CN101205341A - 抗酸、碱、盐腐蚀软聚氯乙烯电缆护套料及耐腐蚀电缆 - Google Patents

抗酸、碱、盐腐蚀软聚氯乙烯电缆护套料及耐腐蚀电缆 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种能耐酸、碱、盐等强腐蚀性介质的软聚氯乙烯电缆料，其组成为：聚氯乙烯树脂100份，聚乙烯醋酸乙烯酯或对苯二甲酸二辛酯和/或苯二甲酸二壬酯10～30份，癸二甲酸二辛酯6～20份，苯二甲酸二辛酯5～20份，52％含氯量氯化石蜡8～20份，石蜡0.3～1.5份，稳定剂4～10份。所得软聚氯乙烯电缆料，由于选择采用不溶或微溶于水、耐酸性或碱性水解的混合增塑剂，有效防止了增塑剂的水解和被抽出；不加入吸湿性填充料，减少了水分侵入；增加石蜡，冷却后析出，在塑料表面形成防水膜，阻止水份浸入。从而有效减少或避免吸入外界水溶液，和增塑剂水解、抽出，达到耐酸、碱、盐腐蚀，延长了在盐碱区、沿海地区使用年限。本发明耐腐蚀电缆，埋地敷设在盐碱地区(内陆)和沿海地区(滩涂)，安全使用年限可以延长一倍到六倍。

Description

抗酸、碱、盐腐蚀软聚氯乙烯电缆护套料及耐腐蚀电缆
技术领域
本发明是对塑料电缆护套料的改进，尤其涉及一种能耐酸、碱、盐等强腐蚀性介质的软聚氯乙烯电缆护套料及耐腐蚀电缆。
背景技术
软聚氯乙烯塑料(简称软PVC塑料)是电缆行业使用最多的护套材料，此类塑料是由聚氯乙烯树脂加入增塑剂、填充料和其它助剂组成。其中增塑剂和填充料用量较大，分别为除树脂外的第一和第二添加组份，例如：
中国专利CN1341681公开的用于电线电缆的软聚氯乙烯塑料，重量配比：聚氯乙烯100份；主增塑剂30～90份；钙锌复合稳定剂3～10份；辅增塑剂2～15份；填充料5～50份。
中国专利CN1760258公开的电线电缆用的软聚氯乙烯塑料，重量组成：聚氯乙烯树脂100份；耐热增塑剂40-100份；稳定剂8-12份；抗氧剂0.5-1.5份；填充料5-60份；润滑剂0-3份。
中国专利CN1931915公开的电线电缆用软聚氯乙烯塑料，重量比：聚氯乙烯树脂100份；增塑剂30～100份；氧化镁(MgO)2～5份；氧化锌(ZnO)3～5份；硬脂酸2～4份；填充料5～60份。
中国专利CN1676546公开的阻燃矿用软电缆聚氯乙烯弹性体，重量组成：高聚合度PVC100份，低聚合度PVC10-50份，增塑剂60-120份，三盐基硫酸铅2-5份，二盐基亚磷酸铅2-5份，二盐基硬酯酸铅0.5-1.5份，硬脂酸钡0.5-1.0份，主阻燃剂10-20份，辅阻燃剂2-7份，抗氧剂0.1-1.0分，填充剂10-30份。
中国专利CN1927934公开的高压电缆用半硬质阻燃PVC护套料，重量比：PVC树脂100份，增塑剂35-39份，低温抗冲改性剂5-7份，稳定剂5-7份，阻燃剂6-9份，填充料20-25份，润滑助剂0.5-1份。
中国专利CN1923885公开的环保型聚氯乙烯电线电缆塑料，组成重量百分比：聚氯乙烯树脂：50％，增塑剂：30％，稳定剂：2.5％，耐燃剂：2％，填充剂：10％，改质剂：3.5％，加工助剂：2％。
中国专利CN1847304公开的电线电缆用无重金属环保型软聚氯乙烯塑料，组成为：聚氯乙烯100份，主增塑剂26-90份，辅增塑剂2-18份，稀土稳定剂2-15份，酚类抗氧化剂0.1-1份，阻燃剂2-15份，碳酸钙3-50份。
此类PVC塑料用作电缆护套，在盐碱地区、沿海地区敷设使用，使用寿命较短，经分析发现，其中重要原因是：
一是，PVC护套极易吸水，试验发现塑料护套料中常用填充料为：碳酸钙(CaCO3)、陶土、煅烧陶土、白碳黑(SiO2)、石膏粉(BaSO4)，这些无机粉状物吸水性很大，在软PVC塑料的不同配方中填充约为10～160％。无机填充物吸水重量增加百分率达0.15～0.80％，吸水会造成塑料电绝缘性能下降10～100倍，从而使护套失去使用价值。
