一种高耐热抗老化电缆材料及其制备方法

一种高耐热抗老化电缆材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种电缆材料，具体是一种高耐热抗老化电缆材料。

背景技术

随着经济和社会的发展，生产的不断扩大，人们对于物质生活水平的要求也越来 越高，其中，对电力的需求也越来越大。电力是由发电、输电、变电、配电和用电等环节组成 的电力生产与消费系统。电线电缆作为电能和信息传输体，在各个领域得到广泛的应用。电 线电缆大多采用塑料和橡胶作为绝缘和护套材料，此类聚合物材料在受热、熔化、分解后， 会产生可燃性气体。高温时，这些气体会与氧发生反应而燃烧，燃烧时会产生大量的热，而 这些热量会促使聚合物进一步熔化、分解、持续燃烧，使火灾扩大，从而造成巨大损失。我国 仅由电缆引起的火灾损失，每年高达几十亿元人民币，人们就研究出了阻燃性能好的电缆 材料。但是现有的阻燃电缆的耐热、使用寿命和抗老化性能还达不到人们的预期，这就成为 人们需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高耐热抗老化电缆材料，以解决上述背景技术中提出 的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种高耐热抗老化电缆材料，由以下原料按照重量份组成：丁晴橡胶30-42份、乙丙橡 胶25-35份、线性低密度聚乙烯2-6份、氟碳树脂12-20份、羟基硅油2-5份、改性凸凹棒土5-8 份、石墨烯4-7份、聚磷酸铵5-10份、玻璃纤维1-5份、蛭石3-8份、硅酸钠2-4份、镍1-3份、铬 2-4份、碳酸钙3-7份、纳米二氧化硅2-4份、乙二醇4-8份、纳米氮化硅2-8份、硫磺1-3份、稳 定剂2-6份、增塑剂3-5份、阻燃剂2-6份和硅油2-7份。

作为本发明进一步的方案：改性凸凹棒土为凸凹棒土与醋酸钾混合均匀，振荡3-5 分钟，研磨10-30分钟，静置10-16小时，然后于60-80摄氏度恒温干燥20-28小时，冷却至室 温得到第一物料，然后将第一物料研磨5-15分钟，接着水洗1-3次、烘干和研磨得到第二物 料，将十六烷基三甲基溴化铵、偶联剂OL-AT1618和水混合均匀并且加热至80-90摄氏度，接 着加入第二物料并且加热至105-115摄氏度，再抽滤和干燥得到，凸凹棒土、醋酸钾、十六烷 基三甲基溴化铵、偶联剂OL-AT1618和水的重量比为2-6：1-5：3-6：1-3：4-12。

作为本发明进一步的方案：纳米氮化硅采用氧化镁、氧化钙、氧化钠和氧化铝粉末 的一种或者多种的混合物。

所述高耐热抗老化电缆材料的制备方法，具体步骤如下：

步骤一，将蛭石在1000-1080摄氏度下焙烧1-3小时，得到发泡蛭石；

步骤二，将丁晴橡胶、乙丙橡胶、线性低密度聚乙烯和氟碳树脂送入温度为100-110摄 氏度的反应釜内机械搅拌，搅拌10-20分钟，得到第一混合物；

步骤三，再将第一混合物、羟基硅油、改性凸凹棒土、石墨烯、聚磷酸铵、玻璃纤维和发 泡蛭石送入密炼机中，炼制温度为80-105摄氏度，混炼时间为5-15分钟，得到第二混合物；

步骤四，向第二混合物中加入硅酸钠、镍、铬、碳酸钙、纳米二氧化硅、乙二醇、纳米氮化 硅和硅油，在130-150摄氏度下反应为30-60分钟，得到第三混合物；

步骤五，将硫磺、稳定剂、增塑剂和阻燃剂加入第三混合物中并且混合均匀，混合均匀 后投入双螺杆挤出机在120-150摄氏度下挤出造粒，即可得到成品。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明原料来源广泛，制备工艺简单，生 产成本低，适用于大规模的工业化生产；本发明中丁晴橡胶、乙丙橡胶和氟碳树脂配合使 用，相容性好，而且采用硫磺作为硫化剂并且配合改性凸凹棒土、硅油、稳定剂、增塑剂和阻 燃剂使用，制得电缆材料的耐热、耐磨、耐油、抗撕裂及压缩变形性能优异，使用寿命长，适 用范围广。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。

