一种电缆用高耐老化橡胶护套及其制备方法与流程
1.本发明涉及电缆技术领域，具体的，涉及一种电缆用高耐老化橡胶护套及其制备方法。
背景技术：
2.电缆护套是保护电缆免受外界各种物理和化学损伤的部件，电缆护套常用的橡胶有天然橡胶、氯丁橡胶、三元乙丙橡胶、丁苯橡胶、氯化聚乙烯等，这些橡胶中氯化聚乙烯是由聚乙烯经氯化改性得到的一种含氯聚合物，由于氯化聚乙烯主链的饱和性及所含的氯原子，使其具有良好的抗撕裂性和耐油性、耐电晕性以及阻燃性等，在市场上更受青睐。
3.但是氯化聚乙烯橡胶电缆护套在户外长时间使用时，会因氧、高温、低温等的影响而发生老化进而导致电缆护套变形、开裂，影响其使用。因此，急需开发一种电缆用高耐老化橡胶护套，以解决上述问题。
技术实现要素：
4.本发明提出一种电缆用高耐老化橡胶护套及其制备方法，解决了现有技术中氯化聚乙烯电缆护套长时间使用易老化变形、开裂的问题。
5.本发明的技术方案如下：本发明提出了一种电缆用高耐老化橡胶护套，包括以下重量份的组分：氯化聚乙烯树脂100份，白炭黑 15-20份，聚酰亚胺改性纳米硫酸钡 10-15份，增塑剂24-32份，硅烷偶联剂0.5-1份，硫化剂2-4份，促进剂1-1.5份，阻燃剂20-30份。
6.作为进一步的技术方案，所述聚酰亚胺改性纳米硫酸钡由以下方法制备：将纳米硫酸钡加入聚酰亚胺乳液中，搅拌1-2小时，水洗、烘干，得到聚酰亚胺改性纳米硫酸钡。
7.作为进一步的技术方案，所述聚酰亚胺改性纳米硫酸钡中，聚酰亚胺与纳米硫酸钡的质量比为1：30。
8.作为进一步的技术方案，所述聚酰亚胺改性纳米硫酸钡中，聚酰亚胺为低分子量聚酰亚胺和/或高分子量聚酰亚胺。
9.作为进一步的技术方案，当所述聚酰亚胺为低分子量聚酰亚胺和高分子量聚酰亚胺时，高分子量聚酰亚胺的添加量为低分子量聚酰亚胺质量的5%。
10.作为进一步的技术方案，所述低分子量聚酰亚胺的分子量为1500，所述高分子量聚酰亚胺的分子量为50000-80000。
11.作为进一步的技术方案，所述增塑剂为对苯二甲酸二辛脂和/或己二酸二丁基二甘酯，所述阻燃剂为氢氧化镁和/或三氧化二锑。
12.作为进一步的技术方案，所述硫化剂为过氧化二异甲苯，所述促进剂为三烯丙基异氰脲酸酯，所述硅烷偶联剂为乙烯基三(β-甲氧基乙氧基) 硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷中的一种。
13.本发明还提出了所述电缆用高耐老化橡胶护套的制备方法，包括以下步骤：
s1、将氯化聚乙烯树脂在密炼机中塑炼，得到塑炼料；s2、将塑炼料与白炭黑、聚酰亚胺改性纳米硫酸钡、增塑剂、硅烷偶联剂、促进剂、阻燃剂投入密炼机中混炼，再加入硫化剂，混炼后得到混炼胶料；s3、将混炼胶料送入开炼机炼胶，切割下片、冷却，得到电缆用高耐老化橡胶护套。
14.本发明的工作原理及有益效果为：1、本发明中，通过在橡胶护套中加入纳米硫酸钡来提高橡胶护套的耐老化性能，在加入纳米硫酸钡前，先采用聚酰亚胺对纳米硫酸钡进行改性，使聚酰亚胺包覆在纳米硫酸钡表面，利用聚酰亚胺与氯化聚乙烯之间的相容性改善纳米硫酸钡在橡胶护套中的分散性，从而更有效的发挥纳米硫酸钡对橡胶护套的耐老化改性效果，使得制备的橡胶护套在空气箱热老化试验（100℃、7d）后的拉伸强度保持率高至93.2%-98.2%，断裂伸长率保持率高至95.8%-98.6%，远超标准的要求。
