加熱電纜用高絕緣電阻耐高溫陶瓷橡膠及其制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種加熱電纜用高絕緣電阻耐高溫陶瓷橡膠及其制備方法，該陶瓷橡膠主要成份按重量份數計包含如下：硅橡膠40?45份、陶瓷粉20?25份、玻璃粉15?20份、石英粉5?10份、云母粉8?10份、氣相法白碳黑5?10份、偶聯劑0.5?1份、軟化劑2?5份、雙二五硫化劑0.8?1份。制備時將上述原料放入煉膠機中進行混煉，控制混煉溫度為50～60℃，混煉時間為15?20min；混煉后通過濾膠機進行過濾得到所需陶瓷橡膠；所述濾膠機的過濾網設置為三層，由內至外依次為20目、40目、60目。有益效果是：具有高絕緣電阻耐高溫性能，防潮絕緣效果好，使用壽命長；利用該陶瓷橡膠作為絕緣層制成的加熱電纜使用溫度可達到600℃，防潮絕緣效果好，安全性能高，即使外護套被磨損浸水，電纜也不會被擊穿。
【專利說明】
加熱電纜用高絕緣電阻耐高溫陶瓷橡膠及其制備方法
技術領域
[0001] 本發明涉及一種陶瓷橡膠，特別涉及一種加熱電纜用高絕緣電阻耐高溫陶瓷橡膠 及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 油井抽油桿加熱電纜應用石油開采，尤其是在稠油的開采過程中。因地下原油中 含有大量石蠟、瀝青，隨著原油抽油桿緩慢提升，接近地表層原油的溫度相應下降，出現原 油凝結現象，油井原油流量也相應降低及停產。為了提高原油產量，需要在油井抽油桿內安 裝一根加熱電纜，提升原油溫度，以達到溫度補償，從而提高原油的流動性能。
[0003] 早在上世紀70年代，我國就開始應用油桿伴熱技術。至今已有40多年，油桿伴熱技 術主要是利用集膚效應原理，也就是將絕緣單芯電纜放入空心油桿內，電纜底端與空心油 桿短接，形成回路，通電后電纜產生渦流使油桿發熱，達到熱補償效果。從而看出電纜質量 及使用壽命，決定了采油產量。
[0004] 傳統的加熱電纜是在導體外面設置聚丙烯絕緣層，其工作溫度只能達到150Γ，由 于井下油溫較高，可達280°C左右，絕緣層材料耐溫差距較大，使用壽命較短，易擊穿。改進 后的加熱電纜絕緣層結構是在單根銅桿導體的外面設置聚酰亞胺薄膜繞包和氟塑料薄膜 繞包。其中氟塑料薄膜繞包的耐熱溫度可達250°C，該加熱電纜絕緣層結構雖然提高了耐熱 溫度，但仍未達到井下油溫，而且存在絕緣繞包不防潮易擊穿等問題。
【發明內容】
[0005] 本發明所要解決的技術問題是提供一種高絕緣電阻耐高溫，防潮絕緣效果好，使 用壽命長的加熱電纜用高絕緣電阻耐高溫陶瓷橡膠及其制備方法。
[0006] 為解決上述問題，本發明采用如下技術方案：
[0007] -種加熱電纜用高絕緣電阻耐高溫陶瓷橡膠，其主要成份按重量份數計包含如 下：
[0008] 硅橡膠40-45份、陶瓷粉20-25份、玻璃粉15-20份、石英粉5-10份、云母粉8-10份、 氣相法白碳黑5-10份、偶聯劑0.5-1份、軟化劑2-5份、雙二五硫化劑0.8-1份。
[0009] 作為進一步優選，所述硅橡膠為甲基硅橡膠，其門尼粘度ML (1+4) 180 °C為30~35、 乙烯含量為63 %，其作用是作為主體材料，具有耐低溫-50 °C和高溫180 °C特性，在高溫300 °C以上不產生碳化物，以達到本發明所需電纜性能。
