一种高强耐热改性硅橡胶电力电缆护套材料的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种高强耐热改性硅橡胶电力电缆护套材料，其原料按重量份包括：硅橡胶、氟橡胶、纳米碳酸钙、改性白炭黑、钛酸钾晶须、氢氧化铝、氧化铁、氧化锡、2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷、甲基三丁酮肟基硅烷、过氧化苯甲酰、羟基硅油、氨基硅烷偶联剂、二丁基二月桂酸锡、氧化镁、羟基硬脂酸、促进剂、防老剂、增塑剂。本发明所述高强耐热改性硅橡胶电力电缆护套材料，其强度高，耐热性好，用其制作的电缆护套综合性能好，使用寿命长。
【专利说明】一种高强耐热改性硅橡胶电力电缆护套材料
【技术领域】
[0001]本发明涉及电缆护套材料【技术领域】，尤其涉及一种高强耐热改性硅橡胶电力电缆护套材料。
【背景技术】
[0002]硅橡胶以其优异的耐寒性、耐热性、耐候性和电绝缘性等，在建筑、交通运输、机械、电子以及化工等领域有着广泛的应用，尤其是近年来蓬勃发展的新能源行业，如太阳能光伏发电系统、太阳能路灯照明、风力发电等均需采用耐候性优良的硅橡胶。硅橡胶是电力电缆护套常用的材料，但由于硅橡胶的分子柔性大，分子链间相互作用力较弱，致使其机械强度较差不能满足社会的要求，需要进一步研究和改进。
【发明内容】
[0003]本发明提出了一种高强耐热改性硅橡胶电力电缆护套材料，其强度高,耐热性好，用其制作的电缆护套综合性能好，使用寿命长。
[0004]本发明提出了一种高强耐热改性硅橡胶电力电缆护套材料，其原料按重量份包括:硅橡胶80-90份、氟橡胶10-20份、纳米碳酸钙20-40份、改性白炭黑3_6份、钛酸钾晶须3_8份、氧氧化招30-50份、氧化铁1-5份、氧化锡7_12份、2，5- 二甲基-2，5-双(叔丁基过氧基)己烷1-2份、甲基三丁酮肟基硅烷1.3-1.8份、过氧化苯甲酰0.2-0.8份、羟基硅油3-15份、氨基硅烷偶联剂2-8份、二丁基二月桂酸锡0.3-0.6份、氧化镁1-2.7份、羟基硬脂酸0.3-1.7份、促进剂1-1.8份、防老剂0.5-2.3份、增塑剂0.2-0.9份。
[0005]优选地，其原料按重量份包括:硅橡胶83-87份、氟橡胶13-17份、纳米碳酸钙28-33份、改性白炭黑3.7-4.6份、钛酸钾晶须5-6.8份、氢氧化铝38-42份、氧化铁3-4.5份、氧化锡9-11份、2，5- 二甲基-2，5-双(叔丁基过氧基)己烷1.3-1.7份、甲基三丁酮肟基硅烷1.6-1.78份、过氧化苯甲酰0.4-0.58份、羟基硅油9_11份、氨基硅烷偶联剂4-5.9份、二丁基二月桂酸锡0.4-0.56份、氧化镁1.9-2.3份、羟基硬脂酸1.1-1.4份、促进剂1.3-1.6份、防老剂1.5-2.1份、增塑剂0.5-0.7份。
[0006]优选地，其原料按重量份包括:硅橡胶86份、氟橡胶14份、纳米碳酸钙31份、改性白炭黑4.2份、钛酸钾晶须6.3份、氢氧化铝39份、氧化铁4.1份、氧化锡9.7份、2，5- 二甲基-2，5-双(叔丁基过氧基)己烷1.46份、甲基三丁酮肟基硅烷1.73份、过氧化苯甲酰
0.49份、羟基硅油9.9份、氨基硅烷偶联剂4.7份、二丁基二月桂酸锡0.52份、氧化镁2.1份、羟基硬脂酸1.26份、促进剂1.49份、防老剂2.05份、增塑剂0.58份。
