CN117777590A - 一种疏水的耐电痕母排管及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种疏水的耐电痕母排管及其制备方法，属于管材制造技术领域。该耐电痕母排管的原料由按重量份计的以下物质组成：有机高分子聚合物80‑120份，氢氧化镁阻燃剂50‑80份，微胶囊包覆红磷10‑20份，光稳定剂1‑5份，抗氧剂2‑4份，润滑剂3‑5份，着色剂2‑8份，其中，所述有机高分子聚合物为乙烯基聚合物70‑90份和甲基乙烯基硅橡胶10‑30份的混合物。本发明还提供了该耐电痕母排管的制备方法。相比于现有的母排管，本发明提供的耐电痕母排管具有良好的疏水性、强度及耐老化性能，颜色稳定性好，适于户外环境恶劣条件下使用。

Description

一种疏水的耐电痕母排管及其制备方法

技术领域

本发明属于管材制造技术领域，涉及一种疏水的耐电痕母排管及其制备方法。

背景技术

相比化石燃料能源，风能、光能等能源形式更利于降低碳排放。风电光伏基地气候条件恶劣，电场发电后需要有变压器和开关柜设备进行电力升压及控制输送，这些设备需要使用母线桥进行前后端连接，母线桥需要用热缩管进行绝缘防护。现有的热缩管耐电痕和蚀损性能差，在风电光伏基地的恶劣条件下，其使用寿命短，维护成本高；尤其是海上风力发电、荒漠光伏发电等工况条件，常常面临温差大、湿度大导致的盐雾和露水，如使用的母排管疏水性差，将导致雾水/露水形成水膜滞留，进而压迫和/或腐蚀母排管。因此，开发一种新型的恶劣条件下可以使用的疏水性良好的耐电痕母排管尤为重要。

中国专利申请201410013080.4公开了一种无卤阻燃热缩母排套管，由按重量份数计的下列组分组成：乙烯基聚合物100份、红磷母粒10-20份、氢氧化镁30-70份、光稳定剂0.5-3份、抗氧剂3-8份、润滑剂2-5份、色母粒5-8份；所述的乙烯基聚合物为下列物质中的两种或两种以上共混物：低密度聚乙烯、中密度聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、乙烯-丙烯酸丁酯共聚物、乙烯-辛烯共聚物、乙丙橡胶。该无卤阻燃热缩母排套管绝缘性能优异、阻燃性能好、使用寿命长、施工方便。然而该公开未涉及疏水性更好的耐电痕母排管。

中国专利申请201611237437.2公开了一种无卤阻燃防粘黏热缩套管，由按重量份数计的下列组分组成：乙烯基聚合物100份；红磷20-40份；阻燃剂50-80份；抗氧剂0.5-3份；润滑剂0.5-3份；色母粒5-8份；所述的乙烯基聚合物为下列物质中的两种或两种以上共混物：低密度聚乙烯；中密度聚乙烯；乙烯-醋酸乙烯酯共聚物；乙烯-丙烯酸甲酯共聚物；乙烯-丙烯酸丁酯共聚物；乙烯-辛烯共聚物；乙烯丙烯酸酯马来酸酐共聚物；甲基乙烯基硅橡胶；乙丙橡胶。该热缩套管，不含卤素，阻燃性能好，能通过vw-1测试，能够在160℃温度条件下收缩，冷却定型后不粘黏模具。然而该公开未涉及疏水性更好的耐电痕母排管。

中国专利申请201510420301.4公开了一种高性能耐漏电起痕硅橡胶及其制备方法，原料组成为：甲基乙烯基硅橡胶100份、气相法白炭黑20-45份、羟基硅油4-15份、含氢硅油0.3-1份、含氮硅烷0.5-5份、铂化合物0.1-2份和2,5-二甲基-2,5-二叔丁基过氧化己烷0.5-4份。该高性能耐漏电起痕硅橡胶力学性能好、耐漏电起痕性能良好。然而该公开未涉及疏水性更好的耐电痕母排管。

