CN105185443A - 一种高弹性高韧性抗撕裂耐候电缆 - Google Patents

一种高弹性高韧性抗撕裂耐候电缆 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高弹性高韧性抗撕裂耐候电缆，包括缆芯，内护套包裹在缆芯外部，阻燃填充材料填充在缆芯和内护套之间，内护套外部依次包覆有绕包层及外护套；外护套的原料按重量包括：丁苯橡胶50-55，顺丁橡胶22-25，天然橡胶17-20，多纤维预制韧性材料14-16，硫磺粉0.8-1.2，促进剂AA2.3-2.6，促进剂MZ？1.8-2.2，方解石粉18-22，水镁石粉16-20，煅烧陶土14-17，硅藻土9-11，单烷氧基型钛酸酯偶联剂1.6-2.4，硬脂酸钙2-4，硬脂酸钡3-5，增塑剂DCHP？1.2-1.5，N-环己基硫代邻苯二甲酰亚胺0.5-0.8，防老剂MB1.5-3，防老剂RD？1-3。

Description

一种高弹性高韧性抗撕裂耐候电缆
技术领域
本发明涉及电缆技术领域，尤其涉及一种高弹性高韧性抗撕裂耐候电缆。
背景技术
电缆是输送电力的载体，在户外使用过程中往往面临着屈折形变和严苛的外界环境，这就对电缆的弹性、韧性和耐候性提出了极高的要求，同时也要求电缆在遇到外力作用时，能够抵抗撕裂、防止电缆破损从而危害公共安全。由于电缆的最外层-外护套直接接触外界环境，其原料是否具有上述性能成为电缆生产企业重要的参照。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种高弹性高韧性抗撕裂耐候电缆，韧性高，减震效果优异且耐磨、阻燃性能优良。
本发明提出的一种高弹性高韧性抗撕裂耐候电缆，包括缆芯，缆芯由三根绝缘线芯相互绞合而成，每根绝缘线芯包括导体及包覆在导体外的绝缘层，内护套包裹在缆芯外部，阻燃填充材料填充在缆芯和内护套之间，内护套外部依次包覆有绕包层及外护套；
其中外护套的原料按重量份包括：丁苯橡胶50-55份，顺丁橡胶22-25份，天然橡胶17-20份，多纤维预制韧性材料14-16份，硫磺粉0.8-1.2份，促进剂AA2.3-2.6份，促进剂MZ1.8-2.2份，方解石粉18-22份，水镁石粉16-20份，煅烧陶土14-17份，硅藻土9-11份，单烷氧基型钛酸酯偶联剂1.6-2.4份，硬脂酸钙2-4份，硬脂酸钡3-5份，增塑剂DCHP1.2-1.5份，N-环己基硫代邻苯二甲酰亚胺0.5-0.8份，防老剂MB1.5-3份，防老剂RD1-3份。
优选地，外护套的原料中，丁苯橡胶中苯乙烯的质量分数为24-26wt％。
优选地，外护套的原料中，丁苯橡胶、顺丁橡胶、天然橡胶、多纤维预制韧性材料的重量比为52-53：23-24：18-19：14.5-15。
优选地，外护套的原料按重量份包括：丁苯橡胶52-53份，顺丁橡胶23-24份，天然橡胶18-19份，多纤维预制韧性材料14.5-15份，硫磺粉0.9-1.1份，促进剂AA2.4-2.5份，促进剂MZ1.9-2份，方解石粉19-20份，水镁石粉17-18份，煅烧陶土15-16份，硅藻土9.5-10份，单烷氧基型钛酸酯偶联剂1.8-2.2份，硬脂酸钙2.6-3份，硬脂酸钡3.5-4.5份，增塑剂DCHP1.3-1.4份，N-环己基硫代邻苯二甲酰亚胺0.6-0.7份，防老剂MB1.8-2.2份，防老剂RD1.6-2.3份。
