一種石油平臺專用高阻燃電纜的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種石油平臺專用高阻燃電纜，包括纜芯和護套，護套采用改性丁腈橡膠復合材料制作，丁腈橡膠復合材料的原料包括：丁腈橡膠、氯化丁基橡膠、天然橡膠、氯化聚乙烯、硬脂酸、氧化鋅、N,N′?間苯撐雙馬來酰亞胺、三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、酚醛樹脂、二硫化鉬、硅微粉、納米碳酸鈣、納米錫酸鋅、6?氯?N,N?二乙基?1,3,5?三嗪?2,4?二胺、磷硅氮阻燃劑、氧化聚乙烯蠟、防老劑、四甲基硫脲、異丙基黃原酸鋅。本發明提出的石油平臺專用高阻燃電纜，其物理機械強度高，耐油性能和耐磨性能好，且具有優異的阻燃性能。
【專利說明】
一種石油平臺專用高阻燃電纜
技術領域
[0001]本發明涉及電纜技術領域，尤其涉及一種石油平臺專用高阻燃電纜。
【背景技術】
[0002]隨著“加快海域勘探開發，實現海洋油氣快速發展”的戰略的提出，海上石油平臺的建設也進入了黃金時期，對石油平臺用電纜的性能也提出了更高的要求，目前，海上石油平臺用電纜一般都是從美國、韓國等國家進口。由于石油平臺電纜的使用環境的特殊性，要求電纜需要有耐油、耐泥漿特殊性能，同時應該具有耐磨、抗撕、耐候性和耐老化性能優異的特點。但是現有的石油平臺用電纜其強度、耐油性和阻燃性不是很理想，嚴重影響了電纜的使用壽命，并且存在安全隱患，需要進行改性。
【發明內容】
[0003]基于【背景技術】存在的技術問題，本發明提出了一種石油平臺專用高阻燃電纜，其物理機械強度高，耐油性能和耐磨性能好，且具有優異的阻燃性能。
[0004]本發明提出的一種石油平臺專用高阻燃電纜，包括纜芯和護套，所述護套采用改性丁腈橡膠復合材料制作，其中，所述改性丁腈橡膠復合材料的原料按重量份包括:丁腈橡膠45-80份、氯化丁基橡膠10-35份、天然橡膠10-25份、氯化聚乙烯10-25份、硬脂酸0.5-2份、氧化鋅0.5-2份、N，N。間苯撐雙馬來酰亞胺0.2-1.5份、三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯0.5-1.5份、酚醛樹脂1-3份、二硫化鉬3-13份、硅微粉3_15份、納米碳酸鈣2_15份、納米錫酸鋅3-12份、6-氯-N，N-二乙基-1,3,5-三嗪-2,4-二胺2-10份、磷硅氮阻燃劑8-20份、氧化聚乙烯蠟1-2.5份、防老劑0.5-2.5份、四甲基硫脲0.1-0.5份、異丙基黃原酸鋅0.1_1份；
[0005]其中，所述磷硅氮阻燃劑按照以下工藝進行制備:按重量份將10-20份γ-氨丙基三甲氧基硅烷加入100份甲苯中攪拌均勻，通入氮氣后加入5-12份三乙胺，然后加入40-60份苯基二氯化磷攪拌均勻，升溫至75-85 °C，在氮氣的保護下攪拌反應5-10h，反應結束后減壓蒸餾得到中間產物;按重量份將10-25份中間產物加入30-50份質量分數為95%的乙醇中，超聲15-30min后加入10-25份籠狀季戊四醇磷酸酯，在55-65°C下攪拌反應4_10h，反應結束后經蒸餾、干燥得到所述磷硅氮阻燃劑。
[0006]優選地，所述改性丁腈橡膠復合材料的原料中，丁腈橡膠、氯化丁基橡膠、天然橡膠、氯化聚乙烯的重量比為50-70: 18-27: 14-21: 14-20。
[0007]優選地，所述改性丁腈橡膠復合材料的原料中，氧化鋅、N，Y-間苯撐雙馬來酰亞胺、三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、酚醛樹脂、四甲基硫脲、異丙基黃原酸鋅的重量比為1-1.7:0.6-1.4:0.6-1.3:1.6-2.7:0.25-0.42:0.32-0.75。
