一种硅橡胶耐高温电缆及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种硅橡胶耐高温电缆及其制备方法，电缆由内向外依次包括导体、电缆绝缘层和电缆护套层，电缆绝缘层采用改性甲基苯基乙烯基硅橡胶制成，电缆护套层采用改性HDPE制成。其中，改性甲基苯基乙烯基硅橡胶侧链含有苯基，提升了硅橡胶耐高低温性能，纳米氧化铁和纳米氧化锌作为耐热助剂发挥协同配合作用，提升了硅橡胶的耐热性能，耐漏电起痕剂的添加抑制了硅橡胶电痕的发生和发展，提升了硅橡胶的安全性能，此法制备出的耐高温电缆工艺简单、易于工业化生产；电缆护套层是由ZnO对HDPE进行改性所得，HDPE本身就是耐热抗寒、化学性能稳定、高刚性高韧性的可循环材料，添加ZnO后可以有效提升HDPE的抗老化性能。ZnO后可以有效提升HDPE的抗老化性能。

【技术实现步骤摘要】
一种硅橡胶耐高温电缆及其制备方法


[0001]本专利技术涉及电缆制造的
，具体涉及一种硅橡胶耐高温电缆及其制备方法。

技术介绍

[0002]电缆是一种电能或信号传输装置，通常是由几根或几组导线组成，每根或每组导线之间相互绝缘，并常围绕着一根中心扭成，整个外面包有高度绝缘的覆盖层，电缆具有内通电、外绝缘的特征。电缆一般由中心导体、电缆绝缘层和电缆护套层组成。电缆被广泛应用于城市电网中，硅橡胶最显著的特点是耐热性，因此被广泛用于高温场合。然而，随着大气污染日益严重，电力电气设备的运行电压等级也在不断提升，这使得硅橡胶绝缘材料的工作环境更为严苛且多样化；硅橡胶虽然具有独特的电气绝缘特性，但与传统的电瓷和玻璃等无机绝缘材料相比，有机硅橡胶分子链上原子通过共价键结合，键合力相对较弱，并且硅橡胶分子链存在大量碳氢键，这使得硅橡胶有着特殊的电气破坏现象——漏电起痕破坏。
[0003]中国专利CN 115260640 B提供了一种耐高温电缆绝缘层材料及其制备方法，其中耐热助剂为二氧化硅微球，耐热效果不如金属氧化物Fe2O3，且效果较为单一；中国专利CN 201130549 Y提供了一种耐高温电缆及其制备方法，其中使用改性氟树脂作为电缆绝缘层层，而氟树脂长期使用温度为
‑
80～110℃，硅橡胶在
‑
60～300℃范围内还能保持原有特性，故而此专利中制备出的电缆不如用硅橡胶制备出的电缆耐热性能好；并且在上述专利中并未考虑到硅橡胶的耐漏电起痕性能，而现实情况下硅橡胶绝缘材料在运行过程中一旦发生漏电起痕破坏，其优异的电气绝缘性能将随之丧失，使得电路输送系统存在大量的安全隐患，因此，专利技术一种具有耐漏电起痕性能的耐高温电缆成为一种必要趋势。

