CN111647274A - 一种高强度电缆材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高强度电缆材料及其制备方法，属于电力材料制备技术领域。本发明首先以硅橡胶为基体，聚酯纤维为补强料，以及改线碳化硅纤维的填充改性，对材料中有效地填充，促使硫化胶力学性能的提高，从而提高电缆材料的抗撕裂性，以及其中硅橡胶具有很高的电阻率和频率范围内保持阻值稳定，同时硅橡胶对高压电晕放电和电弧放电具有很好的抵抗性，达到很好的绝缘效果，接着加入交联剂，由于集中交联剂作为集中交联中心，并参与硅橡胶的交联过程，从而形成非均匀的交联网络结构，撕裂过程中使应力通过集中交联点均匀分散到周围的分子上，再次提高电缆材料的抗撕裂性，具有广阔的市场应用前景。

Description

一种高强度电缆材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种高强度电缆材料及其制备方法，属于电力材料制备技术领域。
背景技术
目前，电缆护套是电缆的最外层，如VV是聚氯乙烯绝缘，聚氯乙烯护套。外面穿的管叫保护管。
按国家标准GB2900.5规定绝缘材料的定义是：用来使器件在电气上绝缘的材料。也就是能够阻止电流通过的材料。它的电阻率很高，如在电机中，导体周围的绝缘材料将匝间隔离并与接地的定子铁芯隔离开来，以保证电机的安全运行。
目前，国内常用的作为电缆护套的主体材料有氯丁橡胶、氯磺化聚乙烯胶料等，每种材料的结构成分不同其性能也不同。核电站核岛电缆要求电缆绝缘材料必须具有优异的耐热老化性能、耐辐射老化性能、阻燃性能、耐湿热性能、绝缘效果好等。在核环境下，正常运行的电缆须要经受γ、β射线的辐照，并且具备在事故情况下的保持电缆正常运行的要求。由于一般聚合物在辐照作用下产生电离或激发等反应后，进一步发生以下化学反应：大分子间由辐照引发的交联反应、辐照引发的降解反应、氧化反应、产生气体产物、其它如异构化等，这些反应在不同的反应速率下发生的程度不同，最终的结果是聚合物材料的分子量愈来愈小，甚至失去聚合物的性质。目前常见的电缆护套的绝缘效果和抗撕裂性能低，不能满足特殊地方的使用要求，因此，发明一种绝缘效果好、抗撕裂效果好的电缆护套绝缘材料对绝缘材料制备技术领域既有积极意义。
有鉴于上述的缺陷，本设计人，积极加以研究创新，以期创设一种高强度电缆材料及其制备方法，使其更具有产业上的利用价值。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种高强度电缆材料及其制备方法。
本发明的一种高强度电缆材料，是由自制混炼胶、改性玄武岩纤维、自制聚酯纤维和2，4-二甲基-2，4-双己烷、三氧化二锑、氧化镁和去离子水制得，
所述自制混炼胶是由甲基乙烯基硅橡胶、羟基硅油、四甲基四乙烯基环四硅氧烷和2，5-二甲基-2，5-双己烷制得；
所述改性玄武岩纤维是由玄武岩纤维和硅酸钠溶液以及盐酸制得；
所述自制聚酯纤维是由对苯二甲酸乙二酯、醋酸钴和醋酸钠、对苯二甲酸、、乙二醇和聚乙二醇反应制得。
一种高强度电缆材料的制备方法，具体制备步骤为：
(1)称取甲基乙烯基硅橡胶加入开炼机中，再加入羟基硅油、四甲基四乙烯基环四硅氧烷和2，5-二甲基-2，5-双己烷，混炼搅拌，得到自制混炼胶；
(2)将玄武岩纤维和硅酸钠溶液振荡混合，再用盐酸调节pH，反应，加热，反应后过滤分离得到滤渣，即得改性玄武岩纤维；