[0007]优选地，所述改性白炭黑按照以下工艺进行制备:按体积份数在烧瓶中加入70-100份氨水和20-35份甲醇，以300-500r/min的速度搅拌升温至55_65°C，滴加70-90份的正硅酸丙酯，搅拌15-20min得到溶液A，其中氨水的浓度为0.3-0.45mol/L ;按体积份数在烧瓶中加入5-9份乙烯基三乙氧基硅烷、6-13份盐酸、8-13份无水甲醇和20-35份水，搅拌升温至45-55°C，震荡反应30-50min后得到溶液B，其中，盐酸的浓度为0.12-0.16mol/L ;将溶液B加入到溶液A中，调节温度为60-70°C，搅拌反应20-60min，经过滤、洗涤、干燥得到所述改性白炭黑。
[0008]优选地，所述改性白炭黑按照以下工艺进行制备:按体积份数在烧瓶中加入80份氨水和31份甲醇，以385r/min的速度搅拌升温至63°C，滴加78份的正硅酸丙酯，搅拌18min得到溶液A，其中氨水的浓度为0.37mol/L ;按体积份数在烧瓶中加入5.9份乙烯基三乙氧基硅烷、11份盐酸、10.5份无水甲醇和31份水，搅拌升温至47°C，震荡反应42min后得到溶液B，其中，盐酸的浓度为0.13mol/L ;将溶液B加入到溶液A中，调节温度为64°C，搅拌反应39min，经过滤、洗涤、干燥得到所述改性白炭黑。
[0009]优选地，在改性白炭黑的制备过程中，滴加正硅酸丙酯的过程中，滴加时间为30_50min。
[0010]优选地，所述氛基娃烧偶联剂为Y _氛丙基二乙氧基娃烧、Ν_β-(氛乙基)-Y-氛丙基甲基二甲氧基硅烷、Ν-β-(氨乙基)-Υ-氨丙基甲基三乙氧基硅烷、γ-氨乙基氨丙基三甲氧基娃烧中的一种或者多种的组合。
[0011]优选地，所述促进剂为促进剂DM、促进剂D、促进剂CZ、促进剂TT、促进剂TE、促进剂NS、促进剂DZ中的一种或者多种的组合。
[0012]优选地，所述防老剂为防老剂AW、防老剂RD、防老剂4020、防老剂4010NA、防老剂MB、防老剂BZ、防老剂MBZ、防老剂NBC、防老剂DNP中的一种或者多种的组合。
[0013]本发明所述高强耐热改性硅橡胶电力电缆护套材料，其原料中，硅橡胶的重量份可以为 80.6,81,81.3,82,82.5,83.6,84,84.5,85,85.6,86.7,87.4,88,88.6,89,89.3份，氟橡胶的重量份可以为 10.2,10.9、11、11.3、12、12.5,13.4,14.6、15、15.3、16、16.7、17.5、18、18.6、19、19.4 份，纳米碳酸钙的重量份可以为 20.3、21、22、22.3,23,23.4、24、
24.3.25.25.3.26.26.4.27.27.3.28.5.29.29.4.30.30.6.31.5.32.32.6.33.4.34.34.6、35,35.6,36,36.4,37,37.5,38,38.6,39,39.4 份，改性白炭黑的重量份可以为 3.2,3.9、4、4.5,4.9、5、5.3,5.7 份，钛酸钾晶须的重量份可以为 3.2,3.9、4、4.5,5.3、6、6.7、7、7.5、7.9 份，氢氧化铝的重量份可以为 30.2,31,31.6,32,32.4,33,33.5,34,34.6,35,35.6、36、
