[發明專利]艦船高載流量低表面溫升電纜護套橡膠及其制造方法

有效

• 申請號: 201310416363.9
• 申請日: 2013-09-13
• 公開（公告）號: CN103467898A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發明（設計）人: 李永江
• 申請（專利權）人: 江蘇遠洋東澤電纜股份有限公司
• 主分類號: C08L31/04
• 分類號: C08L31/04;C08L23/16;C08K13/02;C08K3/22;C08K3/36;C08K3/38;C08K5/18;C08K5/3492;H01B3/28;H01B7/17
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責任公司 32102
• 代理人: 任利國

技術領域

本發明涉及一種電纜，特別涉及一種艦船高載流量低表面溫升電纜護套橡膠。本發明還涉及一種艦船高載流量低表面溫升電纜護套橡膠的制造方法。

背景技術

隨著國家加大對海洋能源開發利用的重視，大批新的船艦被建造，由于船舶航行多為遠洋海域，出海時間久，為此需要減輕艦船的自身重量，增加艦船的有效負載。電纜作為艦船電能傳輸設備，其重量對船舶的負載有著很大的影響。而電纜的重量與導體截面積有關，導體截面積則主要是由載流量決定，而影響載流量的因素除了導體材料和截面積外，還有所用絕緣、護套材料和電纜結構等。由于船用電纜導體均為絞合銅導體，故船用電纜載流量主要是由絕緣、護套材料和電纜結構決定。

現有技術主要是通過提高絕緣和護套材料的額定工作溫度從而提高電纜的載流量，但由于現有材料的熱阻系數較小使得電纜的表面溫度很高，可達110℃，而電纜在狹小的船舶空間內散熱不暢，造成環境溫度升高，又會更加降低電纜的載流量，并且影響周圍其他設施的安全，造成惡性循環。現有橡膠絕緣材料的熱阻系數為6.0?K·m/W，低煙無鹵護套材料的熱阻系數為3.5?K·m/W，不足以降低電纜表面溫升。

發明內容

本發明的首要目的在于，克服現有技術中存在的問題，提供一種艦船高載流量低表面溫升電纜護套橡膠，熱阻系數高，絕熱性能好，在導體截面積相同的情況下，可以提高載流量。

為解決以上技術問題，本發明提供一種艦船高載流量低表面溫升電纜護套橡膠，所述護套橡膠的原料組分及重量含量如下，LEVAPREN?500HV橡膠：10份；三元乙丙橡膠4045M：10份；雙叔丁基過氧異丙基苯：0.6~1份；三聚氰酸三烯丙酯：0.2~0.4份；乙烯基三（β-甲氧基乙氧基）硅烷：0.2~0.5份；硬脂酸：0.5~1份；氫氧化鋁：30~35份；氣相法白炭黑：6~10份；N550炭黑：0.6~1份；聚乙烯蠟：1.5~2.5份；烷基化二苯胺：0.2~0.4份；硼酸鋅：2~5份。

