CN102504421B - 海洋工程用耐火中压电力电缆绝缘橡胶及其制造方法 - Google Patents

海洋工程用耐火中压电力电缆绝缘橡胶及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了电缆领域的一种海洋工程用耐火中压电力电缆绝缘橡胶及其制造方法，原料为乙丙橡胶2470：16份；乙丙橡胶4044：7～8份；石蜡油1.0～1.5份；微晶石蜡1.0～1.5份；白炭黑1～2份；超细滑石粉15～20份；改性煅烧陶土12～16份；偶联剂A-171：0.2～0.4份；防老剂MB：0.4～0.6份；防老剂RD：0.4～0.6份；硫化剂DCP：0.8～1.4份；先将乙丙橡胶混炼均匀后依次加入石蜡油、微晶石蜡、白炭黑、超细滑石粉、改性煅烧陶土混炼均匀；再加入偶联剂混炼均匀后打三角包、滤橡；再加入防老剂和硫化剂DCP混合均匀，最后打三角包出片。该绝缘橡胶的绝缘电阻能够达到2800MΩ·km以上，断裂伸长率≥330%，机械性能优越，耐老化，耐腐蚀，能够满足海洋工程用耐火中压电力电缆的使用要求。

Description

海洋工程用耐火中压电力电缆绝缘橡胶及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种电缆，特别涉及一种海洋工程用耐火中压电力电缆绝缘橡胶。本发明还涉及一种海洋工程用耐火中压电力电缆绝缘橡胶的制造方法。
背景技术
伴随着大功率中压电气设备在船舶和海洋工程上的应用，船用中压电力电缆越来越多地被采用。随着电气安全的要求提高，普通阻燃电缆已无法满足使用要求，在防火条件要求较高的场所迫切要求有与之配套的耐火中压电缆。目前市场上要么利用普通阻燃电缆替代，要么采用陆用中压电缆替代，但这二者对于海洋工程和船舶均存在不适宜性。同时由于船舶空间相对狭小，一般的中压电力电缆采用交联聚乙烯绝缘，其材质较硬，无法满足船舶对电缆柔韧性的要求。
发明内容
本发明的首要目的在于，克服现有技术中存在的问题，提供一种海洋工程用耐火中压电力电缆绝缘橡胶，机械性能优越，绝缘可靠，而且耐腐蚀、耐老化。
为解决以上技术问题，本发明所提供的一种海洋工程用耐火中压电力电缆绝缘橡胶，所述绝缘橡胶的原料组分及重量含量如下，乙丙橡胶2470：16份；乙丙橡胶4044：7～8份；石蜡油：1.0～1.5份；微晶石蜡：1.0～1.5份；白炭黑：1～2份；超细滑石粉：15～20份；改性煅烧陶土：12～16份；乙烯基三甲氧基硅烷：0.2～0.4份；2-硫醇基苯并咪唑：0.4～0.6份；2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体：0.4～0.6份；过氧化二异丙苯：0.8～1.4份。
相对于现有技术，本发明取得了以下有益效果：该绝缘橡胶的绝缘电阻能够达到2800 MΩ·km以上，断裂伸长率≥330%，抗拉强度大于7.5MPa,机械性能优越，耐老化，耐腐蚀，能够满足海洋工程用耐火中压电力电缆的使用要求。
作为本发明的优选方案，所述绝缘橡胶的原料组分及重量含量如下：乙丙橡胶2470：16份；乙丙橡胶4044：7份；石蜡油：1.0份；微晶石蜡：1.0份；白炭黑：1份；超细滑石粉：15份；改性煅烧陶土：12份；乙烯基三甲氧基硅烷：0.2份；2-硫醇基苯并咪唑：0.4份；2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体：0.4份；过氧化二异丙苯：0.8份。
作为本发明的优选方案，所述绝缘橡胶的原料组分及重量含量如下：乙丙橡胶2470：16份；乙丙橡胶4044：8份；石蜡油：1.5份；微晶石蜡：1.5份；白炭黑：2份；超细滑石粉：20份；改性煅烧陶土：16份；乙烯基三甲氧基硅烷：0.4份；2-硫醇基苯并咪唑：0.6份；2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体：0.6份；过氧化二异丙苯：1.4份。
