一种耐热耐湿绝缘电缆料及其制备工艺的制作方法

1.本发明涉及电缆制备技术领域，具体涉及一种耐热耐湿绝缘电缆料及其制备工艺。


背景技术：

2.电缆料主要用于电线电缆的绝缘和护套。电力电缆在长期工作中，很容易积聚热量而发生火灾，而电缆料中的有机聚合物易燃且燃烧时会释放出大量有毒烟尘。为了提高电缆料的防火阻燃性能，现有技术中，通常在电缆料中加入大量的阻燃剂和抑烟剂，但是阻燃剂和抑烟剂的加入，一方面破坏了电缆料的力学强度，另一方面破坏了电缆料的绝缘性能。且电力电缆在工作过程中，往往处于潮湿环境中，而无卤阻燃剂和抑烟剂绝大多数易吸水膨胀，失去阻燃作用。
3.有鉴于上述现有阻燃电缆料存在的缺陷，本发明人基于从事此类材料多年丰富经验及专业知识，配合理论分析，加以研究创新，开发一种耐热耐湿绝缘电缆料及其制备工艺。


技术实现要素：

4.本发明的第一个目的是提供一种耐热耐湿绝缘电缆料，通过炭黑和氧化镁的加入，提高胶料的碱性，对酸和水进行吸附，提高电缆料的耐酸性和耐湿性。
5.本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
6.本发明提供的一种耐热耐湿绝缘电缆料，按照重量份数计算，包括如下组分：cpe 35～40份，重质碳酸钙20～35份，弹性体2～8份，滑石粉10～20份，增塑剂3～8份，交联剂1～5份，pe蜡1～3份，抗氧剂1～3份，三氧化二锑1～2，稳定剂2～5份，氢氧化镁3～8份，pvc 3～8份，炭黑10～15份和氧化镁1～3份。
7.进一步的，弹性体为a80019弹性体。由于炭黑具有较大的比较面积和内聚力，在高分子有机物中难以分散，影响电缆料的各项性能，而该弹性体与炭黑表面碱性发生反应，破坏炭黑表面的内聚力，提高炭黑在高分子有机物中的分散性。另一方面，该弹性体能够提高电缆料的抗拉强度和断裂伸长率，在包覆了炭黑后，具有优异的耐水性能。
8.进一步的，重质碳酸钙的粒径为300～500目。由于炭黑的颗粒小，质量轻且比表面积大，因此需要重质碳酸钙的加入进行填充，且当粒径在300～500目时，能够与炭黑互相吸附，提高电缆料的抗拉强度。
9.进一步的，滑石粉为超细滑石粉。本发明中的超细滑石粉优选为滑石粉777，滑石粉不但能够起到填充的作用，同时具有阻燃能力，且能够吸附水，避免潮湿环境水的存在破坏阻燃剂的阻燃性能。
10.进一步的，稳定剂为tj1016-a2稳定剂。该稳定剂能够有效提高电缆料的抗老化性能和耐热性能。
11.进一步的，交联剂为taic交联剂。
12.进一步的，炭黑是炭黑n330。
13.进一步的，pe蜡的分子量为1000～3000。pe蜡在密炼过程中，能够起到润滑的作用，同时对炭黑进行包裹；由于炭黑具有导电性能，采用pe蜡对其进行包裹后，提高电缆料的绝缘性。
14.本发明的第二个目的是提供一种耐热耐湿绝缘电缆料的制备工艺，具有同样的作用。
15.本发明提供的耐热耐湿绝缘电缆料的制备工艺，包括如下操作步骤：
16.s1、将cpe、弹性体、pe蜡、交联剂和炭黑加入到密炼机中密炼得到混合料；
17.s2、将混合料与重质碳酸钙、滑石粉、增塑剂、抗氧剂、三氧化二锑、稳定剂、氢氧化镁、pvc和氧化镁加入到螺杆挤出机中挤出造粒得到耐热耐湿绝缘电缆料。
18.本发明中，将pe蜡、弹性体与炭黑共同和cpe进行密炼，pe蜡表面接枝有羧基，能够与弱碱性的炭黑发生反应，在弹性体的作用下，破坏炭黑的内聚力，进而提高炭黑在cpe中的分散性，大幅提高电缆料的绝缘性和耐老化性。
19.进一步的，步骤s1中，cpe分两次加入，第一次加入的质量与总添加量的比值由如下公式计算得到：
[0020][0021]