[0010]作為進一步優選，所述陶瓷粉粒度為3000目、耐溫為1200°C，該陶瓷粉在300°C以 下主要起填充、絕緣作用，在超過300°C高溫時陶瓷粉具有結殼、高溫絕緣、無炭化作用。 [0011]作為進一步優選，所述玻璃粉的純度大于等于95%、粒度為325目、耐溫為400°C， 該玻璃粉在高溫時具有結殼、高溫絕緣特性，使形成的絕緣層具有較大機械強度，能承受一 定機械沖擊力，在高溫或受潮情況下仍具有優異的電氣絕緣性能，能夠確保電纜在高溫燃 燒、機械敲擊和淋水條件下保持一段時間的正常工作。
[0012] 作為進一步優選，所述云母粉粒度為400目，用于提高電纜的耐高溫絕緣性能。
[0013] 作為進一步優選，所述偶聯劑選用硅烷偶聯劑。
[0014] 作為進一步優選，所述軟化劑為硬脂酸或甲基硅油，用于調節陶瓷橡膠絕緣層的 柔軟性，使其便于擠出加工。
[0015] 作為進一步優選，還包含如下成份:防老劑1.5-3份，活性劑2-4份;所述防老劑為 防老劑RD或防老劑MB，所述活性劑為氧化鋅或氧化鎂。
[0016] -種加熱電纜用高絕緣電阻耐高溫陶瓷橡膠的制備方法，包含步驟如下：
[0017] 1、按重量份數計取硅橡膠40-45份、陶瓷粉20-25份、玻璃粉15-20份、石英粉5-10 份、云母粉8-10份、氣相法白碳黑5-10份、偶聯劑0.5-1份、軟化劑2-5份、雙二五硫化劑0.8-1份作為原料，將上述原料放入煉膠機中進行混煉，控制混煉溫度為50~60°C，混煉時間為 15_20min;
[0018] 2、混煉后通過濾膠機進行過濾得到所需陶瓷橡膠;所述濾膠機的過濾網設置為三 層，由內至外依次為20目、40目、60目。
[0019] 作為進一步優選，所述原料中還含有防老劑1.5-3份，活性劑2-4份;所述防老劑為 防老劑RD或防老劑MB，所述活性劑為氧化鋅或氧化鎂。
[0020] 本發明的有益效果是:將硅橡膠作為該陶瓷橡膠的主體材料是充分利用其耐低溫 和高溫特性;使用陶瓷粉在300°C以下主要起填充、絕緣作用，在超過300°C高溫時陶瓷粉具 有結殼、高溫絕緣、無炭化作用;使用玻璃粉在高溫時具有結殼、高溫絕緣特性，使形成的絕 緣層具有較大機械強度，能承受一定機械沖擊力，在高溫或受潮情況下仍具有優異的電氣 絕緣性能;通過石英粉可使硅橡膠達到快速結殼效果;通過云母粉能夠提高電纜的耐高溫 絕緣性能;通過氣相法白碳黑能給硅橡膠提供最好的補強作用;通過偶聯劑可將各種原料 很好的結合起來;通過軟化劑能夠調節陶瓷橡膠的柔軟性，使其便于擠出加工;通過雙二五 硫化劑能夠使橡膠分子鏈起交聯反應，使線形分子形成立體網狀結構，提高加熱電纜機械 性能和絕緣性能。
[0021] 制得的陶瓷橡膠在300°C以下成為軟瓷性橡膠，300_600°C之間是隨著溫度提高， 使結殼速度加快，在600°C會達到陶瓷性絕緣，即達到無機物礦物質絕緣，因此該陶瓷橡膠 具有高絕緣電阻耐高溫性能，防潮絕緣效果好，使用壽命長;利用該陶瓷橡膠作為絕緣層制 成的加熱電纜使用溫度可達到600°C，防潮絕緣效果好，安全性能高，即使外護套被磨損浸 水，電纜也不會被擊穿。
【具體實施方式】 [0022] 實施例1
