁酮肟基硅烷5-15份，耐热助剂5-10份，HDK H20白炭黑2-5份，偶联剂5-11份，分散剂1-3份，耐漏电起痕剂2-5份，卡斯特催化剂1-2份。
进一步地，所述填料由纳米活性碳酸钙、重质碳酸钙和纳米碳酸钙按质量比(1-3):(1-2):(1-5)组成。
所述耐热助剂为纳米氧化铁和纳米氧化锌按质量比5:7组成。对于硫化胶来说氧化铁是性质优良的耐热助剂，它能够使硫化胶保持一定的物理机械性能，添加氧化铁使得硫化胶硬度增加幅度不大，具有良好的弹性，对提高硫化胶耐热性作用明显；同时，氧化锌与氧化铁的协同配合作用可更好地发挥硅橡胶的耐热性能，因而氧化铁本身具有较高的氧化性，在高温条件下，氧化铁中的Fe3+能通过破坏自由基的链增长来改善硅橡胶的耐热老化能力，即Fe3+与R反应生成R+和Fe2+，Fe2+会被空气中的氧气氧化为Fe3+而循环利用，R+因无法参与连锁反应而消失。氧化铁与氧化锌的添加可在一定的温度范围内阻止链增长反应的持续进行，从而提高苯基硅橡胶耐热空气老化性能，大大扩大苯基硅橡胶的工作温度范围。
所述偶联剂为正十二烷基三甲氧基硅烷。
所述分散剂为V966、HY161、CNF-G中的一种。
所述耐漏电起痕剂由以下方法制备：
步骤A1、将二异丙胺和丙酮加至装有回流装置、机械搅拌器、温度计和恒压滴液漏斗的500mL四口烧瓶中，然后在机械搅拌条件下滴加3-异氰酸丙基三乙氧基硅烷，逐步升温至40℃，回流反应3h，最后减压蒸馏除去低沸物，制得化合物1。
步骤A1中控制二异丙胺、丙酮和3-异氰酸丙基三乙氧基硅烷的用量比为50.60g：200mL：123.68g。
步骤A1中二异丙胺与3-异氰酸丙基三乙氧基硅烷反应生成化合物1，反应式如下：
步骤A2、将烯丙醇、钛酸四丁酯和甲苯加入装有回流装置、机械搅拌器、温度计和恒压滴液漏斗的500mL四口烧瓶中，室温下机械搅拌5-8min，然后在机械搅拌条件下滴加中间体1，升温至80℃回流反应2h，再在减压条件下继续反应2h，最后减压蒸馏除去低沸物，制得化合物2，化合物2即为耐漏电起痕剂。
步骤A2中控制烯丙醇、钛酸四丁酯、甲苯和中间体1用量比为151.80g：0.76g：200mL：174.28g。
步骤A2中烯丙醇与化合物1在交联剂钛酸四丁酯的作用下反应生成化合物2，反应式如下：
由上式可以得出，耐漏电起痕剂是一种含脲基有机硅化合物，硅橡胶在添加耐漏电起痕剂之后可以抑制侧甲基的氧化，提高热氧稳定性，这是由于体系中脲基受热分解产生异氰酸根，其能与硅橡胶侧甲基氧化所产生的Si-OH发生反应，从而抑制解扣式热降解反应的进行。在干带电弧所产生的热量的作用下，添加含脲基硅烷的改性甲基苯基乙烯基硅橡胶吸热释放出N2、NO2和NH3等惰性气体，起到了良好的熄弧作用，这有利于改性甲基苯基乙烯基硅橡胶在干带电弧放电过程中在表面形成较为致密的陶瓷层，抑制了电痕的发生和发展。
该改性甲基苯基乙烯基硅橡胶，包括如下步骤制成：
步骤B1、室温下在型号为LXNHZ-100的真空捏合机中加入甲基苯基乙烯基硅油、甲氧基硅油、低粘度羟基硅油、耐漏电起痕剂、耐热助剂和分散剂搅拌混合30min，期间将HDKH20白炭黑分4个批次加入，再搅拌10min，然后加入填料搅拌20min，接着边抽真空边搅拌并升温至110-120℃，搅拌3.5h，温度降至室温后，制得基料。
步骤B2、在型号为MP1500的立轴行星搅拌机中加入基料，室温搅拌5-10min，加入甲基三丁酮肟基硅烷，抽真空搅拌10-15min后，再加入偶联剂和卡斯特催化剂抽真空搅拌25-30min后，挤入300mL空白管待其凝固，制得改性甲基苯基乙烯基硅橡胶。
步骤B2中采用室温硫化过程，具有操作简便、易于工业化生产的优点，其中甲基三丁酮肟基硅烷用于室温硫化硅橡胶，充当交联剂、硫化剂。