(3)称取对苯二甲酸乙二酯熔融，并加热，再称取醋酸钴和醋酸钠加入到对苯二甲酸、乙二醇和聚乙二醇中混合反应，得到混合浆料；
(4)将混合浆料酯化后，拉丝，出料，得到自制聚酯纤维；
(5)称取自制混炼胶、改性玄武岩纤维、自制聚酯纤维和2，4-二甲基-2，4-双己烷混合置于混炼机中，混炼，再添加三氧化二锑、氧化镁和去离子水，混炼，自然冷却至室温，出料，即可制得高强度电缆材料。
进一步的，具体制备步骤为：
(1)称取甲基乙烯基硅橡胶加入开炼机中，搅拌，再向开炼机中加入羟基硅油、四甲基四乙烯基环四硅氧烷和2，5-二甲基-2，5-双己烷，继续保温混炼搅拌，得到自制混炼胶；
(2)将玄武岩纤维和硅酸钠溶液混合后放在摇床上振荡混合，再用盐酸调节pH，继续震荡反应后，加热升温，搅拌反应后过滤分离得到滤渣，即得改性玄武岩纤维；
(3)称取对苯二甲酸乙二酯倒入反应釜中熔融，并加热升温，再称取醋酸钴和醋酸钠加入到对苯二甲酸、乙二醇和聚乙二醇中混合搅拌反应，得到混合浆料；
(4)将混合浆料加入反应釜中混合酯化后，继续倒入多孔漏板中，拉丝，出料，得到自制聚酯纤维；
(5)分别称取自制混炼胶、改性玄武岩纤维、自制聚酯纤维和2，4-二甲基-2，4-双己烷混合置于混炼机中，混炼，再添加三氧化二锑、氧化镁和去离子水，混合混炼，自然冷却至室温，出料，即可制得高强度电缆材料。
进一步的，具体制备步骤为：
(1)称取80～100g甲基乙烯基硅橡胶加入开炼机中，在温度为160～180℃下搅拌10～12min，再向开炼机中加入20～30mL羟基硅油、10～12mL四甲基四乙烯基环四硅氧烷和6～8mL2，5-二甲基-2，5-双己烷，继续保温混炼搅拌1～3h，得到自制混炼胶；
(2)按质量比为1:10将玄武岩纤维和硅酸钠溶液混合后放在摇床上振荡混合10～15min，再用浓度为1mol/L的盐酸调节pH至5～6，继续震荡反应1～2h后，加热升温至200～220℃，搅拌反应5～6h后过滤分离得到滤渣，即得改性玄武岩纤维；
(3)按重量份数计，称取45～50份对苯二甲酸乙二酯倒入反应釜中熔融10～12min，并加热升温至140～160℃，再称取8～10份醋酸钴和6～8份醋酸钠加入到16～20份对苯二甲酸、10～12份乙二醇和6～8份聚乙二醇中混合搅拌反应12～16min，得到混合浆料；
(4)将混合浆料加入反应釜中混合酯化1～3h后，继续倒入多孔漏板中，在转速为120～160r/min下拉丝，出料，得到自制聚酯纤维；
(5)按重量份数计，分别称取20～30份自制混炼胶、10～12份改性玄武岩纤维、16～20份自制聚酯纤维和6～8份2，4-二甲基-2，4-双己烷混合置于混炼机中，在温度为60～80℃下混炼16～20min，再添加3～5份三氧化二锑、2～4份氧化镁和10～12份去离子水，在温度为75～95℃下继续混合混炼1～3h，自然冷却至室温，出料，即可制得高强度电缆材料。
借由上述方案，本发明至少具有以下优点：
(1)本发明首先以硅橡胶为基体，聚酯纤维为补强料，以及改线碳化硅纤维的填充改性，对材料中有效地填充，促使硫化胶力学性能的提高，从而提高电缆材料的抗撕裂性，以及其中硅橡胶具有很高的电阻率和频率范围内保持阻值稳定，同时硅橡胶对高压电晕放电和电弧放电具有很好的抵抗性，达到很好的绝缘效果，接着加入交联剂，由于集中交联剂作为集中交联中心，并参与硅橡胶的交联过程，从而形成非均匀的交联网络结构，撕裂过程中使应力通过集中交联点均匀分散到周围的分子上，再次提高电缆材料的抗撕裂性，具有广阔的市场应用前景。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例详细说明如后。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
