本发明涉及工业用高分子材料领域，尤其涉及一种电缆高分子绝缘保护套及其加工工艺。
背景技术：
电缆保护套是电缆的最外层，根据电缆的具体使用环境，要求电缆保护套材料必须具备优良的拉伸强度、断裂伸长率、抗老化、绝缘等性能。虽然随着技术的进步，市场上出现了各种各样的电缆保护套改进材料，但依然存在不同程度的缺陷：
中国专利cn201410248656.5将连续玄武岩纤维、玻璃纤维、碳纤维和聚乙烯，连续玄武岩纤维、玻璃纤维和碳纤维复合在聚乙烯基体上，从而对电缆保护套机械性能和耐酸、耐碱性能实现了一定程度的提升。但是将连续纤维与聚乙烯基体复合，一方面增加了产品的生产难度，另一方面，连续纤维的原料成本较高，因此该产品很难在各领域广泛推广使用。
中国专利cn201710022598.8将短切碳纤维与基体材料直接共混，以提升电缆的各项性能。但短切纤维在基体中分布取向难以控制，容易出现毛刺、凸起等质量缺陷，进而造成场强分布不均等问题，最终影响电缆保护套的使用寿命。
另外，现有的电缆保护套在西北地区的使用中发现，由于夏季、冬季的温差较大，且西北地区常年风沙较大，相当于对电缆保护套施加了持续的应力，因此现有电缆保护套产品在如此恶劣的使用环境下普遍出现了变形现象，因而在保护套与电缆之前出现一定的空隙，影响了保护套对电缆的保护效果。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种电缆高分子绝缘保护套及其加工工艺，以克服上述现有技术存在的缺陷。通过向甲基乙烯基硅橡胶基体中加入苯醚撑硅橡胶、聚丙烯等组分进行改性，并加入钛酸钾晶须作为增强材料，并在保护套内侧增设内屏蔽层，该电缆保护套的机械性能良好，且尺寸稳定性好。
本发明所述的高分子绝缘保护套包括外绝缘层和内屏蔽层，外绝缘层包括如下以重量份计算的组分：
所述内屏蔽层包括如下以重量份计算的组分：
所述改性甲基乙烯基硅橡胶的制备方法，包括以下步骤：
a：按组成原料的重量份称量甲基乙烯基硅橡胶50-80份、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物10-15份，在高速搅拌机中搅拌30-45min，控制搅拌温度为120-130℃；
b：向步骤(a)所得混合料中加入苯醚撑硅橡胶8-12份、聚丙烯5-20份、高密度聚乙烯10-15份，在高速搅拌机中搅拌1-2h，控制搅拌温度为125-140℃；
c：向步骤(b)所得混合料中加入氢氧化镁0.5-1份、1,2-二苯基乙二胺1.5-3份，继续在高速搅拌机中搅拌20-30min，控制搅拌温度为120-130℃，完成搅拌、自然冷却后即得改性甲基乙烯基硅橡胶。
优选地，偶联剂选用钛酸酯类偶联剂或硅烷类偶联剂中的一种。
优选地，阻燃剂选用氧化铝、氧化锑中的一种。
优选地，紫外线吸收剂选用邻羟基苯甲酸苯酯、2-(2’-羟基-5’-甲基苯基)苯并三氮唑和2,4-二羟基二苯甲酮中的一种或两种；
更优选地，所述紫外线吸收剂为2-(2’-羟基-5’-甲基苯基)苯并三氮唑和2,4-二羟基二苯甲酮的混合物，所述2-(2’-羟基-5’-甲基苯基)苯并三氮唑和2,4-二羟基二苯甲酮的质量比为2:3。
优选地，抗氧剂选用二苯胺、对苯二胺和二氢喹啉中的一种。
优选地，填充助剂选用鳞片石墨、膨胀石墨、气相白炭黑中的一种。
本发明所述电缆高分子绝缘材料保护套的制备方法，包括如下步骤：
(1)将改性甲基乙烯基硅橡胶、钛酸钾晶须、偶联剂、阻燃剂、紫外线吸收剂、抗氧剂和硬脂酸乙基己酯按照比例加入到高速搅拌机中充分混合30min，混合温度为150-160℃；在80-120℃开炼机中开炼60-80min后造粒，得到外绝缘层母料。
