一种风能电缆用弹性体护套材料的制备方法.pdf

本发明公开一种风能电缆用弹性体护套材料的制备方法，属于高分子材料技术领域。包括如下步骤：在反应器中加入水、乳化剂，搅拌均匀，再加入甲基丙烯酸、丙烯酸羟乙酯，再加入氧化锆粉末、碳酸钙粉末搅拌均匀，再加入引发剂份，加热进行聚合反应，抽滤后得到聚合物，再用乙醇洗涤滤饼，将滤饼烘干后，得到预聚体；将预聚体、苯乙烯-丁二烯共聚物、聚氧化乙烯、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物SEBS、白油、丁二醇双丙烯酸酯、抗氧剂、硅烷偶联剂、润滑剂，混合均匀，喂料于双螺杆挤出机挤出造粒，粒料再进入热风干燥机干燥后即得。本发明制备得到的护套材料具有良好的拉伸性能，同时具有耐腐蚀性能。

权利要求书1.  一种风能电缆用弹性体护套材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤： 第1步、按重量份计，在反应器中加入水130～150份、乳化剂4～6份，搅拌均匀，再加入甲基丙烯酸10～15份、丙烯酸羟乙酯15～20份，再加入氧化锆粉末6～10份、碳酸钙粉末8～12份搅拌均匀，再加入引发剂0.4～0.8份，加热进行聚合反应，抽滤后得到聚合物，再用乙醇洗涤滤饼，将滤饼烘干后，得到预聚体； 第2步、将预聚体、苯乙烯-丁二烯共聚物15～20份、聚氧化乙烯20～40份、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物SEBS  10～20份、白油8～16份、丁二醇双丙烯酸酯3～5份、抗氧剂0.5～1份、硅烷偶联剂1～2份、润滑剂3～6份，混合均匀，喂料于双螺杆挤出机挤出造粒，粒料再进入热风干燥机干燥后即得。 2.  根据权利要求1所述的风能电缆用弹性体护套材料的制备方法，其特征在于：所述的第1步中，所述的引发剂选自过氧化氢、过硫酸钾、异丙苯过氧化氢、二异丙苯过氧化氢、对甲基丙苯过氧化氢。 3.  根据权利要求1所述的风能电缆用弹性体护套材料的制备方法，其特征在于：所述的第1步中，所述的乳化剂选自十二烷基苯磺酸钠、羟基烷基磺酸钠、二异辛基丁二酸酯磺酸钠、聚丙烯酰胺。 4.  根据权利要求1所述的风能电缆用弹性体护套材料的制备方法，其特征在于：所述的第1步中，聚合反应的温度是70～80℃，聚合反应时间是1～2小时。 5.  根据权利要求1所述的风能电缆用弹性体护套材料的制备方法，其特征在于：所述的第2步中、硅烷偶联剂是KH -550，KH-560，KH-570中的一种。 6.  根据权利要求1所述的风能电缆用弹性体护套材料的制备方法，其特征在于：所述的抗氧剂是抗氧剂1010或者抗氧剂168。 7.  根据权利要求1所述的风能电缆用弹性体护套材料的制备方法，其特征在于：所述的润滑剂是硬酯酸。

说明书一种风能电缆用弹性体护套材料的制备方法

技术领域
    本发明公开一种风能电缆用弹性体护套材料的制备方法，属于高分子材料技术领域。

背景技术
随着世界煤炭、石油等矿物能源的减少，人类环保意识的增强，人们正在积极探索利用再生能源实现社会的可持续发展。而在众多的新能源中，目前发展最快、最经济适用，并且具有绿色、环保的新能源应该是风力发电。风力发电作为一种新能源，近年来，在世界范围内得到快速的发展，同时得到人们的青睐。风力电缆主要用于风机的连接线，使用环境非常恶劣，不仅要具有优异的电气性能和抗扭转性能，还要有优异的耐磨、耐寒、耐油、耐水、耐老化、耐气候、高防水性透湿性、防风、抗菌、防霉、抗紫外线和环保等特性。要生产出优质的风力电缆，必须根据使用场所的条件和要求，严格选择电缆型号和原材料，并控制好生产环节，同时严格进行出厂检验和各种型式及抽样检验，以确保风力电缆的长期安全稳定的运行。
CN102796325B公开一种风力发电软电缆用耐寒EPR绝缘橡皮，其组成及配比为：三元乙丙橡胶A60～40份；三元乙丙橡胶B40～60份；活性剂5～10份；稳定剂2～4份；抗氧剂2～4份；耐寒增塑剂2～4份；补强剂5-15份；填充剂105～125份；润滑助剂6～10份；硅烷偶联剂1～2份；复合硫化剂10～14份；该绝缘橡皮的含胶量为38～40％。CN101792557B公开一种热塑性橡胶在风力发电用软电力电缆上的应用，热塑性橡胶的组成及重量配比为：三元乙丙橡胶20～80％、聚烯烃树脂5～50％、乙烯/醋酸乙烯酯共聚物2～20％、酚醛树脂0.2～5％，有机过氧化物0.2～5％、其余为助剂；上述的橡胶材料具有一定的耐寒性能，但是其对于海水腐蚀性能较差。