作为本发明的优选方案，所述绝缘橡胶的原料组分及重量含量如下：乙丙橡胶2470：16份；乙丙橡胶4044：7.5份；石蜡油：1.2份；微晶石蜡：1.3份；白炭黑：1.5份；超细滑石粉：18份；改性煅烧陶土：14份；乙烯基三甲氧基硅烷：0.3份；2-硫醇基苯并咪唑：0.5份；2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体：0.5份；过氧化二异丙苯：1.1份。
本发明的另一个目的在于，提供一种海洋工程用耐火中压电力电缆绝缘橡胶的制造方法，该方法制造而成的绝缘橡胶，机械性能优越，绝缘可靠，而且耐腐蚀、耐老化。
为解决以上技术问题，本发明所提供的海洋工程用耐火中压电力电缆绝缘橡胶的制造方法，所述绝缘橡胶的制备方法如下：（1）按以下组分及重量含量准备原料，乙丙橡胶2470：16份；乙丙橡胶4044：7～8份；石蜡油：1.0～1.5份；微晶石蜡：1.0～1.5份；白炭黑：1～2份；超细滑石粉：15～20份；改性煅烧陶土：12～16份；乙烯基三甲氧基硅烷：0.2～0.4份；2-硫醇基苯并咪唑：0.4～0.6份；2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体：0.4～0.6份；过氧化二异丙苯：0.8～1.4份；（2）先将乙丙橡胶2470与乙丙橡胶4044混炼均匀，然后依次加入石蜡油、微晶石蜡、白炭黑、超细滑石粉、改性煅烧陶土在密炼机上混炼3～5分钟；再加入乙烯基三甲氧基硅烷混炼1.5～2分钟，混炼均匀后下料，上三辊开炼机打四次三角包后，采用20目+40目+60目三层滤网滤橡；滤橡出片后上密炼机，加入2-硫醇基苯并咪唑、2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体和过氧化二异丙苯且混合均匀，然后在开炼机上打十次三角包出片，出片后再停放至少6小时。
相对于现有技术，本发明制造而成的电缆取得了以下有益效果：该方法制造而成的绝缘橡胶，其绝缘电阻能够达到2800 MΩ·km以上，断裂伸长率≥330%，抗拉强度大于7.5MPa，机械性能优越，耐老化，耐腐蚀，能够满足海洋工程用耐火中压电力电缆的使用要求。
作为本发明的优选方案，所述绝缘橡胶的原料组分及重量含量如下：乙丙橡胶2470：16份；乙丙橡胶4044：7份；石蜡油：1.0份；微晶石蜡：1.0份；白炭黑：1份；超细滑石粉：15份；改性煅烧陶土：12份；乙烯基三甲氧基硅烷：0.2份；2-硫醇基苯并咪唑：0.4份；2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体：0.4份；过氧化二异丙苯：0.8份。
作为本发明的优选方案，所述绝缘橡胶的原料组分及重量含量如下：乙丙橡胶2470：16份；乙丙橡胶4044：8份；石蜡油：1.5份；微晶石蜡：1.5份；白炭黑：2份；超细滑石粉：20份；改性煅烧陶土：16份；乙烯基三甲氧基硅烷：0.4份；2-硫醇基苯并咪唑：0.6份；2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体：0.6份；过氧化二异丙苯：1.4份。
作为本发明的优选方案，所述绝缘橡胶的原料组分及重量含量如下：乙丙橡胶2470：16份；乙丙橡胶4044：7.5份；石蜡油：1.2份；微晶石蜡：1.3份；白炭黑：1.5份；超细滑石粉：18份；改性煅烧陶土：14份；乙烯基三甲氧基硅烷：0.3份；2-硫醇基苯并咪唑：0.5份；2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体：0.5份；过氧化二异丙苯：1.1份。
作为本发明的优选方案，所述绝缘橡胶挤出时，挤橡机工艺参数为：机头温度：75℃±5℃；机身一区温度：68℃±5℃；机身二区温度：70℃±5℃；挤橡机的螺杆冷却方式为水冷却，挤出后在0.8～1.0MPa的压力下进行硫化。
具体实施方式
实施例一
绝缘橡胶的制备步骤如下：
