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CN105566699A - 一种高强度耐油电力电缆 - Google Patents

一种高强度耐油电力电缆 Download PDF

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CN105566699A
CN105566699A CN201610137279.7A CN201610137279A CN105566699A CN 105566699 A CN105566699 A CN 105566699A CN 201610137279 A CN201610137279 A CN 201610137279A CN 105566699 A CN105566699 A CN 105566699A
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Abstract

本发明公开了一种高强度耐油电力电缆，包括导体，在导体外包覆有绝缘层，在绝缘层外包覆有护套，护套采用改性丁腈橡胶复合材料制备而成，改性丁腈橡胶复合材料的原料包括：丁腈橡胶、聚丙烯、聚氨酯、改性炭黑海泡石粉、膨润土、凹凸棒土、氧化锌、硬脂酸、过氧化二异丙苯、硫磺、松节油、防老剂、促进剂、硅烷偶联剂、环氧妥尔油酸丁酯、环氧硬脂酸丁酯、辛酸亚锡。本发明提出的高强度耐油电力电缆，其强度高，耐油性好，耐磨性和耐老化性能优异。

Description

一种高强度耐油电力电缆
技术领域
本发明涉及电缆技术领域，尤其涉及一种高强度耐油电力电缆。
背景技术
电力电缆是用于传输和分配电能的电缆，常用于城市地下电网、发电站的引出线路、工矿企业的内部供电及过江、过海的水下输电线。随着经济的发展，需要使用电力电缆的场所变得多样化，对电力电缆的性能指标有了更加严格和多样的要求，比如拉伸强度、使用温度、耐老化性、阻燃性能等指标均有严格的要求，不断的提高电力电缆的综合性能，是经济和社会发展的迫切需求。现有的电力电缆多存在力学性能低、耐油性能欠佳、使用寿命短等问题，给实际使用带来很多不便，甚至威胁到人们的生命财产安全，因此，需要改进以适应电力电缆市场多样的需求。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种高强度耐油电力电缆，其强度高，耐油性好，耐磨性和耐老化性能优异。
本发明提出的一种高强度耐油电力电缆，包括导体，在所述导体外包覆有绝缘层，在所述绝缘层外包覆有护套，其中，所述护套采用改性丁腈橡胶复合材料制备而成，所述改性丁腈橡胶复合材料的原料按重量份包括：丁腈橡胶100份、聚丙烯30-50份、聚氨酯10-20份、改性炭黑25-30份、海泡石粉5-15份、膨润土8-20份、凹凸棒土8-10份、氧化锌0.5-2份、硬脂酸0.5-1.5份、过氧化二异丙苯0.5-2份、硫磺0.2-1份、松节油0.1-0.5份、防老剂1-2.5份、促进剂1-2.5份、硅烷偶联剂2-5份、环氧妥尔油酸丁酯2-8份、环氧硬脂酸丁酯2-10份、辛酸亚锡1-2.5份。
优选地，所述改性丁腈橡胶复合材料的原料中，丁腈橡胶、聚丙烯、聚氨酯的重量比为100：38-45：12-17。
优选地，所述改性丁腈橡胶复合材料的原料按重量份包括：丁腈橡胶100份、聚丙烯40-42份、聚氨酯14-16份、改性炭黑27-30份、海泡石粉8-11份、膨润土10-14份、凹凸棒土8.5-8.9份、氧化锌1-1.6份、硬脂酸0.7-1份、过氧化二异丙苯1.3-1.5份、硫磺0.3-0.5份、松节油0.25-0.3份、防老剂1.6-2.1份、促进剂1.3-2份、硅烷偶联剂3.2-4份、环氧妥尔油酸丁酯3.5-4.6份、环氧硬脂酸丁酯4-6份、辛酸亚锡1.6-2.1份。