36.2.37.37.5.38.4.39.5.40.40.3.41.41.3.42.3.43.43.6.44.44.6.45.45.3.46.46.7、47,47.5,48,48.3,49,49.5、份，氧化铁的重量份可以为 1.3,1.9、2、2.3,2.5,2.9,3.4、4、4.6,4.8 份，氧化锡的重量份可以为 7.6、8、8.3,9.4、10、10.3,10.9,11.2,11.5,11.7 份，2，5-二甲基-2，5-双(叔丁基过氧基)己烷的重量份可以为L 1、1.45、1.5、1.56、1.6、
1.67,1.8、1.84,1.91,1.97份，甲基三丁酮肟基硅烷的重量份可以为1.35,1.4,1.46,1.5、
1.53,1.67,1.7,1.74 份，过氧化苯甲酰的重量份可以为 0.23,0.3,0.35,0.46,0.5,0.53、0.6,0.64,0.7,0.72,0.79 份，羟基硅油的重量份可以为 3.5、4、4.3、5、5.2、6、6.3、7、7.4、8,8.3,9.1、10、10.3,11.3、12、12.4、13、13.5、14、14.6 份，氨基硅烷偶联剂的重量份可以为 2.3,2.9、3、3.4,4.3、5、5.6、6、6.1、7、7.8 份，二丁基二月桂酸锡的重量份可以为 0.33、
0.39,0.42,0.45,0.5,0.53 份，氧化镁的重量份可以为 1.2,1.3,1.45,1.5,1.56,1.7、
1.73,1.8,1.84,1.96,2,2.2,2.45,2.6,2.64 份，羟基硬脂酸的重量份可以为 0.36,0.4、
0.5,0.63,0.7,0.74,0.8,0.86,0.9,0.94、1.0,1.02、1.21、1.3,1.34、1.5,1.56、1.6,1.67份，促进剂的重量份可以为 1.2,1.36,1.4,1.45,1.5,1.56,1.64,1.7,1.73,1.76 份，防老剂的重量份可以为 0.56,0.6,0.63,0.7,0.75,0.8,0.84,0.9,0.95,1.0,1.1、1.13,1.2、1.24,1.3、1.35,1.4、1.46,1.6、1.7、1.8、1.86,1.9、1.94,2.0、2.13,2.2、2.26 份，增塑剂的重量份可以为 0.23,0.3、0.34,0.4、0.45,0.56,0.6、0.63,0.74,0.8、0.86 份。
[0014]本发明中，添加的改性白炭黑表面羟基减少，疏水性提高，改性剂与硅橡胶的分子链发生了化学反应，提高了白炭黑与硅橡胶间的相互作用，提高了橡胶的交联密度，提高了护套材料的强度；2，5-二甲基-2，5-双(叔丁基过氧基)己烷、甲基三丁酮肟基硅烷作为交联剂，在二丁基二月桂酸锡的催化作用下，将链状结构交联成网状结构，进一步提高了护套材料的交联密度，改善了护套材料的硬度、拉伸强度；钛酸钾晶须的加入促进了硅橡胶的硫化，同时具有一定的补强作用，提高了护套材料的拉伸强度和硬度；氢氧化铝在受热时会释放出结晶水，同时吸收大量的热量，从而降低硅橡胶的温度，产生的水蒸汽又可以稀释火焰区内的可燃气体，降低燃烧的速率，避免烟灰的形成，从而起到较好的阻燃和抑烟的作用，添加到护套材料中，改善了护套材料的电气性能，提高了护套材料的硬度、拉伸强度、扯断伸长率以及撕裂强度；氧化铁、氧化锡配合作为耐热添加剂加入到护套材料中，发生了电子转移的氧化还原反应，阻止了硅橡胶热氧化自由基链增长，提高了硅橡胶的耐热性和耐老化性；羟基硅油加入到护套材料中，可主动与改性白炭黑的活性羟基缩合，抑制了改性白炭黑与硅橡胶之间的结构化作用，降低了硅橡胶的凝胶含量，改善了硅橡胶的加工性能，提高了护套材料的储存稳定性，改善了其撕裂强度、扯断伸长率及流变性，且得到的胶料表面光滑，自黏性好。
