一種煤礦電纜用復(fù)合絕緣材料的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電纜絕緣材料，屬于化工技術(shù)領(lǐng)域，具體的說是一種煤礦電纜用復(fù)合絕緣材料。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，國內(nèi)煤礦電纜用絕緣材料均為由三元乙丙橡膠或聚烯烴彈性體(Ρ0Ε)作為單一主體材料制作而成。三元乙丙橡膠作為煤礦電纜絕緣的主體材料，其性能特點(diǎn):(1)性價(jià)比高，生膠密度只有0.86?0.90kg/m3，是生膠密度最輕的常用橡膠；且可大量填充以降低膠料成本。(2)優(yōu)異的耐老化特性，耐天候、耐臭氧、耐日光、耐熱氧、耐水、耐水蒸氣、耐紫外線、耐輻射等老化性能。(3)優(yōu)異的耐化學(xué)藥品特性，耐酸、堿、洗滌劑、動(dòng)植物油、醇、酮等；杰出的耐水、耐過熱水、耐水蒸氣性能；耐極性油性能。(4)優(yōu)良的絕緣性能，體積電阻率1016Ω.cm、擊穿電壓30?40MV/m、介電常數(shù)(lkHz，20°C )2.27。(5)適用溫度范圍廣，最低使用溫度-40?-60°C，可長期在-60°C?135°C條件下使用。雖然三元乙丙橡膠作為絕緣材料性能優(yōu)異，但由于三元乙丙橡膠價(jià)格高，單獨(dú)以其作為電纜絕緣的主體材料，產(chǎn)品成本比較高，且機(jī)械性能較差，拉伸強(qiáng)度低，永久變形較大，擠出工藝性能差。聚烯烴彈性體(Ρ0Ε)是以茂金屬為催化劑的具有窄相對分子質(zhì)量分布和均勻的短支鏈分布的熱塑性彈性體。Ρ0Ε分子結(jié)構(gòu)與三元乙丙橡膠(EPDM)相似，因此Ρ0Ε也具有耐熱氧老化、耐臭氧老化、耐化學(xué)介質(zhì)等優(yōu)異性能。通過對Ρ0Ε進(jìn)行交聯(lián)，材料的耐熱溫度被提高，永久變形減小，拉伸強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度等主要力學(xué)性能都有很大程度的提高。聚合物的微觀結(jié)構(gòu)決定其宏觀性能，一方面它有很窄的相對分子質(zhì)量分布和短支鏈，因而具有優(yōu)異的物理機(jī)械性能(高彈性、高強(qiáng)度、高伸長率)和良好的低溫性能；又由于其分子鏈?zhǔn)秋柡偷?，所含叔碳原子相對較少，因而具有優(yōu)異的耐熱老化和抗紫外線性能；窄的相對分子質(zhì)量分布使材料在注射和擠出過程中不易產(chǎn)生撓曲。另一方面，可以控制在聚合物線型短支鏈支化結(jié)構(gòu)中引入長支鏈，從而改善聚合物的加工流變性能，還可以提高材料的透明度。因此，也可以作為絕緣材料的主體材料，單獨(dú)使用聚烯烴彈性體(Ρ0Ε)作為絕緣材料的主體材料，其產(chǎn)品電氣性能較差，體積電阻率低，耐壓性能差，彈性差，耐熱氧老化、耐臭氧老化性能與三元乙丙橡膠相比有一定差距。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，研究開發(fā)一種具有較好的耐臭氧老化、耐熱氧老化等性能，且彈性好、永久變形減小、拉伸強(qiáng)度高、壓延加工性能好、成本低的煤礦電纜用復(fù)合絕緣材料。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案是:該煤礦電纜用復(fù)合絕緣材料，其特征在于，制成有效成分所涉及的原料及重量份配比為:三元乙丙橡膠、40-60份，聚烯烴彈性體、60-40份，煅燒高嶺土、60-90份，氧化鋅、5-10份，偶聯(lián)劑A-172、、1-3份，石錯(cuò)、2-4份，防老劑、3-10份，石錯(cuò)油、6-12份，聚乙烯蠟、0.5-1份，硬脂酸、0.5-1份，硫化劑、2-10份。
[0005]將所取的三元乙丙橡膠、聚烯烴彈性體混合后，進(jìn)入密煉機(jī)塑煉，塑煉2-3分鐘，加入氧化鋅、防老劑、偶聯(lián)劑、石蠟、硬脂酸、聚乙烯蠟進(jìn)行混合，然后加入煅燒高嶺土進(jìn)行混合，再加入石蠟油(在填充劑、補(bǔ)強(qiáng)劑吃料后加入)進(jìn)行混合，最后加入硫化劑混合，進(jìn)入開煉機(jī)薄通下片形成煤礦電纜用復(fù)合絕緣材料。
[0006]在上述煤礦電纜用復(fù)合絕緣材料配方所涉及的有效成分中:
三元乙丙橡膠乙烯、丙烯和少量的非共軛二烯烴的共聚物，因其主鏈?zhǔn)怯苫瘜W(xué)穩(wěn)定的飽和烴組成，只在側(cè)鏈中含有不飽和雙鍵，故其抗熱，光，氧氣，耐臭氧、耐候等耐老化性能優(yōu)異，三元乙丙本質(zhì)上是無極性的，對極性溶液和化學(xué)物具有抗性，吸水率低，具有良好的絕緣特性。
