一种氟塑料绝缘硅橡胶护套耐高温控制电缆的制作方法

1.本发明属于电缆技术领域，具体涉及一种氟塑料绝缘硅橡胶护套耐高温控制电缆。


背景技术：

2.耐高温控制电缆适用于电器仪表的连接线和自动控制系统的传输线，和普通的塑料绝缘控制电缆相比，耐高温控制电缆的金属导体外的绝缘层采用氟塑料，具有更高的耐热等级，具有耐油、防水、耐磨、耐腐蚀性气体、耐老化、不燃烧等优异特性，主要用于冶金、电力、石化等行业具有移动耐温等特殊要求的场合。
3.耐高温控制电缆的最外层设置有硅橡胶护套，具有很好的绝缘阻燃效果，但是随着使用要求的提高，需要增加硅橡胶的阻燃效果，达到防火目的。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种氟塑料绝缘硅橡胶护套耐高温控制电缆，以解决背景技术中的问题。
5.本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种氟塑料绝缘硅橡胶护套耐高温控制电缆，包括导体、氟塑料绝缘层、聚酯绕包带、屏蔽层和硅橡胶护套；导体外包裹有氟塑料绝缘层，多股包裹有氟塑料绝缘层的导体被聚酯绕包带缠绕包裹，然后通过屏蔽层包裹，屏蔽层外层包覆有硅橡胶材料的硅橡胶护套；
6.硅橡胶材料通过如下步骤制备：
7.步骤一：向烧瓶中加入去离子水、质量分数为37％的盐酸和甲醇，调节ph值至3-4，然后加入酸性白土，在0-4℃和磁力搅拌的条件下，将三乙氧基乙烯基硅烷缓慢的滴加到烧瓶中，在60℃水浴中反应0.5h，使反应物充分水解缩合后在80℃条件下减压抽滤，除去体系中的甲醇和大部分水后得到预聚体；
8.去离子水、盐酸、甲醇、酸性白土和三乙氧基乙烯基硅烷的用量比为50ml：6ml：10ml：1.7g：14g；
9.步骤二：将预聚体和六甲基二硅氧烷加入烧瓶中，在100℃油浴和磁力搅拌的条件下反应4h，然后将油浴升温至120℃悬蒸除去未反应的小分子物质，剩余物质在100℃的条件下干燥1h除去水分，然后向烧瓶中加入六溴苯，在氮气的保护下加入甲苯、三乙胺和四三苯基膦钯，搅拌反应48-50h；预聚体内乙烯基中c＝ch2与六溴苯发生heck反应；降温抽滤除去生成的钯黑，滤液用硅藻土吸附除去残余的四三苯基膦钯，然后升温至150℃减压去除甲苯和三乙胺，得到液体状的改性预聚体；
10.预聚体、六甲基二硅氧烷、六溴苯、甲苯、三乙胺和四三苯基膦钯的用量比为10g：1g：0.5g：30-40mg：5ml：30ml；
11.步骤三：将改性预聚体用四氢呋喃搅拌溶解，再加入聚甲基氢硅氧烷，在2000-2500r/min的条件下搅拌120-150s，加入白炭黑后在2300-2500r/min的条件下搅拌4min，转
移至真空烘箱中在60-65℃的条件下烘干，抽除混合物中的溶剂四氢呋喃，冷却至室温后加入1-乙炔基环己醇作为抑制剂，在2000-2500r/min的条件下搅拌40-60s，再加入铂催化剂，在2000-2500r/min的条件下搅拌40-60s，转移至模具中并在真空干燥塔中干燥10min除去其中的空气，在25℃的条件下交联脱模，得到硅生胶；
12.改性预聚体、四氢呋喃、聚甲基硅氧烷、白炭黑、1-乙炔基环己醇、铂催化剂的用量比为75g：150-200ml：40g：20-25g：2-3g：0.5-0.8g；
13.步骤四：将硅生胶加入到预热至150
±
2℃的捏合机中捏合1-2min，破胶完成后再加入白炭黑和结构控制剂，吃粉完毕后继续捏合1-1.5h，得到硅橡胶预混胶；将预混胶加入开炼机中，待预混胶包辊后加入膨胀石墨、阻燃填充剂和硫化剂，薄通4-6次，制得片状混炼胶；将混炼胶用平板硫化床在170℃和11mpa的条件下加热加压成型，然后转移至真空烘箱中，在200℃的条件下二段硫化3-4h，得到硅橡胶材料；
14.硅生胶、白炭黑、结构控制剂、膨胀石墨、阻燃填充剂和硫化剂的用量比为1kg：400g：40g：50-80g：20-30g：5-10g；
