CN114350098A - 一种耐热环保电缆料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种耐热环保电缆料，包括如下按重量份计的各原料制成：全氟烷基三嗪橡胶8‑12份、甲基苯基乙烯基硅橡胶25‑35份、三嗪三硫醇TTN5‑8份、2,4,6‑三乙烯基环硼氧烷1‑3份、1,3‑双(环氧乙烷基甲基)‑5‑(2‑丙烯基)‑1,3,5‑三嗪‑2,4,6(1H,3H,5H)‑三酮1‑3份、超支化聚磷酰胺酯3‑5份、莫来石纤维1‑3份、无机填料10‑15份、偶联剂1‑3份、引发剂2‑4份、抗氧剂1‑2份、三乙胺0.7‑1份。本发明还公开了一种所述耐热环保电缆料的制备方法。本发明公开的耐热环保电缆料耐热性佳，耐老化性足，性能稳定性好，使用寿命长，环保性优异。
Description
技术领域
本发明属于电缆料技术领域，尤其涉及一种耐热环保电缆料及其制备方法。
背景技术
电缆是国民经济的“动脉”与“神经”，是输送电能、传递信息和制造各种电机、仪器、仪表，实现电磁能量转换所不可缺少的基础性器材，是未来电气化、信息化社会中必要的基础产品。电缆主要由电缆芯、绝缘层和护套组成，其中绝缘层和护套统称为电缆料，电缆料是电缆的重要组成部分，其性能直接决定着电缆的使用寿命和使用安全性。
现有的电缆料普遍存在耐热性能普遍不佳，在高温下使用容易导致过早老化，表面发裂发粘等问题，长时间表面易出现掉块从而失去功能，电缆被废弃。市面上的电缆料还或多或少存在不耐高温，不耐老化，老化试验后材料出现发黄变脆现象，在燃烧时会放出有毒气体和大量的烟雾，污染环境等缺陷。
为了解决上述问题，中国发明专利CN104277268B公开了一种环保耐热阻燃电缆保护套材料，其原料按重量份包括：天然橡胶15-20份，氯丁橡胶20-25份，丁苯橡胶10-15份，环氧树脂2-4份，硅烷偶联剂Si-693-5份，氢氧化铁胶体2-4份，氢氧化镁15-20份，微晶石蜡0.7-1.3份，白炭黑3-6份，滑石粉2-4份，高岭土3-5份，钙锌稳定剂2-3份，硫化剂DCP 1-1.5份，助交联剂TAIC 1-3份，抗老化剂1-3份，抗氧剂22460.5-0.9份。该发明具有优异的耐热性能效果，延长使用寿命。然而其中氯丁橡胶成分中仍然含有卤素氯，燃烧时会放出有毒气体和烟雾，对环境造成污染。且由于各原料之间的相容性问题，使得该材料在长期使用过程中会出现组分外渗现象，造成其性能稳定性差，使用寿命短的缺陷。
因此，开发一种耐热性佳，耐老化性足，性能稳定性好，使用寿命长，环保性优异的耐热环保电缆料及其制备方法符合市场需求，具有广泛的市场价值和应用前景，对促进电气领域的发展具有非常重要的意义。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种耐热性佳，耐老化性足，性能稳定性好，使用寿命长，环保性优异的耐热环保电缆料及其制备方法。
为达到以上目的，本发明采用的技术方案为：一种耐热环保电缆料，其特征在于，包括如下按重量份计的各原料制成：全氟烷基三嗪橡胶8-12份、甲基苯基乙烯基硅橡胶25-35份、三嗪三硫醇TTN 5-8份、2,4,6-三乙烯基环硼氧烷1-3份、1,3-双(环氧乙烷基甲基)-5-(2-丙烯基)-1,3,5-三嗪-2,4,6(1H,3H,5H)-三酮1-3份、超支化聚磷酰胺酯3-5份、莫来石纤维1-3份、无机填料10-15份、偶联剂1-3份、引发剂2-4份、抗氧剂1-2份、三乙胺0.7-1份。
