一种耐扭电缆材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种耐扭电缆材料及其制备方法，通过将三元乙丙橡胶、丁基橡胶、硫化剂、炭黑、硬脂酸锌、防老剂RD、防老剂4020、（3

【技术实现步骤摘要】
一种耐扭电缆材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及橡胶改性
，具体为橡胶中的耐扭改性领域。

技术介绍

[0002]近年来，海上风电的开发进一步加快了大容量风电机组的发展。目前，世界上运行的最大风电机组单机容量已经达到6MW，风轮直径为127m;8～10MW风电机组也已经开始设计和制造。我国大型风电设备制造商也都在积极研制5MW或6MW大容量风电机组。风电机组用耐扭中压电缆主要配套用于发电容量3.5MW大容量风电机组中，连接风力发电机塔筒底部中压开关柜和机舱后部中压变压器高压侧，从最上节塔筒内悬垂，电缆随机舱转动而扭转，下面固定在塔筒内壁连接至塔底变频开关柜，电缆必须承受机舱迎风时的扭转，需要进一步提高耐扭性能，才能增加电缆和风机的使用寿命。此外由于敷设环境的限制，电缆散热不充分，容易加速绝缘层的老化，影响电缆寿命。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种耐扭电缆材料及其制备方法，解决
技术介绍
中风力发电电缆不耐扭的问题。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种耐扭电缆材料，其特征在于：按质量份计，三元乙丙橡胶100份，丁基橡胶15份，硫化剂3
‑
5份，炭黑20
‑
35份，硬脂酸锌2份，防老剂RD 1
‑
2份，防老剂4020 2
‑
3份，（3
‑
三甲氧基甲硅烷基丙基）二乙烯三胺接枝X@GO 5
‑
15份；其中：X=La、Ce。
[0005]进一步地，所述（3
‑
三甲氧基甲硅烷基丙基）二乙烯三胺接枝X@GO的制备方法如下：X@GO与（3
‑
三甲氧基甲硅烷基丙基）二乙烯三胺分别分散均匀后，混合并升温至75℃反应7
‑
8h制得。
[0006]进一步地，所述X@GO与（3
‑
三甲氧基甲硅烷基丙基）二乙烯三胺的质量比为1:5。
[0007]进一步地，所述X@GO的制备方法如下：氧化石墨烯分散后，添加XCl3·
3H2O于其中并搅拌，调节pH值至10，继续搅拌3h，过滤后在60℃下干燥制得X@GO。
[0008]进一步地，所述氧化石墨烯与XCl3·
3H2O的质量比为1:1。
[0009]进一步地，将三元乙丙橡胶、丁基橡胶、硫化剂、炭黑、硬脂酸锌、防老剂RD、防老剂4020、3
‑
三甲氧基甲硅烷基丙基）二乙烯三胺接枝X@GO混合均匀后，升温至100
‑
125℃混炼8
‑
10分钟，降温至60℃出片，随后在150
‑
165℃下热压硫化8
‑
12分钟。
[0010]进一步地，将三元乙丙橡胶、丁基橡胶、硫化剂、炭黑、硬脂酸锌、防老剂RD、防老剂4020、3
‑
三甲氧基甲硅烷基丙基）二乙烯三胺接枝X@GO、半胱氨酸混合均匀后，升温至100
‑
125℃混炼8
‑
10分钟，紫外光辐照10
‑
30秒以达到交联。
[0011]进一步地，混炼完成后，按照检测或生产的需求将其制成标准检测样片或包覆内
芯挤出成型后，再进行紫外光辐照10
‑
30秒以达到交联。
[0012]进一步地，包覆内芯挤出成型后，先通过热风硫化箱将电缆的表皮进行初步硫化，再进行紫外光辐照10
‑
30秒以达到完全交联，可节约能源消耗和紫外辐照时间。
[0013]进一步地，所述半胱氨酸添加量为5
‑
10份。
[0014]进一步地，所述紫外光的主波长为200
‑
400nm，光强为400
‑
4000mW/cm2。
[0015]与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：1、由于较高的比表面积，氧化石墨烯（GO）直接加入橡胶基材中容易团聚，成为应力集中点，直接恶化材料的力学性能。由于氧化石墨烯表面有较多的羟基和羰基，其中羟基可以同（3
‑
三甲氧基甲硅烷基丙基）二乙烯三胺枝端的硅氧基反应接枝，而羰基则可同（3
