CN108641158A - 一种高韧性的耐高温电缆料 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电缆料技术领域，具体涉及一种高韧性的耐高温电缆料；电缆料的组分包括：线性高密度聚乙烯、乙烯‑醋酸乙烯酯共聚物、聚丙烯、硫化硅橡胶、硬脂酸镁、玻璃纤维、热稳定剂、阻燃剂、相容剂、耐高温添加剂、偶联剂和抗氧剂。其中，耐高温添加剂是由碳化硅鲜味、聚咪唑吡咯酮、聚苯砜酰胺和马来酸二正辛基锡复混后经γ‑缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷和聚乙二醇表面改性后得到的产物；相容剂为马来酸酐接枝聚乙烯或马来酸酐接枝聚丙烯；热稳定剂为钙锌复合热稳定剂。这种电缆料的耐高温性能突出，可以在高温状态下保持自身的物理化学特性，提高电缆料在高温环境中的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及电缆料技术领域，具体涉及一种高韧性的耐高温电缆料。
背景技术
电缆根据用途包括电力电缆、控制电缆、补偿电缆、屏蔽电缆、信号电缆等不同种类，电缆料是电线电缆绝缘及护套用塑料的俗称，所用高分子材料主要有聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、氟塑料、氯化聚醚和聚酰胺等，这类高分子材料具有质量轻、绝缘性能好、耐化学腐蚀、易加工、力学及抗疲劳性能优良等特点。
但是由于材料自身性质的限制，电缆料的耐高温性能普遍较差，在高温状态下，电缆料的组分间的结合性能降低，容易老化分解，这会降低电缆料的使用寿命；直接的表现为电缆在该状态下容易断裂。高温还会显著改变电缆料的物理性能，使得电缆料的硬度降低，耐磨性能变差，韧性和抗拉强度减弱。电缆使用过程中，内部的导线会因为电阻的热效应而产生热量，这会进一步加剧电缆在高温环境下的工作状况，缩短电缆料的使用寿命。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种高韧性的耐高温电缆料，这种电缆料的耐高温性能突出，可以在高温状态下保持自身的物理化学特性，提高电缆料在高温环境中的使用寿命。
为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现的：
一种高韧性的耐高温电缆料，按照质量份数，电缆料的组分包括：线性高密度聚乙烯60-70份，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物10-16份，聚丙烯20-25份，硫化硅橡胶7-10份，硬脂酸镁3-6份，玻璃纤维5-8份，热稳定剂2-3份，阻燃剂7-15份，相容剂5-8份，耐高温添加剂5-12份，偶联剂1-3份，抗氧剂2-4份。
优选地，按照质量份数，该电缆料的组分包括：线性高密度聚乙烯64-66份，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物11-13份，聚丙烯21-22份，硫化硅橡胶8-9份，硬脂酸镁4-6份，玻璃纤维6-7份，热稳定剂2.5-2.7份，阻燃剂10-12份，相容剂6-7份，耐高温添加剂9-10份，偶联剂2-2.4份，抗氧剂3-3.5份。
本发明中，耐温添加剂的制备方法为：将碳化硅纤维、聚咪唑吡咯酮、聚苯砜酰胺和马来酸二正辛基锡按照5:2:3:1的质量比混合均匀，混合物加入到3-5倍体积的去离子水中，并加入占混合物质量0.08%的γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷和0.05%的聚乙二醇，以350-400r/min的转速搅拌1.5-3h，最后将产物过滤并干燥，得到所需耐高温添加剂。
优选地，碳化硅纤维为通过化学气相沉积法制备获得的，碳化硅纤维的晶须直径为0.6-0.8μm，纤维长度为60-100μm。
优选地，相容剂为马来酸酐接枝聚乙烯或马来酸酐接枝聚丙烯；热稳定剂为钙锌复合热稳定剂。