优选的，所述抗氧剂为抗氧剂1010、复合抗氧剂B225、抗氧剂1076中的任意一种或几种。
优选的，所述引发剂为过氧化二异丙苯、过氧化叔戊酸叔丁基酯中的一种或两种。
优选的，所述偶联剂为硅烷偶联剂KH550、硅烷偶联剂KH560、硅烷偶联剂KH570中的至少一种。
优选的，所述无机填料为白炭黑、炭黑中的至少一种；所述无机填料的粒度为800-1200目；所述莫来石纤维的平均直径为3-8μm，长径比为(8-12):1。
优选的，所述超支化聚磷酰胺酯的制备方法参见中国发明专利CN103360605A中实施例1的方法制成。
优选的，所述甲基苯基乙烯基硅橡胶为IOTA-120甲基苯基乙烯基硅橡胶。
优选的，所述全氟烷基三嗪橡胶为牌号为F-TA2的全氟烷基三嗪橡胶。
本发明的另一个目的，在于提供一种所述耐热环保电缆料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将各原料按重量份混合，得到混合料，然后将混合料投入到密炼机中混炼，混炼后的胶料卸料到开料机上出片，接着置于硫化机中硫化，冷却至室温后，得到耐热环保电缆料。
优选的，所述混炼温度为60-80℃，混炼时间为3-5分钟。
优选的，所述硫化为二段硫化，一段硫化条件为170-180℃下硫化20-30分钟，二段硫化添加为200-230℃下硫化4-6小时。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
(1)本发明提供的耐热环保电缆料，制备方法简单易行，对设备依赖性低，制备过程绿色安全，制备效率高，适于大规模生产，具有较高的推广使用价值。
(2)本发明提供的耐热环保电缆料，以全氟烷基三嗪橡胶、甲基苯基乙烯基硅橡胶为基材，结合了二者的性能优势，使得制成的电缆料耐热性好，耐老化性能优异，使用寿命长；通过2,4,6-三乙烯基环硼氧烷、1,3-双(环氧乙烷基甲基)-5-(2-丙烯基)-1,3,5-三嗪-2,4,6(1H,3H,5H)-三酮、甲基苯基乙烯基硅橡胶上的乙烯基能在引发剂的作用下发生共聚反应，同时三嗪三硫醇TTN能与乙烯基发生点击反应；1,3-双(环氧乙烷基甲基)-5-(2-丙烯基)-1,3,5-三嗪-2,4,6(1H,3H,5H)-三酮上的环氧基能与超支化聚磷酰胺酯上的羟基发生环氧开环反应；使得最终电缆料产品分子内部形成多维不同的网络结构，这些网络结构互穿，有效改善了耐热性和耐老化性能，提高了性能稳定性和机械力学性能。
(3)本发明提供的耐热环保电缆料，包括如下按重量份计的各原料制成：全氟烷基三嗪橡胶8-12份、甲基苯基乙烯基硅橡胶25-35份、三嗪三硫醇TTN 5-8份、2,4,6-三乙烯基环硼氧烷1-3份、1,3-双(环氧乙烷基甲基)-5-(2-丙烯基)-1,3,5-三嗪-2,4,6(1H,3H,5H)-三酮1-3份、超支化聚磷酰胺酯3-5份、莫来石纤维1-3份、无机填料10-15份、偶联剂1-3份、引发剂2-4份、抗氧剂1-2份、三乙胺0.7-1份。各组分相互配合共同作用，使得制成的电缆料耐热性佳，耐老化性足，性能稳定性好，使用寿命长，环保性优异。
(4)本发明提供的耐热环保电缆料，超支化聚磷酰胺酯的加入不仅能改善电缆料的阻燃性，而且能改善各原料组分之间的相容性，提高电缆料产品的韧性。通过化学键引入分子结构中，与其它如三嗪基、甲基苯基硅氧烷基、环硼氧烷结构在多重效应的共同作用下，有效提高了耐热性能和耐老化性能。
(5)本发明提供的耐热环保电缆料，莫来石纤维的加入，与其它原料组分协同作用，能增强电缆料的机械力学性能和耐热性。