优选地，所述改性丁腈橡胶复合材料的原料按重量份包括：丁腈橡胶100份、聚丙烯41份、聚氨酯14.5份、改性炭黑28份、海泡石粉10份、膨润土12份、凹凸棒土8.7份、氧化锌1.3份、硬脂酸0.8份、过氧化二异丙苯1.4份、硫磺0.38份、松节油0.28份、防老剂2份、促进剂1.7份、硅烷偶联剂3.6份、环氧妥尔油酸丁酯4份、环氧硬脂酸丁酯5.2份、辛酸亚锡2份。
优选地，所述丁腈橡胶中丙烯腈的含量为20-40％。
优选地，所述改性炭黑按照以下工艺进行制备：将炭黑利用氧化剂进行氧化得到氧化炭黑；按重量份将30-50份氧化炭黑、10-15份六亚甲基二异氰酸酯加入反应容器中，然后加入50-100份甲苯，搅拌均匀后加入0.1-0.8份三乙胺，冰浴反应35-50min后升温至100-110℃，继续反应10-25min，反应结束后除去未反应的六亚甲基二异氰酸酯得到异氰酸酯化炭黑；按重量份将50-80份异氰酸酯化炭黑与20-50份端羟基液体丁腈橡胶混合均匀，加入100-150份甲苯中，然后加入0.2-1份二月桂酸二丁基锡，冰浴反应30-50min后升温至90-110℃继续反应0.3-0.8h，反应结束后，冷却到室温，经过滤、洗涤、干燥得到改性炭黑。
优选地，所述改性炭黑按照以下工艺进行制备：将炭黑利用氧化剂进行氧化得到氧化炭黑；按重量份将40份氧化炭黑、12份六亚甲基二异氰酸酯加入反应容器中，然后加入80份甲苯，搅拌均匀后加入0.5份三乙胺，冰浴反应42min后升温至110℃，继续反应20min，反应结束后除去未反应的六亚甲基二异氰酸酯得到异氰酸酯化炭黑；按重量份将70份异氰酸酯化炭黑与35份端羟基液体丁腈橡胶混合均匀，加入120份甲苯中，然后加入0.6份二月桂酸二丁基锡，冰浴反应42min后升温至100℃继续反应0.5h，反应结束后，冷却到室温，经过滤、洗涤、干燥得到改性炭黑；在改性炭黑的制备过程中，首先将炭黑进行了氧化处理，在其表面引入了大量的羧基、环氧基等活性基团，与六亚甲基二异氰酸酯混合后，其中的活性基团能与六亚甲基二异氰酸酯中的异氰酸根反应，得到异氰酸酯化炭黑，与端羟基液体丁腈橡胶混合后异氰酸酯化炭黑表面的异氰酸根以及未参与反应的活性基团能与端羟基液体丁腈橡胶进行作用，从而将六亚甲基二异氰酸酯、端羟基液体丁腈橡胶引入到了炭黑表面得到了改性炭黑，将其加入体系中，因含有与丁腈橡胶和聚氨酯相似的结构，提高了改善炭黑在体系中的分散性，增强了填料与聚合物之间的作用，提高了复合材料的力学性能，增加了其表观交联密度，有利于阻碍裂纹的产生，支化裂纹，提高复合材料的力学性能，并降低了复合材料的绝对磨耗量，提高了复合材料的耐磨性。
优选地，所述促进剂为促进剂DM、促进剂CZ、促进剂TMTM、促进剂H中的一种或者多种的混合物。
优选地，所述防老剂为防老剂MB、防老剂OD、防老剂AW、防老剂4020中的一种或者多种的混合物。
优选地，所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂Si-69、硅烷偶联剂KH-550、硅烷偶联剂KH-560、硅烷偶联剂KH-570、硅烷偶联剂A-171中的一种或者多种的混合物。
本发明所述改性丁腈橡胶复合材料可以按照常规的丁腈橡胶复合材料制备工艺制备而成。