优选地，阻燃剂为氢氧化镁、氢氧化铝和三氧化二锑的混合物，混合物中三者的质量分数分别为20%，50%和30%。
优选地，偶联剂为硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂。
优选地，抗氧剂为抗氧剂168、抗氧剂1010或抗氧剂1076。
一种制备前述电缆料的方法，包括如下步骤：
（1）按照质量份数，将线性高密度聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，聚丙烯和相容剂投入到混料机中，以100-110℃的温度，700-850r/min的转速低速混合处理4-8min，然后将硬脂酸镁和抗氧剂加入到捏合机中继续混合3-6min；
（2）将混合机的温度降低至90-100℃，然后将硫化硅橡胶、玻璃纤维、耐高温添加剂、热稳定剂、阻燃剂和偶联剂加入到混料机中，以1100-1300r/min的转速高速混合处理2-3min，得到混合料；
（3）将混合料投入到双螺杆挤出机中挤出造粒，挤出机的挤出温度170-180℃，将挤出料干燥并冷却至室温后，得到所需电缆料。
本发明具有如下的有益效果：
该电缆料中添加了耐高温添加剂和热稳定剂，来提高电缆在高温状态下的材料稳定性，其中耐高温添加剂的成分包括碳化硅纤维，这是一种通过化学气相沉积法制得的新型材料，具有良好的耐热性能，为了进一步提高使用添加剂的效果，还将碳化硅纤维与聚咪唑吡咯酮、聚苯砜酰胺和马来酸二正辛基锡进行复混，并利用γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷和聚乙二醇来对混合物进行表面处理，从而使得该型添加剂能够发挥更好的耐热提升作用，并与电缆料主体材料之间进行有效融合，提升电缆料的高温稳定性。
该型电缆料的主体材料是由线性高密度聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、聚丙烯和硫化硅橡胶构成的，这种复合材料的韧性更好，在高温状态下不容易变性分解，通过在组分中使用玻璃纤维和碳化硅纤维，还提升了电缆料的抗拉性能，防止电缆料使用过程中断裂。
此外，该型电缆料的电绝缘性能、耐腐蚀性能以及抗老化、耐疲劳性能均保持较高水平。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的具体实施方式作进一步描述，以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1
一种高韧性的耐高温电缆料，按照质量份数，电缆料的组分包括：线性高密度聚乙烯60份，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物10份，聚丙烯20份，硫化硅橡胶7份，硬脂酸镁3份，玻璃纤维5份，热稳定剂2份，阻燃剂7份，相容剂5份，耐高温添加剂5份，偶联剂1份，抗氧剂2份。
本实施例中，耐温添加剂的制备方法为：将碳化硅纤维、聚咪唑吡咯酮、聚苯砜酰胺和马来酸二正辛基锡按照5:2:3:1的质量比混合均匀，混合物加入到3倍体积的去离子水中，并加入占混合物质量0.08%的γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷和0.05%的聚乙二醇，以350r/min的转速搅拌1.5h，最后将产物过滤并干燥，得到所需耐高温添加剂。其中，碳化硅纤维为通过化学气相沉积法制备获得的，碳化硅纤维的晶须直径为0.6-0.8μm，纤维长度为60-100μm。
其中，组分中使用的相容剂为马来酸酐接枝聚乙烯；热稳定剂为钙锌复合热稳定剂；阻燃剂为氢氧化镁、氢氧化铝和三氧化二锑的混合物，混合物中三者的质量分数分别为20%，50%和30%。偶联剂为硅烷偶联剂；抗氧剂为抗氧剂168。
一种制备前述电缆料的方法，包括如下步骤：
（1）按照质量份数，将线性高密度聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，聚丙烯和相容剂投入到混料机中，以100℃的温度，700r/min的转速低速混合处理4min，然后将硬脂酸镁和抗氧剂加入到捏合机中继续混合3min；