[0023]本發明涉及的一種加熱電纜用高絕緣電阻耐高溫陶瓷橡膠，其主要成份按重量份 數計包含如下:娃橡膠40公斤、陶瓷粉25公斤、玻璃粉15公斤、石英粉10公斤、云母粉8公斤、 氣相法白碳黑10公斤、偶聯劑0.5公斤、軟化劑5公斤、雙二五硫化劑0.8公斤。
[0024] 所述硅橡膠優選為甲基硅橡膠，其門尼粘度ML(l+4) 180 °C為30~35、乙烯含量為 63%。其作用是作為主體材料，具有耐低溫-50°C和高溫180°C特性，在高溫300°C以上不產 生碳化物，以達到本發明所需電纜性能。
[0025]所述陶瓷粉粒度為3000目，耐溫為1200°C。該陶瓷粉在300°C以下主要起填充、絕 緣作用，在超過300°C高溫時陶瓷粉具有結殼、高溫絕緣、無炭化作用。
[0026] 所述玻璃粉的純度大于等于95 %，粒度為325目，耐溫為400 °C。該玻璃粉在高溫時 具有結殼、高溫絕緣特性，使形成的絕緣層具有較大機械強度，能承受一定機械沖擊力，在 高溫或受潮情況下仍具有優異的電氣絕緣性能，能夠確保電纜在高溫燃燒、機械敲擊和淋 水條件下保持一段時間的正常工作。
[0027]所述石英粉耐溫可達1250Γ，具有使硅橡膠快速結殼作用。所述云母粉粒度為400 目，用于提高電纜的耐高溫絕緣性能。所述氣相法白碳黑能給硅橡膠提供最好的補強作用。 所述偶聯劑選用硅烷偶聯劑，用于使各種原料很好的結合起來。所述軟化劑優選為硬脂酸 或甲基硅油，用于調節陶瓷橡膠絕緣層的柔軟性，使其便于擠出加工。
[0028] 所述雙二五硫化劑能夠使橡膠分子鏈起交聯反應，使線形分子形成立體網狀結 構，提高電纜機械性能和絕緣性能。
[0029] 本實施例涉及的加熱電纜用高絕緣電阻耐高溫陶瓷橡膠的制備方法，包含步驟如 下：
[0030] 1、按重量份數計取硅橡膠40公斤、陶瓷粉25公斤、玻璃粉15公斤、石英粉10公斤、 云母粉8公斤、氣相法白碳黑10公斤、偶聯劑0.5公斤、軟化劑5公斤和雙二五硫化劑0.8公斤 作為原料，將上述原料分別放入煉膠機中進行混煉，控制混煉溫度為50~60°C，混煉時間為 15-20min；
[0031] 2、混煉后通過濾膠機進行過濾得到所需陶瓷橡膠;所述濾膠機的過濾網設置為三 層，由內至外依次為20目、40目、60目。
[0032] 實施例2
[0033]本發明涉及的一種加熱電纜用高絕緣電阻耐高溫陶瓷橡膠，其主要成份按重量份 數計包含如下:娃橡膠45公斤、陶瓷粉20公斤、玻璃粉20公斤、石英粉5公斤、云母粉10公斤、 氣相法白碳黑5公斤、偶聯劑1公斤、軟化劑2公斤、雙二五硫化劑1公斤。
[0034] 所述硅橡膠優選為甲基硅橡膠，其門尼粘度ML(l+4) 180 °C為30~35、乙烯含量為 63%。其作用是作為主體材料，具有耐低溫-50°C和高溫180°C特性，在高溫300°C以上不產 生碳化物，以達到本發明所需電纜性能。
[0035]所述陶瓷粉粒度為3000目，耐溫為1200°C。該陶瓷粉在300°C以下主要起填充、絕 緣作用，在超過300°C高溫時陶瓷粉具有結殼、高溫絕緣、無炭化作用。
[0036] 所述玻璃粉的純度大于等于95 %，粒度為325目，耐溫為400 °C。該玻璃粉在高溫時 具有結殼、高溫絕緣特性，使形成的絕緣層具有較大機械強度，能承受一定機械沖擊力，在 高溫或受潮情況下仍具有優異的電氣絕緣性能，能夠確保電纜在高溫燃燒、機械敲擊和淋 水條件下保持一段時間的正常工作。