15.2、本发明中，通过在橡胶护套中加入聚酰亚胺改性纳米硫酸钡，还显著提高了橡胶护套的机械性能，使制备的橡胶护套的拉伸强度高至21.6-25.1mpa，断裂伸长率高至529%-655%。
16.3、聚酰亚胺改性纳米硫酸钡中，低分子量的聚酰亚胺与高分子量的聚酰亚胺协同，进一步提高了橡胶护套的耐老化性能。
具体实施方式
17.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他实施例，都涉及本发明保护的范围。
18.下述实施例及对比例中，低分子量聚酰亚胺的分子量为1500，高分子量聚酰亚胺的分子量为50000-80000，氯化聚乙烯中氯含量为36%。
19.实施例1一种电缆用高耐老化橡胶护套，包括以下重量份的组分：氯化聚乙烯树脂100份，白炭黑 15份，聚酰亚胺改性纳米硫酸钡10份，对苯二甲酸二辛脂21份，己二酸二丁基二甘酯3份，乙烯基三(β-甲氧基乙氧基) 硅烷0.5份，过氧化二异甲苯2份，三烯丙基异氰脲酸酯1份，氢氧化镁20份；其制备方法包括以下步骤：s1、将氯化聚乙烯树脂在密炼机70℃中塑炼5min，得到塑炼料；s2、将塑炼料与白炭黑、聚酰亚胺改性纳米硫酸钡、对苯二甲酸二辛脂、己二酸二丁基二甘酯、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基) 硅烷、三烯丙基异氰脲酸酯、氢氧化镁投入密炼机中混炼10min，再加入过氧化二异甲苯，混炼2min，得到混炼胶料；s3、将混炼胶料送入开炼机炼胶，切割下片、冷却，得到电缆用高耐老化橡胶护套；其中，聚酰亚胺改性纳米硫酸钡由以下方法制备：将2.5g聚氧乙烯醚溶解在100ml水中，得到聚氧乙烯醚水溶液，加热至45℃，向加热后的聚氧乙烯醚水溶液中滴入10ml含10g聚酰亚胺的二甲基甲酰胺溶液，搅拌均匀，冷却得到聚酰亚胺乳液，将纳米硫酸钡加入聚酰亚胺乳液中，搅拌1.5小时，烘干，得到聚酰亚胺改性纳米硫酸钡，其中，聚酰亚胺与纳
米硫酸钡的质量比为1：30，聚酰亚胺为低分子量聚酰亚胺和高分子量聚酰亚胺的混合物，且高分子量聚酰亚胺的添加量为低分子量聚酰亚胺质量的5%。
20.实施例2一种电缆用高耐老化橡胶护套，包括以下重量份的组分：氯化聚乙烯树脂100份，白炭黑 15份，聚酰亚胺改性纳米硫酸钡10份，对苯二甲酸二辛脂21份，己二酸二丁基二甘酯3份，乙烯基三(β-甲氧基乙氧基) 硅烷0.5份，过氧化二异甲苯2份，三烯丙基异氰脲酸酯1份，氢氧化镁20份，聚酰亚胺改性纳米硫酸钡中，聚酰亚胺为低分子量聚酰亚胺和高分子量聚酰亚胺的混合物，且高分子量聚酰亚胺的添加量为低分子量聚酰亚胺质量的4%；聚酰亚胺改性纳米硫酸钡以及电缆用高耐老化橡胶护套的制备方法均同实施例1。
21.实施例3一种电缆用高耐老化橡胶护套，包括以下重量份的组分：氯化聚乙烯树脂100份，白炭黑 15份，聚酰亚胺改性纳米硫酸钡10份，对苯二甲酸二辛脂21份，己二酸二丁基二甘酯3份，乙烯基三(β-甲氧基乙氧基) 硅烷0.5份，过氧化二异甲苯2份，三烯丙基异氰脲酸酯1份，氢氧化镁20份，聚酰亚胺改性纳米硫酸钡中，聚酰亚胺为低分子量聚酰亚胺和高分子量聚酰亚胺的混合物，且高分子量聚酰亚胺的添加量为低分子量聚酰亚胺质量的6%；聚酰亚胺改性纳米硫酸钡以及电缆用高耐老化橡胶护套的制备方法均同实施例1。