（2）将混合机的温度降低至90℃，然后将硫化硅橡胶、玻璃纤维、耐高温添加剂、热稳定剂、阻燃剂和偶联剂加入到混料机中，以1100r/min的转速高速混合处理2min，得到混合料；
（3）将混合料投入到双螺杆挤出机中挤出造粒，挤出机的挤出温度170℃，将挤出料干燥并冷却至室温后，得到所需电缆料。
实施例2
一种高韧性的耐高温电缆料，按照质量份数，电缆料的组分包括：线性高密度聚乙烯70份，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物16份，聚丙烯25份，硫化硅橡胶10份，硬脂酸镁6份，玻璃纤维8份，热稳定剂3份，阻燃剂15份，相容剂8份，耐高温添加剂12份，偶联剂3份，抗氧剂4份。
本实施例中，耐温添加剂的制备方法为：将碳化硅纤维、聚咪唑吡咯酮、聚苯砜酰胺和马来酸二正辛基锡按照5:2:3:1的质量比混合均匀，混合物加入到5倍体积的去离子水中，并加入占混合物质量0.08%的γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷和0.05%的聚乙二醇，以400r/min的转速搅拌3h，最后将产物过滤并干燥，得到所需耐高温添加剂。其中，碳化硅纤维为通过化学气相沉积法制备获得的，碳化硅纤维的晶须直径为0.6-0.8μm，纤维长度为60-100μm。
其中，组分中使用的相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯；热稳定剂为钙锌复合热稳定剂；阻燃剂为氢氧化镁、氢氧化铝和三氧化二锑的混合物，混合物中三者的质量分数分别为20%，50%和30%。偶联剂为钛酸酯偶联剂；抗氧剂为抗氧剂1010。
一种制备前述电缆料的方法，包括如下步骤：
（1）按照质量份数，将线性高密度聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，聚丙烯和相容剂投入到混料机中，以110℃的温度，850r/min的转速低速混合处理8min，然后将硬脂酸镁和抗氧剂加入到捏合机中继续混合6min；
（2）将混合机的温度降低至100℃，然后将硫化硅橡胶、玻璃纤维、耐高温添加剂、热稳定剂、阻燃剂和偶联剂加入到混料机中，以1300r/min的转速高速混合处理3min，得到混合料；
（3）将混合料投入到双螺杆挤出机中挤出造粒，挤出机的挤出温度180℃，将挤出料干燥并冷却至室温后，得到所需电缆料。
实施例3
一种高韧性的耐高温电缆料，按照质量份数，电缆料的组分包括：线性高密度聚乙烯65份，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物13份，聚丙烯23份，硫化硅橡胶8份，硬脂酸镁5份，玻璃纤维7份，热稳定剂2.5份，阻燃剂10份，相容剂7份，耐高温添加剂10份，偶联剂2份，抗氧剂3份。
本实施例中，耐温添加剂的制备方法为：将碳化硅纤维、聚咪唑吡咯酮、聚苯砜酰胺和马来酸二正辛基锡按照5:2:3:1的质量比混合均匀，混合物加入到4倍体积的去离子水中，并加入占混合物质量0.08%的γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷和0.05%的聚乙二醇，以380r/min的转速搅拌2h，最后将产物过滤并干燥，得到所需耐高温添加剂。其中，碳化硅纤维为通过化学气相沉积法制备获得的，碳化硅纤维的晶须直径为0.6-0.8μm，纤维长度为60-100μm。
其中，组分中使用的相容剂为马来酸酐接枝聚乙烯；热稳定剂为钙锌复合热稳定剂；阻燃剂为氢氧化镁、氢氧化铝和三氧化二锑的混合物，混合物中三者的质量分数分别为20%，50%和30%。偶联剂为钛酸酯偶联剂；抗氧剂为抗氧剂1076。
一种制备前述电缆料的方法，包括如下步骤：
（1）按照质量份数，将线性高密度聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，聚丙烯和相容剂投入到混料机中，以105℃的温度，800r/min的转速低速混合处理6min，然后将硬脂酸镁和抗氧剂加入到捏合机中继续混合5min；
