一种高耐候性电力线缆及其生产工艺

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，具体的，涉及一种高耐候性电力线缆及其生产工艺。

背景技术

随着我国经济建设的快速发展，电力电缆的需求量不断增大，电力电缆通常包括导体、绝缘层和护套层，护套层的性能对电力电缆的性能起到了决定性作用。

耐候性好的电力线缆，使用寿命长，耐候性包括耐水性、耐油性、耐热老化性、耐臭氧性、耐紫外光老化性、耐化学腐蚀性等。丁腈橡胶（NBR）是由丁二烯与丙烯腈共聚而成的合成橡胶，具有良好的耐油性、耐紫外光老化性、耐水性，但耐热老化性一般；三元乙丙橡胶（EPDM）具有良好的耐臭氧性、耐热老化性、耐化学腐蚀性，其缺点是耐油性差。将NBR与EPDM共混可以综合二者的性能，得到一种耐热老化性、耐油性好的共混橡胶材料，但NBR的溶解度参数δ值与EPDM相差大，二者的相容性不好，容易出现相分离，导致共混橡胶材料的综合性能，特别是耐热老化性下降。

发明内容

本发明提出一种高耐候性电力线缆及其生产工艺，解决了相关技术中的NBR与EPDM相容性差的问题。

本发明的技术方案如下：

一种高耐候性电力线缆，从外到内依次包括护套层、绝缘层和导体，所述护套层由护套材料制得，所述护套材料包括以下质量份的组分：NBR 70份、EPDM 30份、相容剂3~8份、活化剂3~7份、防老剂1.5~3.5份、填料30~50份、软化剂3~8份、增塑剂3~10份、硫化剂1.5~3.5份、促进剂0.5~1.5份，

所述相容剂包括3-羟基苯硫酚、4-羟-3-甲基苯硫酚中的一种和EPDM-g-MAH的混合物。

EPDM-g-MAH为马来酸酐接枝三元乙丙橡胶。

作为进一步的技术方案，所述相容剂包括质量比为2:3~4:1的EPDM-g-MAH和3-羟基苯硫酚。

作为进一步的技术方案，所述相容剂包括质量比为3:2的EPDM-g-MAH和3-羟基苯硫酚。

作为进一步的技术方案，所述填料包括两种不同型号的炭黑。

作为进一步的技术方案，所述填料包括炭黑N660和炭黑N539。

作为进一步的技术方案，所述炭黑N660的质量高于炭黑N539的质量。

作为进一步的技术方案，所述炭黑N660的质量高于炭黑N539质量的2倍。

作为进一步的技术方案，所述炭黑N660与炭黑N539的质量比为30:10~35:5。

作为进一步的技术方案，所述活化剂包括氧化锌、硬脂酸中的一种或两种；

所述防老剂包括防老剂RD、防老剂2246、防老剂H中的一种或几种；

所述软化剂包括古马隆树脂、石蜡、松焦油中的一种或几种；

所述增塑剂包括邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯、癸二酸二丁酯中的一种或几种。

作为进一步的技术方案，所述硫化剂包括硫磺、过氧化物中的一种或几种；

所述促进剂包括N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺、四甲基秋兰姆二硫化物中的一种或两种。

本发明还提出了一种高耐候性电力线缆的生产工艺，包括以下步骤：

S1、将绝缘层包覆于导体外部，得到电力线缆半成品；

S2、将NBR和EPDM塑炼后，加入相容剂、活化剂、防老剂、软化剂进行一次混炼，再加入填料、增塑剂、硫化剂、促进剂进行二次混炼，硫化，包覆于所述电力线缆半成品外部，得到高耐候性电力线缆。

本发明的工作原理及有益效果为：

1、本发明使用3-羟基苯硫酚、4-羟-3-甲基苯硫酚中的一种和EPDM-g-MAH的混合物作为相容剂，改善了NBR与EPDM的相容性，提高了护套材料的强度和耐热老化性，提供了一种高耐候性电力线缆。