【具体实施方式】
[0015]下面结合具体实施例对本发明做出详细说明，应当了解，实施例只用于说明本发明，而不是用于对本发明进行限定，任何在本发明基础上所做的修改、等同替换等均在本发明的保护范围内。
[0016]实施例1
[0017]本发明所述高强耐热改性硅橡胶电力电缆护套材料，其原料按重量份包括:硅橡胶80份、氟橡胶20份、纳米碳酸钙40份、改性白炭黑3份、钛酸钾晶须8份、氢氧化铝30份、氧化铁5份、氧化锡7份、2，5- 二甲基-2，5-双(叔丁基过氧基)己烷2份、甲基三丁酮肟基硅烷1.3份、过氧化苯甲酰0.8份、羟基硅油3份、氨基硅烷偶联剂8份、二丁基二月桂酸锡0.3份、氧化镁2.7份、羟基硬脂酸0.3份、促进剂1.8份、防老剂0.5份、增塑剂0.9份。
[0018]实施例2
[0019]本发明所述高强耐热改性硅橡胶电力电缆护套材料，其原料按重量份包括:硅橡胶90份、氟橡胶10份、纳米碳酸钙20份、改性白炭黑6份、钛酸钾晶须3份、氢氧化铝50份、氧化铁1份、氧化锡12份、2，5- 二甲基-2，5-双(叔丁基过氧基)己烷1份、甲基三丁酮肟基硅烷1.8份、过氧化苯甲酰0.2份、羟基硅油15份、y -氨丙基三乙氧基硅烷2份、二丁基二月桂酸锡0.6份、氧化镁1份、羟基硬脂酸1.7份、促进剂DM 1份、防老剂MB 1份、防老剂BZ 1.3份、增塑剂0.2份；
[0020]其中，所述改性白炭黑按照以下工艺进行制备:按体积份数在烧瓶中加入70份氨水和35份甲醇，以300r/min的速度搅拌升温至65°C，滴加70份的正硅酸丙酯，搅拌20min得到溶液A，其中氨水的浓度为0.3mol/L ;按体积份数在烧瓶中加入9份乙烯基三乙氧基硅烷、6份盐酸、13份无水甲醇和20份水，搅拌升温至45°C，震荡反应50min后得到溶液B，其中，盐酸的浓度为0.12mol/L ;将溶液B加入到溶液A中，调节温度为70°C，搅拌反应20min，经过滤、洗涤、干燥得到所述改性白炭黑；其中，滴加正硅酸丙酯的过程中，滴加时间为 42min。
[0021]实施例3
[0022]本发明所述高强耐热改性硅橡胶电力电缆护套材料，其原料按重量份包括:硅橡胶86份、氟橡胶14份、纳米碳酸钙31份、改性白炭黑4.5份、钛酸钾晶须6.3份、氢氧化铝41份、氧化铁3.2份、氧化锡9.5份、2，5- 二甲基-2，5-双(叔丁基过氧基)己烷1.46份、甲基三丁酮肟基硅烷1.59份、过氧化苯甲酰0.36份、羟基硅油11份、N- β_(氨乙基)氨丙基甲基三乙氧基硅烷2份、γ -氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷3.6份、二丁基二月桂酸锡0.41份、氧化镁2.3份、羟基硬脂酸1.45份、促进剂NS 0.5份、促进剂DZ 0.82份、防老剂40201.96份、增塑剂0.63份；
[0023]其中，所述改性白炭黑按照以下工艺进行制备:按体积份数在烧瓶中加入100份氨水和20份甲醇，以500r/min的速度搅拌升温至55°C，滴加90份的正硅酸丙酯，搅拌15min得到溶液A，其中氨水的浓度为0.45mol/L ;按体积份数在烧瓶中加入5份乙烯基三乙氧基硅烷、13份盐酸、8份无水甲醇和35份水，搅拌升温至55°C，震荡反应30min后得到溶液B，其中，盐酸的浓度为0.16mol/L ;将溶液B加入到溶液A中，调节温度为60°C，搅拌反应60min，经过滤、洗涤、干燥得到所述改性白炭黑；其中，滴加90份正硅酸丙酯的过程中，滴加时间为50min。