22.实施例4一种电缆用高耐老化橡胶护套，包括以下重量份的组分：氯化聚乙烯树脂100份，白炭黑 15份，聚酰亚胺改性纳米硫酸钡10份，对苯二甲酸二辛脂21份，己二酸二丁基二甘酯3份，乙烯基三(β-甲氧基乙氧基) 硅烷0.5份，过氧化二异甲苯2份，三烯丙基异氰脲酸酯1份，氢氧化镁20份，聚酰亚胺改性纳米硫酸钡中，聚酰亚胺为高分子量聚酰亚胺；聚酰亚胺改性纳米硫酸钡以及电缆用高耐老化橡胶护套的制备方法均同实施例1。
23.实施例5一种电缆用高耐老化橡胶护套，包括以下重量份的组分：氯化聚乙烯树脂100份，白炭黑 15份，聚酰亚胺改性纳米硫酸钡10份，对苯二甲酸二辛脂21份，己二酸二丁基二甘酯3份，乙烯基三(β-甲氧基乙氧基) 硅烷0.5份，过氧化二异甲苯2份，三烯丙基异氰脲酸酯1份，氢氧化镁20份，聚酰亚胺改性纳米硫酸钡中，聚酰亚胺为低分子量聚酰亚胺；聚酰亚胺改性纳米硫酸钡以及电缆用高耐老化橡胶护套的制备方法均同实施例1。
24.实施例6一种电缆用高耐老化橡胶护套，包括以下重量份的组分：氯化聚乙烯树脂100份，白炭黑 18份，聚酰亚胺改性纳米硫酸钡12份，己二酸二丁
基二甘酯28份，乙烯基三乙氧基硅烷0.6份，过氧化二异甲苯3份，三烯丙基异氰脲酸酯1.2份，三氧化二锑25份；聚酰亚胺改性纳米硫酸钡中，聚酰亚胺为低分子量聚酰亚胺和高分子量聚酰亚胺的混合物，且高分子量聚酰亚胺的添加量为低分子量聚酰亚胺质量的5%。
25.聚酰亚胺改性纳米硫酸钡以及电缆用高耐老化橡胶护套的制备方法均同实施例1。
26.实施例7一种电缆用高耐老化橡胶护套，包括以下重量份的组分：氯化聚乙烯树脂100份，白炭黑20份，聚酰亚胺改性纳米硫酸钡15份，对苯二甲酸二辛脂32份，乙烯基三甲氧基硅烷1份，过氧化二异甲苯4份，三烯丙基异氰脲酸酯1.5份，氢氧化镁10份，三氧化二锑20份；聚酰亚胺改性纳米硫酸钡中，聚酰亚胺为低分子量聚酰亚胺和高分子量聚酰亚胺的混合物，且高分子量聚酰亚胺的添加量为低分子量聚酰亚胺质量的5%。
27.聚酰亚胺改性纳米硫酸钡以及电缆用高耐老化橡胶护套的制备方法均同实施例1。
28.对比例1与实施例1的区别仅在于将聚酰亚胺改性纳米硫酸钡替换为质量比为1：30的聚酰亚胺与纳米硫酸钡的混合物。
29.对比例2与实施例1的区别仅在于将聚酰亚胺改性纳米硫酸钡替换为纳米硫酸钡。
30.对实施例1-7及对比例1-2的橡胶护套进行如下性能测试：（1）机械性能：按照gb/t2951.11-2008《电缆和光缆绝缘和护套材料通用试验方法第11部分：通用试验方法—厚度和外形尺寸测量—机械性能试验》中规定的方法测试样品的拉伸强度和断裂伸长率；（2）耐老化性能：按照gb/t2951.12-2008《电缆和光缆绝缘和护套材料通用试验方法第12部分：通用试验方法-热老化试验方法》中规定的方法进行耐老化试验，并测试各试样老化后的拉伸强度和断裂伸长率，计算各试样老化后的拉伸强度保持率和断裂伸长率保持率；结果见下表：表1实施例1-7及对比例1-2的橡胶护套的机械性能和耐老化性能
标准要求为nema wc58《矿和类似用便携和动力供电电缆》中的要求。
31.从上表中数据可以看出，实施例1-7的橡胶护套的拉伸强度高至21.6-25.1mpa，断裂伸长率高至529%-655%，耐老化后的拉伸强度保持率高至93.2%-98.2%，断裂伸长率保持率高至95.8%-98.6%，远高于标准要求，说明本发明通过对橡胶护套的配方进行优化设计，显著提高了橡胶护套的机械性能和耐老化性能。