优选地，外护套原料中的多纤维预制韧性材料制备方法如下：按重量份将7-15份芳纶浆粕投入含18-22份丙酮的第一加工设备中浸泡4-6h，取出后，投入含有30-35份无水乙醇的第二加工设备中浸泡1-2h，取出后用去离子水清洗，烘干得到物料A；将物料A投入第三加工设备中，通入氧气后抽真空，再通入氧气并对物料A进行等离子处理得到物料B；再将物料B投入第四加工设备中，搅拌后投入6-9份去离子水、5-8份空心玻璃微珠、3-5份炭黑，搅拌均匀，再向第四加工设备中投入20-23份丙烯酸树脂、15-18份聚氨酯弹性体、4-6份聚酯纤维、2-2.5份邻苯二甲酸二异壬酯、1.4-1.7份邻苯二甲酸乙烯酯，搅拌，干燥得到多纤维预制韧性材料。
优选地，外护套原料中的多纤维预制韧性材料的制备过程中，丙烯酸树脂、聚氨酯弹性体、聚酯纤维、邻苯二甲酸二异壬酯、邻苯二甲酸乙烯酯的重量比为21-22：16-17：4.5-5：2.2-2.3：1.5-1.6。
优选地，外护套原料中的多纤维预制韧性材料制备方法如下：按重量份将8-10份芳纶浆粕投入含18-20份丙酮的第一加工设备中浸泡4.5-5h，取出后，投入含有32-33份无水乙醇的第二加工设备中浸泡1.2-1.5h，取出后用去离子水清洗，烘干得到物料A；将物料A投入第三加工设备中，通入氧气后抽真空，再通入氧气并对物料A进行等离子处理得到物料B；再将物料B投入第四加工设备中，搅拌后投入7-8份去离子水、6-7份空心玻璃微珠、3.5-4份炭黑，搅拌均匀，再向第四加工设备中投入21-22份丙烯酸树脂、16-17份聚氨酯弹性体、4.5-5份聚酯纤维、2.2-2.3份邻苯二甲酸二异壬酯、1.5-1.6份邻苯二甲酸乙烯酯，搅拌，干燥得到多纤维预制韧性材料。
本发明中外护套的制备方法为：将丁苯橡胶、顺丁橡胶、天然橡胶在密炼机上进行塑炼；继续加入多纤维预制韧性材料混炼后，加入方解石粉、水镁石粉、煅烧陶土、硅藻土、单烷氧基型钛酸酯偶联剂混炼；再加入偏硬脂酸钙、硬脂酸钡、增塑剂DCHP、N-环己基硫代邻苯二甲酰亚胺、防老剂MB、防老剂RD混炼，接着加入硫磺粉、促进剂AA、促进剂MZ混炼后，置于平板硫化机中进行硫化得到电缆外护套。
本发明以苯乙烯的质量分数为24-26wt％的丁苯橡胶与顺丁橡胶、天然橡胶配合作为橡胶主料，使本发明具备优异的韧性、减震性能和耐磨性能；同时加入的多纤维预制韧性材料则进一步提高了本发明的韧性和减震、耐磨性能；预多纤维预制韧性材料的制备过程中，芳纶浆粕经丙酮和无水乙醇处理去除杂质、油脂后，接着进行的氧等离子处理，能够通过刻蚀作用消除芳纶浆粕主干纤维上部分超细纤维，降低芳纶浆粕纤维的比表面积，减轻芳纶浆粕与橡胶混合加工时出现的芳纶浆粕缠结严重的现象；同时，氧等离子处理能够在芳纶浆粕主干纤维表面刻蚀出凹槽，使接下来投入的空心玻璃微珠、炭黑易于附着在其表面，防止在接下来的加工中出现芳纶浆粕缠结的现象，提高芳纶浆粕与其他物料的界面结合力，大幅提高本发明的力学性能；接着进行的搅拌过程能使芳纶浆粕纤维松散状态，促使加入低表面能的空心玻璃微珠、炭黑能够均匀地附着在芳纶浆粕表面，大大降低其表面能；随后加入的邻苯二甲酸二异壬酯、邻苯二甲酸乙烯酯能充分与芳纶浆粕相容，同时渗透到芳纶浆粕的纤维表面，形成一层油膜湿润芳纶浆粕纤维，进一步降芳纶浆粕的表面能，从而有利于处理后芳纶浆粕混合分散于与丙烯酸树脂、聚氨酯弹性体构成的基料中；而添加的聚酯纤维能够与处理后芳纶浆粕缠绕，扩大与基料的接触面积，同时，还能被芳纶浆粕上未被刻蚀的超细纤维包裹，从而进一步加大本发明的柔韧性；方解石粉、水镁石粉、煅烧陶土、硅藻土作为补强填充剂的添加，扩大了本发明的容积，提高了本发明的耐磨、减震性能；单烷氧基型钛酸酯偶联剂的添加，提高补强填充剂在主料中的分散程度，进一步提高本发明的耐磨、减震性能；硬脂酸钙、硬脂酸钡配合，大幅提高了本发明的阻燃性能；而硫磺粉、促进剂AA、促进剂MZ配合组成的硫化体系，具有硫化速度快、压缩形变率低的特点，大大增强了本发明的韧性、减震性能和耐磨性能；N-环己基硫代邻苯二甲酰亚胺的添加，能大幅度提高橡胶主料的贮存稳定性，防止存放期间发生自然硫化；增塑剂DCHP的添加则提高了本发明的可塑性；防老剂MB、防老剂RD配合，则能大幅提高本发明的耐老化性能。
