一种矿物绝缘电缆用耐老化抗开裂护套料及其制备方法
阅读说明：本技术 一种矿物绝缘电缆用耐老化抗开裂护套料及其制备方法 (Aging-resistant and cracking-resistant sheath material for mineral insulated cable and preparation method thereof ) 是由 蔡维科 于 2021-03-10 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种矿物绝缘电缆用耐老化抗开裂护套料及其制备方法,涉及高分子材料技术领域,所述一种矿物绝缘电缆用耐老化抗开裂护套料由以下原料组成：天然橡胶30-80份,氯丁橡胶10-25份,丁晴橡胶8-20份,耐高温剂3-8份,六苯基环三硅氮烷0.5-1份,硫化剂2-4份,阻燃剂10-30份,阻燃协效剂1-2份,表面活化剂1-2份,陶瓷粉2-5份,增强剂10-15份,增效剂5-10份,硅烷偶联剂2-3份,本发明制得的矿物绝缘电缆用耐老化抗开裂护套料具有优异的耐高温抗老化性能,同时具有较佳撕裂强度、撕裂伸长率和硬度,其性能稳定,能对电缆提供长久有效的保护作用。(The invention discloses an aging-resistant and cracking-resistant sheath material for a mineral insulated cable and a preparation method thereof, and relates to the technical field of high polymer materials, wherein the aging-resistant and cracking-resistant sheath material for the mineral insulated cable comprises the following raw materials: 30-80 parts of natural rubber, 10-25 parts of chloroprene rubber, 8-20 parts of nitrile rubber, 3-8 parts of a high-temperature resistant agent, 0.5-1 part of hexaphenylcyclotrisilazane, 2-4 parts of a vulcanizing agent, 10-30 parts of a flame retardant, 1-2 parts of a flame-retardant synergist, 1-2 parts of a surfactant, 2-5 parts of ceramic powder, 10-15 parts of a reinforcing agent, 5-10 parts of a synergist and 2-3 parts of a silane coupling agent.)
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，具体是涉及一种矿物绝缘电缆用耐老化抗开裂护套料及其制备方法。
背景技术
矿物绝缘电缆是由铜芯、矿物质绝缘材料、铜等金属护套组成，具有良好的导电性能、机械物理性能和耐火性能，还有不燃性，在火灾情况下能保证火灾延续期间的消防供电，主要在高层建筑和特殊场所、设备使用。为了起到防腐保护作用，延长矿物绝缘电缆的使用寿命，通常需要在其外部使用具有外护套材料。
目前，用于矿物绝缘电缆的外护套材料通常为聚烯烃，其在绝缘性能、机械性能方面都存在一定的局限性，而且容易发生老化、开裂，从而削弱了对矿物绝缘电缆的保护效果。
发明内容
为解决上述技术问题，提供一种矿物绝缘电缆用耐老化抗开裂护套料及其制备方法，本技术方案解决了上述背景技术中提出的目前，用于矿物绝缘电缆的外护套材料通常为聚烯烃，其在绝缘性能、机械性能方面都存在一定的局限性，而且容易发生老化、开裂，从而削弱了对矿物绝缘电缆的保护效果的问题