本发明改性丁腈橡胶复合材料中，以丁腈橡胶为主料，并添加了聚丙烯和聚氨酯对其进行改性，其中聚丙烯和聚氨酯配合后与环氧妥尔油酸丁酯和环氧硬脂酸丁酯具有协效作用，加入体系中，起到了增韧的作用，改善了单纯的丁腈橡胶抗冲击性不理想的缺陷，显著提高了复合材料的弹性和耐磨性；以改性炭黑、海泡石粉、膨润土、凹凸棒土配合作为填料，加入体系中，在体系中分散均匀，形成了填料网络，在橡胶分子受到外力作用时，可以将力迅速转移到填料之上，显著提高了复合材料的强度、耐磨性、耐油性、耐水性和耐空气老化性；并以氧化锌、硫磺、促进剂、过氧化二异丙苯和松节油构成硫化体系，提高了硫化的速率，缩短了混炼的时间，改善了加工性能，同时改善了复合材料的耐磨性、耐油性、强度和耐热空气老化性能；环氧妥尔油酸丁酯和环氧硬脂酸丁酯加入体系中，可提高改性丁腈橡胶复合材料的可塑性，改善改性丁腈橡胶复合材料的流动性和加工性，同时与防老剂共同作用，提高了复合材料的耐老化性和耐热性。
对本发明所述改性丁腈橡胶复合材料进行性能检测，检测结果如下所示：拉伸强度为32-38.5MPa，撕裂强度为70-79.3kN/m，300％定伸应力为12-14.5MPa，断裂伸长率为609-698％；100℃，48h浸油实验(20#机油)拉伸强度变化率≤-3％，断裂伸长率变化率≤-2.5％；由以上数据可知，本发明中的改性丁腈橡胶复合材料强度高，耐油性能优异，将其用作电力电缆的护套材料，改善了电力电缆的综合性能，使得到的电力电缆强度高，耐油性能优异，使用寿命长。
附图说明
图1为本发明提出的高强度耐油电力电缆的结构示意图。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
图1为本发明提出的高强度耐油电力电缆的结构示意图，参照图1，本发明提出的一种高强度耐油电力电缆，包括导体1，在所述导体1外包覆有绝缘层2，在所述绝缘层2外包覆有护套3，其中，所述护套3采用改性丁腈橡胶复合材料制备而成，所述改性丁腈橡胶复合材料的原料按重量份包括：丁腈橡胶100份、聚丙烯50份、聚氨酯10份、改性炭黑30份、海泡石粉5份、膨润土20份、凹凸棒土8份、氧化锌2份、硬脂酸0.5份、过氧化二异丙苯2份、硫磺0.2份、松节油0.5份、防老剂1份、促进剂2.5份、硅烷偶联剂5份、环氧妥尔油酸丁酯8份、环氧硬脂酸丁酯2份、辛酸亚锡2.5份。
实施例2
参照图1，本发明提出的一种高强度耐油电力电缆，包括导体1，在所述导体1外包覆有绝缘层2，在所述绝缘层2外包覆有护套3，其中，所述护套3采用改性丁腈橡胶复合材料制备而成，所述改性丁腈橡胶复合材料的原料按重量份包括：丁腈橡胶100份、聚丙烯30份、聚氨酯20份、改性炭黑25份、海泡石粉15份、膨润土8份、凹凸棒土10份、氧化锌0.5份、硬脂酸1.5份、过氧化二异丙苯0.5份、硫磺1份、松节油0.1份、防老剂2.5份、促进剂1份、硅烷偶联剂2份、环氧妥尔油酸丁酯2份、环氧硬脂酸丁酯10份、辛酸亚锡1份。
实施例3
参照图1，本发明提出的一种高强度耐油电力电缆，包括导体1，在所述导体1外包覆有绝缘层2，在所述绝缘层2外包覆有护套3，其中，所述护套3采用改性丁腈橡胶复合材料制备而成，所述改性丁腈橡胶复合材料的原料按重量份包括：丁腈橡胶100份、聚丙烯42份、聚氨酯14份、改性炭黑30份、海泡石粉8份、膨润土14份、凹凸棒土8.5份、氧化锌1.6份、硬脂酸0.7份、过氧化二异丙苯1.5份、硫磺0.3份、松节油0.3份、防老剂MB1.6份、促进剂DM0.3份、促进剂CZ0.2份、促进剂TMTM1份、促进剂H0.5份、硅烷偶联剂3.2份、环氧妥尔油酸丁酯4.6份、环氧硬脂酸丁酯4份、辛酸亚锡2.1份；
其中，所述丁腈橡胶中丙烯腈的含量为30％；
所述改性炭黑按照以下工艺进行制备：将炭黑利用氧化剂进行氧化得到氧化炭黑；按重量份将50份氧化炭黑、10份六亚甲基二异氰酸酯加入反应容器中，然后加入100份甲苯，搅拌均匀后加入0.1份三乙胺，冰浴反应50min后升温至100℃，继续反应25min，反应结束后除去未反应的六亚甲基二异氰酸酯得到异氰酸酯化炭黑；按重量份将50份异氰酸酯化炭黑与50份端羟基液体丁腈橡胶混合均匀，加入100份甲苯中，然后加入1份二月桂酸二丁基锡，冰浴反应30min后升温至110℃继续反应0.3h，反应结束后，冷却到室温，经过滤、洗涤、干燥得到改性炭黑。