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。
本发明各实施例中所述超支化聚磷酰胺酯的制备方法参见中国发明专利CN103360605A中实施例1的方法制成；所述甲基苯基乙烯基硅橡胶为IOTA-120甲基苯基乙烯基硅橡胶；所述全氟烷基三嗪橡胶为牌号为F-TA2的全氟烷基三嗪橡胶。
实施例1
一种耐热环保电缆料，包括如下按重量份计的各原料制成：全氟烷基三嗪橡胶8份、甲基苯基乙烯基硅橡胶25份、三嗪三硫醇TTN 5份、2,4,6-三乙烯基环硼氧烷1份、1,3-双(环氧乙烷基甲基)-5-(2-丙烯基)-1,3,5-三嗪-2,4,6(1H,3H,5H)-三酮1份、超支化聚磷酰胺酯3份、莫来石纤维1份、无机填料10份、偶联剂1份、引发剂2份、抗氧剂1份、三乙胺0.7份。
所述抗氧剂为抗氧剂1010；所述引发剂为过氧化二异丙苯；所述偶联剂为硅烷偶联剂KH550；所述无机填料为白炭黑；所述无机填料的粒度为800目；所述莫来石纤维的平均直径为3μm，长径比为8:1。
一种所述耐热环保电缆料的制备方法，包括如下步骤：将各原料按重量份混合，得到混合料，然后将混合料投入到密炼机中混炼，混炼后的胶料卸料到开料机上出片，接着置于硫化机中硫化，冷却至室温后，得到耐热环保电缆料。
所述混炼温度为60℃，混炼时间为3分钟；所述硫化为二段硫化，一段硫化条件为170℃下硫化20分钟，二段硫化添加为200℃下硫化4小时。
实施例2
一种耐热环保电缆料，包括如下按重量份计的各原料制成：全氟烷基三嗪橡胶9份、甲基苯基乙烯基硅橡胶27份、三嗪三硫醇TTN 6份、2,4,6-三乙烯基环硼氧烷1.5份、1,3-双(环氧乙烷基甲基)-5-(2-丙烯基)-1,3,5-三嗪-2,4,6(1H,3H,5H)-三酮1.5份、超支化聚磷酰胺酯3.5份、莫来石纤维1.5份、无机填料11份、偶联剂1.5份、引发剂2.5份、抗氧剂1.2份、三乙胺0.8份。
所述抗氧剂为复合抗氧剂B225；所述引发剂为过氧化叔戊酸叔丁基酯；所述偶联剂为硅烷偶联剂KH560；所述无机填料为炭黑；所述无机填料的粒度为900目；所述莫来石纤维的平均直径为4μm，长径比为9:1。
一种所述耐热环保电缆料的制备方法，包括如下步骤：将各原料按重量份混合，得到混合料，然后将混合料投入到密炼机中混炼，混炼后的胶料卸料到开料机上出片，接着置于硫化机中硫化，冷却至室温后，得到耐热环保电缆料。
所述混炼温度为65℃，混炼时间为3.5分钟；所述硫化为二段硫化，一段硫化条件为172℃下硫化23分钟，二段硫化添加为210℃下硫化4.5小时。
实施例3
一种耐热环保电缆料，包括如下按重量份计的各原料制成：全氟烷基三嗪橡胶10份、甲基苯基乙烯基硅橡胶30份、三嗪三硫醇TTN 6.5份、2,4,6-三乙烯基环硼氧烷2份、1,3-双(环氧乙烷基甲基)-5-(2-丙烯基)-1,3,5-三嗪-2,4,6(1H,3H,5H)-三酮2份、超支化聚磷酰胺酯4份、莫来石纤维2份、无机填料13份、偶联剂2份、引发剂3份、抗氧剂1.5份、三乙胺0.85份。
所述抗氧剂为抗氧剂1076；所述引发剂为过氧化二异丙苯；所述偶联剂为硅烷偶联剂KH570；所述无机填料为白炭黑；所述无机填料的粒度为1000目；所述莫来石纤维的平均直径为6μm，长径比为10:1。
一种所述耐热环保电缆料的制备方法，包括如下步骤：将各原料按重量份混合，得到混合料，然后将混合料投入到密炼机中混炼，混炼后的胶料卸料到开料机上出片，接着置于硫化机中硫化，冷却至室温后，得到耐热环保电缆料。