发明内容
本发明的目的是：解决用于风能电缆的弹性体材料的耐低温、耐腐蚀性能不高的问题。
技术方案：
一种风能电缆用弹性体护套材料的制备方法，包括如下步骤：
第1步、按重量份计，在反应器中加入水130～150份、乳化剂4～6份，搅拌均匀，再加入甲基丙烯酸10～15份、丙烯酸羟乙酯15～20份，再加入氧化锆粉末6～10份、碳酸钙粉末8～12份搅拌均匀，再加入引发剂0.4～0.8份，加热进行聚合反应，抽滤后得到聚合物，再用乙醇洗涤滤饼，将滤饼烘干后，得到预聚体；
第2步、将预聚体、苯乙烯-丁二烯共聚物15～20份、聚氧化乙烯20～40份、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物SEBS  10～20份、白油8～16份、丁二醇双丙烯酸酯3～5份、抗氧剂0.5～1份、硅烷偶联剂1～2份、润滑剂3～6份，混合均匀，喂料于双螺杆挤出机挤出造粒，粒料再进入热风干燥机干燥后即得。
所述的第1步中，所述的引发剂选自过氧化氢、过硫酸钾、异丙苯过氧化氢、二异丙苯过氧化氢、对甲基丙苯过氧化氢。
所述的第1步中，所述的乳化剂选自十二烷基苯磺酸钠、羟基烷基磺酸钠、二异辛基丁二酸酯磺酸钠、聚丙烯酰胺。
所述的第1步中，聚合反应的温度是70～80℃，聚合反应时间是1～2小时。
所述的第2步中、硅烷偶联剂是KH -550，KH-560，KH-570中的一种。
所述的抗氧剂是抗氧剂1010或者抗氧剂168。
所述的润滑剂是硬酯酸。

有益效果
本发明制备得到的护套材料具有良好的拉伸性能，同时具有耐腐蚀性能。

具体实施方式

实施例1
第1步、在反应器中加入水130Kg、乳化剂二异辛基丁二酸酯磺酸钠4Kg，搅拌均匀，再加入甲基丙烯酸10Kg、丙烯酸羟乙酯15Kg，再加入氧化锆粉末6Kg、碳酸钙粉末8Kg搅拌均匀，再加入引发剂过氧化氢0.4Kg，加热进行聚合反应，聚合反应的温度是70℃，聚合反应时间是1小时，抽滤后得到聚合物，再用乙醇洗涤滤饼，将滤饼烘干后，得到预聚体；
第2步、将预聚体、苯乙烯-丁二烯共聚物15Kg、聚氧化乙烯20Kg、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物SEBS  10Kg、白油8Kg、丁二醇双丙烯酸酯3Kg、抗氧剂1010    0.5Kg、硅烷偶联剂KH -550   1Kg、润滑剂硬酯酸3Kg，混合均匀，喂料于双螺杆挤出机挤出造粒，粒料再进入热风干燥机干燥后即得。

实施例2
第1步、在反应器中加入水150Kg、乳化剂二异辛基丁二酸酯磺酸钠6Kg，搅拌均匀，再加入甲基丙烯酸15Kg、丙烯酸羟乙酯20Kg，再加入氧化锆粉末10Kg、碳酸钙粉末12Kg搅拌均匀，再加入引发剂过氧化氢0.8Kg，加热进行聚合反应，聚合反应的温度是80℃，聚合反应时间是2小时，抽滤后得到聚合物，再用乙醇洗涤滤饼，将滤饼烘干后，得到预聚体；
第2步、将预聚体、苯乙烯-丁二烯共聚物20Kg、聚氧化乙烯40Kg、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物SEBS  20Kg、白油16Kg、丁二醇双丙烯酸酯5Kg、抗氧剂1010    1Kg、硅烷偶联剂KH -550   2Kg、润滑剂硬酯酸6Kg，混合均匀，喂料于双螺杆挤出机挤出造粒，粒料再进入热风干燥机干燥后即得。