实施例4
参照图1，本发明提出的一种高强度耐油电力电缆，包括导体1，在所述导体1外包覆有绝缘层2，在所述绝缘层2外包覆有护套3，其中，所述护套3采用改性丁腈橡胶复合材料制备而成，所述改性丁腈橡胶复合材料的原料按重量份包括：丁腈橡胶100份、聚丙烯40份、聚氨酯16份、改性炭黑27份、海泡石粉11份、膨润土10份、凹凸棒土8.9份、氧化锌1份、硬脂酸1份、过氧化二异丙苯1.3份、硫磺0.5份、松节油0.25份、防老剂OD0.5份、防老剂AW0.5份、防老剂40201.1份、促进剂CZ0.7份、促进剂TMTM0.6份、硅烷偶联剂Si-694份、环氧妥尔油酸丁酯3.5份、环氧硬脂酸丁酯6份、辛酸亚锡1.6份；
其中，所述丁腈橡胶中丙烯腈的含量为40％；
所述改性炭黑按照以下工艺进行制备：将炭黑利用氧化剂进行氧化得到氧化炭黑；按重量份将30份氧化炭黑、15份六亚甲基二异氰酸酯加入反应容器中，然后加入50份甲苯，搅拌均匀后加入0.8份三乙胺，冰浴反应35min后升温至100℃，继续反应10min，反应结束后除去未反应的六亚甲基二异氰酸酯得到异氰酸酯化炭黑；按重量份将80份异氰酸酯化炭黑与20份端羟基液体丁腈橡胶混合均匀，加入150份甲苯中，然后加入0.2份二月桂酸二丁基锡，冰浴反应50min后升温至90℃继续反应0.8h，反应结束后，冷却到室温，经过滤、洗涤、干燥得到改性炭黑。
实施例5
参照图1，本发明提出的一种高强度耐油电力电缆，包括导体1，在所述导体1外包覆有绝缘层2，在所述绝缘层2外包覆有护套3，其中，所述护套3采用改性丁腈橡胶复合材料制备而成，所述改性丁腈橡胶复合材料的原料按重量份包括：丁腈橡胶100份、聚丙烯41份、聚氨酯14.5份、改性炭黑28份、海泡石粉10份、膨润土12份、凹凸棒土8.7份、氧化锌1.3份、硬脂酸0.8份、过氧化二异丙苯1.4份、硫磺0.38份、松节油0.28份、防老剂2份、促进剂DM1.7份、硅烷偶联剂KH-5500.6份、硅烷偶联剂KH-5601份、硅烷偶联剂KH-5702份、环氧妥尔油酸丁酯4份、环氧硬脂酸丁酯5.2份、辛酸亚锡2份；
其中，所述丁腈橡胶中丙烯腈的含量为20％；
所述改性炭黑按照以下工艺进行制备：将炭黑利用氧化剂进行氧化得到氧化炭黑；按重量份将40份氧化炭黑、12份六亚甲基二异氰酸酯加入反应容器中，然后加入80份甲苯，搅拌均匀后加入0.5份三乙胺，冰浴反应42min后升温至110℃，继续反应20min，反应结束后除去未反应的六亚甲基二异氰酸酯得到异氰酸酯化炭黑；按重量份将70份异氰酸酯化炭黑与35份端羟基液体丁腈橡胶混合均匀，加入120份甲苯中，然后加入0.6份二月桂酸二丁基锡，冰浴反应42min后升温至100℃继续反应0.5h，反应结束后，冷却到室温，经过滤、洗涤、干燥得到改性炭黑。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高强度耐油电力电缆，其特征在于，包括导体(1)，在所述导体(1)外包覆有绝缘层(2)，在所述绝缘层(2)外包覆有护套(3)，其中，所述护套(3)采用改性丁腈橡胶复合材料制备而成，所述改性丁腈橡胶复合材料的原料按重量份包括：丁腈橡胶100份、聚丙烯30-50份、聚氨酯10-20份、改性炭黑25-30份、海泡石粉5-15份、膨润土8-20份、凹凸棒土8-10份、氧化锌0.5-2份、硬脂酸0.5-1.5份、过氧化二异丙苯0.5-2份、硫磺0.2-1份、松节油0.1-0.5份、防老剂1-2.5份、促进剂1-2.5份、硅烷偶联剂2-5份、环氧妥尔油酸丁酯2-8份、环氧硬脂酸丁酯2-10份、辛酸亚锡1-2.5份。