所述混炼温度为70℃，混炼时间为4分钟；所述硫化为二段硫化，一段硫化条件为175℃下硫化25分钟，二段硫化添加为215℃下硫化5小时。
实施例4
一种耐热环保电缆料，包括如下按重量份计的各原料制成：全氟烷基三嗪橡胶11份、甲基苯基乙烯基硅橡胶33份、三嗪三硫醇TTN 7.5份、2,4,6-三乙烯基环硼氧烷2.5份、1,3-双(环氧乙烷基甲基)-5-(2-丙烯基)-1,3,5-三嗪-2,4,6(1H,3H,5H)-三酮2.5份、超支化聚磷酰胺酯4.5份、莫来石纤维2.5份、无机填料14份、偶联剂2.5份、引发剂3.5份、抗氧剂1.8份、三乙胺0.95份。
所述抗氧剂为抗氧剂1010、复合抗氧剂B225、抗氧剂1076按质量比1:3:2混合形成的混合物；所述引发剂为过氧化二异丙苯、过氧化叔戊酸叔丁基酯按质量比3:5混合而成份混合物；所述偶联剂为硅烷偶联剂KH550、硅烷偶联剂KH560、硅烷偶联剂KH570按质量比2:1:3混合形成的混合物；所述无机填料为白炭黑、炭黑按质量比1:3混合形成的混合物；所述无机填料的粒度为1100目；所述莫来石纤维的平均直径为7μm，长径比为11:1。
一种所述耐热环保电缆料的制备方法，包括如下步骤：将各原料按重量份混合，得到混合料，然后将混合料投入到密炼机中混炼，混炼后的胶料卸料到开料机上出片，接着置于硫化机中硫化，冷却至室温后，得到耐热环保电缆料。
所述混炼温度为77℃，混炼时间为4.5分钟；所述硫化为二段硫化，一段硫化条件为178℃下硫化28分钟，二段硫化添加为225℃下硫化5.5小时。
实施例5
一种耐热环保电缆料，包括如下按重量份计的各原料制成：全氟烷基三嗪橡胶12份、甲基苯基乙烯基硅橡胶35份、三嗪三硫醇TTN 8份、2,4,6-三乙烯基环硼氧烷3份、1,3-双(环氧乙烷基甲基)-5-(2-丙烯基)-1,3,5-三嗪-2,4,6(1H,3H,5H)-三酮3份、超支化聚磷酰胺酯5份、莫来石纤维3份、无机填料15份、偶联剂3份、引发剂4份、抗氧剂2份、三乙胺1份。
所述抗氧剂为抗氧剂1076；所述引发剂为过氧化叔戊酸叔丁基酯；所述偶联剂为硅烷偶联剂KH560；所述无机填料为白炭黑；所述无机填料的粒度为1200目；所述莫来石纤维的平均直径为8μm，长径比为12:1。
一种所述耐热环保电缆料的制备方法，包括如下步骤：将各原料按重量份混合，得到混合料，然后将混合料投入到密炼机中混炼，混炼后的胶料卸料到开料机上出片，接着置于硫化机中硫化，冷却至室温后，得到耐热环保电缆料。
所述混炼温度为80℃，混炼时间为5分钟；所述硫化为二段硫化，一段硫化条件为180℃下硫化30分钟，二段硫化添加为230℃下硫化6小时。
对比例1
本例提供一种耐热环保电缆料，其配方和制备方法与实施例1基本相同，不同的是没有添加2,4,6-三乙烯基环硼氧烷和超支化聚磷酰胺酯。
对比例2
本例提供一种耐热环保电缆料，其配方和制备方法与实施例1基本相同，不同的是没有添加1,3-双(环氧乙烷基甲基)-5-(2-丙烯基)-1,3,5-三嗪-2,4,6(1H,3H,5H)-三酮和全氟烷基三嗪橡胶。
对上述实施例1-5以及对比例1-2所得电缆料样品进行测试，测试结果见表1，测试方法参见我国现行国标；所述耐老化性是以各例产品在85℃下放置96小时后拉伸强度的保留率来衡量。
由表1数据结果可以看出，本发明实施例公开的耐热环保电缆料具有优异的机械力学性能、耐热性和耐老化性能；2,4,6-三乙烯基环硼氧烷、超支化聚磷酰胺酯、1,3-双(环氧乙烷基甲基)-5-(2-丙烯基)-1,3,5-三嗪-2,4,6(1H,3H,5H)-三酮和全氟烷基三嗪橡胶的加入均有利于改善上述性能。