相對于現有技術，本發明取得了以下有益效果：⑴LEVAPREN?500HV橡膠隨著其中醋酸乙烯含量的增加，膠料的可交聯度、耐油性、斷裂伸長率會大幅增加，但醋酸乙烯含量大于55%時LEVAPREN?500HV橡膠的耐高溫性和彈性會下降，影響柔軟性；本發明基于硫化膠料需要具備耐高溫保證電纜的高載流量而選擇LEVAPREN?500HV橡膠；同時LEVAPREN?500HV橡膠的分子結構是飽和的次甲基主鏈，并含有極性側基、非極性次甲基基團和適當的活性，具有高阻燃、耐熱老化、耐油性能，并且可以通過價格低廉的過氧化物進行硫化交聯，但LEVAPREN?500HV橡膠的價格較高。⑵三元乙丙橡膠4045M屬于飽和共聚物，不含有不飽和雙鍵，可用過氧化物硫化，具有優異的耐臭氧老化、耐熱耐氣候性能、加工工藝性能、價格低廉，但耐油性和粘合性差。采用乙華平橡膠LEVAPREN?500HV和三元乙丙橡膠4045M共用可以發揮二者各自的優勢、提高膠料的整體性能，降低成本。⑶采用氫氧化鋁（即水合氧化鋁）作為阻燃劑，其含有3個水分子，在250℃開始分解，釋放出水分子而吸收熱量降低了周圍溫度，釋放出的水蒸氣又起到了稀釋氣相中可燃氣體濃度的作用，生成的三氧化二鋁和燃燒聚合物表面的炭化物結合，形成保護膜，切斷了熱能和氧氣的侵入，起到了阻燃作用。同時水合氧化鋁具有低煙和減少一氧化碳發生的效果，環保清潔。⑷硼酸鋅作為氫氧化鋁的協同阻燃劑即銷煙劑，受熱后不但會釋放結晶水吸收大量熱，限制材料溫度上升，降低護套表面溫度，還能形成氯化硼、氯化鋅覆蓋在材料表面，起到隔熱、隔氧，防止煙氣逸出。⑸采用雙叔丁基過氧異丙基苯即硫化劑BIPB代替傳統的DCP具有明顯的優點：DCP在交聯時產生難聞的氣味，而且留在制品中；BIPB無此缺點；BIPB耐溫等級高，可在比DCP高10℃下進行混煉；BIPB含有兩個過氧鍵，活性氧含量高，用量比DCP少30%；同時BIPB揮發性低，可以避免由甲烷引起的水泡；但BIPB在橡膠混合物中受熱分解產生游離基，引起交聯反應，同時還發生橡膠主鏈上丙烯鏈節的切斷，可以提高硫化橡膠的耐熱性、改善壓縮變形，降低脆化溫度，改善低溫曲撓性能，但BIPB在硫化橡膠時，發生的離子型分解會降低BIPB的利用效率，交聯密度低、機械性能差，老化性差；⑹采用三聚氰酸三烯丙酯即TAC作為共硫化劑，利用TAC共硫化劑存在的不飽和活性基團，迅速與BIPB分解出的游離基反應，形成結構穩定的新的游離基，并繼續參與交聯反應，從而提高BIPB的利用率和交聯效率，提高膠料的硫化速度、交聯密度和拉伸強度，保證硫化膠的綜合性能。⑺烷基化二苯胺即防老劑DDA高效無毒、揮發性小、對熱、光、臭氧所引起的老化有特別的防護作用和抗疲勞作用，尤其對要求在高溫條件下使用的橡膠制品的防老化效果和抗疲勞效果為突出，且與乙華平橡膠LEVAPREN?500HV和三元乙丙橡膠4045M和有著良好的形容性。⑻硬脂酸作為潤滑劑可以起到活性劑和潤滑劑的雙重作用，使硫化劑金屬氧化物具有較大的活性，對炭黑N550在膠料中的分散性更好，同時具有脫模劑的作用，利于膠料與模具不粘連；也可改進絕緣料的加工工藝性能，提高加工速率，同時可提高膠料的質量，防止膠料加工時與設備和其他接觸材料表面的粘附，使加工過程中的膠料具有良好的離輥性和脫模性，保證膠料表面光潔，降低膠料內部摩擦和熔融時的流動粘度，防止因內部摩擦而導致膠料過熱影響使用性能。⑼N550炭黑作為著色劑可以提高膠料的耐紫外線老化性能，同時對膠料具有補強作用。⑽氣相法白炭黑作為補強劑，為白色無定形絮狀半透明固體膠狀納米粒子，由硅的鹵化物在氫氧火焰中高溫水解生成的納米級白色粉末，粒徑小，比表面積大，可以使得膠料具有較高的機械強度，工藝性能好，拉伸強度高，但氣相法白炭黑粒子表面基團酸性的影響，會延遲硫化，膠料粘性大、混煉易粘輥。由于LEVAPREN?500HV的門尼粘度低、混煉時容易粘輥，加入乙烯基三（β-甲氧基乙氧基）硅烷即偶聯劑A-172和增塑劑聚乙烯蠟，改善加工工藝。偶聯劑A-172是不飽和的硅烷，它可與氣相法白炭黑自發偶合，顯著降低填充料粒度和膠料的粘度，一方面提高橡膠與補強劑、填充劑的浸潤性，另一方面在硫化過程中通過不飽和鍵形成橡膠一填料鍵，起到增加硫化速度、增強硫化膠的抗拉強度和耐水穩定性，消除高溫硫化產生氣孔的作用。聚乙烯蠟粘度低，軟化點高，無毒，熱穩定性好，分子量大高溫揮發性低，耐化學藥品能力強，電性能優良，可改善成品的外觀可增強填充劑的擴散，提高擠壓成型速率，增大模具流量，脫模便利。本發明的護套橡膠老化前的抗張強度可達11?N/mm2以上，斷裂伸長率可達190%以上；空氣烘箱老化后的抗張強度保留率可達61%以上，斷裂伸長率保留率可達62%以上；交聯度試驗載荷下伸長率可達18%以下；熱阻系數可達6.1K·m/W以上；酸氣含量、鹵素含量、毒性指數、煙指數等均優于標準要求。