实施例3
第1步、在反应器中加入水140Kg、乳化剂二异辛基丁二酸酯磺酸钠5Kg，搅拌均匀，再加入甲基丙烯酸12Kg、丙烯酸羟乙酯17Kg，再加入氧化锆粉末8Kg、碳酸钙粉末10Kg搅拌均匀，再加入引发剂过氧化氢0.6Kg，加热进行聚合反应，聚合反应的温度是75℃，聚合反应时间是2小时，抽滤后得到聚合物，再用乙醇洗涤滤饼，将滤饼烘干后，得到预聚体；
第2步、将预聚体、苯乙烯-丁二烯共聚物18Kg、聚氧化乙烯30Kg、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物SEBS  15Kg、白油10Kg、丁二醇双丙烯酸酯4Kg、抗氧剂1010    0.7Kg、硅烷偶联剂KH -550   1Kg、润滑剂硬酯酸4Kg，混合均匀，喂料于双螺杆挤出机挤出造粒，粒料再进入热风干燥机干燥后即得。

对照例1
与实施例3的区别在于：预聚体中未加入填充料，而是在第2步中加入。
第1步、在反应器中加入水140Kg、乳化剂二异辛基丁二酸酯磺酸钠5Kg，搅拌均匀，再加入甲基丙烯酸12Kg、丙烯酸羟乙酯17Kg，搅拌均匀，再加入引发剂过氧化氢0.6Kg，加热进行聚合反应，聚合反应的温度是75℃，聚合反应时间是2小时，抽滤后得到聚合物，再用乙醇洗涤滤饼，将滤饼烘干后，得到预聚体；
第2步、将预聚体、苯乙烯-丁二烯共聚物18Kg、聚氧化乙烯30Kg、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物SEBS  15Kg、白油10Kg、氧化锆粉末8Kg、碳酸钙粉末10Kg、丁二醇双丙烯酸酯4Kg、抗氧剂1010    0.7Kg、硅烷偶联剂KH -550   1Kg、润滑剂硬酯酸4Kg，混合均匀，喂料于双螺杆挤出机挤出造粒，粒料再进入热风干燥机干燥后即得。

对照例2
与实施例3的区别在于：第2步中未加入丁二醇双丙烯酸酯。
第1步、在反应器中加入水140Kg、乳化剂二异辛基丁二酸酯磺酸钠5Kg，搅拌均匀，再加入甲基丙烯酸12Kg、丙烯酸羟乙酯17Kg，再加入氧化锆粉末8Kg、碳酸钙粉末10Kg搅拌均匀，再加入引发剂过氧化氢0.6Kg，加热进行聚合反应，聚合反应的温度是75℃，聚合反应时间是2小时，抽滤后得到聚合物，再用乙醇洗涤滤饼，将滤饼烘干后，得到预聚体；
第2步、将预聚体、苯乙烯-丁二烯共聚物18Kg、聚氧化乙烯30Kg、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物SEBS  15Kg、白油10Kg、抗氧剂1010    0.7Kg、硅烷偶联剂KH -550   1Kg、润滑剂硬酯酸4Kg，混合均匀，喂料于双螺杆挤出机挤出造粒，粒料再进入热风干燥机干燥后即得。

性能试验
  实施例1 实施例2 实施例3 对照例1 对照例2 拉伸强度MPa 13.1 12.8 13.6 11.2 12.1 断裂伸长率 % 550 540 580 480 490 拉伸回缩率 % 125 130 115 140 135 低温冲击脆化温度℃ -55 -50 -65 -40 -40
从表中可以看出，本发明提供的护套材料具有良好的拉伸和弹性性能，其中，实施例3与对照例1相比可以看出，将填充材料制备在预聚体中，可以明显地降低护套材料的低温冲击脆化温度；实施例3与对照例1相比可以看出，丁二醇双丙烯酸酯的加入有助于提高拉伸回缩率。
将上述的试验置于模拟海水（60mol/L氯化钠溶液，pH约7.5，40℃，21d）中浸泡，取出后重复上述试验。
  实施例1 实施例2 实施例3 对照例1 对照例2 拉伸强度MPa 12.8 12.5 13.3 9.4 9.5 断裂伸长率 % 530 520 560 410 420 拉伸回缩率 % 130 135 120 160 165 低温冲击脆化温度℃ -55 -50 -65 -30 -30
从表中也可以看出，本发明提供的护套材料具有较好的耐海水腐蚀性能，拉伸强度和断裂伸长率在经过海水浸泡之后，减小程度明显小于对照例。说明通过将填充料制备在预聚体中有助于提高上述性能。
将上述护套材料用于制备电缆护套之后，进行扭转试验：将l0m长的电缆悬挂在可旋转的转轮上，电缆下部固定。扭转状态如下：先顺时针旋转1080°后恢复到原始状态，后再逆时针扭转1080°后恢复到初始状态，转速为3600/min，此为一个周期，共3000个周期。扭转后外观无开裂或鼓包现象，且浸在水中受3.5KV电压5min不击穿。