表1
| 项目 | 拉伸强度 | 180℃下热应力开裂 | 热变形(100℃) | 耐老化性 |
| 单位 | MPa | — | ％ | ％ |
| 实施例1 | 13.1 | 不开裂 | 1.3 | 95.5 |
| 实施例2 | 14.3 | 不开裂 | 1.0 | 96.3 |
| 实施例3 | 15.8 | 不开裂 | 0.8 | 96.9 |
| 实施例4 | 16.6 | 不开裂 | 0.7 | 97.5 |
| 实施例5 | 17.2 | 不开裂 | 0.5 | 98.8 |
| 对比例1 | 11.5 | 开裂 | 6.5 | 92.2 |
| 对比例2 | 9.8 | 开裂 | 8.3 | 88.6 |
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。
Claims (10)
1.一种耐热环保电缆料，其特征在于，包括如下按重量份计的各原料制成：全氟烷基三嗪橡胶8-12份、甲基苯基乙烯基硅橡胶25-35份、三嗪三硫醇TTN 5-8份、2,4,6-三乙烯基环硼氧烷1-3份、1,3-双(环氧乙烷基甲基)-5-(2-丙烯基)-1,3,5-三嗪-2,4,6(1H,3H,5H)-三酮1-3份、超支化聚磷酰胺酯3-5份、莫来石纤维1-3份、无机填料10-15份、偶联剂1-3份、引发剂2-4份、抗氧剂1-2份、三乙胺0.7-1份。
2.根据权利要求1所述的耐热环保电缆料，其特征在于，所述抗氧剂为抗氧剂1010、复合抗氧剂B225、抗氧剂1076中的任意一种或几种。
3.根据权利要求1所述的耐热环保电缆料，其特征在于，所述引发剂为过氧化二异丙苯、过氧化叔戊酸叔丁基酯中的一种或两种。
4.根据权利要求1所述的耐热环保电缆料，其特征在于，所述偶联剂为硅烷偶联剂KH550、硅烷偶联剂KH560、硅烷偶联剂KH570中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的耐热环保电缆料，其特征在于，所述无机填料为白炭黑、炭黑中的至少一种；所述无机填料的粒度为800-1200目；所述莫来石纤维的平均直径为3-8μm，长径比为(8-12):1。
6.根据权利要求1所述的耐热环保电缆料，其特征在于，所述超支化聚磷酰胺酯的制备方法参见中国发明专利CN103360605A中实施例1的方法制成。
7.根据权利要求1所述的耐热环保电缆料，其特征在于，所述甲基苯基乙烯基硅橡胶为IOTA-120甲基苯基乙烯基硅橡胶；所述全氟烷基三嗪橡胶为牌号为F-TA2的全氟烷基三嗪橡胶。
8.一种根据权利要求1-7任一项所述耐热环保电缆料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将各原料按重量份混合，得到混合料，然后将混合料投入到密炼机中混炼，混炼后的胶料卸料到开料机上出片，接着置于硫化机中硫化，冷却至室温后，得到耐热环保电缆料。
9.根据权利要求8所述的耐热环保电缆料的制备方法，其特征在于，所述混炼温度为60-80℃，混炼时间为3-5分钟。
10.根据权利要求8所述的耐热环保电缆料的制备方法，其特征在于，所述硫化为二段硫化，一段硫化条件为170-180℃下硫化20-30分钟，二段硫化添加为200-230℃下硫化4-6小时。
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