[0007]聚烯烴彈性體分子結(jié)構(gòu)與三元乙丙橡膠(EPDM)相似，具有耐老化、耐臭氧、耐化學(xué)介質(zhì)等優(yōu)異性能，通過對聚烯烴彈性進(jìn)行交聯(lián)，材料的耐熱溫度被提高，永久變形減小，拉伸強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度等主要力學(xué)性能都有很大程度的提高。
[0008]煅燒高嶺土是一種無機(jī)非金屬的混合物，是將高嶺土在煅燒爐中燒結(jié)到一定的溫度和時(shí)間，使其的物理化學(xué)性能產(chǎn)生一定的變化，其結(jié)合水含量減少，二氧化硅和三氧化鋁含量均增大，活性點(diǎn)增加，結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，粒徑較小且均勻，填充膠料的拉伸強(qiáng)度提高。
[0009]氧化鋅為白色粉末或六角晶系結(jié)晶體，無嗅無味，無砂性，受熱變?yōu)辄S色，用作橡膠或電纜的補(bǔ)強(qiáng)劑，以使橡膠具有良好的耐腐蝕性，抗撕裂性和彈性。也用作橡膠的硫化活化劑，白色橡膠的著色劑和填料。
[0010]防老劑俗稱2，2，4_三甲基-1，外觀為琥珀色至棕色片狀，以苯胺和丙酮為原料，甲苯為脫水劑，鹽酸為催化劑，于溫度130-140°C下縮聚，經(jīng)中和水洗、常壓蒸餾、減壓蒸餾、切片、即得成品。具有防止或抑制諸如氧、熱、光、臭氧、機(jī)械應(yīng)力、重金屬離子等因素破壞制品性能、延長制品儲(chǔ)存和使用壽命的配合劑。
[0011]硅烷偶聯(lián)劑A-172是乙烯基三(β -甲氧基乙氧基)硅烷，具有雙功能分子，即可和無機(jī)填料反應(yīng)，也可和有機(jī)高分子反應(yīng)，可提高其機(jī)械性能，與無機(jī)填料結(jié)合，使填料表面疏水化，可提高填料和聚合物的相容性，從而使分散性更好，熔融粘度降低，填充橡膠的加工更容易。
[0012]石蠟為顆粒狀白色固體，化學(xué)穩(wěn)定性好，含油量適中，具有良好的防潮和絕緣性能，可塑性好。
[0013]硬脂酸即十八烷酸，分子式C18H3602，有助于防止加工過程中的〃焦化〃現(xiàn)象，用作硫化活性劑，也可用作增塑劑和軟化劑。
[0014]聚乙稀錯(cuò)分子量為1500-25000的低分子量聚乙稀或部分氧化的低分子量聚乙烯，其呈顆粒狀、白色粉末、塊狀以及乳白色蠟狀。具有優(yōu)良的耐寒性、耐熱性、耐化學(xué)性和耐磨性，增加產(chǎn)品的光澤和加工性能。
[0015]石蠟油是一種礦物油，是從原油分餾中所得到的無色無味的混合物。石蠟油的特性芳烴含量低，可減少硫化劑的消耗，從而降低成本。石蠟油的低芳香烴含量和低揮發(fā)性相配合在三元乙丙橡膠中提高了橡膠的抗氧化降解性能、低揮發(fā)性有助于防止老化收縮，并且有利于改善制品的不良外觀(如粗糙、有氣泡)，這兩種特性有利于延長橡膠制品的使用壽命ο
[0016]硫化劑能使橡膠分子鏈起交聯(lián)反應(yīng)，使線形分子形成立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，可塑性降低，彈性強(qiáng)度增加的物質(zhì)。能防止硫化返原，改善耐熱性，降低生熱，耐老化，提高橡膠與簾子線粘合力和硫化膠模量。
[0017]在配方中的作用:由于煤礦電纜用絕緣材料要求其在任何情況下都具有絕緣性能好、強(qiáng)度高、彈性好等特點(diǎn)，再獲得其作為絕緣材料優(yōu)異性能情況下，為降低材料成本，結(jié)合三元乙丙橡膠和聚烯烴彈性體兩種材料性能特點(diǎn)，本發(fā)明采用三元乙丙橡膠和聚烯烴彈性體為主體材料的復(fù)合材料作為煤礦電纜用絕緣材料，具有較好的耐臭氧老化、耐熱氧老化等性能，且彈性好、永久變形減小、拉伸強(qiáng)度高、壓延加工性能好、成本低等特點(diǎn)。其中:三元乙丙本質(zhì)上是無極性的，作為絕緣橡膠的主體材料在配方中具有其抗熱，光，氧氣，耐臭氧、耐候等，對極性溶液和化學(xué)物具有抗性，吸水率低，具有良好的絕緣特性。通過對聚烯烴彈性進(jìn)行交聯(lián)，材料的耐熱溫度被提高，永久變形減小，拉伸強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度等，同時(shí)具有耐老化、耐臭氧、耐化學(xué)介質(zhì)等優(yōu)異性能性能都有很大程度的提高。煅燒高嶺土提高填充膠料的拉伸強(qiáng)度。氧化鋅用作橡膠的補(bǔ)強(qiáng)劑，以使橡膠具有良好的耐腐蝕性，抗撕裂性和彈性，也用作橡膠的硫化活化劑。防老劑具有防止或抑制諸如氧、熱、光、臭氧、機(jī)械應(yīng)力、重金屬尚子等因素破壞制品性能、延長制品儲(chǔ)存和使用壽命。娃燒偶聯(lián)劑A-172可提尚I父料機(jī)械性能，與無機(jī)填料結(jié)合，使填料表面疏水化，可提高填料和聚合物的相容性，從而使分散性更好，熔融粘度降低，填充橡膠的加工更容易。石蠟具