优质耐高温潜油电缆EPDM绝缘层胶料配方研制

介绍耐高温潜油电缆EPDM绝缘层胶料配方的研究。结果表明，采用EPDM为JSREP33( 第三单体亚乙基降冰片质量分数为40%-60%,丙烯质量分数为0.4-0.5),硫化体系为硫化剂DCP/甲基丙烯酸锌并用体系、防护体系为舫老剂NAPM/RD/石蜡并用体系、增塑剂为SUNPAR2280的配合，绝缘层胶料的性能较好;采用两次高温硫化工艺制备的成品电缆长期使用温度为180°C，冲击使用温度为190°C,***高使用温度为200°C。

1 引 言
        近年来 ，随着采油技术的发展和采油条件的变化，对潜油电缆耐高温性能的要求不断提高。为此，我们进行了耐高温潜油电缆EPDM绝缘层胶料配方的研究，现将研究情况简介如下。

2 实 验
    2. 1 原材材
        EPDM ， 牌号JSR EP33，第三单体为亚乙基降冰片烯，日本合成株式会社产品;牌号Notdel2522，第三单体为1,4-己二醇，美国DuPone公司产品留甲基丙辛酸锌和防老剂NAPM，西安有机化工厂产品。SUNPAR2280.美国石油太阳公司产品。其他原材料均为市售品。
    2.2 基本配方
        EPDM 100 ;ZnO 5 ;硬脂酸 2.5;防老剂NAPM 2;防老剂RD 3;阻水剂 5;炭黑N550 5;石蜡 5;锻烧陶土 60;滑石粉 40;偶联剂2; DCP 3.
   2.3 仪器和设备
        SK-160型开炼机，上海橡胶机械厂产品;P3555B盘式硫化仪，北京环峰仪器厂产品;LWK-100微控电子拉力试验机，广州试验仪器厂产品;ZC43超高阻计，上海第六电表厂产品；耐高温电缆，深圳泰士特科技产品。
    2. 4 试样制备
        胶料在开炼机上混炼.混炼工艺为:EPDM塑炼 包辊 氧化锌、防老剂、石蜡和阻水剂、硬脂酸混炼均匀锻烧陶土、滑石粉、半补强炭黑和偶联剂充分混炼硫化剂DCP 混炼均匀下片。

3 结果与讨论
    3. 1 配方组分选择
        3.1.1 生胶
        由于潜油电缆在油井下受到高温、高压、油浸泡、酸腐蚀等作用，因此要求其绝缘层具有优异的耐高温，耐高压、耐酸和碱性能。综合考虑、选择EPDM作主体材料。EPDM牌号的选择试验结果见表1。从表1可以看出，与Nordel2522相比，JSR EP33的拉伸强度高，扯断伸长率大，耐热老化性能好，只是弹性稍差。故主体材料选用JSR EP33。

   3.1.2 硫化体系
        EPDM 胶料一般采用过氧化物和硫黄硫化体系硫化。过氧化物硫化体系胶的交联键结构为碳一碳键，而硫黄硫化体系的交联键为碳一硫键。由于碳一碳键的热稳定性远远大于碳一硫键，故耐高温EPDM绝缘层胶料的硫化体系选用硫化剂DCp和助交联剂甲基丙烯酸锌的过氧化物硫化体系。硫化剂DCP用量和甲基丙烯酸锌用量对胶料性能的影响分别如图1和表2所示。根据图1中硫化剂仄DCP用量与硫化胶拉伸强度和扯断伸长率的关系以及胶料加工性能，确定硫化剂DCP的用量为4.0份。

        从表2可以看出，随着甲基丙烯酸锌用量增大，胶料的ML值减小、MH增大，L81基本不变，L90减小，这表明胶料的交联密度增大，流动性提高,硫化速度加快;硫化胶的拉伸强度和定应力总体呈增大趋势，扯断伸长率和扯断长久变形总体呈减小趋势，耐热老化性能提高。但甲基丙烯酸锌用量不能过大。原因一是甲基丙烯酸锌用量过大会导致硫化胶的体积电阻率过小，二是甲基丙烯酸锌为粒状，用量过大会导致分散性差且不能完全融熔，而没有融熔的颗粒会导致成品在使用过程中的击穿。综合考虑，确定甲基丙烯酸锌的用量为15份。

    3.1.3 补强填充刑
        为提高胶料的耐热性能，填充剂采用锻烧陶土/滑石粉/炭黑并用体系。炭黑种类对硫化胶性能的影响见表3。从表3可以看出，炭黑N330胶料的综合性能较好，因此炭黑选用N3300。

    3.1.4 防老剂
        EPDM可以在150℃下长期使用。为进一步提高其耐高温性能，应加入耐高温性能好的防护体系。经试验，确定选用耐高温性能好的防老剂RD和耐热、耐屈挠疲劳、耐溶剂性能好的聚合型防老剂NAPM及物理防护剂石蜡并用，且防老剂NAPM/RD/石蜡并用比为2.5/2/5。
    3.1.5 增塑剂的选择
        增塑剂对硫化剂性能的影响见表4。从表4可以看出，加SUNPAR2280的硫化胶综合性能较好。因此.增塑剂选用SUNPAR2280。

    3.2 配方和性能
        耐高温潜油电缆绝缘层胶料的优化配方确定为:JSR EP33 100;ZnO 5 ;硬脂酸 2.5;防老剂 NAPM2.5;防老剂 RD 2;阻水剂 5; N330 5;石蜡 5;锻烧陶土 60;滑石粉 40;偶联剂 2;SUNPAR2280 10;甲基锌 15;DCP 4 。优化配方对应的硫化胶(170°C x 15min)性能为:邵氏A型硬度75度;拉伸强度10.9MPa;100%定伸应力为3.4MPa;扯断伸长率450%;扯断长久变形3.5%;体积电阻率4.56乘以10(16次方）Ω.cm;. 195°C x 168h无氧热老化后邵氏A型硬度变化+5度，拉伸强度变化率-26.7%，扯断伸长率变化率-21.0。成品电缆(一次硫化条件为190°C x 5min，二次硫化条件为150°C x 2h.性能为:①耐压实验:27kV(直流)5min不击穿;②绝缘电阻:大于2500MΩ.km;③泄漏电流:小于15A/km

4 结论
        用本研究绝缘层胶料优化配方制备的耐高温潜油电缆耐高压和耐酸、碱的性能良好，长期使用温度可达180°C，冲击温度可达190°C，***高温度204°C,满足国内市场对耐高温潜油电缆的需求。石油行业耐高温电缆。