步骤B2经过对基料的室温硫化，在硫化过程中通过硅氢加成反应将耐漏电起痕剂键接至甲基苯基乙烯基硅橡胶的分子链上，可制备出具有良好耐漏电起痕性能的改性甲基苯基乙烯基硅橡胶。
步骤B2制得的改性甲基苯基乙烯基硅橡胶侧链含有大基团苯基，使得硅橡胶侧链相邻基团间相互屏蔽，防止硅橡胶有机侧基氧化分解从而引起交联和降解，提升硅橡胶的耐高低温性能。
所述电缆护套层采用改性HDPE制成，所述改性HDPE包括如下步骤制成：
将HDPE和纳米ZnO加入混合机中混合5-10min，制得混料，设置双螺杆挤出机的温度为200℃，主机转速为200r/min，喂料转速为15r/min，将混料加入至双螺杆挤出机，挤出造粒，制得改性HDPE。
步骤中控制HDPE和纳米ZnO的用量比为(9.8-10)kg：(50-200)g。
步骤中在HDPE中添加纳米氧化锌可以显著提高HDPE的耐老化、耐磨损性能。
第二方面，本发明提供一种硅橡胶耐高温电缆的制备方法，采用如下的技术方案：
一种硅橡胶耐高温电缆的制备方法，包括如下步骤：
步骤S1、拉制导体单丝，对其进行退火；
步骤S2、将步骤S1中退火后的导体单丝绞制为导体束；
步骤S3、在导体束外依次包覆上述中的电缆绝缘层和电缆护套层。
本发明的有益效果：第一，由于改性甲基苯基乙烯基硅橡胶侧链存在空间位阻较大的苯基基团，采用改性甲基苯基乙烯基硅橡胶作为电缆绝缘层的原料可以防止硅橡胶有机侧基氧化分解从而引起交联和降解，从而提升硅橡胶的耐高低温性能，扩大硅橡胶的工作温度范围；第二，添加过渡金属氧化物纳米氧化铁和纳米氧化锌作为耐热助剂较为便捷且工艺简单，可用于工业化生产，氧化铁与氧化锌可发生协同配合作用，可进一步提升硅橡胶的耐热性能，同时，纳米氧化铁和纳米氧化锌拥有较大的比表面积，能够更大程度地消除活性自由基，延缓电缆绝缘层的老化；第三，配方中制备出了一种新型耐漏电起痕剂，它是一种有机硅氧烷，可在硫化过程中通过硅氢加成反应将耐漏电起痕剂键接至甲基苯基乙烯基硅橡胶上，制得的改性甲基苯基乙烯基硅橡胶在干带电弧放电过程中于表面形成致密的陶瓷层，防止电痕的产生与发展，提升硅橡胶的耐漏电性能，保持其绝缘性，提高其安全性能；第四，HDPE作为一种可回收再利用的环保材料，又具有耐热抗寒、化学性能稳定、高刚性高韧性等优点，本身就可作为电缆护套层的制备原料，将ZnO对其进行改性以后，可以有效地提升HDPE的抗老化性能，进而延长电缆的使用寿命，降低电缆老化带来的安全隐患。
具体实施方式
下面将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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
第一方面，本发明提供一种硅橡胶耐高温电缆，采用如下的技术方案：
一种硅橡胶耐高温电缆，由内向外依次包括导体、电缆绝缘层和电缆护套层，所述电缆绝缘层采用改性甲基苯基乙烯基硅橡胶制成，所述改性甲基苯基乙烯基硅橡胶包括以下重量份的原料：甲基苯基乙烯基硅油100份，甲氧基硅油1份，低粘度羟基硅油3份，填料20份，甲基三丁酮肟基硅烷5份，耐热助剂5份，HDK H20白炭黑3份，偶联剂5份，分散剂1份，耐漏电起痕剂2份，卡斯特催化剂1份。
所述填料由纳米活性碳酸钙、重质碳酸钙和纳米碳酸钙按质量比1:1:1组成。
所述耐热助剂为纳米氧化铁和纳米氧化锌按质量比5:7组成。
所述偶联剂为正十二烷基三甲氧基硅烷。
所述分散剂为V966。
所述耐漏电起痕剂由以下方法制备：
步骤A1、将二异丙胺和丙酮加至装有回流装置、机械搅拌器、温度计和恒压滴液漏斗的500mL四口烧瓶中，然后在机械搅拌条件下滴加3-异氰酸丙基三乙氧基硅烷，逐步升温至40℃，回流反应3h，最后减压蒸馏除去低沸物，制得化合物1。