2、本发明使用质量比为2:3~4:1的EPDM-g-MAH和3-羟基苯硫酚作为相容剂，进一步提高了护套材料的强度和耐热老化性。

具体实施方式

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。

以下实施例及对比例中NBR为丁腈橡胶3305E；EPDM为EPDM 4045M；EPDM-g-MAH中MAH的接枝率为1%。

实施例1

将NBR 70份和EPDM 30份于40℃开炼机中塑炼3次，加入EPDM-g-MAH 4份、3-羟基苯硫酚1份、氧化锌3份、硬脂酸2份、防老剂RD 2.5份打三角包3次预混匀，包辊后加入古马隆树脂5份、邻苯二甲酸二辛酯6份割刀混炼，薄通均匀后加入炭黑N660 40份，最后加入硫磺2.5份、四甲基秋兰姆二硫化物1份割刀混炼，打三角包，混炼均匀，下片放置10h，于170℃硫化，得到护套材料。

实施例2

将NBR 70份和EPDM 30份于40℃开炼机中塑炼3次，加入EPDM-g-MAH 3份、3-羟基苯硫酚2份、氧化锌3份、硬脂酸2份、防老剂RD 2.5份打三角包3次预混匀，包辊后加入古马隆树脂5份、邻苯二甲酸二辛酯6份割刀混炼，薄通均匀后加入炭黑N660 40份，最后加入硫磺2.5份、四甲基秋兰姆二硫化物1份割刀混炼，打三角包，混炼均匀，下片放置10h，于170℃硫化，得到护套材料。

实施例3

将NBR 70份和EPDM 30份于40℃开炼机中塑炼3次，加入EPDM-g-MAH 2份、3-羟基苯硫酚3份、氧化锌3份、硬脂酸2份、防老剂RD 2.5份打三角包3次预混匀，包辊后加入古马隆树脂5份、邻苯二甲酸二辛酯6份割刀混炼，薄通均匀后加入炭黑N660 40份，最后加入硫磺2.5份、四甲基秋兰姆二硫化物1份割刀混炼，打三角包，混炼均匀，下片放置10h，于170℃硫化，得到护套材料。

实施例4

将NBR 70份和EPDM 30份于40℃开炼机中塑炼3次，加入EPDM-g-MAH 3份、4-羟-3-甲基苯硫酚2份、氧化锌3份、硬脂酸2份、防老剂RD 2.5份打三角包3次预混匀，包辊后加入古马隆树脂5份、邻苯二甲酸二辛酯6份割刀混炼，薄通均匀后加入炭黑N660 40份，最后加入硫磺2.5份、四甲基秋兰姆二硫化物1份割刀混炼，打三角包，混炼均匀，下片放置10h，于170℃硫化，得到护套材料。

实施例5

将NBR 70份和EPDM 30份于40℃开炼机中塑炼3次，加入EPDM-g-MAH 3份、3-羟基苯硫酚2份、氧化锌3份、硬脂酸2份、防老剂RD 2.5份打三角包3次预混匀，包辊后加入古马隆树脂5份、邻苯二甲酸二辛酯6份割刀混炼，薄通均匀后加入炭黑N660 15份、 炭黑N55025份，最后加入硫磺2.5份、四甲基秋兰姆二硫化物1份割刀混炼，打三角包，混炼均匀，下片放置10h，于170℃硫化，得到护套材料。

实施例6

将NBR 70份和EPDM 30份于40℃开炼机中塑炼3次，加入EPDM-g-MAH 3份、3-羟基苯硫酚2份、氧化锌3份、硬脂酸2份、防老剂RD 2.5份打三角包3次预混匀，包辊后加入古马隆树脂5份、邻苯二甲酸二辛酯6份割刀混炼，薄通均匀后加入炭黑N660 15份、 炭黑N53925份，最后加入硫磺2.5份、四甲基秋兰姆二硫化物1份割刀混炼，打三角包，混炼均匀，下片放置10h，于170℃硫化，得到护套材料。

