一种高耐热电缆的制作方法

文档序号:9410543阅读:298来源:国知局
一种高耐热电缆的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电缆技术领域,尤其涉及一种高耐热电缆。
【背景技术】
[0002]天然橡胶具有良好的加工性能和物理机械性能;在常温下具有较高的弹性和机械强度,在多次变形时生热低,因此具有优异的耐屈挠性;作为非极性橡胶,电绝缘性能良好,是目前电缆材料经常应用的橡胶材料之一。但是现有的电缆中,因所采用的天然橡胶分子中含有大量的不饱和双键,其耐热性和耐老化性能不是很理想,在加工、贮存和使用过程中极易发生老化,从而缩短电缆的使用寿命,增加成本。

【发明内容】

[0003]本发明提出了一种高耐热电缆,其耐热性好,强度高,耐老化性能优异,压缩永久变形小,使用寿命长。
[0004]本发明提出了一种高耐热电缆,包括缆芯,缆芯包括位于中部的导体以及包覆在导体外部的绝缘层;在缆芯外设有内护套层,在内护套层外设有钢带铠甲层,在钢带铠甲层外设有外护套层,其中,外护套层采用改性天然橡胶材料制作,所述改性天然橡胶材料的原料按重量份包括以下组分:天然橡胶45-70份、氟橡胶30-55份、碳纳米管10-35份、纳米氧化铝5-15份、改性凹凸棒土 5-20份、硬脂酸0.8-2份、氧化锌0.2-1份、硫磺0.5-2份、4,4r - 二硫代二吗啡啉0.2-1份、防老剂4010NA 0.5-2份、硬脂酸镧0.2-1.5份、促进剂M
0.3-1份、促进剂DM 0.2-1.2份、促进剂TMTD 0.5-1份、邻苯二甲酸二环己酯0.3-1.2份、邻苯二甲酸二辛脂0.5-2份;
[0005]其中,所述改性凹凸棒土按照以下工艺进行制备:在凹凸棒土水溶液中加入硅酸钠水溶液,调节体系的PH值为9-11,然后升温至55-65 °C,搅拌反应0.2-0.45h,调节体系的pH值为5-6后搅拌反应2-3.5h,反应结束后过滤、洗涤至中性,经烘干、研磨粉碎得到所述改性凹凸棒土。
[0006]优选地,改性天然橡胶材料的原料按重量份包括以下组分;天然橡胶55-62份、氟橡胶38-45份、碳纳米管21-26份、纳米氧化铝7_11份、改性凹凸棒土 8_15份、硬脂酸
1.1-1.6 份、氧化锌 0.45-0.67 份、硫磺 1.1-1.7 份、4,4' -二硫代二吗啡啉 0.35-0.58份、防老剂401ONA 1.1-1.5份、硬脂酸镧0.8-1.2份、促进剂M 0.6-0.85份、促进剂DM
0.6-1.0份、促进剂TMTD 0.65-0.78份、邻苯二甲酸二环己酯0.56-0.94份、邻苯二甲酸二辛脂 0.89-1.23 份。
[0007]优选地,改性天然橡胶材料的原料中,碳纳米管、纳米氧化铝、改性凹凸棒土的重量之比为 22-25:9-11:9-13。
[0008]优选地,改性天然橡胶材料的原料中,硫磺、4,4' - 二硫代二吗啡啉、促进剂M、促进剂 DM、促进剂 TMTD 的重量比为 1.2-1.5:0.4-0.55:0.7-0.8:0.7-0.85:0.65-0.75。
[0009]优选地,改性天然橡胶材料的原料中,邻苯二甲酸二环己酯、邻苯二甲酸二辛脂的重量比为 0.75-0.9:0.95-1.1。
[0010]优选地,改性天然橡胶材料的原料按重量份包括以下组分;天然橡胶60份、氟橡胶40份、碳纳米管23.5份、纳米氧化铝10.3份、改性凹凸棒土 12份、硬脂酸1.45份、氧化锌0.65份、硫磺1.34份、4,V - 二硫代二吗啡啉0.5份、防老剂4010NA 1.35份、硬脂酸镧1.1份、促进剂M 0.8份、促进剂DM 0.85份、促进剂TMTD 0.7份、邻苯二甲酸二环己酯
0.85份、邻苯二甲酸二辛脂I份。