综上，现有技术难以提供一种疏水性更好的耐电痕母排管，突破母排管难以抗盐雾、露水的技术瓶颈。

发明内容

有鉴于此，针对现有技术难以提供一种疏水性更好同时耐电痕腐蚀性能更好的母排管的问题，本发明的目的是提供一种疏水的耐电痕母排管及其制备方法。

为实现上述发明目的，一方面，本发明提供了一种疏水的耐电痕母排管，其原料由按重量份计的下列物质组成：

有机高分子聚合物80-120份，氢氧化镁阻燃剂50-80份，微胶囊包覆红磷10-20份，光稳定剂1-5份，抗氧剂2-4份，润滑剂3-5份，着色剂2-8份；

其中，所述有机高分子聚合物为乙烯基聚合物70-90份和甲基乙烯基硅橡胶10-30份的混合物。

其中，所述氢氧化镁阻燃剂为氢氧化镁或硅烷化试剂处理后的氢氧化镁。

优选地，所述氢氧化镁阻燃剂为硅烷化试剂处理后的氢氧化镁。

更优选地，所述硅烷化试剂为氨基硅烷化试剂。

再优选地，所述硅烷化试剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷。

优选地，所述光稳定剂选自2-甲基-4-羟基-5-氯苯并三唑、双(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯中的至少一种。

优选地，所述抗氧剂选自四[甲基-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯中的至少一种。

更优选地，所述抗氧剂为四[甲基-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯的混合物。

再优选地，所述抗氧剂为四[甲基-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯质量比3：1的混合物。

优选地，所述润滑剂选自硬脂酸、硬脂酸盐、聚乙烯蜡中的至少一种。

更优选地，所述硬脂酸盐为硬脂酸锌。

其中，所述着色剂为橡胶着色剂。

优选地，所述着色剂选自铁红色粉、炭黑、铁红色母、黑色母中的一种。

优选地，所述乙烯基聚合物为下列物质中至少两种的混合物：

低密度聚乙烯，中密度聚乙烯，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，乙烯-丙烯酸乙酯共聚物，乙烯-辛烯共聚物。

更优选地，所述乙烯基聚合物为下列物质中至少两种的混合物：

低密度聚乙烯，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，乙烯-丙烯酸乙酯共聚物，乙烯-辛烯共聚物。

其中，所述甲基乙烯基硅橡胶占所述有机高分子聚合物的质量百分数为10％-30％。

优选地，所述甲基乙烯基硅橡胶占所述有机高分子聚合物的质量百分数为15％-30％。

更优选地，所述甲基乙烯基硅橡胶占所述有机高分子聚合物的质量百分数为15％-25％。

另一方面，本发明还提供上述耐电痕母排管的制备方法，包括以下步骤：

S1、按重量份取原料乙烯基聚合物、甲基乙烯基硅橡胶、氢氧化镁阻燃剂、微胶囊包覆红磷、光稳定剂、抗氧剂、润滑剂、着色剂，混炼造粒，挤出，得管材；

S2、将步骤S1得到的管材辐射交联，95-150℃温度下扩张2-3倍，得到耐电痕母排管。

优选地，所述混炼造粒具体为经密炼机混炼造粒。

优选地，所述挤出具体为用单螺杆挤出机挤出。

优选地，所述辐射交联选自钴60辐射交联、电子加速器辐射交联中的至少一种。

更优选地，所述辐射交联的强度为80-180KGy。

优选地，所述氢氧化镁阻燃剂的制备方法包括以下步骤：

将氢氧化镁与硅烷化试剂水溶液混合，搅拌，分离，烘干，得氢氧化镁阻燃剂。

更优选地，将氢氧化镁投入质量浓度0.5％的硅烷化试剂水溶液中，搅拌，分离，烘干，得氢氧化镁阻燃剂。

再优选地，所述硅烷化试剂为氨基硅烷化试剂。

进一步优选地，且作为本发明的实例，所述氨基硅烷化试剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷。

更优选地，所述氢氧化镁与所述质量浓度0.5％的氨基硅烷化试剂水溶液的质量比为2：1。

相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明提供的耐电痕母排管具有良好的表面疏水性能，在盐雾或雨露条件下，表面的水珠积攒到一定的程度会因重力的原因滴落，无法形成连续的水膜，进而提升耐电痕母排管的抗水抗腐蚀性能。

(2)本发明提供的耐电痕母排管同时还具有良好的耐电痕和蚀损性能、抗老化性能、抗光老化性能、阻燃性能、绝缘性能和力学性能。

(3)本发明提供的耐电痕母排管的制备方法步骤简单，易于操作。

(4)本发明提供的耐电痕母排管尤其适合于在高湿热、高盐雾、大温差等条件恶劣的海上风电、海上大能耗的钻井平台、海边大型发电或工矿场所使用，具有良好应用前景。

具体实施方式

以下非限制性实施例可以使本领域的普通技术人员更全面的理解本发明，但不以任何方式限制本发明。下述内容仅仅是对本发明要求保护的范围的示例性说明，本领域技术人员可以根据所公开的内容对本发明的发明作出多种改变和修饰，而其也应当属于本发明要求保护的范围之中。