(2)按比例称取改性甲基乙烯基硅橡胶、填充助剂、偶联剂和月桂氨基丙酸钠，在80-100℃开炼机中开炼60-80min后造粒，得到内屏蔽层母料。
(3)将外绝缘层母料与内屏蔽层母料分别加入共挤机中共挤，在内屏蔽层外包覆有外绝缘层，产品经200-220℃硫化烘道硫化后即得电缆高分子绝缘保护套。
本发明的优点在于：
(1)通过向甲基乙烯基硅橡胶中添加苯醚撑硅橡胶、聚丙烯和高密度聚乙烯进行改性，并选用甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物作为相容剂，选用氢氧化镁作为硫化剂，并加入1,2-二苯基乙二胺，所得改性甲级乙烯基硅橡胶具有良好的力学性能的尺寸稳定性；本发明通过添加苯醚撑硅橡胶和1,2-二苯基乙二胺，提高了绝缘保护套的抗老化性能。
(2)通过在外绝缘层内添加硬脂酸乙基己酯，在内屏蔽层添加月桂氨基丙酸钠，提高了绝缘保护套的拉伸强度。
(3)通过向外绝缘层母料中加入钛酸钾晶须，实现了对高分子绝缘保护套的增强，提高了高分子绝缘电缆保护套抵抗形变的能力；
(4)通过共挤工艺增设了内屏蔽层，消除绝缘层与内包裹物之间空隙对电性能的影响，可有效避免在绝缘层与内包裹物之间产生局部放电。
(5)通过设置紫外线吸收剂为2-(2’-羟基-5’-甲基苯基)苯并三氮唑和2,4-二羟基二苯甲酮的质量比为2:3的混合物，提高了绝缘保护套的拉伸强度。
具体实施方式
下面，对本发明的实施方式进行说明，以下实施例中各组分所称份数均为重量份。
实施例一：
按组成原料的重量份称量甲基乙烯基硅橡胶80份、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物15份，在高速搅拌机中搅拌45min，控制搅拌温度在120℃范围内；向上述混合料中加入苯醚撑硅橡胶8份、聚丙烯20份、高密度聚乙烯10份，在高速搅拌机中搅拌2h，控制搅拌温度在125℃；继续向混合料中加入氢氧化镁1份、1,2-二苯基乙二胺1.5份，并在高速搅拌机中搅拌20min，控制搅拌温度为120℃，完成搅拌、自然冷却后即得改性甲基乙烯基硅橡胶。
称取改性甲基乙烯基硅橡胶120份、钛酸钾晶须5份(钛酸钾晶须的平均直径为0.3μm-0.6μm，平均长度为10-20μm)、钛酸酯偶联剂1份、阻燃剂氧化锑10份、紫外线吸收剂2,4-二羟基二苯甲酮1份、抗氧剂二苯胺0.1份和硬脂酸乙基己脂0.2份按照比例加入到高速搅拌机中充分混合30min，混合温度为150℃；在120℃开炼机中开炼80min后造粒，得到外绝缘层母料。
按比例称取改性甲基乙烯基硅橡胶50份、填充助剂鳞片石墨5份、硅烷类偶联剂kh5501份、月桂氨基丙酸钠1份，在100℃开炼机中开炼60min后造粒，得到内屏蔽层母料。
将外绝缘层母料与内屏蔽层母料分别加入共挤机中共挤，在内屏蔽层外包覆有外绝缘层，产品经200℃硫化烘道硫化后即得电缆高分子绝缘保护套。
实施例二
按组成原料的重量份称量甲基乙烯基硅橡胶50份、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物10份，在高速搅拌机中搅拌30min，控制搅拌温度在130℃范围内；向上述混合料中加入苯醚撑硅橡胶12份、聚丙烯5份、高密度聚乙烯15份，在高速搅拌机中搅拌1h，控制搅拌温度为140℃；继续向混合料中加入氢氧化镁0.5份、1,2-二苯基乙二胺3份，并在高速搅拌机中搅拌30min，控制搅拌温度为130℃，完成搅拌、自然冷却后即得改性甲基乙烯基硅橡胶。