二是，软PVC塑料吸水，导致其中增塑剂在酸、碱、盐的浸蚀下(盐碱地区土质含盐(Nacl)平均1.5％，沿海土中海水含盐3.34％)，会产生酸性水解或碱性水解和被抽提，使具有绝缘性的油溶物质转化为水溶性物质，造成绝缘性能下降，和塑料变硬脆，使电缆丧失使用性能。反应式如下：
Figure S2007101904516D00021
增塑剂                      碱(氢氧化钠)                   水溶性钠盐        醇
Figure S2007101904516D00022
                       酸(盐酸)                               酰氯        醇
盐(Nacl)+水(H2O)→NaOH+Hcl
上述化学反应，使软PVC塑料逐渐失去电绝缘性，最终造成塑料硬脆、开裂，导致酸、碱、盐水溶液浸入电缆，使得电缆不能继续使用。
并且进一步试验发现，酸、碱、盐水溶液对软PVC塑料的腐蚀老化过程，是先吸入水溶液，再使塑料增塑剂水解，水的吸入量越大，水解速度越快，越容易丧失电绝缘性，和造成塑料硬脆、开裂，使护套失去功能。
人们为提高塑料护套电缆抗腐蚀性能，提高使用寿命，对塑料电缆采取了多种改进方式，例如：
中国专利CN2289285公开的阴极保护阳极井耐腐蚀电缆，在电缆外面涂有一层以聚乙烯为基体附加耐蚀有机化合物的耐腐蚀保护层。
中国专利CN1425182及CN1897172公开的防腐蚀电缆，在电缆外导体上擦拭或浸渍选自由石油磺酸盐、苯并三唑、烷基苯并三唑、苯并咪唑、胍基苯并咪唑、苯基苯并咪唑、甲苯基三唑、巯基三唑、巯基苯并三唑、以及它们的盐所组成的组中的水不溶性缓蚀化合物。
中国专利CN1391502公开的用于在基层表面形成一抗腐蚀镀层的方法，用交联材料重配制成一种共聚物成分；将所述共聚物成分施加于基层表面；和在基层表面固化所述共聚物成分以形成一种交联共聚物。
上述提高电缆耐腐蚀性方法，均是采取外加涂层方式，均未涉及材料本身的改性提高材料的耐腐蚀性能，而且外加耐腐蚀涂层，一是增加工序和成本，二是涂层与基体间结合总是不够理想。
发明内容
本发明目的在于克服上述已有技术的不足，提供一种耐酸、碱、盐腐蚀性好，可长期在盐碱区、沿海地区使用的抗酸、碱、盐腐蚀软聚氯乙烯电缆护套料。
本发明的另一目的在于提供一种由上述电缆护套料制成的耐腐蚀电缆。
本发明第一目的实现，主要改进是在分析软PVC不耐酸、碱、盐腐蚀原因基础上，一是通过不使用无机填充料，降低软PVC塑料的吸水性；二是选择不溶或微溶于水、耐酸性或碱性水解的混合增塑剂，防止或减少增塑剂酸性水解或碱性水解和被抽提；三是加入石蜡，在塑料表面形成抗水膜，阻止水分浸入，从而克服现有技术的不足，实现本发明目的。具体说，本发明抗酸、碱、盐腐蚀软聚氯乙烯电缆护套料，其特征是重量组成为：
聚氯乙烯树脂               100份
聚乙烯醋酸乙烯酯或对苯二甲酸二辛酯和/或苯二甲酸二壬酯 10～30份
癸二甲酸二辛酯                                        6～20份
苯二甲酸二辛酯                                        5～20剂
增塑剂用氯化石蜡                                      8～20份
石蜡                                                  0.3～1.5份
稳定剂                                                4～10份。
本发明中
聚氯乙烯树脂(PVC)为通常电缆护套用PVC；