为达到以上目的，本发明采用的技术方案为：
一种矿物绝缘电缆用耐老化抗开裂护套料，包括以下重量份的原料：
天然橡胶30-80份，氯丁橡胶10-25份，丁晴橡胶8-20份，耐高温剂3-8份，硫化剂2-4份，阻燃剂10-30份，阻燃协效剂1-2份，表面活化剂1-2份，陶瓷粉2-5份，增强剂10-15份，增效剂5-10份，偶联剂2-3份。
优选的，每份所述耐高温剂包括纳米改性氧化镧5-8份，纳米级二氧化钛1-2份以及三氧化二锑3-5份。
优选的，所述纳米改性氧化镧有如下步骤制成：
S101.将乙醇和异丁醇以及去离子水以10-30:10-15:1的比例混合搅拌均匀，然后将钛酸酯偶联剂加入至溶剂A中，混合搅拌45-60min，制得改性溶液；
S102.将乙醇和异丁醇以体积比为3-5:1混合搅拌均匀，然后将纳米氧化镧加入其中，在频率为18000-25000HZ的条件下超声分散35-60min，制得纳米氧化镧溶液；
S103.将步骤S102制得的纳米氧化镧溶液于温度为65-70℃下水浴搅拌，边搅拌边将步骤S101制得的改性溶液滴加至纳米氧化镧溶液中，滴加完毕后继续搅拌6-12min，然后将混合物过滤，滤渣用洗涤液洗涤2-4次，然后将洗涤后的滤渣于温度为65-80℃下烘干6-8h，研磨，制得纳米改性氧化镧。
优选的，所述阻燃剂为三聚氰胺磷酸盐，所述阻燃协效剂为氧化铈。
优选的，所述表面活化剂为单月桂酸山梨糖醇酯或者单月桂酸乙二醇酯，所述增强剂为白炭黑。
优选的，每份所述增效剂包括3-5份碳化硅，1-2份氧化锌，3-8份二氧化硅和1-5份三氧化二铝。
可选的，一种矿物绝缘电缆用耐老化抗开裂护套料的制备方法，包括如下步骤：
S1.按照重量份计，将天然橡胶，氯丁橡胶，丁晴橡胶进行密炼得到物料A；
S2.按照重量份计，将增强剂分五次加入至步骤A制得的物料A中，每次加入增强剂后搅拌至增强剂完全混合至物料A中，全部混合均匀后制得物料B；
S3.按照重量份计，将耐高温剂、偶联剂加入至步骤S2中制得的物料B中，混合均匀后制得物料C；
S4.将步骤S3混料成团后制得的物料C升温炼胶，制得捏合料；然后将捏合料出料，开炼均匀，下辊，静置1-3h，然后经140-160目滤网过滤后再静置8-16h，制得基胶；
S5.将步骤S4制得的基胶开炼均匀，然后加入硫化剂，搅拌均匀，打卷下辊，制得胶料，将胶料通过六段热烘道处理，冷却，制得矿物绝缘电缆用耐老化抗开裂护套料。
本发明的优点在于：加入耐高温剂效中和橡胶内部能够催化降解反应的微量酸性和碱性物质阻止侧链的氧化交联和主链的环化解聚，并结合六苯基环三硅氮烷，在橡胶的主链中引入大体积的链段，阻止主链环化解聚引起的降解，并能防止由于硅橡胶的有机侧基的氧化分解引起的交联和降解，改变侧基的结构，提高橡胶的耐热性能，硅烷偶联剂能有效的提高耐高温剂与橡胶的相容性，通过加入表面活化剂，提高了电缆表面抗风化开裂的能力，陶瓷粉的加入有效提高了电缆的耐磨性能，三聚氰胺磷酸盐和氧化铈协同阻燃，使得电缆护套料具有很好的阻燃抑烟效果，提高了电缆在使用过程中的安全性，通过本发明所提供的配方及方法所制造出的电缆护套料具有优异的耐高温性能和抗老化能力，同时具有较佳的拉伸强度、断裂伸长率、撕裂强度、机械强度，稳定性高等性能。
附图说明
图1为本发明提出的一种矿物绝缘电缆用耐老化抗开裂护套料的制备方法的流程图；
图2为本发明中纳米改性氧化镧制备方法的流程图；
图3为本发明实施例与对比例的耐老化性折线图；
图4为本发明实施例与对比例的撕裂强度折线图；
图5为本发明实施例与对比例的撕裂伸长度折线图。
具体实施方式
以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。
实施例一
一种矿物绝缘电缆用耐老化抗开裂护套料，其特征在于，包括以下重量份的原料：
天然橡胶60份，氯丁橡胶15份，丁晴橡胶15份，耐高温剂5份，六苯基环三硅氮烷0.8份，硫化剂3份，阻燃剂12份，阻燃协效剂1份，表面活化剂1份，陶瓷粉3份，增强剂12份，增效剂6份，硅烷偶联剂2份。