称取80～100g甲基乙烯基硅橡胶加入开炼机中，在温度为160～180℃下搅拌10～12min，再向开炼机中加入20～30mL羟基硅油、10～12mL四甲基四乙烯基环四硅氧烷和6～8mL2，5-二甲基-2，5-双己烷，继续保温混炼搅拌1～3h，得到自制混炼胶；按质量比为1:10将玄武岩纤维和硅酸钠溶液混合后放在摇床上振荡混合10～15min，再用浓度为1mol/L的盐酸调节pH至5～6，继续震荡反应1～2h后，加热升温至200～220℃，搅拌反应5～6h后过滤分离得到滤渣，即得改性玄武岩纤维；按重量份数计，称取45～50份对苯二甲酸乙二酯倒入反应釜中熔融10～12min，并加热升温至140～160℃，再称取8～10份醋酸钴和6～8份醋酸钠加入到16～20份对苯二甲酸、10～12份乙二醇和6～8份聚乙二醇中混合搅拌反应12～16min，得到混合浆料；将混合浆料加入反应釜中混合酯化1～3h后，继续倒入多孔漏板中，在转速为120～160r/min下拉丝，出料，得到自制聚酯纤维；按重量份数计，分别称取20～30份自制混炼胶、10～12份改性玄武岩纤维、16～20份自制聚酯纤维和6～8份2，4-二甲基-2，4-双己烷混合置于混炼机中，在温度为60～80℃下混炼16～20min，再添加3～5份三氧化二锑、2～4份氧化镁和10～12份去离子水，在温度为75～95℃下继续混合混炼1～3h，自然冷却至室温，出料，即可制得高强度电缆材料。
实例1
称取80g甲基乙烯基硅橡胶加入开炼机中，在温度为160℃下搅拌10min，再向开炼机中加入20mL羟基硅油、10mL四甲基四乙烯基环四硅氧烷和6mL2，5-二甲基-2，5-双己烷，继续保温混炼搅拌1h，得到自制混炼胶；按质量比为1:10将玄武岩纤维和硅酸钠溶液混合后放在摇床上振荡混合10min，再用浓度为1mol/L的盐酸调节pH至5，继续震荡反应1h后，加热升温至200℃，搅拌反应5h后过滤分离得到滤渣，即得改性玄武岩纤维；按重量份数计，称取45份对苯二甲酸乙二酯倒入反应釜中熔融10min，并加热升温至140℃，再称取8份醋酸钴和6份醋酸钠加入到16份对苯二甲酸、10份乙二醇和6份聚乙二醇中混合搅拌反应12min，得到混合浆料；将混合浆料加入反应釜中混合酯化1h后，继续倒入多孔漏板中，在转速为120r/min下拉丝，出料，得到自制聚酯纤维；按重量份数计，分别称取20份自制混炼胶、10份改性玄武岩纤维、16份自制聚酯纤维和6份2，4-二甲基-2，4-双己烷混合置于混炼机中，在温度为60℃下混炼16min，再添加3份三氧化二锑、2份氧化镁和10份去离子水，在温度为75℃下继续混合混炼1h，自然冷却至室温，出料，即可制得高强度电缆材料。
实例2