实施例1

一种高耐热抗老化电缆材料，由以下原料按照重量份组成：丁晴橡胶30份、乙丙橡胶25 份、线性低密度聚乙烯2份、氟碳树脂12份、羟基硅油2份、改性凸凹棒土5份、石墨烯4份、聚 磷酸铵5份、玻璃纤维1份、蛭石3份、硅酸钠2份、镍1份、铬2份、碳酸钙3份、纳米二氧化硅2 份、乙二醇4份、纳米氮化硅2份、硫磺1份、稳定剂2份、增塑剂3份、阻燃剂2份和硅油2份。改 性凸凹棒土为凸凹棒土与醋酸钾混合均匀，振荡3分钟，研磨105分钟，静置12小时，然后于 65摄氏度恒温干燥24小时，冷却至室温得到第一物料，然后将第一物料研磨8分钟，接着水 洗2次、烘干和研磨得到第二物料，将十六烷基三甲基溴化铵、偶联剂OL-AT1618和水混合均 匀并且加热至83摄氏度，接着加入第二物料并且加热至108摄氏度，再抽滤和干燥得到，凸 凹棒土、醋酸钾、十六烷基三甲基溴化铵、偶联剂OL-AT1618和水的重量比为3：2：3：1：6。

所述高耐热抗老化电缆材料的制备方法，具体步骤如下：

步骤一，将蛭石在1000摄氏度下焙烧1小时，得到发泡蛭石；

步骤二，将丁晴橡胶、乙丙橡胶、线性低密度聚乙烯和氟碳树脂送入温度为100摄氏度 的反应釜内机械搅拌，搅拌15分钟，得到第一混合物；

步骤三，再将第一混合物、羟基硅油、改性凸凹棒土、石墨烯、聚磷酸铵、玻璃纤维和发 泡蛭石送入密炼机中，炼制温度为85摄氏度，混炼时间为7分钟，得到第二混合物；

步骤四，向第二混合物中加入硅酸钠、镍、铬、碳酸钙、纳米二氧化硅、乙二醇、纳米氮化 硅和硅油，在134摄氏度下反应为36分钟，得到第三混合物；

步骤五，将硫磺、稳定剂、增塑剂和阻燃剂加入第三混合物中并且混合均匀，混合均匀 后投入双螺杆挤出机在130摄氏度下挤出造粒，即可得到成品。

实施例2

一种高耐热抗老化电缆材料，由以下原料按照重量份组成：丁晴橡胶36份、乙丙橡胶32 份、线性低密度聚乙烯4份、氟碳树脂16份、羟基硅油4份、改性凸凹棒土7份、石墨烯6份、聚 磷酸铵8份、玻璃纤维3份、蛭石6份、硅酸钠3份、镍2份、铬3份、碳酸钙5份、纳米二氧化硅3 份、乙二醇6份、纳米氮化硅6份、硫磺2份、稳定剂4份、增塑剂5份、阻燃剂4份和硅油6份。纳 米氮化硅采用氧化镁和氧化铝粉末的混合物。