（2）将混合机的温度降低至95℃，然后将硫化硅橡胶、玻璃纤维、耐高温添加剂、热稳定剂、阻燃剂和偶联剂加入到混料机中，以1200r/min的转速高速混合处理2.5min，得到混合料；
（3）将混合料投入到双螺杆挤出机中挤出造粒，挤出机的挤出温度175℃，将挤出料干燥并冷却至室温后，得到所需电缆料。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种高韧性的耐高温电缆料，其特征在于：按照质量份数，所述电缆料的组分包括：线性高密度聚乙烯60-70份，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物10-16份，聚丙烯20-25份，硫化硅橡胶7-10份，硬脂酸镁3-6份，玻璃纤维5-8份，热稳定剂2-3份，阻燃剂7-15份，相容剂5-8份，耐高温添加剂5-12份，偶联剂1-3份，抗氧剂2-4份。
2.根据权利要求1所述的一种高韧性的耐高温电缆料，其特征在于，按照质量份数，该电缆料的组分包括：线性高密度聚乙烯64-66份，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物11-13份，聚丙烯21-22份，硫化硅橡胶8-9份，硬脂酸镁4-6份，玻璃纤维6-7份，热稳定剂2.5-2.7份，阻燃剂10-12份，相容剂6-7份，耐高温添加剂9-10份，偶联剂2-2.4份，抗氧剂3-3.5份。
3.根据权利要求1所述的一种高韧性的耐高温电缆料，其特征在于：所述耐温添加剂的制备方法为：将碳化硅纤维、聚咪唑吡咯酮、聚苯砜酰胺和马来酸二正辛基锡按照5:2:3:1的质量比混合均匀，混合物加入到3-5倍体积的去离子水中，并加入占混合物质量0.08%的γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷和0.05%的聚乙二醇，以350-400r/min的转速搅拌1.5-3h，最后将产物过滤并干燥，得到所需耐高温添加剂。
4.根据权利要求3所述的一种高韧性的耐高温电缆料，其特征在于：所述碳化硅纤维为通过化学气相沉积法制备获得的，碳化硅纤维的晶须直径为0.6-0.8μm，纤维长度为60-100μm。
5.根据权利要求1所述的一种高韧性的耐高温电缆料，其特征在于：所述相容剂为马来酸酐接枝聚乙烯或马来酸酐接枝聚丙烯；热稳定剂为钙锌复合热稳定剂。
6.根据权利要求1所述的一种高韧性的耐高温电缆料，其特征在于：所述阻燃剂为氢氧化镁、氢氧化铝和三氧化二锑的混合物，混合物中三者的质量分数分别为20%，50%和30%。
7.根据权利要求1所述的一种高韧性的耐高温电缆料，其特征在于：所述偶联剂为硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂。
8.根据权利要求1所述的一种高韧性的耐高温电缆料，其特征在于：所述抗氧剂为抗氧剂168、抗氧剂1010或抗氧剂1076。
9.一种制备权利要求1-8任意一项所述的电缆料的方法，其特征在于：包括如下步骤：
（1）按照质量份数，将线性高密度聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，聚丙烯和相容剂投入到混料机中，以100-110℃的温度，700-850r/min的转速低速混合处理4-8min，然后将硬脂酸镁和抗氧剂加入到捏合机中继续混合3-6min；
（2）将混合机的温度降低至90-100℃，然后将硫化硅橡胶、玻璃纤维、耐高温添加剂、热稳定剂、阻燃剂和偶联剂加入到混料机中，以1100-1300r/min的转速高速混合处理2-3min，得到混合料；
（3）将混合料投入到双螺杆挤出机中挤出造粒，挤出机的挤出温度为170-180℃，将挤出料干燥并冷却至室温后，得到所需电缆料。
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