每份耐高温剂包括纳米改性氧化镧6份，纳米级二氧化钛2份以及三氧化二锑4份。
纳米改性氧化镧有如下步骤制成：
S101.将乙醇和异丁醇以及去离子水以15:12:1的比例混合搅拌均匀，然后将钛酸酯偶联剂加入至溶剂A中，混合搅拌55min，制得改性溶液；
S102.将乙醇和异丁醇以体积比为4:1混合搅拌均匀，然后将纳米氧化镧加入其中，在频率为22000HZ的条件下超声分散45min，制得纳米氧化镧溶液；
S103.将步骤S102制得的纳米氧化镧溶液于温度为70℃下水浴搅拌，边搅拌边将步骤S101制得的改性溶液滴加至纳米氧化镧溶液中，滴加完毕后继续搅拌10min，然后将混合物过滤，滤渣用洗涤液洗涤2-4次，然后将洗涤后的滤渣于温度为70℃下烘干6-8h，研磨，制得纳米改性氧化镧。
阻燃剂为三聚氰胺磷酸盐，阻燃协效剂为氧化铈。
表面活化剂为单月桂酸山梨糖醇酯或者单月桂酸乙二醇酯，增强剂为白炭黑。
每份增效剂包括4份碳化硅，1份氧化锌，5份二氧化硅和3份三氧化二铝。
一种矿物绝缘电缆用耐老化抗开裂护套料的制备方法，包括如下步骤：
S1.按照重量份计，将天然橡胶，氯丁橡胶，丁晴橡胶进行密炼得到物料A；
S2.按照重量份计，将增强剂分五次加入至步骤A制得的物料A中，每次加入增强剂后搅拌至增强剂完全混合至物料A中，全部混合均匀后制得物料B；
S3.按照重量份计，将耐高温剂、六苯基环三硅氮烷、硅烷偶联剂加入至步骤S2中制得的物料B中，混合均匀后制得物料C；
S4.将步骤S3混料成团后制得的物料C升温炼胶，制得捏合料；然后将捏合料出料，开炼均匀，下辊，静置2h，然后经160目滤网过滤后再静置12h，制得基胶；
S5.将步骤S4制得的基胶开炼均匀，然后加入硫化剂，搅拌均匀，打卷下辊，制得胶料，将胶料通过六段热烘道处理，冷却，制得矿物绝缘电缆用耐老化抗开裂护套料。
实施例二
一种矿物绝缘电缆用耐老化抗开裂护套料，其特征在于，包括以下重量份的原料：
天然橡胶60份，氯丁橡胶15份，丁晴橡胶15份，耐高温剂3份，六苯基环三硅氮烷0.5份，硫化剂3份，阻燃剂10份，阻燃协效剂1份，表面活化剂1份，陶瓷粉3份，增强剂12份，增效剂6份，硅烷偶联剂2份。
每份耐高温剂包括纳米改性氧化镧6份，纳米级二氧化钛2份以及三氧化二锑4份。
纳米改性氧化镧有如下步骤制成：
S101.将乙醇和异丁醇以及去离子水以15:12:1的比例混合搅拌均匀，然后将钛酸酯偶联剂加入至溶剂A中，混合搅拌55min，制得改性溶液；
S102.将乙醇和异丁醇以体积比为4:1混合搅拌均匀，然后将纳米氧化镧加入其中，在频率为22000HZ的条件下超声分散45min，制得纳米氧化镧溶液；
S103.将步骤S102制得的纳米氧化镧溶液于温度为70℃下水浴搅拌，边搅拌边将步骤S101制得的改性溶液滴加至纳米氧化镧溶液中，滴加完毕后继续搅拌10min，然后将混合物过滤，滤渣用洗涤液洗涤2-4次，然后将洗涤后的滤渣于温度为70℃下烘干6-8h，研磨，制得纳米改性氧化镧。
阻燃剂为三聚氰胺磷酸盐，阻燃协效剂为氧化铈。
表面活化剂为单月桂酸山梨糖醇酯或者单月桂酸乙二醇酯，增强剂为白炭黑。
每份增效剂包括4份碳化硅，1份氧化锌，5份二氧化硅和3份三氧化二铝。
一种矿物绝缘电缆用耐老化抗开裂护套料的制备方法，包括如下步骤：
S1.按照重量份计，将天然橡胶，氯丁橡胶，丁晴橡胶进行密炼得到物料A；
S2.按照重量份计，将增强剂分五次加入至步骤A制得的物料A中，每次加入增强剂后搅拌至增强剂完全混合至物料A中，全部混合均匀后制得物料B；
S3.按照重量份计，将耐高温剂、六苯基环三硅氮烷、硅烷偶联剂加入至步骤S2中制得的物料B中，混合均匀后制得物料C；
S4.将步骤S3混料成团后制得的物料C升温炼胶，制得捏合料；然后将捏合料出料，开炼均匀，下辊，静置2h，然后经160目滤网过滤后再静置12h，制得基胶；
S5.将步骤S4制得的基胶开炼均匀，然后加入硫化剂，搅拌均匀，打卷下辊，制得胶料，将胶料通过六段热烘道处理，冷却，制得矿物绝缘电缆用耐老化抗开裂护套料。