[0037]所述石英粉耐溫可達1250Γ，具有使硅橡膠快速結殼作用。所述云母粉粒度為400 目，用于提高電纜的耐高溫絕緣性能。所述氣相法白碳黑能給硅橡膠提供最好的補強作用。 所述偶聯劑選用硅烷偶聯劑，用于使各種原料很好的結合起來。所述軟化劑優選為硬脂酸 或甲基硅油，用于調節陶瓷橡膠絕緣層的柔軟性，使其便于擠出加工。
[0038] 所述雙二五硫化劑能夠使橡膠分子鏈起交聯反應，使線形分子形成立體網狀結 構，提高電纜機械性能和絕緣性能。
[0039] 本實施例涉及的加熱電纜用高絕緣電阻耐高溫陶瓷橡膠的制備方法，包含步驟如 下：
[0040] 1、按重量份數計取硅橡膠45公斤、陶瓷粉20公斤、玻璃粉20公斤、石英粉5公斤、云 母粉10公斤、氣相法白碳黑5公斤、偶聯劑1公斤、軟化劑2公斤和雙二五硫化劑1公斤作為原 料，將上述原料分別放入煉膠機中進行混煉，控制混煉溫度為50~60°C，混煉時間為15-20min；
[0041] 2、混煉后通過濾膠機進行過濾得到所需陶瓷橡膠;所述濾膠機的過濾網設置為三 層，由內至外依次為20目、40目、60目。
[0042] 實施例3
[0043]本發明涉及的一種加熱電纜用高絕緣電阻耐高溫陶瓷橡膠，其主要成份按重量份 數計包含如下:娃橡膠40公斤、陶瓷粉25公斤、玻璃粉15公斤、石英粉10公斤、云母粉8公斤、 氣相法白碳黑10公斤、偶聯劑0.5公斤、軟化劑5公斤、雙二五硫化劑0.8公斤、防老劑3公斤 和活性劑2公斤。
[0044] 所述硅橡膠優選為甲基硅橡膠，其門尼粘度ML(l+4) 180 °C為30~35、乙烯含量為 63%。其作用是作為主體材料，具有耐低溫-50°C和高溫180°C特性，在高溫300°C以上不產 生碳化物，以達到本發明所需電纜性能。
[0045]所述陶瓷粉粒度為3000目，耐溫為1200°C。該陶瓷粉在300°C以下主要起填充、絕 緣作用，在超過300°C高溫時陶瓷粉具有結殼、高溫絕緣、無炭化作用。
[0046] 所述玻璃粉的純度大于等于95%，粒度為325目，耐溫為400°C。該玻璃粉在高溫時 具有結殼、高溫絕緣特性，使形成的絕緣層具有較大機械強度，能承受一定機械沖擊力，在 高溫或受潮情況下仍具有優異的電氣絕緣性能，能夠確保電纜在高溫燃燒、機械敲擊和淋 水條件下保持一段時間的正常工作。
[0047]所述石英粉耐溫可達1250Γ，具有使硅橡膠快速結殼作用。所述云母粉粒度為400 目，用于提高電纜的耐高溫絕緣性能。所述氣相法白碳黑能給硅橡膠提供最好的補強作用。 所述偶聯劑選用硅烷偶聯劑，用于使各種原料很好的結合起來。所述軟化劑優選為硬脂酸 或甲基硅油，用于調節陶瓷橡膠絕緣層的柔軟性，使其便于擠出加工。
[0048] 所述雙二五硫化劑能夠使橡膠分子鏈起交聯反應，使線形分子形成立體網狀結 構，提高電纜機械性能和絕緣性能。所述防老劑優選為防老劑RD或防老劑MB，用于防止或延 緩陶瓷絕緣膠老化，延長使用壽命。所述活性劑優選為氧化鋅或氧化鎂，用于增強雙二五硫 化劑活性、縮短硫化時間。
[0049] 本實施例涉及的一種加熱電纜用高絕緣電阻耐高溫陶瓷橡膠的制備方法，包含步 驟如下：