[0011 ] 优选地,所述改性凹凸棒土按照以下工艺进行制备:在凹凸棒土水溶液中加入硅酸钠水溶液,调节体系的PH值为9-10,然后升温至55-60°C,搅拌反应0.3-0.4h,调节体系的PH值为5-5.5后搅拌反应3-3.5h,反应结束后过滤、洗涤至中性,经烘干、研磨粉碎得到所述改性凹凸棒土。
[0012]优选地,所述改性凹凸棒土按照以下工艺进行制备:在凹凸棒土水溶液中加入硅酸钠水溶液,调节体系的pH值为9,然后升温至60°C,搅拌反应0.3h,调节体系的pH值为5后搅拌反应3.5h,反应结束后过滤、洗涤至中性,经烘干、研磨粉碎得到所述改性凹凸棒土。
[0013]优选地,在改性凹凸棒土的制备过程中,硅酸钠水溶液中硅酸钠的质量与凹凸棒土水溶液中凹凸棒土的质量之比为1:4-10。
[0014]优选地,在改性凹凸棒土的制备过程中,硅酸钠水溶液中硅酸钠的质量与凹凸棒土水溶液中凹凸棒土的质量之比为1:5-8 ;优选地,硅酸钠水溶液中硅酸钠的质量与凹凸棒土水溶液中凹凸棒土的质量之比为1:6。
[0015]本发明所述改性天然橡胶材料可以按照常规的橡胶制备方法制取。
[0016]本发明改性天然橡胶材料中,氟橡胶加入到橡胶材料中与天然橡胶共混,在维持天然橡胶原有性能的同时提高了橡胶材料的耐高温、耐氧化、耐油和耐化学药品性;改性凹凸棒土其表面含有大量的二氧化硅,降低了凹凸棒土的表面亲水性,加入到橡胶材料中,与橡胶基体的结合性好,提高了橡胶材料的强度,橡胶材料受热时,部分热量传导给改性凹凸棒土,用于其分解,提高了橡胶材料的耐热性,凹凸棒土为层状结构,传热系数低,具有很好的隔热作用,减少了热量传递给橡胶基体聚合物,进一步提高了橡胶材料的耐热性,另外,二氧化硅表面含有大量的羟基,在受热过程中,表面的羟基会气化成水蒸汽,带走热量,提高橡胶材料的耐热性;4,V - 二硫代二吗啡啉、硫磺、促进剂M、促进剂DM、促进剂TMTD并用效果佳,加入到橡胶材料中,提高了橡胶材料的耐热老化性能,不喷霜,且压缩变形小;防老剂4010NA与硬脂酸镧配合使用,抗氧化效能高,且挥发性低,耐水和耐溶剂抽出,提高了橡胶材料的耐老化性能;邻苯二甲酸二环己酯与邻苯二甲酸二辛脂作为增塑剂,增塑效率高,挥发性低,耐水抽出,耐热性和耐候性能良好。
[0017]对本发明所述改性天然橡胶材料进行性能测试,测试结果如下所示:拉伸强度为27.8-29.6MPa,断裂伸长率为486-597%,经136°C X 168h热空气老化后,拉伸强度保持率为98.5-99.3%,断裂伸长率保持率为98.6-99.2%;由以上数据可知,所述改性天然橡胶材料综合性能好,将其制作外护套用于电缆中,赋予电缆优异的耐热性、强度、耐老化、压缩永久变形性,并延长了电缆的使用寿命。
【附图说明】
[0018]图1为本发明所述高耐热电缆的结构示意图。
【具体实施方式】
[0019]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。
[0020]在具体实施例中,本发明所述改性天然橡胶材料的原料中,天然橡胶的重量份可以为 45、46、47.5、48、48.3、49、52、54、56.5、58、59.3、61、62、63.4、65、67、68.3、69、69.2、70 份,氟橡胶的重量份可以为 30、32、34、35.6,37,38.4、39、42、45、48、49.3、51、52、53.4、54.2、55 份,碳纳米管的重量份可以为 10、12、13、14.5、16、17、18.3、19、21、23、24.5、26、27.8,28,29.3、31、32、33.4,34,34.2、35 份,纳米氧化铝的重量份可以为 5,5.2,5.8,6.4、7、7.5、8、8.3、9、9.3、10、10.5、11、11.3、12、12.6、13、13.4、14、14.5、15 