步骤A1中控制二异丙胺、丙酮和3-异氰酸丙基三乙氧基硅烷的用量比为50.60g：200mL：123.68g。
步骤A2、将烯丙醇、钛酸四丁酯和甲苯加入装有回流装置、机械搅拌器、温度计和恒压滴液漏斗的500mL四口烧瓶中，室温下机械搅拌5min，然后在机械搅拌条件下滴加中间体1，升温至80℃回流反应2h，再在减压条件下继续反应2h，最后减压蒸馏除去低沸物，制得耐漏电起痕剂。
步骤A2中控制烯丙醇、钛酸四丁酯、甲苯和中间体1用量比为151.80g：0.76g：200mL：174.28g。
该改性甲基苯基乙烯基硅橡胶，包括如下步骤制成：
步骤B1、室温下在型号为LXNHZ-100的真空捏合机中加入甲基苯基乙烯基硅油、甲氧基硅油、低粘度羟基硅油、耐漏电起痕剂、耐热助剂和分散剂搅拌混合30min，期间将HDKH20白炭黑分4个批次加入，再搅拌10min，然后加入填料搅拌20min，接着边抽真空边搅拌并升温至110℃，搅拌3.5h，温度降至室温后，制得基料。
步骤B2、在型号为MP1500的立轴行星搅拌机中加入基料，室温搅拌5min，加入甲基三丁酮肟基硅烷，抽真空搅拌10min后，再加入偶联剂和卡斯特催化剂抽真空搅拌25min后，挤入300mL空白管待其凝固，制得改性甲基苯基乙烯基硅橡胶。
所述电缆护套层采用改性HDPE制成，所述改性HDPE包括如下步骤制成：
将HDPE和纳米ZnO加入混合机中混合5min，制得混料，设置双螺杆挤出机的温度为200℃，主机转速为200r/min，喂料转速为15r/min，将混料加入至双螺杆挤出机，挤出造粒，制得改性HDPE。
步骤中控制HDPE和纳米ZnO的用量比为10kg：50g。
第二方面，本发明提供一种硅橡胶耐高温电缆的制备方法，采用如下的技术方案：
一种硅橡胶耐高温电缆的制备方法，包括如下步骤：
步骤S1、拉制导体单丝，对其进行退火；
步骤S2、将步骤S1中退火后的导体单丝绞制为导体束；
步骤S3、在导体束外依次包覆上述中的电缆绝缘层和电缆护套层。
实施例2
第一方面，本发明提供一种硅橡胶耐高温电缆，采用如下的技术方案：
一种硅橡胶耐高温电缆，由内向外依次包括导体、电缆绝缘层和电缆护套层，所述电缆绝缘层采用改性甲基苯基乙烯基硅橡胶制成，所述改性甲基苯基乙烯基硅橡胶包括以下重量份的原料：甲基苯基乙烯基硅油105份，甲氧基硅油2份，低粘度羟基硅油4份，填料30份，甲基三丁酮肟基硅烷10份，耐热助剂8份，HDK H20白炭黑2份，偶联剂8份，分散剂2份，耐漏电起痕剂5份，卡斯特催化剂2份。
所述填料由纳米活性碳酸钙、重质碳酸钙和纳米碳酸钙按质量比3:2:4组成。
所述耐热助剂为纳米氧化铁和纳米氧化锌按质量比5:7组成。所述偶联剂为正十二烷基三甲氧基硅烷。
所述分散剂为HY161。
所述耐漏电起痕剂由以下方法制备：
步骤A1、将二异丙胺和丙酮加至装有回流装置、机械搅拌器、温度计和恒压滴液漏斗的500mL四口烧瓶中，然后在机械搅拌条件下滴加3-异氰酸丙基三乙氧基硅烷，逐步升温至40℃，回流反应3h，最后减压蒸馏除去低沸物，制得化合物1。
步骤A1中控制二异丙胺、丙酮和3-异氰酸丙基三乙氧基硅烷的用量比为50.60g：200mL：123.68g。
步骤A2、将烯丙醇、钛酸四丁酯和甲苯加入装有回流装置、机械搅拌器、温度计和恒压滴液漏斗的500mL四口烧瓶中，室温下机械搅拌5min，然后在机械搅拌条件下滴加中间体1，升温至80℃回流反应2h，再在减压条件下继续反应2h，最后减压蒸馏除去低沸物，制得耐漏电起痕剂。
步骤A2中控制烯丙醇、钛酸四丁酯、甲苯和中间体1用量比为151.80g：0.76g：200mL：174.28g。
该改性甲基苯基乙烯基硅橡胶，包括如下步骤制成：