其中，a是cpe第一次加入的质量与总添加量的比值；
[0022]
m是炭黑的质量，单位是g；
[0023]
w是cpe的总质量，单位是g；
[0024]
n是pe蜡的质量，单位是g。
[0025]
由于炭黑在cpe中的相容性差，因此，本发明中采用两次加入cpe的方式，使炭黑在cpe中分散的更加均匀。而弹性体的存在能够与pe蜡共同作用破坏炭黑的内聚力，从而提高炭黑的分散性，因而，当弹性体的添加量增大时，相应的，第一次cpe的加入量可以增大，从而避免第一次cpe加入量过小，导致的交联密度降低。
[0026]
进一步的，螺杆挤出机的温区设置如下：
[0027]
第一温区：130℃～140℃，第二温区：140℃～150℃，第三温区：150℃～160℃，第四温区：160℃～180℃，第五温区：180℃～190℃，第六温区：190℃～180℃，第七温区：160℃～180℃；第八温区：150～160℃；第九温区：140～150℃；第十温区：130～140℃。
[0028]
进一步的，螺杆挤出机的长径比为6。由于本发明的密炼过程中，使物料的温度上升，因此可以适当减小螺杆挤出机的长径比，节约能源。
[0029]
综上所述，本发明具有以下有益效果：
[0030]
(1)本发明提供的一种耐热耐湿绝缘电缆料及其制备工艺，通过对炭黑、pe蜡和弹性体共同进行密炼，有效提高炭黑的分散性，避免炭黑带来的绝缘性下降的问题。
[0031]
(2)本发明通过氧化镁和氢氧化镁的加入，增加胶料的碱性，提高胶料对酸和水的吸附性，进而提高电缆料的耐热和耐湿性能。
[0032]
(3)本发明中通过对制备工艺中，物料的加入顺序和加入质量的精确控制，提高各物料之间的相容性，在保证胶料的交联密度的同时，提高炭黑的分散性，同时对炭黑进行包覆，避免炭黑的导电性影响电缆料的绝缘性。
具体实施方式
[0033]
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，对依据本发明提出的一种耐热耐湿绝缘电缆料及其制备工艺，其具体实施方式、特征及其功效，详细说明如后。
[0034]
本实施方式中采用的材料来源如下：
[0035]
cpe：杭州科利化工有限公司；
[0036]
重钙sy5008：苏州盛耀塑胶新材料有限公司；
[0037]
a80019弹性体：上海华迎电子科技有限公司；
[0038]
滑石粉777：合山化工有限公司；
[0039]
增塑剂totm：镇江联成化学有限公司；
[0040]
taic：杭州科利化工有限公司；
[0041]
pe蜡：江苏华溢塑料高科技有限公司；
[0042]
1010抗氧剂：上海华迎电子科技有限公司；
[0043]
三氧化二锑：云南长塘锑业有限公司；
[0044]
tj1016-a2：东莞台聚塑化有限公司；
[0045]
氢氧化镁：邢台市众垚化工有限公司；
[0046]
pvc1300：韩华化工有限公司；
[0047]
n330碳黑：山东耐斯特炭黑有限公司；
[0048]
氧化镁：邢台市众垚化工有限公司。
[0049]
实施例1：一种耐热耐湿绝缘电缆料及其制备工艺
[0050]
本实施例提供的耐热耐湿绝缘电缆料，按照重量份数计算，包括如下组分：cpe 40份，重质碳酸钙sy5008 35份，a80019弹性体8份，滑石粉777 20份，增塑剂totm 8份，交联剂taic 5份，pe蜡3份，抗氧剂1010 3份，三氧化二锑2份，稳定剂tj1016-a2 5份，氢氧化镁8份，pvc1300 8份，炭黑n330 15份和氧化镁3份。
[0051]
其制备工艺包括如下操作步骤：
[0052]