称取改性甲基乙烯基硅橡胶80份、钛酸钾晶须2份(钛酸钾晶须的平均直径为0.3μm-0.6μm，平均长度为10-20μm)
钛酸酯偶联剂1.5份、阻燃剂氧化锑30份、紫外线吸收剂2,4-二羟基二苯甲酮0.5份、抗氧剂二苯胺0.5份和硬脂酸乙基己酯1份按照比例加入到高速搅拌机中充分混合30min，混合温度为160℃；在80℃开炼机中开炼60min后造粒，得到外绝缘层母料。
按比例称取改性甲基乙烯基硅橡胶60份、填充助剂鳞片石墨15份、硅烷类偶联剂kh5501.5份、月桂氨基丙酸钠3份，在80℃开炼机中开炼80min后造粒，得到内屏蔽层母料。
将外绝缘层母料与内屏蔽层母料分别加入共挤机中共挤，在内屏蔽层外包覆有外绝缘层，产品经220℃硫化烘道硫化后即得电缆高分子绝缘保护套。
实施例三
本实施例与实施例一的区别在于，紫外线吸收剂为2-(2’-羟基-5’-甲基苯基)苯并三氮唑和2,4-二羟基二苯甲酮的混合物，2-(2’-羟基-5’-甲基苯基)苯并三氮唑和2,4-二羟基二苯甲酮的质量比为2:3，其余组分、工艺参数均与实施例一相同。
对比例一
本实施例与实施例一的区别在于，未对甲基乙烯基硅橡胶进行改性，具体方案为：
称取未改性甲基乙烯基硅橡胶120份、氢氧化镁1份、1,2-二苯基乙二胺1.5份、钛酸钾晶须5份(钛酸钾晶须的平均直径为0.3μm-0.6μm，平均长度为10-20μm)、钛酸酯偶联剂1份、阻燃剂氧化锑15份、紫外线吸收剂2,4-二羟基二苯甲酮1份和抗氧剂二苯胺0.1份和和硬脂酸乙基己脂0.2份按照比例加入到高速搅拌机中充分混合30min，混合温度为150-160℃；在120℃开炼机中开炼80min后造粒，得到外绝缘层母料。
按比例称取改性甲基乙烯基硅橡胶50份、填充助剂鳞片石墨5份、硅烷类偶联剂kh5501份、月桂氨基丙酸钠1份，在100℃开炼机中开炼60min后造粒，得到内屏蔽层母料。
将外绝缘层母料与内屏蔽层母料分别加入共挤机中共挤，在内屏蔽层外包覆有外绝缘层，产品经200℃硫化烘道硫化后即得电缆高分子绝缘保护套。
对比例二
本实施例与实施例一的区别在于，未向产品配方中加入钛酸钾晶须，其余组分、工艺参数均与实施例一相同。
对比例三
本实施例与实施例一的区别在于，未向产品配方中加入苯醚撑硅橡胶，其余组分、工艺参数均与实施例一相同。
对比例四
本实施例与实施例一的区别在于，未向产品配方中加入1,2-二苯基乙二胺，其余组分、工艺参数均与实施例一相同。
对比例五
本实施例与实施例一区别在于，未向产品配方中加入苯醚撑硅橡胶和1,2-二苯基乙二胺，其余组分、工艺参数均与实施例一相同。
对比例六
本实施例与实施例一区别在于，未向产品配方中加入硬脂酸乙基己酯，其余组分、工艺参数均与实施例一相同。
对比七
本实施例与实施例一区别在于，未向产品配方中加入月桂氨基丙酸钠，其余组分、工艺参数均与实施例一相同。
对比例八
本实施例与实施例一区别在于，未向产品配方中加入硬脂酸乙基己酯和月桂氨基丙酸钠，其余组分、工艺参数均与实施例一相同。
分别测定实施例一至实施例六产品的各项性能，具体试验结果如下：
表1产品性能测试结果
注：1、空气烘箱老化试验为将产品在160℃空气烘箱中放置148小时。
2、根据astmd671-1993《塑料在恒定往复力作用下挠曲疲劳性的标准试验方法》进行产品的疲劳试验，试验结束后测定其变形率。
由此可见，本发明实施例一–三制备得到的绝缘材料保护套不仅具有良好的力学性能，并且，而且产品具有良好的尺寸稳定性和耐老化性能，还具有良好的绝缘性能。