15.进一步地，结构控制剂为羟基硅油，硫化剂为过氧化二异丙苯；
16.进一步地，阻燃填充剂通过如下步骤制备：
17.向烧瓶中加入蒸馏水和3-羟基苯基磷酰丙酸搅拌溶解，再加入0.2mol/l的三聚氰胺溶液，在磁力搅拌的条件下回流反应5-6h，将反应液冷却至4-5℃，抽滤，得到固体粉末，将固体粉末用蒸馏水洗涤2-3次，抽滤去除洗涤用的蒸馏水后再80-90℃的条件下干燥8-12h，得到阻燃填充剂；
18.蒸馏水、3-羟基苯基磷酰丙酸、三聚氰胺溶液的用量比为300ml：0.1mol：500ml；
19.进一步地，屏蔽层由铜丝编织而成；
20.本发明的有益效果：
21.该耐高温控制电缆的硅橡胶护套由添加有膨胀石墨和阻燃填充剂的硅橡胶材料制成；预聚体上的乙烯基中c＝ch2与六溴苯发生heck反应，六溴苯是良好的阻燃剂，反应后带有五个溴的苯环结构在硅橡胶材料中分散均匀，增加阻燃效果；膨胀石墨在该耐高温控制电缆的工作温度之上会发生膨胀，600℃左右达到最大的膨胀倍数，膨胀至原体积的300倍，达到灭火的效果；阻燃填充剂在较高的温度下会形成磷酸酐，其中的磷可以促进护套在燃烧过程中形成膨胀的碳化层，从而减少热源与护套表面的传热，限制氧气向护套材料扩散，进一步抑制燃烧和抑制烟气形成。
附图说明
22.下面结合附图对本发明作进一步的说明。
23.图1是本发明氟塑料绝缘硅橡胶护套耐高温控制电缆的剖面结构示意图。
24.图中：1、导体；2、氟塑料绝缘层；3、聚酯绕包带；4、屏蔽层；5、硅橡胶护套。
具体实施方式
25.下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都
属于本发明保护的范围。
26.实施例1
27.制备阻燃填充剂，包括如下步骤：
28.向烧瓶中加入600ml蒸馏水和0.2mol 3-羟基苯基磷酰丙酸搅拌溶解，再加入1l 0.2mol/l的三聚氰胺溶液，在磁力搅拌的条件下回流反应5h，将反应液冷却至4℃，抽滤，得到固体粉末，将固体粉末用蒸馏水洗涤2次，抽滤去除洗涤用的蒸馏水后再80℃的条件下干燥8h，得到阻燃填充剂。
29.实施例2
30.制备阻燃填充剂，包括如下步骤：
31.向烧瓶中加入600ml蒸馏水和0.2mol 3-羟基苯基磷酰丙酸搅拌溶解，再加入1l 0.2mol/l的三聚氰胺溶液，在磁力搅拌的条件下回流反应5.5h，将反应液冷却至5℃，抽滤，得到固体粉末，将固体粉末用蒸馏水洗涤2次，抽滤去除洗涤用的蒸馏水后再85℃的条件下干燥10h，得到阻燃填充剂。
32.实施例3
33.制备阻燃填充剂，包括如下步骤：
34.向烧瓶中加入600ml蒸馏水和0.2mol 3-羟基苯基磷酰丙酸搅拌溶解，再加入1l 0.2mol/l的三聚氰胺溶液，在磁力搅拌的条件下回流反应6h，将反应液冷却至5℃，抽滤，得到固体粉末，将固体粉末用蒸馏水洗涤3次，抽滤去除洗涤用的蒸馏水后再90℃的条件下干燥12h，得到阻燃填充剂。
35.实施例4
36.制备硅橡胶材料，包括如下步骤：
37.步骤一：向烧瓶中加入100ml去离子水、12ml质量分数为37％的盐酸和20ml甲醇，调节ph值至3-4，然后加入3.4g酸性白土，在0℃和磁力搅拌的条件下，将28g三乙氧基乙烯基硅烷缓慢的滴加到烧瓶中，在60℃水浴中反应0.5h，使反应物充分水解缩合后在80℃条件下减压抽滤，除去体系中的甲醇和大部分水后得到预聚体；
38.步骤二：将100g预聚体和10g六甲基二硅氧烷加入烧瓶中，在100℃油浴和磁力搅拌的条件下反应4h，然后将油浴升温至120℃悬蒸除去未反应的小分子物质，剩余物质在100℃的条件下干燥1h除去水分，然后向烧瓶中加入5g六溴苯，在氮气的保护下加入50ml甲苯、300ml三乙胺和300mg四三苯基膦钯，搅拌反应48h；预聚体内乙烯基中c＝ch2与六溴苯发生heck反应；降温抽滤除去生成的钯黑，滤液用硅藻土吸附除去残余的四三苯基膦钯，然后升温至150℃减压去除甲苯和三乙胺，得到液体状的改性预聚体；