s1、将cpe、a80019弹性体、pe蜡、交联剂taic和炭黑n330加入到密炼机中密炼得到混合料；
[0053]
s2、将混合料与重质碳酸钙sy5008、滑石粉777、增塑剂totm、抗氧剂1010、三氧化二锑、稳定剂tj1016-a2、氢氧化镁、pvc1300和氧化镁加入到螺杆挤出机中挤出造粒得到耐热耐湿绝缘电缆料。
[0054]
螺杆挤出机的长径比为6，螺杆挤出机的温区设置如下：
[0055]
第一温区：130℃～140℃，第二温区：140℃～150℃，第三温区：150℃～160℃，第四温区：160℃～180℃，第五温区：180℃～190℃，第六温区：190℃～180℃，第七温区：160℃～180℃；第八温区：150～160℃；第九温区：140～150℃；第十温区：130～140℃。
[0056]
实施例2：一种耐热耐湿绝缘电缆料及其制备工艺
[0057]
本实施例提供的耐热耐湿绝缘电缆料，按照重量份数计算，包括如下组分：cpe 40份，重质碳酸钙sy5008 35份，a80019弹性体8份，滑石粉777 20份，增塑剂totm 8份，交联剂taic 5份，pe蜡3份，抗氧剂1010 3份，三氧化二锑2份，稳定剂tj1016-a2 5份，氢氧化镁8份，pvc1300 8份，炭黑n330 15份和氧化镁3份。
[0058]
其制备工艺包括如下操作步骤：
[0059]
s1、将cpe、a80019弹性体、pe蜡、交联剂taic和炭黑n330加入到密炼机中密炼得到混合料；
[0060]
s2、将混合料与重质碳酸钙sy5008、滑石粉777、增塑剂totm、抗氧剂1010、三氧化二锑、稳定剂tj1016-a2、氢氧化镁、pvc1300和氧化镁加入到螺杆挤出机中挤出造粒得到耐热耐湿绝缘电缆料。
[0061]
螺杆挤出机的长径比为6，螺杆挤出机的温区设置如下：
[0062]
第一温区：130℃～140℃，第二温区：140℃～150℃，第三温区：150℃～160℃，第四温区：160℃～180℃，第五温区：180℃～190℃，第六温区：190℃～180℃，第七温区：160℃～180℃；第八温区：150～160℃；第九温区：140～150℃；第十温区：130～140℃。
[0063]
其中，步骤s1中，cpe分为两次加入，第一次加入的质量与总添加量的比值为：
[0064][0065]
m是炭黑的质量，单位是g；
[0066]
w是cpe的总质量，单位是g；
[0067]
n是pe蜡的质量，单位是g。
[0068]
计算可得：a＝0.45；
[0069]
则cpe第一次加入18份，第二次加入22份。
[0070]
实施例3：一种耐热耐湿绝缘电缆料及其制备工艺
[0071]
本实施例提供的耐热耐湿绝缘电缆料，按照重量份数计算，包括如下组分：cpe 38份，重质碳酸钙sy5008 20份，a80019弹性体6份，滑石粉777 10份，增塑剂totm 3份，交联剂taic 4份，pe蜡3份，抗氧剂1010 2份，三氧化二锑2份，稳定剂tj1016-a2 4份，氢氧化镁5份，pvc1300 5份，炭黑n330 10份和氧化镁2份。
[0072]
其制备工艺包括如下操作步骤：
[0073]
s1、将cpe、a80019弹性体、pe蜡、交联剂taic和炭黑n330加入到密炼机中密炼得到混合料；
[0074]
s2、将混合料与重质碳酸钙sy5008、滑石粉777、增塑剂totm、抗氧剂1010、三氧化二锑、稳定剂tj1016-a2、氢氧化镁、pvc1300和氧化镁加入到螺杆挤出机中挤出造粒得到耐热耐湿绝缘电缆料。
[0075]
螺杆挤出机的长径比为6，螺杆挤出机的温区设置如下：