（1）按以下组分及重量含量准备原料：乙丙橡胶2470：16份；乙丙橡胶4044：7份；石蜡油：1.0份；微晶石蜡：1.0份；白炭黑：1份；超细滑石粉：15份；改性煅烧陶土：12份；乙烯基三甲氧基硅烷（偶联剂A-171）：0.2份；2-硫醇基苯并咪唑(防老剂MB)：0.4份；2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体(防老剂RD)：0.4份；过氧化二异丙苯(硫化剂DCP)：0.8份。
（2）先将乙丙橡胶2470与乙丙橡胶4044混炼均匀，然后依次加入石蜡油、微晶石蜡、白炭黑、超细滑石粉、改性煅烧陶土在密炼机上混炼3分钟；再加入乙烯基三甲氧基硅烷混炼1.5分钟，混炼均匀后下料，上三辊开炼机打四次三角包后，采用20目+40目+60目三层滤网滤橡；滤橡出片后上密炼机，加入2-硫醇基苯并咪唑、2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体和过氧化二异丙苯且混合均匀，然后在开炼机上打十次三角包出片，出片后再停放6小时。
挤绝缘橡胶时挤橡机工艺参数为：机头温度：75℃±5℃；机身一区温度：68℃±5℃；机身二区温度：70℃±5℃；挤橡机的螺杆冷却方式为水冷却，挤出后在0.8MPa的压力下进行硫化。
实施例二
绝缘橡胶的制备步骤如下：
（1）按以下组分及重量含量准备原料：乙丙橡胶2470：16份；乙丙橡胶4044：8份；石蜡油：1.5份；微晶石蜡：1.5份；白炭黑：2份；超细滑石粉：20份；改性煅烧陶土：16份；乙烯基三甲氧基硅烷（偶联剂A-171）：0.4份；2-硫醇基苯并咪唑(防老剂MB)：0.6份；2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体(防老剂RD)：0.6份；过氧化二异丙苯(硫化剂DCP)：1.4份。
（2）先将乙丙橡胶2470与乙丙橡胶4044混炼均匀，然后依次加入石蜡油、微晶石蜡、白炭黑、超细滑石粉、改性煅烧陶土在密炼机上混炼5分钟；再加入乙烯基三甲氧基硅烷混炼2分钟，混炼均匀后下料，上三辊开炼机打四次三角包后，采用20目+40目+60目三层滤网滤橡；滤橡出片后上密炼机，加入2-硫醇基苯并咪唑、2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体和过氧化二异丙苯且混合均匀，然后在开炼机上打十次三角包出片，出片后再停放8小时。
挤绝缘橡胶时挤橡机工艺参数为：机头温度：75℃±5℃；机身一区温度：68℃±5℃；机身二区温度：70℃±5℃；挤橡机的螺杆冷却方式为水冷却，挤出后在0.8～1.0MPa的压力下进行硫化。
实施例三
绝缘橡胶的制备步骤如下：
（1）按以下组分及重量含量准备原料：
乙丙橡胶2470：16份；乙丙橡胶4044：7.5份；石蜡油：1.2份；微晶石蜡：1.3份；白炭黑：1.5份；超细滑石粉：18份；改性煅烧陶土：14份；乙烯基三甲氧基硅烷（偶联剂A-171）：0.3份；2-硫醇基苯并咪唑(防老剂MB)：0.5份；2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体(防老剂RD)：0.5份；过氧化二异丙苯(硫化剂DCP)：1.1份。
（2）先将乙丙橡胶2470与乙丙橡胶4044混炼均匀，然后依次加入石蜡油、微晶石蜡、白炭黑、超细滑石粉、改性煅烧陶土在密炼机上混炼4分钟；再加入乙烯基三甲氧基硅烷混炼1.8分钟，混炼均匀后下料，上三辊开炼机打四次三角包后，采用20目+40目+60目三层滤网滤橡；滤橡出片后上密炼机，加入2-硫醇基苯并咪唑、2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体和过氧化二异丙苯且混合均匀，然后在开炼机上打十次三角包出片，出片后再停放7小时。
挤绝缘橡胶时挤橡机工艺参数为：机头温度：75℃±5℃；机身一区温度：68℃±5℃；机身二区温度：70℃±5℃；挤橡机的螺杆冷却方式为水冷却，挤出后在0.9MPa的压力下进行硫化。