实施例7

将NBR 70份和EPDM 30份于40℃开炼机中塑炼3次，加入EPDM-g-MAH 3份、3-羟基苯硫酚2份、氧化锌3份、硬脂酸2份、防老剂RD 2.5份打三角包3次预混匀，包辊后加入古马隆树脂5份、邻苯二甲酸二辛酯6份割刀混炼，薄通均匀后加入炭黑N660 20份、 炭黑N53920份，最后加入硫磺2.5份、四甲基秋兰姆二硫化物1份割刀混炼，打三角包，混炼均匀，下片放置10h，于170℃硫化，得到护套材料。

实施例8

将NBR 70份和EPDM 30份于40℃开炼机中塑炼3次，加入EPDM-g-MAH 3份、3-羟基苯硫酚2份、氧化锌3份、硬脂酸2份、防老剂RD 2.5份打三角包3次预混匀，包辊后加入古马隆树脂5份、邻苯二甲酸二辛酯6份割刀混炼，薄通均匀后加入炭黑N660 25份、 炭黑N53915份，最后加入硫磺2.5份、四甲基秋兰姆二硫化物1份割刀混炼，打三角包，混炼均匀，下片放置10h，于170℃硫化，得到护套材料。

实施例9

将NBR 70份和EPDM 30份于40℃开炼机中塑炼3次，加入EPDM-g-MAH 3份、3-羟基苯硫酚2份、氧化锌3份、硬脂酸2份、防老剂RD 2.5份打三角包3次预混匀，包辊后加入古马隆树脂5份、邻苯二甲酸二辛酯6份割刀混炼，薄通均匀后加入炭黑N660 28份、 炭黑N53912份，最后加入硫磺2.5份、四甲基秋兰姆二硫化物1份割刀混炼，打三角包，混炼均匀，下片放置10h，于170℃硫化，得到护套材料。

实施例10

将NBR 70份和EPDM 30份于40℃开炼机中塑炼3次，加入EPDM-g-MAH 3份、3-羟基苯硫酚2份、氧化锌3份、硬脂酸2份、防老剂RD 2.5份打三角包3次预混匀，包辊后加入古马隆树脂5份、邻苯二甲酸二辛酯6份割刀混炼，薄通均匀后加入炭黑N660 30份、 炭黑N53910份，最后加入硫磺2.5份、四甲基秋兰姆二硫化物1份割刀混炼，打三角包，混炼均匀，下片放置10h，于170℃硫化，得到护套材料。

实施例11

将NBR 70份和EPDM 30份于40℃开炼机中塑炼3次，加入EPDM-g-MAH 3份、3-羟基苯硫酚2份、氧化锌3份、硬脂酸2份、防老剂RD 2.5份打三角包3次预混匀，包辊后加入古马隆树脂5份、邻苯二甲酸二辛酯6份割刀混炼，薄通均匀后加入炭黑N660 35份、 炭黑N539 5份，最后加入硫磺2.5份、四甲基秋兰姆二硫化物1份割刀混炼，打三角包，混炼均匀，下片放置10h，于170℃硫化，得到护套材料。

对比例1

将NBR 70份和EPDM 30份于40℃开炼机中塑炼3次，加入氧化锌3份、硬脂酸2份、防老剂RD 2.5份打三角包3次预混匀，包辊后加入古马隆树脂5份、邻苯二甲酸二辛酯6份割刀混炼，薄通均匀后加入炭黑N660 40份，最后加入硫磺2.5份、四甲基秋兰姆二硫化物1份割刀混炼，打三角包，混炼均匀，下片放置10h，于170℃硫化，得到护套材料。