[0008]優選地，所述改性丁腈橡膠復合材料的原料按重量份包括:丁腈橡膠65份、氯化丁基橡膠20份、天然橡膠15份、氯化聚乙烯17份、硬脂酸1.2份、氧化鋅1.4份、N，N。間苯撐雙馬來酰亞胺1.1份、三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯1.2份、酚醛樹脂2.2份、二硫化鉬10份、硅微粉11份、納米碳酸鈣10份、納米錫酸鋅8份、6-氯-N，N-二乙基-1，3，5-三嗪-2，4-二胺7.3份、磷硅氮阻燃劑14份、氧化聚乙烯蠟1.8份、防老劑2.1份、四甲基硫脲0.4份、異丙基黃原酸鋅0.65份。
[0009]優選地，所述氯化丁基橡膠的含氯量為1-1.所述氯化聚乙烯的含氯量為45-60wt% ο
[0010]優選地，所述納米碳酸鈣的平均粒徑為50-80nm，比表面積為35-50m2/g;所述納米錫酸鋅的平均粒徑為35-55nm，比表面積為50-110m2/g。
[0011]優選地，所述磷硅氮阻燃劑按照以下工藝進行制備:按重量份將14份γ-氨丙基三甲氧基硅烷加入100份甲苯中攪拌均勻，通入氮氣后加入10份三乙胺，然后加入55份苯基二氯化磷攪拌均勻，升溫至80°C，在氮氣的保護下攪拌反應7.5h，反應結束后減壓蒸餾得到中間產物;按重量份將20份中間產物加入40份質量分數為95%的乙醇中，超聲25min后加入17份籠狀季戊四醇磷酸酯，在62°C下攪拌反應8.5h，反應結束后經蒸餾、干燥得到所述磷硅氮阻燃劑。
[0012]優選地，所述防老劑為防老劑MB、防老劑4020、防老劑3100中的一種或者多種的混合物。
[0013]本發明所述改性丁腈橡膠復合材料可以按照常規的丁腈橡膠復合材料制備工藝制備而成。
[0014]本發明改性丁腈橡膠復合材料中，以丁腈橡膠為主料，賦予復合材料優異的物理機械性能和熱空氣老化性能，并加入了氯化丁基橡膠、天然橡膠、氯化聚乙烯其進行改性，通過控制四者的比例，使四者并用具有良好的相容性，在性能上起到了增效的效果，在保持丁腈橡膠耐油性的前提下，顯著提高了復合材料的耐熱、耐老化、耐腐蝕性能和耐磨性，同時也具有足夠好的物理機械性能和加工性能；以氧化鋅、N，Y-間苯撐雙馬來酰亞胺、三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、酚醛樹脂、四甲基硫脲、異丙基黃原酸鋅配合作為體系的硫化劑，克服了復合材料硫化速度不協調的缺陷，在保證復合材料較高的拉伸強度、拉斷伸長率、撕裂強度的同時，提高了復合材料的耐熱老化性能、耐油性能和耐磨性能;二硫化鉬、硅微粉、納米碳酸鈣、納米錫酸鋅配合作為復合材料的填料，顯著提高復合材料的耐熱性和力學性能;在磷硅氮阻燃劑的制備過程中，首先以γ -氨丙基三甲氧基硅烷和苯基二氯化磷為原料，使γ-氨丙基三甲氧基硅烷中的氨基和苯基二氯化磷中的氯發生了反應得到了中間產物，將中間產物與籠狀季戊四醇磷酸酯混合后，中間產物中的羥基與籠狀季戊四醇磷酸酯的羥基發生了反應得到了磷硅氮阻燃劑，加入體系中，在體系中引入雜環和磷、硅元素，在復合材料燃燒的過程中，在表面生成有一定的阻燃及保型作用的膨脹炭層，與6-氯-Ν，Ν-二乙基-1，3，5-三嗪-2，4-二胺、納米錫酸鋅配合后，能延遲煙霧的產生，同時減少煙霧的產量，并且使得到的復合材料離火自熄，賦予復合材料優異的阻燃性能;將所述改性丁腈橡膠復合材料用作電纜的護套材料，得到的電纜具有改性丁腈橡膠復合材料的性質，其物理機械強度高，耐油性能和耐磨性能好，且具有優異的阻燃性能，能滿足石油平臺電纜的使用要求。
【具體實施方式】
[0015]下面，通過具體實施例對本發明的技術方案進行詳細說明。
[0016]實施例1
[0017]本發明提出的一種石油平臺專用高阻燃電纜，包括纜芯和護套，所述護套采用改性丁腈橡膠復合材料制作，其中，所述改性丁腈橡膠復合材料的原料按重量份包括:丁腈橡膠80份、氯化丁基橡膠10份、天然橡膠25份、氯化聚乙烯10份、硬脂酸2份、氧化鋅0.5份、N，N。間苯撐雙馬來酰亞胺1.5份、三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯1.5份、酚醛樹脂I份、二硫化鉬13份、硅微粉3份、納米碳酸鈣15份、納米錫酸鋅3份、6-氯-N，N-二乙基-1，3，5_三嗪-2，4-二胺10份、磷硅氮阻燃劑8份、氧化聚乙烯蠟2.5份、防老劑0.5份、四甲基硫脲0.5份、異丙基黃原酸鋅0.1份；