附图说明
图1为本发明提出的一种高弹性高韧性抗撕裂耐候电缆的径向截面结构示意图。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
如图1所示，图1为本发明提出的一种高弹性高韧性抗撕裂耐候电缆的径向截面结构示意图。
参照图1，本发明提出的一种高弹性高韧性抗撕裂耐候电缆，包括缆芯，缆芯由三根绝缘线芯1相互绞合而成，每根绝缘线芯1包括导体及包覆在导体外的绝缘层，内护套2包裹在缆芯外部，阻燃填充材料3填充在缆芯和内护套2之间，内护套2外部依次包覆有绕包层4及外护套5；
其中外护套5的原料按重量份包括：丁苯橡胶50份，顺丁橡胶25份，天然橡胶17份，多纤维预制韧性材料16份，硫磺粉0.8份，促进剂AA2.6份，促进剂MZ1.8份，方解石粉22份，水镁石粉16份，煅烧陶土17份，硅藻土9份，单烷氧基型钛酸酯偶联剂2.4份，硬脂酸钙2份，硬脂酸钡5份，增塑剂DCHP1.2份，N-环己基硫代邻苯二甲酰亚胺0.8份，防老剂MB1.5份，防老剂RD3份；其中，丁苯橡胶中苯乙烯的质量分数为24wt％；
多纤维预制韧性材料制备方法如下：按重量份将15份芳纶浆粕投入含18份丙酮的第一加工设备中浸泡6h，取出后，投入含有30份无水乙醇的第二加工设备中浸泡2h，取出后用去离子水清洗，烘干得到物料A；将物料A投入第三加工设备中，通入氧气后抽真空，再通入氧气并对物料A进行等离子处理得到物料B；再将物料B投入第四加工设备中，搅拌后投入6份去离子水、8份空心玻璃微珠、3份炭黑，搅拌均匀，再向第四加工设备中投入23份丙烯酸树脂、15份聚氨酯弹性体、6份聚酯纤维、2份邻苯二甲酸二异壬酯、1.7份邻苯二甲酸乙烯酯，搅拌，干燥得到多纤维预制韧性材料。
实施例2
本发明提出的一种高弹性高韧性抗撕裂耐候电缆，包括缆芯，缆芯由三根绝缘线芯1相互绞合而成，每根绝缘线芯1包括导体及包覆在导体外的绝缘层，内护套2包裹在缆芯外部，阻燃填充材料3填充在缆芯和内护套2之间，内护套2外部依次包覆有绕包层4及外护套5；
其中外护套5的原料按重量份包括：丁苯橡胶55份，顺丁橡胶22份，天然橡胶20份，多纤维预制韧性材料14份，硫磺粉1.2份，促进剂AA2.3份，促进剂MZ2.2份，方解石粉18份，水镁石粉20份，煅烧陶土14份，硅藻土11份，单烷氧基型钛酸酯偶联剂1.6份，硬脂酸钙4份，硬脂酸钡3份，增塑剂DCHP1.5份，N-环己基硫代邻苯二甲酰亚胺0.5份，防老剂MB3份，防老剂RD1份；其中，丁苯橡胶中苯乙烯的质量分数为26wt％；
多纤维预制韧性材料制备方法如下：按重量份将7份芳纶浆粕投入含22份丙酮的第一加工设备中浸泡4h，取出后，投入含有35份无水乙醇的第二加工设备中浸泡1h，取出后用去离子水清洗，烘干得到物料A；将物料A投入第三加工设备中，通入氧气后抽真空，再通入氧气并对物料A进行等离子处理得到物料B；再将物料B投入第四加工设备中，搅拌后投入9份去离子水、5份空心玻璃微珠、5份炭黑，搅拌均匀，再向第四加工设备中投入20份丙烯酸树脂、18份聚氨酯弹性体、4份聚酯纤维、2.5份邻苯二甲酸二异壬酯、1.4份邻苯二甲酸乙烯酯，搅拌，干燥得到多纤维预制韧性材料。