技术实现思路

[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种硅橡胶耐高温电缆及其制备方法。可以扩大电缆的工作温度范围，提升电缆的耐高低温、耐漏电起痕、耐老化、耐磨损性能。
[0005]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
[0006]第一方面，本专利技术提供一种硅橡胶耐高温电缆，采用如下的技术方案：
[0007]一种硅橡胶耐高温电缆，由内向外依次包括导体、电缆绝缘层和电缆护套层，所述电缆绝缘层采用改性甲基苯基乙烯基硅橡胶制成，所述改性甲基苯基乙烯基硅橡胶包括以下重量份的原料：甲基苯基乙烯基硅油100
‑
110份，甲氧基硅油1
‑
2份，低粘度羟基硅油3
‑
6份，填料20
‑
50份，甲基三丁酮肟基硅烷5
‑
15份，耐热助剂5
‑
10份，HDK H20白炭黑2
‑
5份，偶联剂5
‑
11份，分散剂1
‑
3份，耐漏电起痕剂2
‑
5份，卡斯特催化剂1
‑
2份。
[0008]进一步地，所述填料由纳米活性碳酸钙、重质碳酸钙和纳米碳酸钙按质量比(1
‑
3):(1
‑
2):(1
‑
5)组成。
[0009]所述耐热助剂为纳米氧化铁和纳米氧化锌按质量比5:7组成。对于硫化胶来说氧
化铁是性质优良的耐热助剂，它能够使硫化胶保持一定的物理机械性能，添加氧化铁使得硫化胶硬度增加幅度不大，具有良好的弹性，对提高硫化胶耐热性作用明显；同时，氧化锌与氧化铁的协同配合作用可更好地发挥硅橡胶的耐热性能，因而氧化铁本身具有较高的氧化性，在高温条件下，氧化铁中的Fe
3+
能通过破坏自由基的链增长来改善硅橡胶的耐热老化能力，即Fe
3+
与R反应生成R
+
和Fe
2+
，Fe
2+
会被空气中的氧气氧化为Fe
3+
而循环利用，R
+
因无法参与连锁反应而消失。氧化铁与氧化锌的添加可在一定的温度范围内阻止链增长反应的持续进行，从而提高苯基硅橡胶耐热空气老化性能，大大扩大苯基硅橡胶的工作温度范围。
[0010]所述偶联剂为正十二烷基三甲氧基硅烷。
[0011]所述分散剂为V966、HY161、CNF
‑
G中的一种。
[0012]所述耐漏电起痕剂由以下方法制备：
[0013]步骤A1、将二异丙胺和丙酮加至装有回流装置、机械搅拌器、温度计和恒压滴液漏斗的500mL四口烧瓶中，然后在机械搅拌条件下滴加3
‑
异氰酸丙基三乙氧基硅烷，逐步升温至40℃，回流反应3h，最后减压蒸馏除去低沸物，制得化合物1。
[0014]步骤A1中控制二异丙胺、丙酮和3
‑
异氰酸丙基三乙氧基硅烷的用量比为50.60g：200mL：123.68g。
[0015]步骤A1中二异丙胺与3
‑
异氰酸丙基三乙氧基硅烷反应生成化合物1，反应式如下：
[0016][0017]步骤A2、将烯丙醇、钛酸四丁酯和甲苯加入装有回流装置、机械搅拌器、温度计和恒压滴液漏斗的500mL四口烧瓶中，室温下机械搅拌5
‑
8min，然后在机械搅拌条件下滴加中间体1，升温至80℃回流反应2h，再在减压条件下继续反应2h，最后减压蒸馏除去低沸物，制得化合物2，化合物2即为耐漏电起痕剂。
[0018]步骤A2中控制烯丙醇、钛酸四丁酯、甲苯和中间体1用量比为151.80g：0.76g：200mL：174.28g。
[0019]步骤A2中烯丙醇与化合物1在交联剂钛酸四丁酯的作用下反应生成化合物2，反应式如下：
[0020][0021]由上式可以得出，耐漏电起痕剂是一种含脲基有机硅化合物，硅橡胶在添加耐漏电起痕剂之后可以抑制侧甲基的氧化，提高热氧稳定性，这是由于体系中脲基受热分解产生异氰酸根，其能与硅橡胶侧甲基氧化所产生的Si
‑
OH发生反应，从而抑制解扣式热降解反应的进行。在干带电弧所产生的热量的作用下，添加含脲基硅烷的改性甲基苯基乙烯基硅橡胶吸热释放出N2、NO2和NH3等惰性气体，起到了良好的熄弧作用，这有利于改性甲基苯基乙烯基硅橡胶在干带电弧放电过程中在表面形成较为致密的陶瓷层，抑制了电痕的发生和
发展。
[0022]该改性甲基苯基乙烯基硅橡胶，包括如下步骤制成：
[0023]步骤B1、室温下在型号为LXNHZ
‑
100的真空捏合机中加入甲基苯基乙烯基硅油、甲氧基硅油、低粘度羟基硅油、耐漏电起痕剂、耐热助剂和分散剂搅拌混合30min，期间将HDK H20白炭黑分4个批次加入，再搅拌10min，然后加入填料搅拌20min，接着边抽真空边搅拌并升温至110
‑
120℃，搅拌3.5h，温度降至室温后，制得基料。
[0024]步骤B2、在型号为MP1500的立轴行星搅拌机中加入基料，室温搅拌5
‑
10min，加入甲基三丁酮肟本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种硅橡胶耐高温电缆，由内向外依次包括导体、电缆绝缘层和电缆护套层，其特征在于，所述电缆绝缘层采用改性甲基苯基乙烯基硅橡胶制成，所述电缆护套层采用改性HDPE制成。2.根据权利要求1所述的一种硅橡胶耐高温电缆，其特征在于，所述改性甲基苯基乙烯基硅橡胶包括以下重量份的原料：甲基苯基乙烯基硅油100
‑
110份，甲氧基硅油1
‑
2份，低粘度羟基硅油3
‑
6份，填料20
‑
50份，甲基三丁酮肟基硅烷5
‑
15份，耐热助剂5
‑
10份，HDKH20白炭黑2
‑
5份，偶联剂5
‑
11份，分散剂1
‑
3份，耐漏电起痕剂2
‑
5份，卡斯特催化剂1
‑
2份。3.根据权利要求2所述的一种硅橡胶耐高温电缆，其特征在于，所述填料由纳米活性碳酸钙、重质碳酸钙和纳米碳酸钙按质量比(1
‑
3):(1
‑
2):(1
‑
5)组成，所述耐热助剂由纳米氧化铁和纳米氧化锌按质量比5:7组成，所述偶联剂为正十二烷基三甲氧基硅烷，所述分散剂为V966、HY161、CNF
‑
G中的一种。4.根据权利要求2所述的一种硅橡胶耐高温电缆，其特征在于，所述耐漏电起痕剂，包括如下步骤制成：步骤A1、将二异丙胺和丙酮加至四口烧瓶中，搅拌条件下滴加3
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异氰酸丙基三乙氧基硅烷，逐步升温至40℃，回流反应3h，最后减压蒸馏除去低沸物，制得化合物1；步骤A2、将烯丙醇、钛酸四丁酯和甲苯加入四口烧瓶中，室温下搅拌5
‑
8min，然后在搅拌条件下滴加中间体1，升温至80℃回流反应2h，再在减压条件下继续反应2h，最后减压蒸馏除去低沸物，制得耐漏电起痕剂。5.根据权利要求4所述的一种硅橡胶耐高温电缆，其特征在于，步骤A1中...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴伟东，吴培林，陈泽帆，
申请(专利权)人：广东澳通特种电缆有限公司，
类型：发明
国别省市：