[0018]其中，所述磷硅氮阻燃劑按照以下工藝進行制備:按重量份將10份γ-氨丙基三甲氧基硅烷加入100份甲苯中攪拌均勻，通入氮氣后加入12份三乙胺，然后加入40份苯基二氯化磷攪拌均勻，升溫至85°C，在氮氣的保護下攪拌反應5h，反應結束后減壓蒸餾得到中間產物;按重量份將25份中間產物加入30份質量分數為95%的乙醇中，超聲30min后加入10份籠狀季戊四醇磷酸酯，在65°C下攪拌反應4h，反應結束后經蒸餾、干燥得到所述磷硅氮阻燃劑。
[0019]實施例2
[0020]本發明提出的一種石油平臺專用高阻燃電纜，包括纜芯和護套，所述護套采用改性丁腈橡膠復合材料制作，其中，所述改性丁腈橡膠復合材料的原料按重量份包括:丁腈橡膠45份、氯化丁基橡膠35份、天然橡膠10份、氯化聚乙烯25份、硬脂酸0.5份、氧化鋅2份、N，N。間苯撐雙馬來酰亞胺0.2份、三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯0.5份、酚醛樹脂3份、二硫化鉬3份、硅微粉15份、納米碳酸鈣2份、納米錫酸鋅12份、6-氯-N，N-二乙基-1，3，5-三嗪-2，4-二胺2份、磷硅氮阻燃劑20份、氧化聚乙烯蠟I份、防老劑2.5份、四甲基硫脲0.1份、異丙基黃原酸鋅I份；
[0021]其中，所述磷硅氮阻燃劑按照以下工藝進行制備:按重量份將20份γ-氨丙基三甲氧基硅烷加入100份甲苯中攪拌均勻，通入氮氣后加入5份三乙胺，然后加入60份苯基二氯化磷攪拌均勻，升溫至75°C，在氮氣的保護下攪拌反應10h，反應結束后減壓蒸餾得到中間產物;按重量份將10份中間產物加入50份質量分數為95%的乙醇中，超聲15min后加入25份籠狀季戊四醇磷酸酯，在55°C下攪拌反應10h，反應結束后經蒸餾、干燥得到所述磷硅氮阻燃劑。
[0022]實施例3
[0023]本發明提出的一種石油平臺專用高阻燃電纜，包括纜芯和護套，所述護套采用改性丁腈橡膠復合材料制作，其中，所述改性丁腈橡膠復合材料的原料按重量份包括:丁腈橡膠70份、氯化丁基橡膠18份、天然橡膠21份、氯化聚乙烯14份、硬脂酸1.4份、氧化鋅I份、N，N。間苯撐雙馬來酰亞胺1.4份、三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯0.6份、酚醛樹脂2.7份、二硫化鉬6份、硅微粉13份、納米碳酸鈣8.5份、納米錫酸鋅8份、6-氯-N，N-二乙基-1，3，5-三嗪-2，4_ 二胺5.6份、磷硅氮阻燃劑15.5份、氧化聚乙烯蠟1.6份、防老劑MB I份、防老劑40200.5份、防老劑3100 0.7份、四甲基硫脲0.25份、異丙基黃原酸鋅0.75份；
[0024]其中，所述氯化丁基橡膠的含氯量為1.8wt%;所述氯化聚乙烯的含氯量為45wt% ；
[0025]所述納米碳酸鈣的平均粒徑為80nm，比表面積為50m2/g;所述納米錫酸鋅的平均粒徑為35nm，比表面積為I 1mVg;
[0026]所述磷硅氮阻燃劑按照以下工藝進行制備:按重量份將13份γ-氨丙基三甲氧基硅烷加入100份甲苯中攪拌均勻，通入氮氣后加入10.3份三乙胺，然后加入48份苯基二氯化磷攪拌均勻，升溫至82°C，在氮氣的保護下攪拌反應6.Sh，反應結束后減壓蒸餾得到中間產物;按重量份將22份中間產物加入38份質量分數為95%的乙醇中，超聲28min后加入16份籠狀季戊四醇磷酸酯，在63°C下攪拌反應7.8h，反應結束后經蒸餾、干燥得到所述磷硅氮阻燃劑。
[0027]實施例4