[0076]
第一温区：130℃～140℃，第二温区：140℃～150℃，第三温区：150℃～160℃，第四温区：160℃～180℃，第五温区：180℃～190℃，第六温区：190℃～180℃，第七温区：160℃～180℃；第八温区：150～160℃；第九温区：140～150℃；第十温区：130～140℃。
[0077]
其中，步骤s1中，cpe分为两次加入，第一次加入的质量与总添加量的比值为：
[0078][0079]
m是炭黑的质量，单位是g；
[0080]
w是cpe的总质量，单位是g；
[0081]
n是pe蜡的质量，单位是g。
[0082]
计算可得：a＝0.3；
[0083]
则cpe第一次加入11份，第二次加入27份。
[0084]
实施例4：一种耐热耐湿绝缘电缆料及其制备工艺
[0085]
本实施例提供的耐热耐湿绝缘电缆料，按照重量份数计算，包括如下组分：cpe 35份，重质碳酸钙sy5008 20份，a80019弹性体4份，滑石粉777 15份，增塑剂totm 6份，交联剂taic 3份，pe蜡3份，抗氧剂1010 2份，三氧化二锑2份，稳定剂tj1016-a2 4份，氢氧化镁5份，pvc1300 5份，炭黑n330 12份和氧化镁2份。
[0086]
其制备工艺包括如下操作步骤：
[0087]
s1、将cpe、a80019弹性体、pe蜡、交联剂taic和炭黑n330加入到密炼机中密炼得到混合料；
[0088]
s2、将混合料与重质碳酸钙sy5008、滑石粉777、增塑剂totm、抗氧剂1010、三氧化二锑、稳定剂tj1016-a2、氢氧化镁、pvc1300和氧化镁加入到螺杆挤出机中挤出造粒得到耐热耐湿绝缘电缆料。
[0089]
螺杆挤出机的长径比为6，螺杆挤出机的温区设置如下：
[0090]
第一温区：130℃～140℃，第二温区：140℃～150℃，第三温区：150℃～160℃，第四温区：160℃～180℃，第五温区：180℃～190℃，第六温区：190℃～180℃，第七温区：160℃～180℃；第八温区：150～160℃；第九温区：140～150℃；第十温区：130～140℃。
[0091]
其中，步骤s1中，cpe分为两次加入，第一次加入的质量与总添加量的比值为：
[0092][0093]
m是炭黑的质量，单位是g；
[0094]
w是cpe的总质量，单位是g；
[0095]
n是pe蜡的质量，单位是g。
[0096]
计算可得：a＝0.4；
[0097]
则cpe第一次加入14份，第二次加入11份。
[0098]
性能测试
[0099]
对实施例1～4得到的电缆料进行耐老化测试、绝缘性测试、阻燃性测试和耐低温测试。
[0100]
表1.实施例1～4电缆料测试结果
[0101][0102]
本实施方式中采用的测试方法如下：
[0103]
阻燃性测试：iec60332；
[0104]
耐油老化测试：vde 0282；
[0105]
空气老化测试：vde 0282；
[0106]
耐低温测试：vde 0282；
[0107]
耐热性能测试：vde0282；
[0108]
抗拉强度测试：vde0282；
[0109]
断裂伸长率测试：vde0282。
[0110]
根据实施例1和实施例2的测试结果对比可知，本发明提供的方案能够有效提高电缆料的耐高低温性能、抗拉强度以及阻燃性。
[0111]
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例展示如上，但并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。