32.与对比例1、2相比，实施例1的橡胶护套的机械性能和耐老化性能均提高，说明与直接加入聚酰亚胺和纳米硫酸钡相比，先将聚酰亚胺对纳米硫酸钡进行改性处理，将聚酰亚胺包覆在纳米硫酸钡的表面，可以显著促进纳米硫酸钡在橡胶护套中的分散均匀性，从而促进纳米硫酸钡作用的发挥，显著提高橡胶护套的机械性能和耐老化性。
33.与实施例4、实施例5相比，实施例1的橡胶护套耐老化性能更好，说明高分子量聚酰亚胺与低分子量聚酰亚胺协同作用，进一步提高了橡胶护套和耐老化性能。
34.以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
技术特征：
1.一种电缆用高耐老化橡胶护套，其特征在于，包括以下重量份的组分：氯化聚乙烯树脂100份，白炭黑 15-20份，聚酰亚胺改性纳米硫酸钡 10-15份，增塑剂24-32份，硅烷偶联剂0.5-1份，硫化剂2-4份，促进剂1-1.5份，阻燃剂20-30份。2.根据权利要求1所述的一种电缆用高耐老化橡胶护套，其特征在于，所述聚酰亚胺改性纳米硫酸钡由以下方法制备：将纳米硫酸钡加入聚酰亚胺乳液中，搅拌均匀后烘干，得到聚酰亚胺改性纳米硫酸钡。3.根据权利要求1所述的一种电缆用高耐老化橡胶护套，其特征在于，所述聚酰亚胺改性纳米硫酸钡中，聚酰亚胺与纳米硫酸钡的质量比为1：30。4.根据权利要求1所述的一种电缆用高耐老化橡胶护套，其特征在于，所述聚酰亚胺改性纳米硫酸钡中，聚酰亚胺为低分子量聚酰亚胺和/或高分子量聚酰亚胺。5.根据权利要求4所述的一种电缆用高耐老化橡胶护套，其特征在于，当所述聚酰亚胺为低分子量聚酰亚胺和高分子量聚酰亚胺时，高分子量聚酰亚胺的添加量为低分子量聚酰亚胺质量的5%。6.根据权利要求4所述的一种电缆用高耐老化橡胶护套，其特征在于，所述低分子量聚酰亚胺的分子量为1500，所述高分子量聚酰亚胺的分子量为50000-80000。7.根据权利要求1所述的一种电缆用高耐老化橡胶护套，其特征在于，所述增塑剂为对苯二甲酸二辛脂和/或己二酸二丁基二甘酯，所述阻燃剂为氢氧化镁和/或三氧化二锑。8. 根据权利要求1所述的一种电缆用高耐老化橡胶护套，其特征在于，所述硫化剂为过氧化二异甲苯，所述促进剂为三烯丙基异氰脲酸酯，所述硅烷偶联剂为乙烯基三(β-甲氧基乙氧基) 硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷中的一种。9.根据权利要求1-8任意一项所述的一种电缆用高耐老化橡胶护套的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：s1、将氯化聚乙烯树脂在密炼机中塑炼，得到塑炼料；s2、将塑炼料与白炭黑、聚酰亚胺改性纳米硫酸钡、增塑剂、硅烷偶联剂、促进剂、阻燃剂投入密炼机中混炼，再加入硫化剂，混炼后得到混炼胶料；s3、将混炼胶料送入开炼机炼胶，切割下片、冷却，得到电缆用高耐老化橡胶护套。
技术总结
本发明涉及电缆技术领域，提出了一种电缆用高耐老化橡胶护套及其制备方法，所述电缆用高耐老化橡胶护套，包括以下重量份的组分：氯化聚乙烯树脂100份，白炭黑15-20份，聚酰亚胺改性纳米硫酸钡10-15份，增塑剂24-32份，硅烷偶联剂0.5-1份，硫化剂2-4份，促进剂1-1.5份，阻燃剂20-30份。通过上述技术方案，解决了现有技术中氯化聚乙烯电缆护套长时间使用易老化变形、开裂的问题。开裂的问题。