所述高耐热抗老化电缆材料的制备方法，具体步骤如下：

步骤一，将蛭石在1040摄氏度下焙烧2小时，得到发泡蛭石；

步骤二，将丁晴橡胶、乙丙橡胶、线性低密度聚乙烯和氟碳树脂送入温度为105摄氏度 的反应釜内机械搅拌，搅拌18分钟，得到第一混合物；

步骤三，再将第一混合物、羟基硅油、改性凸凹棒土、石墨烯、聚磷酸铵、玻璃纤维和发 泡蛭石送入密炼机中，炼制温度为96摄氏度，混炼时间为12分钟，得到第二混合物；

步骤四，向第二混合物中加入硅酸钠、镍、铬、碳酸钙、纳米二氧化硅、乙二醇、纳米氮化 硅和硅油，在144摄氏度下反应为52分钟，得到第三混合物；

步骤五，将硫磺、稳定剂、增塑剂和阻燃剂加入第三混合物中并且混合均匀，混合均匀 后投入双螺杆挤出机在140摄氏度下挤出造粒，即可得到成品。

实施例3

一种高耐热抗老化电缆材料，由以下原料按照重量份组成：丁晴橡胶42份、乙丙橡胶35 份、线性低密度聚乙烯6份、氟碳树脂20份、羟基硅油5份、改性凸凹棒土8份、石墨烯7份、聚 磷酸铵10份、玻璃纤维5份、蛭石8份、硅酸钠4份、镍3份、铬4份、碳酸钙7份、纳米二氧化硅4 份、乙二醇8份、纳米氮化硅8份、硫磺3份、稳定剂6份、增塑剂5份、阻燃剂6份和硅油7份。改 性凸凹棒土为凸凹棒土与醋酸钾混合均匀，振荡5分钟，研磨25分钟，静置15小时，然后于75 摄氏度恒温干燥26小时，冷却至室温得到第一物料，然后将第一物料研磨15分钟，接着水洗 3次、烘干和研磨得到第二物料，将十六烷基三甲基溴化铵、偶联剂OL-AT1618和水混合均匀 并且加热至88摄氏度，接着加入第二物料并且加热至115摄氏度，再抽滤和干燥得到，凸凹 棒土、醋酸钾、十六烷基三甲基溴化铵、偶联剂OL-AT1618和水的重量比为5：4：4：2：9。纳米 氮化硅采用氧化镁、氧化钙、氧化钠和氧化铝粉末的混合物。

所述高耐热抗老化电缆材料的制备方法，具体步骤如下：

步骤一，将蛭石在1080摄氏度下焙烧3小时，得到发泡蛭石；

步骤二，将丁晴橡胶、乙丙橡胶、线性低密度聚乙烯和氟碳树脂送入温度为110摄氏度 的反应釜内机械搅拌，搅拌20分钟，得到第一混合物；

步骤三，再将第一混合物、羟基硅油、改性凸凹棒土、石墨烯、聚磷酸铵、玻璃纤维和发 泡蛭石送入密炼机中，炼制温度为105摄氏度，混炼时间为15分钟，得到第二混合物；

步骤四，向第二混合物中加入硅酸钠、镍、铬、碳酸钙、纳米二氧化硅、乙二醇、纳米氮化 硅和硅油，在150摄氏度下反应为60分钟，得到第三混合物；

步骤五，将硫磺、稳定剂、增塑剂和阻燃剂加入第三混合物中并且混合均匀，混合均匀 后投入双螺杆挤出机在150摄氏度下挤出造粒，即可得到成品。

对比例

除不含有改性凸凹棒土，对比例1的其余组分和制备方法均与实施例1相同。除不含有 硅油，对比例2的其余组分和制备方法均与实施例3相同。

对实施例1-3的产品、对比例1-2的产品和现有铲机进行性能测试，测试结果见表 1。

表1

抗撕强度（MPa） 热老化强度保持率（%） 热老化伸长保持率（%） 氧指数（%）

实施例1 18.2 135 86 48.3

实施例2 19.5 137 89 47.6

实施例3 18.4 128 91 49.5

对比例1 11.6 112 64 29.8

对比例2 10.7 116 58 32.3

现有产品 13.1 104 72 36.5

从表1可以看出实施例1-3的产品的强度、耐老化性能和阻燃性能均优于对比例1-2的 产品和现有产品。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在 不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论 从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权 利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有 变化囊括在本发明内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包 含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当 将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员 可以理解的其他实施方式。