[0050] 1、按重量份數計取硅橡膠40公斤、陶瓷粉25公斤、玻璃粉15公斤、石英粉10公斤、 云母粉8公斤、氣相法白碳黑10公斤、偶聯劑0.5公斤、軟化劑5公斤、雙二五硫化劑0.8公斤、 防老劑3公斤和活性劑2公斤作為原料，將上述原料分別放入煉膠機中進行混煉，控制混煉 溫度為50~60 °C，混煉時間為15-20min;
[0051] 2、混煉后通過濾膠機進行過濾得到所需陶瓷橡膠;所述濾膠機的過濾網設置為三 層，由內至外依次為20目、40目、60目。
[0052] 實施例4
[0053]本發明涉及的一種加熱電纜用高絕緣電阻耐高溫陶瓷橡膠，其主要成份按重量份 數計包含如下:娃橡膠45公斤、陶瓷粉20公斤、玻璃粉20公斤、石英粉5公斤、云母粉10公斤、 氣相法白碳黑5公斤、偶聯劑1公斤、軟化劑2公斤、雙二五硫化劑1公斤、防老劑1.5公斤和活 性劑4公斤。
[0054] 所述硅橡膠優選為甲基硅橡膠，其門尼粘度ML(l+4) 180 °C為30~35、乙烯含量為 63%。其作用是作為主體材料，具有耐低溫-50°C和高溫180°C特性，在高溫300°C以上不產 生碳化物，以達到本發明所需電纜性能。
[0055]所述陶瓷粉粒度為3000目，耐溫為1200°C。該陶瓷粉在300°C以下主要起填充、絕 緣作用，在超過300°C高溫時陶瓷粉具有結殼、高溫絕緣、無炭化作用。
[0056] 所述玻璃粉的純度大于等于95 %，粒度為325目，耐溫為400 °C。該玻璃粉在高溫時 具有結殼、高溫絕緣特性，使形成的絕緣層具有較大機械強度，能承受一定機械沖擊力，在 高溫或受潮情況下仍具有優異的電氣絕緣性能，能夠確保電纜在高溫燃燒、機械敲擊和淋 水條件下保持一段時間的正常工作。
[0057]所述石英粉耐溫可達1250Γ，具有使硅橡膠快速結殼作用。所述云母粉粒度為400 目，用于提高電纜的耐高溫絕緣性能。所述氣相法白碳黑能給硅橡膠提供最好的補強作用。 所述偶聯劑選用硅烷偶聯劑，用于使各種原料很好的結合起來。所述軟化劑優選為硬脂酸 或甲基硅油，用于調節陶瓷橡膠絕緣層的柔軟性，使其便于擠出加工。
[0058]所述雙二五硫化劑能夠使橡膠分子鏈起交聯反應，使線形分子形成立體網狀結 構，提高電纜機械性能和絕緣性能。所述防老劑優選為防老劑RD或防老劑MB，用于防止或延 緩陶瓷絕緣膠老化，延長使用壽命。所述活性劑優選為氧化鋅或氧化鎂，用于增強雙二五硫 化劑活性、縮短硫化時間。
[0059] 本實施例涉及的一種加熱電纜用高絕緣電阻耐高溫陶瓷橡膠的制備方法，包含步 驟如下：
[0060] 1、按重量份數計取硅橡膠45公斤、陶瓷粉20公斤、玻璃粉20公斤、石英粉5公斤、云 母粉10公斤、氣相法白碳黑5公斤、偶聯劑1公斤、軟化劑2公斤、雙二五硫化劑1公斤、防老劑 1.5公斤和活性劑4公斤作為原料，將上述原料分別放入煉膠機中進行混煉，控制混煉溫度 為50~60°C，混煉時間為15-20min;
[0061] 2、混煉后通過濾膠機進行過濾即可得到所需陶瓷橡膠;所述濾膠機的過濾網設置 為三層，由內至外依次為20目、40目、60目。
[0062] 上述各實施例得到的陶瓷橡膠性能參數如表1所示：
[0065] 表 1