步骤B1、室温下在型号为LXNHZ-100的真空捏合机中加入甲基苯基乙烯基硅油、甲氧基硅油、低粘度羟基硅油、耐漏电起痕剂、耐热助剂和分散剂搅拌混合30min，期间将HDKH20白炭黑分4个批次加入，再搅拌10min，然后加入填料搅拌20min，接着边抽真空边搅拌并升温至120℃，搅拌3.5h，温度降至室温后，制得基料。
步骤B2、在型号为MP1500的立轴行星搅拌机中加入基料，室温搅拌8min，加入甲基三丁酮肟基硅烷，抽真空搅拌12min后，再加入偶联剂和卡斯特催化剂抽真空搅拌30min后，挤入300mL空白管待其凝固，制得改性甲基苯基乙烯基硅橡胶。
所述电缆护套层采用改性HDPE制成，所述改性HDPE包括如下步骤制成：
将HDPE和纳米ZnO加入混合机中混合10min，制得混料，设置双螺杆挤出机的温度为200℃，主机转速为200r/min，喂料转速为15r/min，将混料加入至双螺杆挤出机，挤出造粒，制得改性HDPE。
步骤中控制HDPE和纳米ZnO的用量比为9.8kg：200g。
第二方面，本发明提供一种硅橡胶耐高温电缆的制备方法，采用如下的技术方案：
一种硅橡胶耐高温电缆的制备方法，包括如下步骤：
步骤S1、拉制导体单丝，对其进行退火；
步骤S2、将步骤S1中退火后的导体单丝绞制为导体束；
步骤S3、在导体束外依次包覆上述中的电缆绝缘层和电缆护套层。
实施例3
第一方面，本发明提供一种硅橡胶耐高温电缆，采用如下的技术方案：
一种硅橡胶耐高温电缆，由内向外依次包括导体、电缆绝缘层和电缆护套层，所述电缆绝缘层采用改性甲基苯基乙烯基硅橡胶制成，所述改性甲基苯基乙烯基硅橡胶包括以下重量份的原料：甲基苯基乙烯基硅油110份，甲氧基硅油2份，低粘度羟基硅油6份，填料50份，甲基三丁酮肟基硅烷15份，耐热助剂10份，HDK H20白炭黑5份，偶联剂11份，分散剂3份，耐漏电起痕剂5份，卡斯特催化剂2份。
所述填料由纳米活性碳酸钙、重质碳酸钙和纳米碳酸钙按质量比1:1:5组成。
所述耐热助剂为纳米氧化铁和纳米氧化锌按质量比5:7组成。所述偶联剂为正十二烷基三甲氧基硅烷。
所述分散剂为CNF-G。
所述耐漏电起痕剂由以下方法制备：
步骤A1、将二异丙胺和丙酮加至装有回流装置、机械搅拌器、温度计和恒压滴液漏斗的500mL四口烧瓶中，然后在机械搅拌条件下滴加3-异氰酸丙基三乙氧基硅烷，逐步升温至40℃，回流反应3h，最后减压蒸馏除去低沸物，制得化合物1。
步骤A1中控制二异丙胺、丙酮和3-异氰酸丙基三乙氧基硅烷的用量比为50.60g：200mL：123.68g。
步骤A2、将烯丙醇、钛酸四丁酯和甲苯加入装有回流装置、机械搅拌器、温度计和恒压滴液漏斗的500mL四口烧瓶中，室温下机械搅拌8min，然后在机械搅拌条件下滴加中间体1，升温至80℃回流反应2h，再在减压条件下继续反应2h，最后减压蒸馏除去低沸物，制得耐漏电起痕剂。
步骤A2中控制烯丙醇、钛酸四丁酯、甲苯和中间体1用量比为151.80g：0.76g：200mL：174.28g。
该改性甲基苯基乙烯基硅橡胶，包括如下步骤制成：
步骤B1、室温下在型号为LXNHZ-100的真空捏合机中加入甲基苯基乙烯基硅油、甲氧基硅油、低粘度羟基硅油、耐漏电起痕剂、耐热助剂和分散剂搅拌混合30min，期间将HDKH20白炭黑分4个批次加入，再搅拌10min，然后加入填料搅拌20min，接着边抽真空边搅拌并升温至120℃，搅拌3.5h，温度降至室温后，制得基料。
步骤B2、在型号为MP1500的立轴行星搅拌机中加入基料，室温搅拌10min，加入甲基三丁酮肟基硅烷，抽真空搅拌15min后，再加入偶联剂和卡斯特催化剂抽真空搅拌30min后，挤入300mL空白管待其凝固，制得改性甲基苯基乙烯基硅橡胶。