‑
三甲氧基甲硅烷基丙基）二乙烯三胺中的
‑
NH基团反应（以C
‑
N键的方式接枝），既促进了氧化石墨烯的分散，同时大幅度地去除了氧化石墨烯表面的含氧基团，减少了活性氧的产生，赋予了橡胶在长期热环境下使用时依然具有较好的抗老化能力和耐扭能力。
[0016]2、混炼时加入半胱氨酸，羧基可同镧等金属离子络合，也可同（3
‑
三甲氧基甲硅烷基丙基）二乙烯三胺上的胺基、氧化石墨烯上未完全反应的羟基结合，其羧基端可同氧化石墨烯表面的羟基接枝，巯基端在高温/紫外/辐照的作用下接枝于高分子链上的双键基团，提升氧化石墨烯的分散效果，减少含氧基团提升抗老化能力和耐扭能力。
[0017]3、添加镧、铈等稀土元素并负载于氧化石墨烯的表面，一方面金属原子表面可提供一定的羟基位点提升接枝度，另外方面依托其优异的抑烟性能，降低电缆产品的燃烧发烟量。
[0018]具体实施方式
[0019]为使本专利技术实现的技术手段、区别特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本专利技术。
[0020]本专利技术实施例中所用的各种原料和试剂如无特别说明均为市售购买，份数无特殊说明均为质量份。
[0021]本申请所述的电缆包括：由动力线芯导体、导体屏蔽、绝缘、绝缘屏蔽层组成中压绝缘线芯; 由地线芯导体、高导电率高分子复合绝缘体组成的地线芯; 3 个中压绝缘线芯、3 个地线芯与专用半导电填充绞合成缆芯，并用半导电橡胶带进行紧密扎紧，称为内芯，最终挤制填充、外护套。本申请的材料用于外护套，也叫绝缘层，用于包覆前述内芯。
[0022]检测方法：在标准实验室环境下（23℃，55%）硬度测试参照GB/T 531.1执行，拉伸强度、断裂伸长率等参数参照GB/T 528执行，压缩永久变形参照GB/T 7759.1执行，垂直燃烧级和极限氧指数参照GB/T 10707执行，烟密度等级参照GB 8624执行，表面质量判定采用肉眼观察室温下停放14天的胶片表面是否喷霜的方法，低温试验参照GB/T 15256执行，热老化试验参照GB/T 3512执行。
[0023]电缆的耐扭性能参照NB/T31036规定的旋转度达
±
1440
°
的常温10000次、低温5000次抗扭转试验，抗扭转试验后，电缆导体、绝缘、绝缘编织屏蔽、缆芯、电缆外观均应无开裂和扭断现象，施加2.5U0交流试验电压30min，线芯不击穿，按GB/T3048.12进行局部放电试验，在1.73U0时放电等级应不超过20pC。
[0024]La@GO的制备：市售氧化石墨烯1g加入至250ml甲醇溶液中超声分散15分钟后，添加1g的LaCl3·<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耐扭电缆材料，其特征在于：按质量份计，三元乙丙橡胶100份，丁基橡胶15份，硫化剂3
‑
5份，炭黑20
‑
35份，硬脂酸锌2份，防老剂RD 1
‑
2份，防老剂4020 2
‑
3份，（3
‑
三甲氧基甲硅烷基丙基）二乙烯三胺接枝X@GO 5
‑
15份；其中：X=La、Ce。2.根据权利要求1所述的一种耐扭电缆材料，其特征在于：所述（3
‑
三甲氧基甲硅烷基丙基）二乙烯三胺接枝X@GO的制备方法如下：X@GO与（3
‑
三甲氧基甲硅烷基丙基）二乙烯三胺分别分散均匀后，混合并升温至75℃反应7
‑
8h制得。3.根据权利要求2所述的一种耐扭电缆材料，其特征在于：所述X@GO与（3
‑
三甲氧基甲硅烷基丙基）二乙烯三胺的质量比为1:5。4.根据权利要求2所述的一种耐扭电缆材料，其特征在于：所述X@GO的制备方法如下：氧化石墨烯分散后，添加XCl3·
3H2O于其中并搅拌，调节pH值至10，继续搅拌3h，过滤后在60℃下干燥制得X@GO。5.根据权利要求4所述的一种耐扭电缆材料，其特征在于：所述氧化石墨烯与XCl3·
3H2O的质量比为1:1。6.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘义林，袁康杰，王军华，毛润东，汪丹虹，
申请(专利权)人：台州耘智科技有限公司，
类型：发明
国别省市：