称取90g甲基乙烯基硅橡胶加入开炼机中，在温度为170℃下搅拌11min，再向开炼机中加入25mL羟基硅油、11mL四甲基四乙烯基环四硅氧烷和7mL2，5-二甲基-2，5-双己烷，继续保温混炼搅拌2h，得到自制混炼胶；按质量比为1:10将玄武岩纤维和硅酸钠溶液混合后放在摇床上振荡混合13min，再用浓度为1mol/L的盐酸调节pH至5，继续震荡反应2h后，加热升温至210℃，搅拌反应6h后过滤分离得到滤渣，即得改性玄武岩纤维；按重量份数计，称取48份对苯二甲酸乙二酯倒入反应釜中熔融11min，并加热升温至150℃，再称取9份醋酸钴和7份醋酸钠加入到18份对苯二甲酸、11份乙二醇和7份聚乙二醇中混合搅拌反应15min，得到混合浆料；将混合浆料加入反应釜中混合酯化2h后，继续倒入多孔漏板中，在转速为140r/min下拉丝，出料，得到自制聚酯纤维；按重量份数计，分别称取25份自制混炼胶、11份改性玄武岩纤维、18份自制聚酯纤维和7份2，4-二甲基-2，4-双己烷混合置于混炼机中，在温度为70℃下混炼18min，再添加4份三氧化二锑、3份氧化镁和11份去离子水，在温度为85℃下继续混合混炼2h，自然冷却至室温，出料，即可制得高强度电缆材料。
实例3
称取100g甲基乙烯基硅橡胶加入开炼机中，在温度为180℃下搅拌12min，再向开炼机中加入30mL羟基硅油、12mL四甲基四乙烯基环四硅氧烷和8mL2，5-二甲基-2，5-双己烷，继续保温混炼搅拌3h，得到自制混炼胶；按质量比为1:10将玄武岩纤维和硅酸钠溶液混合后放在摇床上振荡混合15min，再用浓度为1mol/L的盐酸调节pH至6，继续震荡反应2h后，加热升温至220℃，搅拌反应6h后过滤分离得到滤渣，即得改性玄武岩纤维；按重量份数计，称取50份对苯二甲酸乙二酯倒入反应釜中熔融12min，并加热升温至160℃，再称取10份醋酸钴和8份醋酸钠加入到20份对苯二甲酸、12份乙二醇和8份聚乙二醇中混合搅拌反应16min，得到混合浆料；将混合浆料加入反应釜中混合酯化3h后，继续倒入多孔漏板中，在转速为160r/min下拉丝，出料，得到自制聚酯纤维；按重量份数计，分别称取30份自制混炼胶、12份改性玄武岩纤维、20份自制聚酯纤维和8份2，4-二甲基-2，4-双己烷混合置于混炼机中，在温度为80℃下混炼16～20min，再添加5份三氧化二锑、4份氧化镁和12份去离子水，在温度为95℃下继续混合混炼3h，自然冷却至室温，出料，即可制得高强度电缆材料。
对比例
以广东某公司的高抗撕裂型电缆护套绝缘材料作为对比例
将本发明制得的高抗撕裂型电缆护套绝缘材料和对比例中的高抗撕裂型电缆护套绝缘材料进行性能检测，检测结果下所示：
1、测试方法：
断裂强度测试按GB T 10582-2008标准进行检测。
撕裂强度测试按GB10808-89的规定进行检测。
电阻率测试采用电阻率测试仪进行检测；
表1
Figure BDA0002565359770000061
Figure BDA0002565359770000071
根据表1中数据可知，本发明制得的高强度电缆材料抗撕裂性能好，具有广阔的应用前景。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种高强度电缆材料，是由自制混炼胶、改性玄武岩纤维、自制聚酯纤维和2，4-二甲基-2，4-双己烷、三氧化二锑、氧化镁和去离子水制得，其特征在于：
所述自制混炼胶是由甲基乙烯基硅橡胶、羟基硅油、四甲基四乙烯基环四硅氧烷和2，5-二甲基-2，5-双己烷制得；
所述改性玄武岩纤维是由玄武岩纤维和硅酸钠溶液以及盐酸制得；
所述自制聚酯纤维是由对苯二甲酸乙二酯、醋酸钴和醋酸钠、对苯二甲酸、、乙二醇和聚乙二醇反应制得。
2.一种高强度电缆材料的制备方法，其特征在于，具体制备步骤为：