2.根据权利要求1所述高强度耐油电力电缆，其特征在于，所述改性丁腈橡胶复合材料的原料中，丁腈橡胶、聚丙烯、聚氨酯的重量比为100：38-45：12-17。
3.根据权利要求1或2所述高强度耐油电力电缆，其特征在于，所述改性丁腈橡胶复合材料的原料按重量份包括：丁腈橡胶100份、聚丙烯40-42份、聚氨酯14-16份、改性炭黑27-30份、海泡石粉8-11份、膨润土10-14份、凹凸棒土8.5-8.9份、氧化锌1-1.6份、硬脂酸0.7-1份、过氧化二异丙苯1.3-1.5份、硫磺0.3-0.5份、松节油0.25-0.3份、防老剂1.6-2.1份、促进剂1.3-2份、硅烷偶联剂3.2-4份、环氧妥尔油酸丁酯3.5-4.6份、环氧硬脂酸丁酯4-6份、辛酸亚锡1.6-2.1份。
4.根据权利要求1-3中任一项所述高强度耐油电力电缆，其特征在于，所述改性丁腈橡胶复合材料的原料按重量份包括：丁腈橡胶100份、聚丙烯41份、聚氨酯14.5份、改性炭黑28份、海泡石粉10份、膨润土12份、凹凸棒土8.7份、氧化锌1.3份、硬脂酸0.8份、过氧化二异丙苯1.4份、硫磺0.38份、松节油0.28份、防老剂2份、促进剂1.7份、硅烷偶联剂3.6份、环氧妥尔油酸丁酯4份、环氧硬脂酸丁酯5.2份、辛酸亚锡2份。
5.根据权利要求1-4中任一项所述高强度耐油电力电缆，其特征在于，所述丁腈橡胶中丙烯腈的含量为20-40％。
6.根据权利要求1-5中任一项所述高强度耐油电力电缆，其特征在于，所述改性炭黑按照以下工艺进行制备：将炭黑利用氧化剂进行氧化得到氧化炭黑；按重量份将30-50份氧化炭黑、10-15份六亚甲基二异氰酸酯加入反应容器中，然后加入50-100份甲苯，搅拌均匀后加入0.1-0.8份三乙胺，冰浴反应35-50min后升温至100-110℃，继续反应10-25min，反应结束后除去未反应的六亚甲基二异氰酸酯得到异氰酸酯化炭黑；按重量份将50-80份异氰酸酯化炭黑与20-50份端羟基液体丁腈橡胶混合均匀，加入100-150份甲苯中，然后加入0.2-1份二月桂酸二丁基锡，冰浴反应30-50min后升温至90-110℃继续反应0.3-0.8h，反应结束后，冷却到室温，经过滤、洗涤、干燥得到改性炭黑。
7.根据权利要求1-6中任一项所述高强度耐油电力电缆，其特征在于，所述改性炭黑按照以下工艺进行制备：将炭黑利用氧化剂进行氧化得到氧化炭黑；按重量份将40份氧化炭黑、12份六亚甲基二异氰酸酯加入反应容器中，然后加入80份甲苯，搅拌均匀后加入0.5份三乙胺，冰浴反应42min后升温至110℃，继续反应20min，反应结束后除去未反应的六亚甲基二异氰酸酯得到异氰酸酯化炭黑；按重量份将70份异氰酸酯化炭黑与35份端羟基液体丁腈橡胶混合均匀，加入120份甲苯中，然后加入0.6份二月桂酸二丁基锡，冰浴反应42min后升温至100℃继续反应0.5h，反应结束后，冷却到室温，经过滤、洗涤、干燥得到改性炭黑。
8.根据权利要求1-7中任一项所述高强度耐油电力电缆，其特征在于，所述促进剂为促进剂DM、促进剂CZ、促进剂TMTM、促进剂H中的一种或者多种的混合物。
9.根据权利要求1-8中任一项所述高强度耐油电力电缆，其特征在于，所述防老剂为防老剂MB、防老剂OD、防老剂AW、防老剂4020中的一种或者多种的混合物。
10.根据权利要求1-9中任一项所述高强度耐油电力电缆，其特征在于，所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂Si-69、硅烷偶联剂KH-550、硅烷偶联剂KH-560、硅烷偶联剂KH-570、硅烷偶联剂A-171中的一种或者多种的混合物。
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