下面以具体实施例的方式对本发明作进一步的说明。本发明实施例中所使用的各种化学试剂如无特殊说明均通过常规商业途径获得。若无特殊说明，下文中所述含量均为质量含量。若无特殊说明，理解为在室温下进行。

下述实施例中，原料来源如下：

实施例1

制备耐电痕母排管。

S1、按重量份取原料乙烯基聚合物、甲基乙烯基硅橡胶、氢氧化镁阻燃剂、微胶囊包覆红磷、光稳定剂、抗氧剂、润滑剂、着色剂；经密炼机混炼造粒，然后用单螺杆挤出机挤出，得管材；

S2、将步骤S1得到的管材经钴60辐射80KGy交联，95℃温度下扩张2倍，得到耐电痕母排管。

其中，步骤S1所述的氢氧化镁阻燃剂的制备方法如下：

将氢氧化镁投入含有0.5％质量浓度的氨基硅烷水溶液中(氢氧化镁与氨基硅烷水溶液质量比为2比1)，搅拌均匀，过滤烘干，即得氢氧化镁阻燃剂。

实施例2

制备耐电痕母排管。

S1、按重量份取原料乙烯基聚合物、甲基乙烯基硅橡胶、氢氧化镁阻燃剂、微胶囊包覆红磷、光稳定剂、抗氧剂、润滑剂、着色剂；经密炼机混炼造粒，然后用单螺杆挤出机挤出，得管材；

S2、将步骤S1得到的管材经电子加速器辐射180KGy交联，135℃温度下扩张3倍，得到耐电痕母排管。

其中，步骤S1所述的氢氧化镁阻燃剂的制备方法如下：

将氢氧化镁投入含有0.5％质量浓度的氨基硅烷水溶液中(氢氧化镁与氨基硅烷水溶液质量比为2比1)，搅拌均匀，过滤烘干，即得氢氧化镁阻燃剂。

实施例3

S1、按重量份取原料乙烯基聚合物、甲基乙烯基硅橡胶、氢氧化镁阻燃剂、微胶囊包覆红磷、光稳定剂、抗氧剂、润滑剂、着色剂；经密炼机混炼造粒，然后用单螺杆挤出机挤出，得管材；

S2、将步骤S1得到的管材经电子加速器辐射160KGy交联，130℃温度下扩张3倍，得到耐电痕母排管。

其中，步骤S1所述的氢氧化镁阻燃剂的制备方法如下：

将氢氧化镁投入含有0.5％质量浓度的氨基硅烷水溶液中(氢氧化镁与氨基硅烷水溶液质量比为2比1)，搅拌均匀，过滤烘干，即得氢氧化镁阻燃剂。

实施例4

S1、按重量份取原料乙烯基聚合物、甲基乙烯基硅橡胶、氢氧化镁阻燃剂、微胶囊包覆红磷、光稳定剂、抗氧剂、润滑剂、着色剂；经密炼机混炼造粒，然后用单螺杆挤出机挤出，得管材；

S2、将步骤S1得到的管材经电子加速器辐射150KGy交联，125℃温度下扩张2.5倍，得到耐电痕母排管。

其中，步骤S1所述的氢氧化镁阻燃剂的制备方法如下：

将氢氧化镁投入含有0.5％质量浓度的氨基硅烷水溶液中(氢氧化镁与氨基硅烷水溶液质量比为2比1)，搅拌均匀，过滤烘干，即得氢氧化镁阻燃剂。

实施例5

S1、按重量份取原料乙烯基聚合物、甲基乙烯基硅橡胶、氢氧化镁阻燃剂、微胶囊包覆红磷、光稳定剂、抗氧剂、润滑剂、着色剂；经密炼机混炼造粒，然后用单螺杆挤出机挤出，得管材；

S2、将步骤S1得到的管材经钴60辐射100KGy交联，150℃温度下扩张2倍，得到耐电痕母排管。

其中，步骤S1所述的氢氧化镁阻燃剂的制备方法如下：

将氢氧化镁投入含有0.5％质量浓度的氨基硅烷水溶液中(氢氧化镁与氨基硅烷水溶液质量比为2比1)，搅拌均匀，过滤烘干，即得氢氧化镁阻燃剂。

对比例1

S1、按重量份取原料乙烯基聚合物、氢氧化镁阻燃剂、微胶囊包覆红磷、光稳定剂、抗氧剂、润滑剂、着色剂；经密炼机混炼造粒，然后用单螺杆挤出机挤出，得管材；

S2、将步骤S1得到的管材经钴60辐射80KGy交联，95℃温度下扩张2倍，得到耐电痕母排管。

其中，步骤S1所述的氢氧化镁阻燃剂的制备方法如下：

将氢氧化镁投入含有0.5％质量浓度的氨基硅烷水溶液中(氢氧化镁与氨基硅烷水溶液质量比为2比1)，搅拌均匀，过滤烘干，即得氢氧化镁阻燃剂。

对比例2

与实施例1相比，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物改为使用20份、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物改为使用15份，甲基乙烯基硅橡胶改为使用65份，其余皆相同。