对实施例一至实施例三中绝缘橡胶老化前机械性能测试结果如表1：
表  1
  单位 标准要求 实施例一 实施例二 实施例三
抗张强度 N/mm2 ≥4.8 7.8 9.0 8.2
断裂伸长率 % ≥200 370 330 340
对实施例一至实施例三中绝缘橡胶烘箱老化后的机械性能测试结果，无导体如表2，无导体老化条件：温度135±2℃，时间：168h。
表 2
Figure 412991DEST_PATH_IMAGE002
对实施例一至实施例三中绝缘橡胶烘箱老化后的机械性能测试结果，有导体如表3，有导体老化条件：温度150±3℃，时间：168h。
表 3
Figure 330131DEST_PATH_IMAGE004
对实施例一至实施例三中绝缘橡胶空气弹老化后的机械性能测试结果如表4，老化条件：温度127±1℃，时间40h，压力56 N/mm2。
表 4
Figure 234502DEST_PATH_IMAGE006
对实施例一至实施例三中绝缘橡胶热延伸试验的机械性能测试结果如表5，试验条件：处理温度250±3℃，持续时间15 min，机械应力20 N/cm2。
表 5
Figure 629711DEST_PATH_IMAGE008
对实施例一至实施例三中绝缘橡胶的最小绝缘电阻（20℃时）测试结果如表6所示。
表 6
  单位 标准要求 实施例一 实施例二 实施例三
绝缘电阻（20℃） MΩ·km ≥1500 3120 3400 2930
对实施例一至实施例三中绝缘橡胶浸入50℃水后交流电容增加率测试结果如表7。表中数值分别为第14天与第1天、第7天的差值。
表 7
  单位 标准要求 实施例一 实施例二 实施例三
14-1（d） % 15 1.1 2.4 3.4
14-7（d） % 5 1.2 1.1 1.1
对实施例一至实施例三中成品电缆附加老化试验结果如表8，老化条件：温度95±2℃，时间168h。
表 8
  单位 标准要求 实施例一 实施例二 实施例三
抗张强度最大变化率 % ±30 +1 -3 -4
断裂伸长率最大变化率 % ±30 +2 -7 -6
对实施例一至实施例三中成品电缆耐臭氧试验结果如表9，试验条件：温度25±2℃，时间30h，臭氧浓度0.025～0.030％。
表 9
  标准要求 实施例一 实施例二 实施例三
耐臭氧试验 表面无开裂 无开裂 无开裂 无开裂
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种海洋工程用耐火中压电力电缆绝缘橡胶，其特征是，所述绝缘橡胶的原料组分及重量含量如下，乙丙橡胶2470：16份；乙丙橡胶4044：7～8份；石蜡油：1.0～1.5份；微晶石蜡：1.0～1.5份；白炭黑：1～2份；超细滑石粉：15～20份；改性煅烧陶土：12～16份；乙烯基三甲氧基硅烷：0.2～0.4份；2-硫醇基苯并咪唑：0.4～0.6份；2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体：0.4～0.6份；过氧化二异丙苯：0.8～1.4份。
2.根据权利要求1所述的海洋工程用耐火中压电力电缆绝缘橡胶，其特征是，所述绝缘橡胶的原料组分及重量含量如下，乙丙橡胶2470：16份；乙丙橡胶4044：7份；石蜡油：1.0份；微晶石蜡：1.0份；白炭黑：1份；超细滑石粉：15份；改性煅烧陶土：12份；乙烯基三甲氧基硅烷：0.2份；2-硫醇基苯并咪唑：0.4份；2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体：0.4份；过氧化二异丙苯：0.8份。
3.根据权利要求1所述的海洋工程用耐火中压电力电缆绝缘橡胶，其特征是，所述绝缘橡胶的原料组分及重量含量如下，乙丙橡胶2470：16份；乙丙橡胶4044：8份；石蜡油：1.5份；微晶石蜡：1.5份；白炭黑：2份；超细滑石粉：20份；改性煅烧陶土：16份；乙烯基三甲氧基硅烷：0.4份；2-硫醇基苯并咪唑：0.6份；2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体：0.6份；过氧化二异丙苯：1.4份。