对比例2

将NBR 70份和EPDM 30份于40℃开炼机中塑炼3次，加入EPDM-g-MAH 5份、氧化锌3份、硬脂酸2份、防老剂RD 2.5份打三角包3次预混匀，包辊后加入古马隆树脂5份、邻苯二甲酸二辛酯6份割刀混炼，薄通均匀后加入炭黑N660 40份，最后加入硫磺2.5份、四甲基秋兰姆二硫化物1份割刀混炼，打三角包，混炼均匀，下片放置10h，于170℃硫化，得到护套材料。

对比例3

将NBR 70份和EPDM 30份于40℃开炼机中塑炼3次，加入3-羟基苯硫酚5份、氧化锌3份、硬脂酸2份、防老剂RD 2.5份打三角包3次预混匀，包辊后加入古马隆树脂5份、邻苯二甲酸二辛酯6份割刀混炼，薄通均匀后加入炭黑N660 40份，最后加入硫磺2.5份、四甲基秋兰姆二硫化物1份割刀混炼，打三角包，混炼均匀，下片放置10h，于170℃硫化，得到护套材料。

对比例4

将NBR 70份和EPDM 30份于40℃开炼机中塑炼3次，加入4-羟-3-甲基苯硫酚5份、氧化锌3份、硬脂酸2份、防老剂RD 2.5份打三角包3次预混匀，包辊后加入古马隆树脂5份、邻苯二甲酸二辛酯6份割刀混炼，薄通均匀后加入炭黑N660 40份，最后加入硫磺2.5份、四甲基秋兰姆二硫化物1份割刀混炼，打三角包，混炼均匀，下片放置10h，于170℃硫化，得到护套材料。

制备高耐候性电力线缆：

S1、将绝缘层包覆于导体外部，得到电力线缆半成品备用；

S2、分别将实施例1~11及对比例1~4得到的护套材料包覆于电力线缆半成品外部，得到高耐候性电力线缆。

将实施例1~11及对比例1~4得到的护套材料，参考GB/T 2951.11-2008的方法进行拉伸强度和断裂伸长率的测试；参考GB/T 2951.12-2008的方法置于120℃下48h进行热老化实验，并根据以下公式计算拉伸强度变化率和断裂伸长率变化率，结果记录在表1。

拉伸强度变化率（%）=（热老化实验后拉伸强度-热老化实验前拉伸强度）÷热老化实验前拉伸强度×100

断裂伸长率变化率（%）=（热老化实验后断裂伸长率-热老化实验前断裂伸长率）÷热老化实验前断裂伸长率×100

表1 护套材料的耐热老化性能

由表1可以看出，本发明提供的护套材料具有高的强度和良好的耐热老化性能。

实施例1~4与对比例1~4相比，实施例1~3中添加EPDM-g-MAH和3-羟基苯硫酚，实施例4中添加EPDM-g-MAH和4-羟-3-甲基苯硫酚，对比例1中未添加相容剂，对比例2中添加EPDM-g-MAH，对比例3中添加3-羟基苯硫酚，对比例4中添加4-羟-3-甲基苯硫酚，实施例1~4得到的护套材料的强度和耐热老化性能比对比例1~4好，说明当EPDM-g-MAH和3-羟基苯硫酚或EPDM-g-MAH和4-羟-3-甲基苯硫酚作为相容剂时，比使用单一的EPDM-g-MAH、3-羟基苯硫酚、4-羟-3-甲基苯硫酚改善NBR与EPDM的相容性的效果好，可以大幅度提高护套材料的强度和耐热老化性能。

实施例5~11与实施例2相比，实施例5~11中使用了两种不同型号的炭黑，实施例2中只使用了一种型号的炭黑，实施例5~11得到的护套材料的强度和耐热老化性能比实施例2好，说明相比于一种型号的炭黑，两种不同型号的炭黑在护套材料中的分散性更好，从而具有更高的强度和好的耐热老化性能。

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。