上述实施例1-5中，所述原料具体成分及重量份如下所示：

上述对比例1、2中，所述原料具体成分及重量份如下所示：

值得说明的是，采用对比例2中所述的各原料组分质量份和制备方法制备的母排管，由于甲基乙烯基硅橡胶含量过高，管材不能成型。

效果例：

上述实施例、对比例制备的母排管的性能效果测试方法如下：

拉伸强度和断裂伸长率按GB/T 1040.2规定进行；击穿强度按GB/T 1408.1规定，使用等尺寸电极，采取快速升压方式进行试验；水在表面接触角使用JC2000C1接触角测量仪进行测试。

上述实施例、对比例制备的母排管的性能效果如下所示：

*上表中，所述阻燃性能具体为：是否通过阻燃性能UL224vw-1测试。

由上表结果可知，对比例1中，未使用甲基乙烯基硅橡胶组分，其水在表面接触角仅为107.5°，远远低于实施例1-5中接触角的大小。这说明，采用对比例1提供的母排管，无法达到实施例1-5提供的母排管优秀的疏水性能。

*上表中，所述老化的条件均为：158℃老化168小时。

*上表中，所述耐紫外测试具体为GB/T 14522-2008循环1。

由上表结果可知，对比例1中，未使用甲基乙烯基硅橡胶组分，其耐电痕和蚀损性能仅能够达到1A2.5级，无法达到实施例1-5中1A4.5级的性能。这说明，采用对比例1提供的母排管，无法达到实施例1-5提供的母排管优秀的耐电痕和蚀损性能。

最后应当说明的是，以上内容仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，本领域的普通技术人员对本发明的技术方案进行的简单修改或者等同替换，均不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.一种疏水的耐电痕母排管，其特征在于，其原料由按重量份计的下列物质组成：

有机高分子聚合物80-120份，氢氧化镁阻燃剂50-80份，微胶囊包覆红磷10-20份，光稳定剂1-5份，抗氧剂2-4份，润滑剂3-5份，着色剂2-8份；

其中，所述有机高分子聚合物为乙烯基聚合物70-90份和甲基乙烯基硅橡胶10-30份的混合物。

2.根据权利要求1所述的耐电痕母排管，其特征在于，所述氢氧化镁阻燃剂为硅烷化试剂处理后的氢氧化镁。

3.根据权利要求1所述的耐电痕母排管，其特征在于，所述光稳定剂选自2-甲基-4-羟基-5-氯苯并三唑、双(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯中的至少一种；所述抗氧剂选自四[甲基-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯中的至少一种；所述润滑剂选自硬脂酸、硬脂酸盐、聚乙烯蜡中的至少一种。

4.根据权利要求3所述的耐电痕母排管，其特征在于，所述抗氧剂为四[甲基-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯的混合物。

5.根据权利要求3所述的耐电痕母排管，其特征在于，所述硬脂酸盐为硬脂酸锌。

6.根据权利要求1所述的耐电痕母排管，其特征在于，所述乙烯基聚合物为下列物质中至少两种的混合物：

低密度聚乙烯，中密度聚乙烯，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，乙烯-丙烯酸乙酯共聚物，乙烯-辛烯共聚物。

7.根据权利要求1所述的耐电痕母排管，其特征在于，所述甲基乙烯基硅橡胶占所述有机高分子聚合物的质量百分数为15％-30％。

8.根据权利要求7所述的耐电痕母排管，其特征在于，所述甲基乙烯基硅橡胶占所述有机高分子聚合物的质量百分数为15％-25％。

9.权利要求1-8中任意一项所述的耐电痕母排管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、按重量份取原料乙烯基聚合物、甲基乙烯基硅橡胶、氢氧化镁阻燃剂、微胶囊包覆红磷、光稳定剂、抗氧剂、润滑剂、着色剂，混炼造粒，挤出，得管材；

S2、将步骤S1得到的管材辐射交联，95-150℃温度下扩张2-3倍，得到耐电痕母排管。

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述氢氧化镁阻燃剂的制备方法包括以下步骤：

将氢氧化镁与硅烷化试剂水溶液混合，搅拌，分离，烘干，得氢氧化镁阻燃剂。