一种高强度高韧性隔热电缆的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电缆技术领域，尤其涉及一种高强度高韧性隔热电缆。
【背景技术】
[0002] 天然橡胶是一种聚异戊二烯含量在90%以上的天然高分子化合物，由于其具有良 好的弹性、可塑性、强度和绝缘性能，被广应用于工业生产的各种领域中，例如：电线、电缆、 输送带、胶管、电子、电器工业上使用的各种橡胶制品，以及汽车、飞机、船上使用的橡胶制 品等。
[0003] 天然橡胶也有一些缺点，如成本过高、强度低、韧性不足等，因此，工业生产中常添 加不同的配料以满足多样化需求。在电缆加工领域，高强度和高韧性是对电缆的基本要求， 同时，电缆在某些高温环境下使用时，也需要调节其隔热性能。
【发明内容】
[0004] 基于【背景技术】存在的技术问题，本发明提出了一种高强度高韧性隔热电缆，具有 高强度、高韧性的特点，同时隔热性能优异。
[0005] 本发明提出的一种高强度高韧性隔热电缆，包括导体、包覆导体的绝缘层、包覆绝 缘层的填充层、包覆填充层的屏蔽层、包覆屏蔽层的铠装层和包覆铠装层的外护套；
[0006] 其中外护套的原料按重量份包括：天然橡胶55-58份，顺丁橡胶24-27份，三元乙 丙橡胶20-22份，环氧树脂13-16份，聚酰胺纤维5-8份，高韧性高隔热性能凝胶7-10份， 空心玻璃微珠12-15份，重晶石粉11-13份，滑石粉7-10份，白云石粉7-9份，硅烷偶联剂 KH-550 3-5份，硫磺粉0. 5-0. 8份，促进剂TMTD0. 7-1. 1份，促进剂TMTM 2. 2-2. 5份，过氧 化二异丙苯1. 6-2份，硬脂酸0. 5-1. 5份，椰子油1-1. 5份，石油磺酸苯酯3-5份，防老剂SP 0· 6-0. 9 份，防老剂 RD 2. 5-3. 5 份。
[0007] 优选地，外护套的原料中，天然橡胶的含水量为4-7wt %。
[0008] 优选地，外护套的原料中，天然橡胶、顺丁橡胶、三元乙丙橡胶、环氧树脂的重量比 为 56-57 :25-26 :20·5-21 :14-15。
[0009] 优选地，外护套的原料按重量份包括：天然橡胶56-57份，顺丁橡胶25-26份，三 元乙丙橡胶20. 5-21份，环氧树脂14-15份，聚酰胺纤维6-7份，高韧性高隔热性能凝胶 8-9份，空心玻璃微珠13-14份，重晶石粉11. 5-12份，滑石粉8-9份，白云石粉7. 5-8份， 硅烷偶联剂KH-550 3. 5-4. 5份，硫磺粉0. 6-0. 7份，促进剂TMTD 0. 8-1份，促进剂TMTM 2. 3-2. 4份，过氧化二异丙苯1. 7-1. 8份，硬脂酸0. 8-1. 2份，椰子油1. 2-1. 3份，石油磺酸 苯酯3. 5-4. 4份，防老剂SP 0. 7-0. 8份，防老剂RD 2. 7-3. 1份。
[0010] 优选地，外护套原料中的高韧性高隔热性能凝胶制备方法如下：
[0011] S1、将聚对苯撑苯并二噁唑纤维投入第一预制溶液中，浸泡后，干燥，破碎得到物 料A ;将物料A、硅烷偶联剂KH-560搅拌均匀后，进行氧气等离子处理得到改性聚对苯撑苯 并二噁唑纤维；
[0012] S2、将二氧化钛、改性聚对苯撑苯并二噁唑纤维、正硅酸乙酯、无水乙醇混合后，进 行超声处理得到物料B ;调节物料B的pH值后，升温，保温；接着加入氨水，搅拌后静置得到 凝胶；
[0013] S3、将凝胶投入第二预制洗涤液中，浸泡后，继续加入环己烷，静置后，过滤，干燥 得到高韧性高隔热性能凝胶。
[0014] 优选地，外护套原料中的高韧性高隔热性能凝胶制备方法如下：
[0015] S1、将聚对苯撑苯并二噁唑纤维投入第一预制溶液中，浸泡10_12h后，干燥，破 碎得到物料A ;将物料A、硅烷偶联剂KH-560搅拌均匀后，进行氧气等离子处理得到改性 聚对苯撑苯并二噁唑纤维，氧气等离子处理的压力为32-35Pa，氧气等离子处理的功率为 200-230W，氧气等离子处理的时间为7-10min ;