所述电缆护套层采用改性HDPE制成，所述改性HDPE包括如下步骤制成：
将HDPE和纳米ZnO加入混合机中混合8min，制得混料，设置双螺杆挤出机的温度为200℃，主机转速为200r/min，喂料转速为15r/min，将混料加入至双螺杆挤出机，挤出造粒，制得改性HDPE。
步骤中控制HDPE和纳米ZnO的用量比为9.85kg：150g。
第二方面，本发明提供一种硅橡胶耐高温电缆的制备方法，采用如下的技术方案：
一种硅橡胶耐高温电缆的制备方法，包括如下步骤：
步骤S1、拉制导体单丝，对其进行退火；
步骤S2、将步骤S1中退火后的导体单丝绞制为导体束；
步骤S3、在导体束外依次包覆上述中的电缆绝缘层和电缆护套层。
对比例1
本对比例与实施例1相比不加入改性甲基苯基乙烯基硅橡胶，而采用甲基乙烯基硅橡胶作为电缆绝缘层，其余步骤相同。
对比例2
本对比例与实施例2相比不对HDPE作改性处理，直接采用HDPE作为电缆护套层，其余步骤相同。
对比例3
本对比例是由中国专利CN 115260640 B制备出的一种耐高温电缆绝缘层材料。
性能检测试验
将实施例1-3与对比例1-3中的电缆绝缘层进行性能检测。
1、耐热性能检测：按照GB/T 10294-88的要求，用热常数分析仪测试电缆绝缘层的导热系数，测试条件为500℃灼烧3h；当试样所得导热系数更高，间接说明其耐热性能更佳。
2、抗热老化性能检测：取试样在200℃下放置168h，分别测取其试验前和试验后的拉伸强度，拉伸强度按照GB/T 1040.1-2006进行测试，计算拉伸强度的下降率，下降率越低，间接说明抗热老化性能越好。
3、耐漏电起痕性能检测：依照GB 4207-84采用NDHM型耐漏电起痕指数测试仪分别对实施例1-3和对比例1-3进行耐漏电起痕性能测试，记录试样的耐漏电起痕值和被电弧击打后的微观表面形貌特征；耐漏电起痕值越高、被电弧击打后电腐蚀凹坑越浅，说明试样的耐漏电起痕性能越佳。
实施例1-3和对比例1、对比例3的导热系数、拉伸强度下降率、耐漏电起痕值和微观表面形貌特征见表1。
表1
将实施例1-3与对比例1-3中的电缆护套层进行抗老化性能检测。
以电缆护套层的拉伸强度下降率间接表示其抗老化性，当试件所得拉伸强度下降率越低，间接说明其抗老化性能更佳，其检测方法如下：
取试件在200℃下放置168h，分别测取其试验前和试验后的拉伸强度，拉伸强度按照GB/T 1040.1-2006进行测试，计算拉伸强度的下降率。
实施例1-3和对比例2的拉伸强度下降率见表2。
表2
| 示例 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 对比例2 | 对比例3 |
| 拉伸强度下降率(％) | 15.88 | 14.35 | 13.12 | 19.11 | 18.87 |
由表1可知，实施例1-3制得的电缆绝缘层导热系数为0.17-0.21W·m-1·K-1，拉伸强度下降率为12.86％-15.09％，耐漏电起痕值都大于500，被电弧击打后微观形貌特征都为电腐蚀凹坑较浅，在经过与对比例1、对比例3的数据比对后可以得出本发明制得的硅橡胶耐高温电缆的电缆绝缘层有着优异的耐高温性能、抗老化性能以及耐漏电起痕性能；由表2可知，实施例1-3制得的电缆护套层拉伸强度下降率为13.12％-15.88％，在经过与对比例2、对比例3的数据比对后可以得出本发明制得的硅橡胶耐高温电缆的电缆护套层抗老化性能优良。
综上所述，本发明制得的硅橡胶耐高温电缆在耐高温性能、耐漏电起痕性能和抗老化性能上有显著的改善。