份,改性凹凸棒土的重量份可以为 5,5.8、7、8、8.3、9、10、12、13、14.5、16、17、18.5,19,19.3、20 份,硬脂酸的重量份可以为 0.8、0.85、0.9、0.94、1、1.2、1.3、1.45、1.6、1.78、1.8、1.85、1.9、1.94、2 份,氧化锌的重量份可以为 0.2,0.26,0.3,0.4,0.56,0.7,0.78,0.85,0.9,0.94、I 份,硫磺的重量份可以为 0.5、0.59、0.7、0.8、0.94、1、1.1、1.23、1.34、1.5、1.6、1.78、1.8、1.86、1.9、1.94、2份,4,4r -二硫代二吗啡啉的重量份可以为0.2,0.34,0.56,0.8,0.94、I份,防老剂401ONA 的重量份可以为 0.5、0.59、0.63、0.7、0.85、0.9、1、1.2、1.3、1.45、1.6、1.68、1.9、1.93、2 份,硬脂酸镧的重量份可以为 0.2,0.26,0.34,0.5,0.68,0.9,0.94,Ul.2,1.34、1.4、1.42、1.5 份,促进剂M 的重量份可以为 0.3、0.38、0.5、0.6、0.68、0.8、0.84、0.9、0.94、I 份,促进剂 DM 的重量份可以为 0.2,0.28,0.3,0.45,0.6,0.78,0.8,0.9,0.94、1、1.16、1.2份,促进剂TMTD的重量份可以为0.5,0.53,0.6,0.7,0.84,0.9,0.94、I份,邻苯二甲酸二环己酯的重量份可以为 0.3、0.38、0.4、0.46、0.53、0.7,0.78,0.8,0.83,0.9,0.94、1、1.Ul.13,1.2 份,邻苯二甲酸二辛脂的重量份可以为 0.5,0.59,0.6,0.67,0.8,0.83,0.9、0.94、1、1.2、1.3、1.56、1.8、1.83、2 份。
[0021]实施例1
[0022]图1为本发明所述高耐热电缆的结构示意图,参照图1,本发明所述高耐热电缆,包括缆芯,缆芯包括位于中部的导体I以及包覆在导体外部的绝缘层2 ;在缆芯外设有内护套层3,在内护套层3外设有钢带铠甲层4,在钢带铠甲层4外设有外护套层5,其中,外护套层5采用改性天然橡胶材料制作,所述改性天然橡胶材料的原料按重量份包括以下组分:天然橡胶45份、氟橡胶55份、碳纳米管10份、纳米氧化铝15份、改性凹凸棒土 5份、硬脂酸2份、氧化锌0.2份、硫磺2份、4,4' - 二硫代二吗啡啉0.2份、防老剂4010NA 2份、硬脂酸镧0.2份、促进剂M I份、促进剂DM 0.2份、促进剂TMTD I份、邻苯二甲酸二环己酯0.3份、邻苯二甲酸二辛脂2份;
[0023]其中,所述改性凹凸棒土按照以下工艺进行制备:在凹凸棒土水溶液中加入硅酸钠水溶液,调节体系的pH值为9,然后升温至65 °C,搅拌反应0.2h,调节体系的pH值为6后搅拌反应2h,反应结束后过滤、洗涤至中性,经烘干、研磨粉碎得到所述改性凹凸棒土。
[0024]实施例2
[0025]图1为本发明所述高耐热电缆的结构示意图,参照图1,本发明所述高耐热电缆,包括缆芯,缆芯包括位于中部的导体I以及包覆在导体外部的绝缘层2 ;在缆芯外设有内护套层3,在内护套层3外设有钢带铠甲层4,在钢带铠甲层4外设有外护套层5,其中,外护套层5采用改性天然橡胶材料制作,所述改性天然橡胶材料的原料按重量份包括以下组分:天然橡胶70份、氟橡胶30份、碳纳米管35份、纳米氧化铝5份、改性凹凸棒土 20份、硬脂酸0.8份、氧化锌I份、硫磺0.5份、4,V - 二硫代二吗啡啉I份、防老剂4010NA 0.5份、硬脂酸镧1.5份、促
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