实施例三
天然橡胶60份，氯丁橡胶15份，丁晴橡胶15份，耐高温剂8份，六苯基环三硅氮烷1份，硫化剂3份，阻燃剂20份，阻燃协效剂2份，表面活化剂1份，陶瓷粉3份，增强剂12份，增效剂6份，硅烷偶联剂2份。
每份耐高温剂包括纳米改性氧化镧6份，纳米级二氧化钛2份以及三氧化二锑4份。
纳米改性氧化镧有如下步骤制成：
S101.将乙醇和异丁醇以及去离子水以15:12:1的比例混合搅拌均匀，然后将钛酸酯偶联剂加入至溶剂A中，混合搅拌55min，制得改性溶液；
S102.将乙醇和异丁醇以体积比为4:1混合搅拌均匀，然后将纳米氧化镧加入其中，在频率为22000HZ的条件下超声分散45min，制得纳米氧化镧溶液；
S103.将步骤S102制得的纳米氧化镧溶液于温度为70℃下水浴搅拌，边搅拌边将步骤S101制得的改性溶液滴加至纳米氧化镧溶液中，滴加完毕后继续搅拌10min，然后将混合物过滤，滤渣用洗涤液洗涤2-4次，然后将洗涤后的滤渣于温度为70℃下烘干6-8h，研磨，制得纳米改性氧化镧。
阻燃剂为三聚氰胺磷酸盐，阻燃协效剂为氧化铈。
表面活化剂为单月桂酸山梨糖醇酯或者单月桂酸乙二醇酯，增强剂为白炭黑。
每份增效剂包括4份碳化硅，1份氧化锌，5份二氧化硅和3份三氧化二铝。
一种矿物绝缘电缆用耐老化抗开裂护套料的制备方法，包括如下步骤：
S1.按照重量份计，将天然橡胶，氯丁橡胶，丁晴橡胶进行密炼得到物料A；
S2.按照重量份计，将增强剂分五次加入至步骤A制得的物料A中，每次加入增强剂后搅拌至增强剂完全混合至物料A中，全部混合均匀后制得物料B；
S3.按照重量份计，将耐高温剂、六苯基环三硅氮烷、硅烷偶联剂加入至步骤S2中制得的物料B中，混合均匀后制得物料C；
S4.将步骤S3混料成团后制得的物料C升温炼胶，制得捏合料；然后将捏合料出料，开炼均匀，下辊，静置2h，然后经160目滤网过滤后再静置12h，制得基胶；
S5.将步骤S4制得的基胶开炼均匀，然后加入硫化剂，搅拌均匀，打卷下辊，制得胶料，将胶料通过六段热烘道处理，冷却，制得矿物绝缘电缆用耐老化抗开裂护套料。
对比例一
与实施例一相比，其区别在于：每份耐高温剂包括纳米改性氧化镧6份,其余成分及制备步骤与实施例一相同。
对比例二
与实施例一相比，其区别在于：每份耐高温剂包括纳米级二氧化钛2份，其余成分及制备步骤与实施例一相同。
对比例三
与实施例一相比，其区别在于：每份耐高温剂包括三氧化二锑4份，其余成分及制备步骤与实施例一相同。
对比例四
与实施例一相比，区别在于：每份耐高温剂包括纳米改性氧化镧6份和纳米级二氧化钛2份，其余成分及制备步骤与实施例一相同。
对比例五
与实施例一相比，区别在于：每份耐高温剂包括纳米改性氧化镧6份和三氧化二锑4份，其余成分及制备步骤与实施例一相同。
对比例六
与实施例一相比，区别在于：每份耐高温剂包括纳米级二氧化钛2份和三氧化二锑4份，其余成分及制备步骤与实施例一相同。
对上述实施例一、二、三和对比例一、二、三、四、五、六进行邵氏硬度测试、撕裂强度测试和耐老化测试，其中邵氏硬度测试按B/T531.1-2008标准进行测定；撕裂强度测试按GB/T529-2008标准进行测定；耐老化测试按采用《GB/T3512-2001硫化橡胶热空气加速老化试验》标准进行，具体测试过程是将各测试样品放置于热老化测试箱中，控制温度为98℃，箱内的风流速为0.8m/s，记录样品表面初次出现老化裂痕的时间。
所得结果如下：
以上数据表明，通过在橡胶中加入纳米级改性氧化镧，其与纳米级二氧化钛、三氧化二锑协同作用可使所制得的护套料具有较佳的耐高温老化性，同时采用本发明所制得的护套料还具有较佳的撕裂强度、断裂伸长率、硬度等性能，其机械强度高，稳定性高，能有效的对绝缘电缆提供稳定长久的保护作用。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
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