4.根据权利要求1所述的海洋工程用耐火中压电力电缆绝缘橡胶，其特征是，所述绝缘橡胶的原料组分及重量含量如下，乙丙橡胶2470：16份；乙丙橡胶4044：7.5份；石蜡油：1.2份；微晶石蜡：1.3份；白炭黑：1.5份；超细滑石粉：18份；改性煅烧陶土：14份；乙烯基三甲氧基硅烷：0.3份；2-硫醇基苯并咪唑：0.5份；2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体：0.5份；过氧化二异丙苯：1.1份。
5.一种海洋工程用耐火中压电力电缆绝缘橡胶的制造方法，其特征是，所述绝缘橡胶的制备方法如下：（1）按以下组分及重量含量准备原料，乙丙橡胶2470：16份；乙丙橡胶4044：7～8份；石蜡油：1.0～1.5份；微晶石蜡：1.0～1.5份；白炭黑：1～2份；超细滑石粉：15～20份；改性煅烧陶土：12～16份；乙烯基三甲氧基硅烷：0.2～0.4份；2-硫醇基苯并咪唑：0.4～0.6份；2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体：0.4～0.6份；过氧化二异丙苯：0.8～1.4份；（2）先将乙丙橡胶2470与乙丙橡胶4044混炼均匀，然后依次加入石蜡油、微晶石蜡、白炭黑、超细滑石粉、改性煅烧陶土在密炼机上混炼3～5分钟；再加入乙烯基三甲氧基硅烷混炼1.5～2分钟，混炼均匀后下料，上三辊开炼机打四次三角包后，采用20目+40目+60目三层滤网滤橡；滤橡出片后上密炼机，加入2-硫醇基苯并咪唑、2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体和过氧化二异丙苯且混合均匀，然后在开炼机上打十次三角包出片，出片后再停放至少6小时。
6.根据权利要求5所述的海洋工程用耐火中压电力电缆绝缘橡胶的制造方法，其特征是，所述绝缘橡胶的原料组分及重量含量如下，乙丙橡胶2470：16份；乙丙橡胶4044：7份；石蜡油：1.0份；微晶石蜡：1.0份；白炭黑：1份；超细滑石粉：15份；改性煅烧陶土：12份；乙烯基三甲氧基硅烷：0.2份；2-硫醇基苯并咪唑：0.4份；2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体：0.4份；过氧化二异丙苯：0.8份。
7.根据权利要求5所述的海洋工程用耐火中压电力电缆绝缘橡胶的制造方法，其特征是，所述绝缘橡胶的原料组分及重量含量如下，乙丙橡胶2470：16份；乙丙橡胶4044：8份；石蜡油：1.5份；微晶石蜡：1.5份；白炭黑：2份；超细滑石粉：20份；改性煅烧陶土：16份；乙烯基三甲氧基硅烷：0.4份；2-硫醇基苯并咪唑：0.6份；2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体：0.6份；过氧化二异丙苯：1.4份。
8.根据权利要求5所述的海洋工程用耐火中压电力电缆绝缘橡胶的制造方法，其特征是，所述绝缘橡胶的原料组分及重量含量如下，乙丙橡胶2470：16份；乙丙橡胶4044：7.5份；石蜡油：1.2份；微晶石蜡：1.3份；白炭黑：1.5份；超细滑石粉：18份；改性煅烧陶土：14份；乙烯基三甲氧基硅烷：0.3份；2-硫醇基苯并咪唑：0.5份；2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体：0.5份；过氧化二异丙苯：1.1份。
9.根据权利要求5至8中任一项所述的海洋工程用耐火中压电力电缆绝缘橡胶的制造方法，其特征是，所述绝缘橡胶挤出时，挤橡机工艺参数为：机头温度：75℃±5℃；机身一区温度：68℃±5℃；机身二区温度：70℃±5℃；挤橡机的螺杆冷却方式为水冷却，挤出后在0.8～1.0MPa的压力下进行硫化。
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