[0024]实施例4
[0025]本发明所述高强耐热改性硅橡胶电力电缆护套材料，其原料按重量份包括:硅橡胶86份、氟橡胶14份、纳米碳酸钙31份、改性白炭黑4.2份、钛酸钾晶须6.3份、氢氧化铝39份、氧化铁4.1份、氧化锡9.7份、2，5-二甲基-2，5-双(叔丁基过氧基)己烷1.46份、甲基三丁酮肟基硅烷1.73份、过氧化苯甲酰0.49份、羟基硅油9.9份、氨基硅烷偶联剂4.7份、二丁基二月桂酸锡0.52份、氧化镁2.1份、羟基硬脂酸1.26份、促进剂1.49份、防老剂
2.05份、增塑剂0.58份；
[0026]其中，所述氨基娃烧偶联剂为Y _氨丙基二乙氧基娃烧、Ν_β-(氨乙基)-Y -氨丙基甲基二甲氧基硅烷、Ν-β-(氨乙基)-Υ-氨丙基甲基三乙氧基硅烷、Υ-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷按任意重量份之比的组合；所述促进剂为促进剂DM、促进剂D、促进剂CZ、促进剂TT、促进剂TE、促进剂NS、促进剂DZ按任意重量份之比的组合；所述防老剂为防老剂AW、防老剂RD、防老剂4020、防老剂4010NA、防老剂MB、防老剂BZ、防老剂MBZ、防老剂NBC、防老剂DNP按任意重量份之比的组合；
[0027]所述改性白炭黑按照以下工艺进行制备:按体积份数在烧瓶中加入80份氨水和31份甲醇，以385r/min的速度搅拌升温至63°C，滴加78份的正硅酸丙酯，搅拌18min得到溶液A，其中氨水的浓度为0.37mol/L ;按体积份数在烧瓶中加入5.9份乙烯基三乙氧基硅烷、11份盐酸、10.5份无水甲醇和31份水，搅拌升温至47 V，震荡反应42min后得到溶液B，其中，盐酸的浓度为0.13mol/L ;将溶液B加入到溶液A中，调节温度为64°C，搅拌反应39min，经过滤、洗涤、干燥得到所述改性白炭黑；其中，滴加78份正硅酸丙酯的过程中，滴加时间为30min。
【权利要求】
1.一种高强耐热改性硅橡胶电力电缆护套材料，其特征在于，其原料按重量份包括:硅橡胶80-90份、氟橡胶10-20份、纳米碳酸钙20-40份、改性白炭黑3_6份、钛酸钾晶须3~8份、氧氧化招30-50份、氧化铁1-5份、氧化锡7_12份、2，5- 二甲基-2，5-双(叔丁基过氧基)己烷1-2份、甲基三丁酮肟基硅烷1.3-1.8份、过氧化苯甲酰0.2-0.8份、羟基硅油3-15份、氨基硅烷偶联剂2-8份、二丁基二月桂酸锡0.3-0.6份、氧化镁1-2.7份、羟基硬脂酸0.3-1.7份、促进剂1-1.8份、防老剂0.5-2.3份、增塑剂0.2-0.9份。
2.根据权利要求1所述高强耐热改性硅橡胶电力电缆护套材料，其特征在于，其原料按重量份包括:硅橡胶83-87份、氟橡胶13-17份、纳米碳酸钙28-33份、改性白炭黑3.7-4.6份、钛酸钾晶须5-6.8份、氢氧化铝38-42份、氧化铁3-4.5份、氧化锡9_11份、2，5-二甲基-2，5-双(叔丁基过氧基)己烷1.3-1.7份、甲基三丁酮肟基硅烷1.6-1.78份、过氧化苯甲酰0.4-0.58份、羟基硅油9-11份、氨基硅烷偶联剂4-5.9份、二丁基二月桂酸锡0.4-0.56份、氧化镁1.9-2.3份、羟基硬脂酸1.1-1.4份、促进剂1.3-1.6份、防老剂1.5-2.1 份、增塑剂 0.5-0.7 份。