聚乙烯醋酸乙烯酯(EVA)、对苯二甲酸二辛酯(DOTP)、苯二甲酸二壬酯(DNP)、癸二甲酸二辛酯(DOS)、苯二甲酸二辛酯(DOP)、增塑剂用氯化石蜡(Wax)均为试验选择的不溶或微溶于水、耐酸性或碱性水解增塑剂(表1)，在本发明中共同发挥作用。其中增塑剂用氯化石蜡，较好选用含氯量50-52％，与基料具有更好的相溶性。
石蜡(paraffin)，在本发明中加入塑料中，冷却后则会从塑料中析出，在表面形成一层阻水蜡膜，可以有效阻止或减少外界水分的侵入；
稳定剂，为PVC通用稳定剂，例如三盐稳定剂、二盐稳定剂，无特别要求。
此外，本发明配方中一种较好为还加入抗氧剂双酚A0.2～0.6份，以进一步提高材料的防老化性能。
本发明PVC电缆护套料中，还可以加入护套料中常用其他功能助剂，例如阻燃剂、防虫剂、防鼠剂等，实现相应功能。
本发明第二目的耐腐蚀电缆，包括由导体、绝缘组成的绝缘线芯，和外护套，其特征在于绝缘线芯外包覆有不锈钢塑料复合带或铜塑料复合带或铅塑料复合带阻水层，阻水层外护套组成为聚氯乙烯树脂100份，聚乙烯醋酸乙烯酯或对苯二甲酸二辛酯和/或苯二甲酸二壬酯10～30份，癸二甲酸二辛酯6～20份，苯二甲酸二辛酯5～20份，增塑剂用氯化石蜡8～20份，石蜡0.3～1.5份，稳定剂4～10份。
本发明不锈钢塑料复合带或铜塑料复合带或铅塑料复合带或阻水层，因金属箔不吸水、不透水，起进一步阻水作用，同时又具有较好的柔软性。铝塑复合带、钢塑复合带，虽然同样具有阻水性，但因不耐酸、碱、盐腐蚀，而不被采用，但使用在需耐酸环境中，则也不用铜塑复合带。所说包覆，一种较好为外纵包熔粘接。阻水层较好为0.20～0.25mm。
同样，本发明耐腐蚀电缆外护套中，还可以加入抗氧剂双酚A0.2～0.6份，及护套料中常用其他功能助剂。
所述绝缘线芯，可以是单线芯，也可以是多根绞合组成的绞合绝缘线芯，还可以是带控制线芯的复合缆芯。
本发明抗酸、碱、盐腐蚀软聚氯乙烯电缆护套料，由于省去(不加入)吸湿性填充料，有效减少了水分侵入；选择不溶或微溶于水、耐酸性或碱性水解的混合增塑剂，有效防止了增塑剂的水解和被抽出，延缓了塑料硬脆、开裂；增加石蜡，冷却后析出，在塑料表面形成防水膜，阻止水分浸入；三大技术措施，从而使得本发明PVC护套料，有效减少或避免外界水溶液浸入，增强了增塑剂抗水解、被抽出能力(表2)，和电绝缘性能下降，延长了在盐碱地区、沿海地区使用寿命年限，实现较长时期安全运行。本发明耐腐蚀电缆，由于在缆芯外包覆耐腐蚀的金属/塑料复合带，以及使用本发明护套料，电缆埋地敷设在盐碱地区(内陆)和沿海地区(滩涂)，安全使用年限可以延长一倍到六倍。
以下结合几个具体实施方式，示例性说明本发明。
附图说明
图1为现有技术塑料控制电缆。
图2为现有技术塑料电力电缆。
图3为本发明耐腐蚀控制电缆。
图4为本发明耐腐蚀电力电缆。
具体实施方式
本发明抗酸、碱、盐腐蚀的软聚氯乙烯电缆护套料实施例：
按常规软PVC塑料生产工艺，将表3各例配料经80-120℃混合，在150-160℃进行塑化，冷却切粒，即得抗酸、碱、盐腐蚀的软聚氯乙烯电缆护套料。
本发明耐腐蚀控制电缆：参见图3，由导电导体1，塑料绝缘层2组成绝缘线芯，绞合成缆后填充3成圆，缆芯外有包带扎紧层4，外有屏蔽层5和屏蔽保护层6，外纵包熔粘接不锈钢塑料复合带7，最外层挤包有本发明外护套料挤包的外护套8。
本发明耐腐蚀电力电缆：参见图4，包括型线紧压导体1，外挤包塑料绝缘层2，绞合成缆后填充3成圆，外有扎紧层4，外纵包熔粘接铅塑复合带7，最外层挤包有本发明外护套料挤包的外护套8。
表1常用增塑剂耐水、耐碱水、耐洗涤液性能(以被抽出率衡量)
增塑剂种类     水     碱水     洗涤液
    60℃        24h      抽出量(％)
TCP(磷酸三甲酚酯)DBP(苯二甲酸二丁酯)DOP(苯二甲酸二辛酯)D10P(苯二甲酸二异辛酯)DNP(苯二甲酸二壬酯)DOTP(对苯二甲酸二辛酯)DOS(癸二甲酸二辛酯)Wax(氯化石蜡)     10.22000.1000     8.519400.310.40     5.711330.1100.1