(1)称取甲基乙烯基硅橡胶加入开炼机中，再加入羟基硅油、四甲基四乙烯基环四硅氧烷和2，5-二甲基-2，5-双己烷，混炼搅拌，得到自制混炼胶；
(2)将玄武岩纤维和硅酸钠溶液振荡混合，再用盐酸调节pH，反应，加热，反应后过滤分离得到滤渣，即得改性玄武岩纤维；
(3)称取对苯二甲酸乙二酯熔融，并加热，再称取醋酸钴和醋酸钠加入到对苯二甲酸、乙二醇和聚乙二醇中混合反应，得到混合浆料；
(4)将混合浆料酯化后，拉丝，出料，得到自制聚酯纤维；
(5)称取自制混炼胶、改性玄武岩纤维、自制聚酯纤维和2，4-二甲基-2，4-双己烷混合置于混炼机中，混炼，再添加三氧化二锑、氧化镁和去离子水，混炼，自然冷却至室温，出料，即可制得高强度电缆材料。
3.根据权利要求2所述的一种高强度电缆材料的制备方法，其特征在于，具体制备步骤为：
(1)称取甲基乙烯基硅橡胶加入开炼机中，搅拌，再向开炼机中加入羟基硅油、四甲基四乙烯基环四硅氧烷和2，5-二甲基-2，5-双己烷，继续保温混炼搅拌，得到自制混炼胶；
(2)将玄武岩纤维和硅酸钠溶液混合后放在摇床上振荡混合，再用盐酸调节pH，继续震荡反应后，加热升温，搅拌反应后过滤分离得到滤渣，即得改性玄武岩纤维；
(3)称取对苯二甲酸乙二酯倒入反应釜中熔融，并加热升温，再称取醋酸钴和醋酸钠加入到对苯二甲酸、乙二醇和聚乙二醇中混合搅拌反应，得到混合浆料；
(4)将混合浆料加入反应釜中混合酯化后，继续倒入多孔漏板中，拉丝，出料，得到自制聚酯纤维；
(5)分别称取自制混炼胶、改性玄武岩纤维、自制聚酯纤维和2，4-二甲基-2，4-双己烷混合置于混炼机中，混炼，再添加三氧化二锑、氧化镁和去离子水，混合混炼，自然冷却至室温，出料，即可制得高强度电缆材料。
4.根据权利要2或3一种高强度电缆材料及其制备方法，其特征在于，具体制备步骤为：
(1)称取80～100g甲基乙烯基硅橡胶加入开炼机中，在温度为160～180℃下搅拌10～12min，再向开炼机中加入20～30mL羟基硅油、10～12mL四甲基四乙烯基环四硅氧烷和6～8mL2，5-二甲基-2，5-双己烷，继续保温混炼搅拌1～3h，得到自制混炼胶；
(2)按质量比为1:10将玄武岩纤维和硅酸钠溶液混合后放在摇床上振荡混合10～15min，再用浓度为1mol/L的盐酸调节pH至5～6，继续震荡反应1～2h后，加热升温至200～220℃，搅拌反应5～6h后过滤分离得到滤渣，即得改性玄武岩纤维；
(3)按重量份数计，称取45～50份对苯二甲酸乙二酯倒入反应釜中熔融10～12min，并加热升温至140～160℃，再称取8～10份醋酸钴和6～8份醋酸钠加入到16～20份对苯二甲酸、10～12份乙二醇和6～8份聚乙二醇中混合搅拌反应12～16min，得到混合浆料；
(4)将混合浆料加入反应釜中混合酯化1～3h后，继续倒入多孔漏板中，在转速为120～160r/min下拉丝，出料，得到自制聚酯纤维；
(5)按重量份数计，分别称取20～30份自制混炼胶、10～12份改性玄武岩纤维、16～20份自制聚酯纤维和6～8份2，4-二甲基-2，4-双己烷混合置于混炼机中，在温度为60～80℃下混炼16～20min，再添加3～5份三氧化二锑、2～4份氧化镁和10～12份去离子水，在温度为75～95℃下继续混合混炼1～3h，自然冷却至室温，出料，即可制得高强度电缆材料。
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