一种风能电缆用阻燃绝缘兼护套橡胶料及其制备方法与流程

本发明涉及电缆，尤其涉及一种风能电缆用阻燃绝缘兼护套橡胶料及其制备方法。

背景技术：

1、pvc等传统护套基料在燃烧时会产生的大量酸性气体，为了制备绝缘兼护套的橡胶料，专利申请cn110358199a中虽然采用乙丙橡胶和聚乙烯的混合物综合二者的优势，使所制得的材料具有较好的绝缘性和机械性能，但乙丙橡胶和聚乙烯混合物的阻燃性能极差，在空气中可剧烈燃烧，即便该技术中进一步使用氢氧化镁/三聚氰胺尿酸盐复配物作为阻燃填充剂，同时添加了烷基次膦酸盐作为协效阻燃剂改善该复合材料的阻燃性能，但其中氢氧化镁或者氢氧化铝等阻燃剂的添加会降低材料的机械性能，提高材料的吸水率，导致材料在潮湿环境下绝缘性能大幅下降。

2、鉴于此，提出本发明。

技术实现思路

1、本发明提供一种风能电缆用阻燃绝缘兼护套橡胶料及其制备方法，用以解决现有技术中以乙丙橡胶为基料制备绝缘兼护套橡胶料时存在的上述缺陷，本发明制备的橡胶料兼具燃烧时产生的有毒气体少、潮湿环境下绝缘性能好以及力学性能优异的特点，并且耐温等级高，既可以作为风能电缆的绝缘层，也可以作为风能电缆的护套层。

2、具体地，本发明提供一种风能电缆用阻燃绝缘兼护套橡胶料，包括：乙丙橡胶、低密度聚乙烯、改性纳米陶土和复合阻燃剂；所述复合阻燃剂为锡酸锌与磷氮化合物的复合物，优选为质量比为5:10的锡酸锌与聚磷酸铵的复合物。

3、所述改性纳米陶土是指：d50为1μm的纳米陶土经表面改性得到。在风能电缆中，常采用纳米陶土用于提升护套基体的性能，但所采用的陶土均为20μm左右的常规陶土或者改性陶土。

4、本发明在研究中发现，当采用改性陶土与所述复合阻燃剂改善橡胶料的性能时，改性纳米陶土相较于改性陶土在性能的提升上更加显著，特别是，通过该改性纳米陶土与所述复合阻燃剂的协效作用，使制得的橡胶料在潮湿环境下不仅具有优异的绝缘性和机械性能，而且其在燃烧时产生的有毒气体少、耐温等级高。

5、根据本发明提供的风能电缆用阻燃绝缘兼护套橡胶料，所述复合阻燃剂与所述乙丙橡胶的质量比为15～60:80～120；所述改性纳米陶土和所述复合阻燃剂的质量比为60～100:15～60。

6、根据本发明提供的风能电缆用阻燃绝缘兼护套橡胶料，所述改性纳米陶土为硅烷改性纳米陶土，优选地，所述硅烷改性纳米陶土为硅烷偶联剂a-172改性的纳米陶土。

7、上述改性纳米陶土可以通过在高速搅拌机中加入纳米陶土及偶联剂，并在60～90℃的条件下进行预混合15～30min处理后得到，其中，纳米陶土与偶联剂的质量比为60～100:1～2。

8、根据本发明提供的风能电缆用阻燃绝缘兼护套橡胶料，所述乙丙橡胶和所述低密度聚乙烯的质量比为80～120:20～60。

9、根据本发明提供的风能电缆用阻燃绝缘兼护套橡胶料，所述橡胶料的原料中还包括质量比为2～4:2～4的硫化促进剂和交联剂，优选地，所述硫化促进剂为三烯丙基异氰脲酸酯，所述交联剂为过氧化二异丙苯。

10、根据本发明提供的风能电缆用阻燃绝缘兼护套橡胶料，所述橡胶料的原料中还包括氧化锌、红丹母胶、防老剂、加工助剂和色粉中的一种以上。

11、根据本发明提供的风能电缆用阻燃绝缘兼护套橡胶料，按重量份数计，所述橡胶料的原料包括：乙丙橡胶80～120份、低密度聚乙烯20～60份、改性纳米陶土60～100份、复合阻燃剂15～60份、氧化锌4～10份、红丹母胶4～10份、防老剂0.5～2份、加工助剂2～5份、色粉1～2份、硫化促进剂2～4份和交联剂2～4份。

12、优选地，按重量份数计，所述橡胶料的原料由乙丙橡胶80份、低密度聚乙烯20份、硅烷改性纳米陶土61份、复合阻燃剂30份、氧化锌5份、红丹母胶5份、防老剂2份、加工助剂5份、色粉2份、硫化促进剂3份和交联剂2.5份组成。