以上内容仅仅是对本发明的构思所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的构思或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种硅橡胶耐高温电缆，由内向外依次包括导体、电缆绝缘层和电缆护套层，其特征在于，所述电缆绝缘层采用改性甲基苯基乙烯基硅橡胶制成，所述电缆护套层采用改性HDPE制成。
2.根据权利要求1所述的一种硅橡胶耐高温电缆，其特征在于，所述改性甲基苯基乙烯基硅橡胶包括以下重量份的原料：甲基苯基乙烯基硅油100-110份，甲氧基硅油1-2份，低粘度羟基硅油3-6份，填料20-50份，甲基三丁酮肟基硅烷5-15份，耐热助剂5-10份，HDKH20白炭黑2-5份，偶联剂5-11份，分散剂1-3份，耐漏电起痕剂2-5份，卡斯特催化剂1-2份。
3.根据权利要求2所述的一种硅橡胶耐高温电缆，其特征在于，所述填料由纳米活性碳酸钙、重质碳酸钙和纳米碳酸钙按质量比(1-3):(1-2):(1-5)组成，所述耐热助剂由纳米氧化铁和纳米氧化锌按质量比5:7组成，所述偶联剂为正十二烷基三甲氧基硅烷，所述分散剂为V966、HY161、CNF-G中的一种。
4.根据权利要求2所述的一种硅橡胶耐高温电缆，其特征在于，所述耐漏电起痕剂，包括如下步骤制成：
步骤A1、将二异丙胺和丙酮加至四口烧瓶中，搅拌条件下滴加3-异氰酸丙基三乙氧基硅烷，逐步升温至40℃，回流反应3h，最后减压蒸馏除去低沸物，制得化合物1；
步骤A2、将烯丙醇、钛酸四丁酯和甲苯加入四口烧瓶中，室温下搅拌5-8min，然后在搅拌条件下滴加中间体1，升温至80℃回流反应2h，再在减压条件下继续反应2h，最后减压蒸馏除去低沸物，制得耐漏电起痕剂。
5.根据权利要求4所述的一种硅橡胶耐高温电缆，其特征在于，步骤A1中控制二异丙胺、丙酮和3-异氰酸丙基三乙氧基硅烷的用量比为50.60g：200mL：123.68g。
6.根据权利要求4所述的一种硅橡胶耐高温电缆，其特征在于，步骤A2中控制烯丙醇、钛酸四丁酯、甲苯和中间体1用量比为151.80g：0.76g：200mL：174.28g。
7.根据权利要求1所述的一种硅橡胶耐高温电缆，其特征在于，所述改性甲基苯基乙烯基硅橡胶，包括如下步骤制成：
步骤B1、室温下在真空捏合机中加入甲基苯基乙烯基硅油、甲氧基硅油、低粘度羟基硅油、耐漏电起痕剂、耐热助剂和分散剂搅拌混合30min，期间将HDKH20白炭黑分4个批次加入，再搅拌10min，然后加入填料搅拌20min，接着边抽真空边搅拌并升温至110-120℃，搅拌3.5h，温度降至室温后，制得基料；
步骤B2、在立轴行星搅拌机中加入基料，室温搅拌5-10min，加入甲基三丁酮肟基硅烷，抽真空搅拌10-15min后，再加入偶联剂和卡斯特催化剂抽真空搅拌25-30min后，挤入300mL空白管待其凝固，制得改性甲基苯基乙烯基硅橡胶。
8.根据权利要求1所述的一种硅橡胶耐高温电缆，其特征在于，所述改性HDPE，包括如下步骤制成：
将HDPE和纳米ZnO加入混合机中混合5-10min，制得混料，设置双螺杆挤出机的温度为200℃，主机转速为200r/min，喂料转速为15r/min，将混料加入至双螺杆挤出机，挤出造粒，制得改性HDPE。
9.根据权利要求7所述的一种硅橡胶耐高温电缆，其特征在于，HDPE和纳米ZnO的用量比为(9.8-10)kg：(50-200)g。
10.根据权利要求1所述的一种硅橡胶耐高温电缆的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1、拉制导体单丝，对其进行退火；
步骤S2、将步骤S1中退火后的导体单丝绞制为导体束；
步骤S3、在导体束外依次包覆上述中的电缆绝缘层和电缆护套层。
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