注：抽出量越小，表明增塑剂在水、碱水、洗涤液中溶解性越小，因而抗水解能力越强。
表2本发明电缆料与通用软PVC电缆护套料抗盐水性能测试结果
检测项目 本配方料 市场供应普通软PVC护套料
吸液重量体积电阻率浸泡前浸泡后 0.02-0.006％3.0-6.0*1011Ω.m0.8-1.4*1011Ω.m 0.10％1.2*1012Ω.m2.3*1010Ω.m
注：试验条件：盐水浓度：10％的Nacl(氯化钠)水溶液；浸泡温度：50+-2℃；浸泡时间：96h；水溶液量：试片表积计算，每1cm2不少于8ml。
结论：普通软PVC护套料吸液量比本发明大几十倍，体积电阻率浸泡后下降达100倍，表明本发明电缆料具有很强的抗盐水能力。
表3实施例配方表(重量份)
 配料 例1  例2  例3  例4
 PVC(聚氯乙烯树脂) 100  100  100  100
 EVA(聚乙烯醋酸乙烯酯)  20  10
 DOTP(对苯二甲酸二辛酯) 18
 DNP(苯二甲酸二壬酯)  15  15  25
 DOS(癸二甲酸二辛酯) 16  13  13  9
 DOP(苯二甲酸二辛酯) 16  13  8  8
 Wax(52％含氯量氯化石蜡) 15  16  20  10
 石蜡 1.5  0.8  0.5  1.2
 三盐和/或二盐稳定剂 8  5  4  5
 双酚A 0.4  0.4  0.2

Claims (8)

1.抗酸、碱、盐腐蚀的软聚氯乙烯电缆护套料，其特征是重量组成为：
聚氯乙烯树脂                                                  100份
聚乙烯醋酸乙烯酯或对苯二甲酸二辛酯和/或苯二甲酸二壬酯         10～30份
癸二甲酸二辛酯                                                6～20份
苯二甲酸二辛酯                                                5～20份
增塑剂用氯化石蜡                                              8～20份
石蜡                                                          0.3～1.5份
稳定剂                                                        4～10份。
2.根据权利要求1所述抗酸、碱、盐腐蚀的软聚氯乙烯电缆护套料，其特征是还加入有双酚A0.2～0.6份。
3.根据权利要求1或2所述抗酸、碱、盐腐蚀的软聚氯乙烯电缆护套料，其特征是增塑剂用氯化石蜡为含氯量50-52％。
4.耐腐蚀电缆，包括由导体、绝缘组成的绝缘线芯，和外护套，其特征在于绝缘线芯外包覆有不锈钢塑料复合带或铜塑料复合带或铅塑料复合带阻水层，阻水层外护套组成为聚氯乙烯树脂100份，聚乙烯醋酸乙烯酯或对苯二甲酸二辛酯和/或苯二甲酸二壬酯10～30份，癸二甲酸二辛酯6～20份，苯二甲酸二辛酯5～20份，增塑剂用氯化石蜡8～20份，石蜡0.3～1.5份，稳定剂4～10份。
5.根据权利要求4所述耐腐蚀电缆，其特征在于护套料中还加入有双酚A 0.2～0.6份。
6.根据权利要求4所述耐腐蚀电缆，其特征在于增塑剂用氯化石蜡为含氯量50-52％。
7.根据权利要求4所述耐腐蚀电缆，其特征在于阻水层厚0.20～0.25mm。
8.根据权利要求4、5、6或7所述耐腐蚀电缆，其特征在于阻水层为纵包熔粘接。
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Open date: 20080625