3.根据权利要求1或2所述高强耐热改性硅橡胶电力电缆护套材料，其特征在于，其原料按重量份包括:硅橡胶86份、氟橡胶14份、纳米碳酸钙31份、改性白炭黑4.2份、钛酸钾晶须6.3份、氢氧化铝39份、氧化铁4.1份、氧化锡9.7份、2，5- 二甲基-2，5-双(叔丁基过氧基)己烷1.46份、甲基三丁酮肟基硅烷1.73份、过氧化苯甲酰0.49份、羟基硅油9.9份、氨基硅烷偶联剂4.7份、二丁基二月桂酸锡0.52份、氧化镁2.1份、羟基硬脂酸1.26份、促进剂1.49份、防老剂2.05份、增塑剂0.58份。
4.根据权利要求1-3中任一项所述高强耐热改性硅橡胶电力电缆护套材料，其特征在于，所述改性白炭黑按照以下工艺进行制备:按体积份数在烧瓶中加入70-100份氨水和20-35份甲醇，以300-500r/min的速度搅拌升温至55-65 °C，滴加70-90份的正硅酸丙酯，搅拌15-20min得到溶液A，其中氨水的浓度为0.3-0.45mol/L ;按体积份数在烧瓶中加入5-9份乙烯基三乙氧基硅烷、6-13份盐酸、8-13份无水甲醇和20-35份水，搅拌升温至45-55°C，震荡反应30-50min后得到溶液B，其中，盐酸的浓度为0.12-0.16mol/L ;将溶液B加入到溶液A中，调节温度为60-70°C，搅拌反应20-60min，经过滤、洗涤、干燥得到所述改性白炭黑。
5.根据权利要求4所述高强耐热改性硅橡胶电力电缆护套材料，其特征在于，所述改性白炭黑按照以下工艺进行制备:按体积份数在烧瓶中加入80份氨水和31份甲醇，以385r/min的速度搅拌升温至63°C，滴加78份的正硅酸丙酯，搅拌18min得到溶液A，其中氨水的浓度为0.37mol/L ;按体积份数在烧瓶中加入5.9份乙烯基三乙氧基硅烷、11份盐酸、10.5份无水甲醇和31份水，搅拌升温至47V，震荡反应42min后得到溶液B，其中，盐酸的浓度为0.13mol/L ;将溶液B加入到溶液A中，调节温度为64°C，搅拌反应39min，经过滤、洗涤、干燥得到所述改性白炭黑。
6.根据权利要求4或5所述高强耐热改性硅橡胶电力电缆护套材料，其特征在于，在改性白炭黑的制备过程中，滴加正硅酸丙酯的过程中，滴加时间为30-50min。
7.根据权利要求1-6中任一项所述高强耐热改性硅橡胶电力电缆护套材料，其特征在于，所述氨基娃烧偶联剂为Y -氨丙基二乙氧基娃烧、N- β -(氨乙基-氨丙基甲基二甲氧基娃烧、Ν_β -(氨乙基)-Υ _氨丙基甲基二乙氧基娃烧、Υ _氨乙基氨丙基二甲氧基娃烷中的一种或者多种的组合。
8.根据权利要求1-7中任一项所述高强耐热改性硅橡胶电力电缆护套材料，其特征在于，所述促进剂为促进剂DM、促进剂D、促进剂CZ、促进剂TT、促进剂TE、促进剂NS、促进剂DZ中的一种或者多种的组合。
9.根据权利要求1-8中任一项所述高强耐热改性硅橡胶电力电缆护套材料，其特征在于，所述防老剂为防老剂AW、防老剂RD、防老剂4020、防老剂4010NA、防老剂MB、防老剂BZ、防老剂MBZ、防老剂NBC、防老剂DNP中的一种或者多种的组合。
【文档编号】C08L27/12GK104292836SQ201410566642
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年10月22日 优先权日:2014年10月22日
【发明者】唐涛, 巫后锁, 赵玉贵 申请人:安徽恒晶电缆集团有限公司