13、本发明还提供如上所述的风能电缆用阻燃绝缘兼护套橡胶料的制备方法，包括：将改性纳米陶土和复合阻燃剂加入主要由乙丙橡胶和低密度聚乙烯混练得到的预处理胶料中。

14、根据本发明提供的风能电缆用阻燃绝缘兼护套橡胶料的制备方法，包括：

15、将乙丙橡胶、低密度聚乙烯和红丹母胶加入密炼机中进行混练，混炼温度为105～115℃，混炼好的胶进行出片冷却，停放4～6h得预处理胶料；

16、将所述预处理胶料加入密炼机中，并依次将防老剂、加工助剂、氧化锌、改性纳米陶土、复合阻燃剂和色粉加入所述预处理胶料中进行混练4～8min，混炼温度为120～135℃，将混炼好的橡胶停放4～8h得混合物；

17、将所述混合物加入密炼机中，并将硫化促进剂和交联剂加入所述混合物中进行混练1～2min，排胶温度为100～115℃，得混炼胶；

18、将所述混炼胶造粒，即得。

19、本发明提供的一种风能电缆用阻燃绝缘兼护套橡胶料及其制备方法，通过改性纳米陶土与复合阻燃剂的协效作用，可以使制得的橡胶料在潮湿环境下不仅具有优异的绝缘性和机械性能，而且其在燃烧时产生的有毒气体少，并且耐温等级更高，既可以作为风能电缆的绝缘层，也可以作为风能电缆的护套层，具有十分重要的技术意义。

技术特征：

1.一种风能电缆用阻燃绝缘兼护套橡胶料，其特征在于，包括：乙丙橡胶、低密度聚乙烯、改性纳米陶土和复合阻燃剂；所述复合阻燃剂为锡酸锌与磷氮化合物的复合物。

2.根据权利要求1所述的风能电缆用阻燃绝缘兼护套橡胶料，其特征在于，所述复合阻燃剂与所述乙丙橡胶的质量比为15～60:80～120；所述改性纳米陶土和所述复合阻燃剂的质量比为60～100:15～60。

3.根据权利要求1或2所述的风能电缆用阻燃绝缘兼护套橡胶料，其特征在于，所述改性纳米陶土为硅烷改性纳米陶土，优选地，所述硅烷改性纳米陶土为硅烷偶联剂a-172改性的纳米陶土。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的风能电缆用阻燃绝缘兼护套橡胶料，其特征在于，所述乙丙橡胶和所述低密度聚乙烯的质量比为80～120:20～60。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的风能电缆用阻燃绝缘兼护套橡胶料，其特征在于，所述橡胶料的原料中还包括质量比为2～4:2～4的硫化促进剂和交联剂，优选地，所述硫化促进剂为三烯丙基异氰脲酸酯，所述交联剂为过氧化二异丙苯。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的风能电缆用阻燃绝缘兼护套橡胶料，其特征在于，所述橡胶料的原料中还包括氧化锌、红丹母胶、防老剂、加工助剂和色粉中的一种以上。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的风能电缆用阻燃绝缘兼护套橡胶料，其特征在于，按重量份数计，所述橡胶料的原料包括：乙丙橡胶80～120份、低密度聚乙烯20～60份、改性纳米陶土60～100份、复合阻燃剂15～60份、氧化锌4～10份、红丹母胶4～10份、防老剂0.5～2份、加工助剂2～5份、色粉1～2份、硫化促进剂2～4份和交联剂2～4份。

8.根据权利要求7所述的风能电缆用阻燃绝缘兼护套橡胶料，其特征在于，按重量份数计，所述橡胶料的原料由乙丙橡胶80份、低密度聚乙烯20份、硅烷改性纳米陶土61份、复合阻燃剂30份、氧化锌5份、红丹母胶5份、防老剂2份、加工助剂5份、色粉2份、硫化促进剂3份和交联剂2.5份组成。

9.权利要求1～8中任一项所述的风能电缆用阻燃绝缘兼护套橡胶料的制备方法，其特征在于，包括：将改性纳米陶土和复合阻燃剂加入主要由乙丙橡胶和低密度聚乙烯混练得到的预处理胶料中。

10.根据权利要求9所述的风能电缆用阻燃绝缘兼护套橡胶料的制备方法，其特征在于，包括：

技术总结
本发明涉及电缆技术领域，提供一种风能电缆用阻燃绝缘兼护套橡胶料及其制备方法，该橡胶料包括：乙丙橡胶、低密度聚乙烯、改性纳米陶土和复合阻燃剂；所述复合阻燃剂为锡酸锌与磷氮化合物的复合物。本发明通过改性纳米陶土和复合阻燃剂的协同作用，可以使制得的橡胶料不仅具有优异的绝缘性和机械性能，而且其在燃烧时产生的有毒气体少，并且耐温等级更高，既可以作为风能电缆的绝缘层，也可以作为风能电缆的护套层，具有十分重要的技术意义。

技术研发人员：解向前,陈冬梅,王玉峰,李嵘,季飞,梁斌
受保护的技术使用者：中天科技装备电缆有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14