[0028]本發明提出的一種石油平臺專用高阻燃電纜，包括纜芯和護套，所述護套采用改性丁腈橡膠復合材料制作，其中，所述改性丁腈橡膠復合材料的原料按重量份包括:丁腈橡膠50份、氯化丁基橡膠27份、天然橡膠14份、氯化聚乙烯20份、硬脂酸I份、氧化鋅1.7份、N，N。間苯撐雙馬來酰亞胺0.6份、三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯1.3份、酚醛樹脂1.6份、二硫化鉬11份、硅微粉1份、納米碳酸鈣10.6份、納米錫酸鋅7.3份、6-氯-N，N-二乙基-1，3，5-三嗪-2，4-二胺8份、磷硅氮阻燃劑12份、氧化聚乙烯蠟2.1份、防老劑4020 0.8份、防老劑3100
0.9份、四甲基硫脲0.42份、異丙基黃原酸鋅0.32份；
[0029]其中，其中，所述氯化丁基橡膠的含氯量為所述氯化聚乙烯的含氯量為60wt% ；
[0030]所述納米碳酸鈣的平均粒徑為50nm，比表面積為50m2/g;所述納米錫酸鋅的平均粒徑為35nm，比表面積為50m2/g ；
[0031]所述磷硅氮阻燃劑按照以下工藝進行制備:按重量份將16份γ-氨丙基三甲氧基硅烷加入100份甲苯中攪拌均勻，通入氮氣后加入8.5份三乙胺，然后加入56份苯基二氯化磷攪拌均勻，升溫至78°C，在氮氣的保護下攪拌反應8h，反應結束后減壓蒸餾得到中間產物;按重量份將17份中間產物加入46份質量分數為95%的乙醇中，超聲20min后加入21份籠狀季戊四醇磷酸酯，在60°C下攪拌反應9h，反應結束后經蒸餾、干燥得到所述磷硅氮阻燃劑。
[0032]實施例5
[0033]本發明提出的一種石油平臺專用高阻燃電纜，包括纜芯和護套，所述護套采用改性丁腈橡膠復合材料制作，其中，所述改性丁腈橡膠復合材料的原料按重量份包括:丁腈橡膠65份、氯化丁基橡膠20份、天然橡膠15份、氯化聚乙烯17份、硬脂酸1.2份、氧化鋅1.4份、N，N。間苯撐雙馬來酰亞胺1.1份、三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯1.2份、酚醛樹脂2.2份、二硫化鉬10份、硅微粉11份、納米碳酸鈣10份、納米錫酸鋅8份、6-氯-N，N-二乙基-1，3，5_三嗪-2，4-二胺7.3份、磷硅氮阻燃劑14份、氧化聚乙烯蠟1.8份、防老劑MB 2.1份、四甲基硫脲
0.4份、異丙基黃原酸鋅0.65份；
[0034]其中，所述氯化丁基橡膠的含氯量為1.5wt%;所述氯化聚乙烯的含氯量為55wt% ；
[0035]所述納米碳酸鈣的平均粒徑為70nm，比表面積為45m2/g;所述納米錫酸鋅的平均粒徑為50nm，比表面積為8 5m2/g ；
[0036]所述磷硅氮阻燃劑按照以下工藝進行制備:按重量份將14份γ-氨丙基三甲氧基硅烷加入100份甲苯中攪拌均勻，通入氮氣后加入10份三乙胺，然后加入55份苯基二氯化磷攪拌均勻，升溫至80°C，在氮氣的保護下攪拌反應7.5h，反應結束后減壓蒸餾得到中間產物;按重量份將20份中間產物加入40份質量分數為95%的乙醇中，超聲25min后加入17份籠狀季戊四醇磷酸酯，在62°C下攪拌反應8.5h，反應結束后經蒸餾、干燥得到所述磷硅氮阻燃劑。
[0037]以上所述，僅為本發明較佳的【具體實施方式】，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術范圍內，根據本發明的技術方案及其發明構思加以等同替換或改變，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種石油平臺專用高阻燃電纜，其特征在于，包括纜芯和護套，所述護套采用改性丁腈橡膠復合材料制作，其中，所述改性丁腈橡膠復合材料的原料按重量份包括:丁腈橡膠45-80份、氯化丁基橡膠10-35份、天然橡膠10-25份、氯化聚乙烯10-25份、硬脂酸0.5-2份、氧化鋅0.5-2份、N，Y-間苯撐雙馬來酰亞胺0.2-1.5份、三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯0.5-1.5份、酚醛樹脂1-3份、二硫化鉬3-13份、硅微粉3-15份、納米碳酸鈣2-15份、納米錫酸鋅3-12份、6-氯-N，N-二乙基-1，3，5_三嗪-2，4-二胺2-10份、磷硅氮阻燃劑8-20份、氧化聚乙烯蠟1-2.5份、防老劑0.5-2.5份、四甲基硫脲0.1-0.5份、異丙基黃原酸鋅0.1_1份； 