39.步骤三：将75g改性预聚体用150ml四氢呋喃搅拌溶解，再加入40g聚甲基氢硅氧烷，在2000r/min的条件下搅拌120s，加入20g白炭黑后在2300r/min的条件下搅拌4min，转移至真空烘箱中在60℃的条件下烘干，抽除混合物中的溶剂四氢呋喃，冷却至室温后加入2g 1-乙炔基环己醇作为抑制剂，在2000r/min的条件下搅拌40s，再加入0.5g铂催化剂，在2000r/min的条件下搅拌40s，转移至模具中并在真空干燥塔中干燥10min除去其中的空气，在25℃的条件下交联脱模，得到硅生胶；
40.步骤四：将1kg硅生胶加入到预热至148℃的捏合机中捏合1min，破胶完成后再分多次加入400g白炭黑、40g羟基硅油，吃粉完毕后继续捏合1h，得到硅橡胶预混胶；将预混胶
加入开炼机中，待预混胶包辊后加入50g膨胀石墨、20g实施例1中制得的阻燃填充剂和5g硫化剂，薄通4次，制得片状混炼胶；将混炼胶用平板硫化床在170℃和11mpa的条件下加热加压成型，然后转移至真空烘箱中，在200℃的条件下二段硫化3h，得到硅橡胶材料。
41.实施例5
42.制备硅橡胶材料，包括如下步骤：
43.步骤一：向烧瓶中加入100ml去离子水、12ml质量分数为37％的盐酸和20ml甲醇，调节ph值至3，然后加入3.4g酸性白土，在2℃和磁力搅拌的条件下，将28g三乙氧基乙烯基硅烷缓慢的滴加到烧瓶中，在60℃水浴中反应0.5h，使反应物充分水解缩合后在80℃条件下减压抽滤，除去体系中的甲醇和大部分水后得到预聚体；
44.步骤二：将100g预聚体和10g六甲基二硅氧烷加入烧瓶中，在100℃油浴和磁力搅拌的条件下反应4h，然后将油浴升温至120℃悬蒸除去未反应的小分子物质，剩余物质在100℃的条件下干燥1h除去水分，然后向烧瓶中加入5g六溴苯，在氮气的保护下加入50ml甲苯、300ml三乙胺和350mg四三苯基膦钯，搅拌反应49h；预聚体内乙烯基中c＝ch2与六溴苯发生heck反应；降温抽滤除去生成的钯黑，滤液用硅藻土吸附除去残余的四三苯基膦钯，然后升温至150℃减压去除甲苯和三乙胺，得到液体状的改性预聚体；
45.步骤三：将75g改性预聚体用180ml四氢呋喃搅拌溶解，再加入40g聚甲基氢硅氧烷，在2300r/min的条件下搅拌130s，加入23g白炭黑后在2400r/min的条件下搅拌4min，转移至真空烘箱中在63℃的条件下烘干，抽除混合物中的溶剂四氢呋喃，冷却至室温后加入2.5g 1-乙炔基环己醇作为抑制剂，在2300r/min的条件下搅拌50s，再加入0.6g铂催化剂，在2300r/min的条件下搅拌50s，转移至模具中并在真空干燥塔中干燥10min除去其中的空气，在25℃的条件下交联脱模，得到硅生胶；
46.步骤四：将1kg硅生胶加入到预热至150℃的捏合机中捏合1.5min，破胶完成后再分多次加入400g白炭黑、40g羟基硅油，吃粉完毕后继续捏合1.2h，得到硅橡胶预混胶；将预混胶加入开炼机中，待预混胶包辊后加入60g膨胀石墨、25g实施例2中制得的阻燃填充剂和8g硫化剂，薄通5次，制得片状混炼胶；将混炼胶用平板硫化床在170℃和11mpa的条件下加热加压成型，然后转移至真空烘箱中，在200℃的条件下二段硫化3.5h，得到硅橡胶材料。
47.实施例6
48.制备硅橡胶材料，包括如下步骤：
49.步骤一：向烧瓶中加入100ml去离子水、12ml质量分数为37％的盐酸和20ml甲醇，调节ph值至4，然后加入3.4g酸性白土，在4℃和磁力搅拌的条件下，将28g三乙氧基乙烯基硅烷缓慢的滴加到烧瓶中，在60℃水浴中反应0.5h，使反应物充分水解缩合后在80℃条件下减压抽滤，除去体系中的甲醇和大部分水后得到预聚体；