[0066] 通過表1數據可以得出，本發明制得的陶瓷橡膠在300°C以下成為軟瓷性橡膠， 300-600 °C之間是隨著溫度提高，使結殼速度加快，在600°C會達到陶瓷性絕緣，即達到無機 物礦物質絕緣。因此該陶瓷橡膠具有高絕緣電阻耐高溫性能，防潮絕緣效果好，使用壽命 長;利用該陶瓷橡膠作為絕緣層制成的加熱電纜使用溫度可達到600°C，防潮絕緣效果好， 安全性能高，即使外護套被磨損浸水，電纜也不會被擊穿。
[0067] 盡管本發明的實施方案已公開如上，但其并不僅僅限于說明書和實施方式中所列 運用，它完全可以被適用于各種適合本發明的領域，對于熟悉本領域的人員而言，可容易地 實現另外的修改，因此在不背離權利要求及等同范圍所限定的一般概念下，本發明并不限 于特定的細節和這里示出與描述的圖例。
【主權項】
1. 一種加熱電纜用高絕緣電阻耐高溫陶瓷橡膠，其特征在于：其主要成份按重量份數 計包含如下： 硅橡膠40-45份、陶瓷粉20-25份、玻璃粉15-20份、石英粉5-10份、云母粉8-10份、氣相 法白碳黑5-10份、偶聯劑0.5-1份、軟化劑2-5份、雙二五硫化劑0.8-1份。2. 根據權利要求1所述的加熱電纜用高絕緣電阻耐高溫陶瓷橡膠，其特征在于:所述硅 橡膠為甲基硅橡膠，其門尼粘度ML( 1+4) 180°C為30~35、乙烯含量為63%。3. 根據權利要求1所述的加熱電纜用高絕緣電阻耐高溫陶瓷橡膠，其特征在于:所述陶 瓷粉粒度為3000目、耐溫為1200 °C。4. 根據權利要求1所述的加熱電纜用高絕緣電阻耐高溫陶瓷橡膠，其特征在于:所述玻 璃粉的純度大于等于95%、粒度為325目、耐溫為400°C。5. 根據權利要求1所述的加熱電纜用高絕緣電阻耐高溫陶瓷橡膠，其特征在于:所述云 母粉粒度為400目，用于提高電纜的耐高溫絕緣性能。6. 根據權利要求1所述的加熱電纜用高絕緣電阻耐高溫陶瓷橡膠，其特征在于:所述偶 聯劑選用硅烷偶聯劑。7. 根據權利要求1所述的加熱電纜用高絕緣電阻耐高溫陶瓷橡膠，其特征在于:所述軟 化劑為硬脂酸或甲基硅油。8. 根據權利要求1所述的加熱電纜用高絕緣電阻耐高溫陶瓷橡膠，其特征在于:還包含 如下成份:防老劑1.5-3份，活性劑2-4份;所述防老劑為防老劑RD或防老劑MB，所述活性劑 為氧化鋅或氧化鎂。9. 一種加熱電纜用高絕緣電阻耐高溫陶瓷橡膠的制備方法，其特征在于包含步驟如 下： (1) 按重量份數計取娃橡膠40-45份、陶瓷粉20-25份、玻璃粉15-20份、石英粉5_10份、 云母粉8-10份、氣相法白碳黑5-10份、偶聯劑0.5-1份、軟化劑2-5份、雙二五硫化劑0.8-1份 作為原料，將上述原料放入煉膠機中進行混煉，控制混煉溫度為50~60°C，混煉時間為15-20min； (2) 混煉后通過濾膠機進行過濾得到所需陶瓷橡膠;所述濾膠機的過濾網設置為三層， 由內至外依次為20目、40目、60目。10. 根據權利要求9所述的加熱電纜用高絕緣電阻耐高溫陶瓷橡膠的制備方法，其特征 在于:所述原料中還含有防老劑1.5-3份，活性劑2-4份;所述防老劑為防老劑RD或防老劑 MB，所述活性劑為氧化鋅或氧化鎂。
【文檔編號】C08L83/07GK105968820SQ201610364550
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年5月30日
【發明人】李萌, 何付領, 李季, 劉朝鵬, 宋建昌
【申請人】沈興線纜集團有限公司, 李萌, 何付領