其中，所述磷硅氮阻燃劑按照以下工藝進行制備:按重量份將10-20份γ-氨丙基三甲氧基硅烷加入100份甲苯中攪拌均勻，通入氮氣后加入5-12份三乙胺，然后加入40-60份苯基二氯化磷攪拌均勻，升溫至75-85°C，在氮氣的保護下攪拌反應5-10h，反應結束后減壓蒸餾得到中間產物;按重量份將10-25份中間產物加入30-50份質量分數為95%的乙醇中，超聲15-30min后加入10-25份籠狀季戊四醇磷酸酯，在55-65°C下攪拌反應4-10h，反應結束后經蒸餾、干燥得到所述磷硅氮阻燃劑。2.根據權利要求1所述石油平臺專用高阻燃電纜，其特征在于，所述改性丁腈橡膠復合材料的原料中，丁腈橡膠、氯化丁基橡膠、天然橡膠、氯化聚乙烯的重量比為50-70:18-27:14-21:14-20。3.根據權利要求1或2所述石油平臺專用高阻燃電纜，其特征在于，所述改性丁腈橡膠復合材料的原料中，氧化鋅、N，N。間苯撐雙馬來酰亞胺、三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、酚醛樹脂、四甲基硫脲、異丙基黃原酸鋅的重量比為1-1.7:0.6-1.4:0.6-1.3:1.6-2.7:0.25-0.42:0.32-0.75ο4.根據權利要求1-3中任一項所述石油平臺專用高阻燃電纜，其特征在于，所述改性丁腈橡膠復合材料的原料按重量份包括:丁腈橡膠65份、氯化丁基橡膠20份、天然橡膠15份、氯化聚乙烯17份、硬脂酸1.2份、氧化鋅1.4份、N，Y -間苯撐雙馬來酰亞胺1.1份、三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯1.2份、酚醛樹脂2.2份、二硫化鉬10份、硅微粉11份、納米碳酸鈣10份、納米錫酸鋅8份、6-氯-N，N-二乙基-1，3，5-三嗪-2，4-二胺7.3份、磷硅氮阻燃劑14份、氧化聚乙烯蠟1.8份、防老劑2.1份、四甲基硫脲0.4份、異丙基黃原酸鋅0.65份。5.根據權利要求1-4中任一項所述石油平臺專用高阻燃電纜，其特征在于，所述氯化丁基橡膠的含氯量為1-1.8wt% ;所述氯化聚乙稀的含氯量為45-60wt%。6.根據權利要求1-5中任一項所述石油平臺專用高阻燃電纜，其特征在于，所述納米碳酸鈣的平均粒徑為50-80nm，比表面積為35-50m2/g;所述納米錫酸鋅的平均粒徑為35-55nm，比表面積為 50-110m2/g。7.根據權利要求1-6中任一項所述石油平臺專用高阻燃電纜，其特征在于，所述磷硅氮阻燃劑按照以下工藝進行制備:按重量份將14份γ-氨丙基三甲氧基硅烷加入100份甲苯中攪拌均勻，通入氮氣后加入10份三乙胺，然后加入55份苯基二氯化磷攪拌均勻，升溫至800C，在氮氣的保護下攪拌反應7.5h，反應結束后減壓蒸餾得到中間產物;按重量份將20份中間產物加入40份質量分數為95%的乙醇中，超聲25min后加入17份籠狀季戊四醇磷酸酯，在62 °C下攪拌反應8.5h，反應結束后經蒸餾、干燥得到所述磷硅氮阻燃劑。8.根據權利要求1-7中任一項所述石油平臺專用高阻燃電纜，其特征在于，所述防老劑為防老劑MB、防老劑4020、防老劑3100中的一種或者多種的混合物。
【文檔編號】H01B7/295GK105860169SQ201610279412
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年4月29日
【發明人】王岳嵩, 葉宇, 宋淵, 盛招軍, 盛茂, 肖文, 張傳明, 王社峰
【申請人】安徽華宇電纜集團有限公司