50.步骤二：将100g预聚体和10g六甲基二硅氧烷加入烧瓶中，在100℃油浴和磁力搅拌的条件下反应4h，然后将油浴升温至120℃悬蒸除去未反应的小分子物质，剩余物质在100℃的条件下干燥1h除去水分，然后向烧瓶中加入5g六溴苯，在氮气的保护下加入50ml甲苯、300ml三乙胺和400mg四三苯基膦钯，搅拌反应50h；预聚体内乙烯基中c＝ch2与六溴苯发生heck反应；降温抽滤除去生成的钯黑，滤液用硅藻土吸附除去残余的四三苯基膦钯，然后升温至150℃减压去除甲苯和三乙胺，得到液体状的改性预聚体；
51.步骤三：将75g改性预聚体用200ml四氢呋喃搅拌溶解，再加入40g聚甲基氢硅氧
烷，在2500r/min的条件下搅拌150s，加入25g白炭黑后在2500r/min的条件下搅拌4min，转移至真空烘箱中在65℃的条件下烘干，抽除混合物中的溶剂四氢呋喃，冷却至室温后加入3g 1-乙炔基环己醇作为抑制剂，在2500r/min的条件下搅拌60s，再加入0.8g铂催化剂，在2500r/min的条件下搅拌60s，转移至模具中并在真空干燥塔中干燥10min除去其中的空气，在25℃的条件下交联脱模，得到硅生胶；
52.步骤四：将1kg硅生胶加入到预热至152℃的捏合机中捏合2min，破胶完成后再分多次加入400g白炭黑、40g羟基硅油，吃粉完毕后继续捏合1.5h，得到硅橡胶预混胶；将预混胶加入开炼机中，待预混胶包辊后加入80g膨胀石墨、30g实施例3中制得的阻燃填充剂和10g硫化剂，薄通6次，制得片状混炼胶；将混炼胶用平板硫化床在170℃和11mpa的条件下加热加压成型，然后转移至真空烘箱中，在200℃的条件下二段硫化4h，得到硅橡胶材料。
53.实施例7
54.请参阅图1，导体1外包裹有氟塑料绝缘层2，多股包裹有氟塑料绝缘层2的导体1被聚酯绕包带3缠绕包裹，然后通过屏蔽层4包裹，屏蔽层4外层包覆有硅橡胶材料的硅橡胶护套5；根据实施例4中制得的硅橡胶材料和其余市售材料制备出入图1结构的耐高温控制电缆。
55.实施例8
56.请参阅图1，导体1外包裹有氟塑料绝缘层2，多股包裹有氟塑料绝缘层2的导体1被聚酯绕包带3缠绕包裹，然后通过屏蔽层4包裹，屏蔽层4外层包覆有硅橡胶材料的硅橡胶护套5；根据实施例5中制得的硅橡胶材料和其余市售材料制备出入图1结构的耐高温控制电缆。
57.实施例9
58.请参阅图1，导体1外包裹有氟塑料绝缘层2，多股包裹有氟塑料绝缘层2的导体1被聚酯绕包带3缠绕包裹，然后通过屏蔽层4包裹，屏蔽层4外层包覆有硅橡胶材料的硅橡胶护套5；根据实施例6中制得的硅橡胶材料和其余市售材料制备出入图1结构的耐高温控制电缆。
59.对比例1
60.与实施例9相比，所用的硅橡胶材料中未添加阻燃填充剂，其余步骤和条件保持不变制备出耐高温控制电缆。
61.对比例2
62.与实施例9相比，所用的硅橡胶材料中未添加膨胀石墨，其余步骤和条件保持不变制备出耐高温控制电缆。
63.对比例3
64.与实施例9相比，所用的硅橡胶材料中未添加阻燃填充剂和膨胀石墨，其余步骤和条件保持不变制备出耐高温控制电缆。
65.对实施例7-9和对比例1-3制得的耐高温电缆的硅橡胶护套进行拉伸强度、点燃时间、膨胀倍数进行测试，结果如表1所示：
66.表1
67.项目实施例7实施例8实施例9对比例1对比例2对比例3拉伸强度/mpa7.987.967.958.018.038.17
点燃时间/s686969435140膨胀倍数121212865
68.由表1可以看出，添加有阻燃填充剂和膨胀石墨的硅橡胶护套的拉伸强度会略微降低，但是其点燃时间会大大增加，膨胀倍数增加。
69.需要说明的是，在本文中，诸如术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
70.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。