[0016] S2、将二氧化钛、改性聚对苯撑苯并二噁唑纤维、正硅酸乙酯、无水乙醇混合后，进 行超声处理得到物料B，超声处理的功率为200-300W，超声处理的功率为55-60kHz，超声处 理的时间为25-30min ;调节物料B的pH值至2. 5-3. 5后，升温至52-55°C，保温15-20min ; 接着加入浓度为3-7mol/L的氨水，搅拌后静置40-50min得到凝胶；
[0017] S3、将凝胶投入第二预制洗涤液中，浸泡20_24h后，继续加入环己烷，静置l_2h 后，过滤，干燥得到高韧性高隔热性能凝胶。
[0018] 优选地，外护套原料中的高韧性高隔热性能凝胶制备方法如下：
[0019] S1、按重量份将1-3份聚对苯撑苯并二噁唑纤维投入5-8份第一预制溶液中，浸泡 10-12h后，干燥，破碎得到物料A ;将物料A、2-5份硅烷偶联剂KH-560搅拌均匀后，进行氧 气等离子处理得到改性聚对苯撑苯并二噁唑纤维，氧气等离子处理的压力为32-35Pa，氧气 等离子处理的功率为200-230W，氧气等离子处理的时间为7-10min ;
[0020] S2、按摩尔份将0. 1-0. 3份二氧化钛、0. 3-0. 6份改性聚对苯撑苯并二噁唑纤维、 3-3. 5份正硅酸乙酯、8-12份无水乙醇混合后，进行超声处理得到物料B，超声处理的功率 为200-300W，超声处理的功率为55-60kHz，超声处理的时间为25-30min ;调节物料B的pH 值至2. 5-3. 5后，升温至52-55°C，保温15-20min ;接着加入0. 2-0. 3份浓度为3-7mol/L的 氨水，搅拌后静置40-50min得到凝胶；
[0021] S3、按重量份将2-3份凝胶投入8-10份第二预制洗涤液中，浸泡20-24h后，继续 加入8-10份环己烧，静置1-2h后，过滤，干燥得到高韧性高隔热性能凝胶。
[0022] 优选地，外护套原料中的高韧性高隔热性能凝胶制备方法的S1中，第一预制溶液 是由丙酮、无水乙醇按体积比为1_2 :2_3混合制成的。
[0023] 优选地，外护套原料中的高韧性高隔热性能凝胶制备方法的S1中，物料A的长度 为 l_2mm〇
[0024] 优选地，外护套原料中的高韧性高隔热性能凝胶制备方法的S3中，第二预制溶液 是由正硅酸乙酯、无水乙醇按体积比为1-2 :5-7混合制成的。
[0025] 本发明外护套在制备过程中，使用特定含水量的天然橡胶，减少了硫化时间，降低 了"焦烧"的风险，而天然橡胶与顺丁橡胶、三元乙丙橡胶、环氧树脂、聚酰胺纤维、高韧性 高隔热性能凝胶配合作为本发明外护套的主料，大大提高了本发明外护套的强度、韧性和 隔热性能；其中，聚酰胺纤维由于具备较长的丝状原纤组织，能够配合提高本发明外护套强 度、韧性的同时，还能增强本发明外护套的弹性和耐磨性能；而高韧性高隔热性能凝胶的 制备过程中，聚对苯撑苯并二噁唑纤维的使用大幅提高了本发明的韧性、强度、模量和耐高 温性能，将聚对苯撑苯并二噁唑纤维投入由特定体积比丙酮和无水乙醇混合制成的第一预 制溶液中浸泡，能够去除聚对苯撑苯并二噁唑纤维表面的胶料和污染物，提高高韧性高隔 热性能凝胶的纯净度，接着用硅烷偶联剂KH-560浸润并用氧气进行等离子处理，能够在聚 对苯撑苯并二噁唑纤维表面刻蚀出大量坑状形貌，使其表面凹凸不平，从而有利于改性聚 对苯撑苯并二噁唑纤维融入凝胶中，形成阻燃、隔热、高模量的高韧性高隔热性能凝胶；而 凝胶的制备中，将正硅酸乙酯作为主料混杂在无水乙醇中，并进行超声处理，有利于二氧化 钛、改性聚对苯撑苯并二噁唑纤维、正硅酸乙酯的均匀分布，加速凝胶的析出，同时也使凝 胶中Si-0-Si基团互相连接构成的纳米多孔结构更加稳固，而添加的二氧化钛作为遮光剂 使用，能够避免本发明在使用过程中由于光照导致的凝胶失效；接着添加的氨水作为碱性 催化剂的使用，促进了缩聚反应发生，进一步加快了凝胶的形成；接着将凝胶体投入由特定 比例正硅酸乙酯和无水乙醇组成的溶液浸泡，使凝胶的网络骨架进一步固化；而添加的环 己烷能够发挥溶剂替换作用，使接着进行的干燥过程中，凝胶空隙里溶剂挥发完全，确保得 到高品质的高韧性高隔热性能凝胶；添加环氧树脂，能够防止硫化速度过快导致"焦烧"现 象的出现，同时增加胶料的贮存寿命，提高本发明外护套制备过程的安全性；空心玻璃微 珠、重晶石粉、滑石粉、白云石粉等无机补强填充剂配合使用，并在硅烷偶联剂KH-550