实施例3
本发明提出的一种高弹性高韧性抗撕裂耐候电缆，包括缆芯，缆芯由三根绝缘线芯1相互绞合而成，每根绝缘线芯1包括导体及包覆在导体外的绝缘层，内护套2包裹在缆芯外部，阻燃填充材料3填充在缆芯和内护套2之间，内护套2外部依次包覆有绕包层4及外护套5；
其中外护套5的原料按重量份包括：丁苯橡胶53份，顺丁橡胶23份，天然橡胶19份，多纤维预制韧性材料14.5份，硫磺粉1.1份，促进剂AA2.4份，促进剂MZ2份，方解石粉19份，水镁石粉18份，煅烧陶土15份，硅藻土10份，单烷氧基型钛酸酯偶联剂1.8份，硬脂酸钙3份，硬脂酸钡3.5份，增塑剂DCHP1.4份，N-环己基硫代邻苯二甲酰亚胺0.6份，防老剂MB2.2份，防老剂RD1.6份；其中，丁苯橡胶中苯乙烯的质量分数为26wt％；
多纤维预制韧性材料制备方法如下：按重量份将8份芳纶浆粕投入含20份丙酮的第一加工设备中浸泡4.5h，取出后，投入含有33份无水乙醇的第二加工设备中浸泡1.2h，取出后用去离子水清洗，烘干得到物料A；将物料A投入第三加工设备中，通入氧气后抽真空，再通入氧气并对物料A进行等离子处理得到物料B；再将物料B投入第四加工设备中，搅拌后投入8份去离子水、6份空心玻璃微珠、4份炭黑，搅拌均匀，再向第四加工设备中投入21份丙烯酸树脂、17份聚氨酯弹性体、4.5份聚酯纤维、2.3份邻苯二甲酸二异壬酯、1.5份邻苯二甲酸乙烯酯，搅拌，干燥得到多纤维预制韧性材料。
实施例4
本发明提出的一种高弹性高韧性抗撕裂耐候电缆，包括缆芯，缆芯由三根绝缘线芯1相互绞合而成，每根绝缘线芯1包括导体及包覆在导体外的绝缘层，内护套2包裹在缆芯外部，阻燃填充材料3填充在缆芯和内护套2之间，内护套2外部依次包覆有绕包层4及外护套5；
其中外护套5的原料按重量份包括：丁苯橡胶52份，顺丁橡胶24份，天然橡胶18份，多纤维预制韧性材料15份，硫磺粉0.9份，促进剂AA2.5份，促进剂MZ1.9份，方解石粉20份，水镁石粉17份，煅烧陶土16份，硅藻土9.5份，单烷氧基型钛酸酯偶联剂2.2份，硬脂酸钙2.6份，硬脂酸钡4.5份，增塑剂DCHP1.3份，N-环己基硫代邻苯二甲酰亚胺0.7份，防老剂MB1.8份，防老剂RD2.3份；其中，丁苯橡胶中苯乙烯的质量分数为24wt％；
多纤维预制韧性材料制备方法如下：按重量份将10份芳纶浆粕投入含18份丙酮的第一加工设备中浸泡5h，取出后，投入含有32份无水乙醇的第二加工设备中浸泡1.5h，取出后用去离子水清洗，烘干得到物料A；将物料A投入第三加工设备中，通入氧气后抽真空，再通入氧气并对物料A进行等离子处理得到物料B；再将物料B投入第四加工设备中，搅拌后投入7份去离子水、7份空心玻璃微珠、3.5份炭黑，搅拌均匀，再向第四加工设备中投入22份丙烯酸树脂、16份聚氨酯弹性体、5份聚酯纤维、2.2份邻苯二甲酸二异壬酯、1.6份邻苯二甲酸乙烯酯，搅拌，干燥得到多纤维预制韧性材料。
对实施例1-4所得电缆进行性能测试，以市售耐磨阻燃电缆为对照组，结果如下：
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种高弹性高韧性抗撕裂耐候电缆，其特征在于，包括缆芯，缆芯由三根绝缘线芯(1)相互绞合而成，每根绝缘线芯(1)包括导体及包覆在导体外的绝缘层，内护套(2)包裹在缆芯外部，阻燃填充材料(3)填充在缆芯和内护套(2)之间，内护套(2)外部依次包覆有绕包层(4)及外护套(5)；
其中外护套(5)的原料按重量份包括：丁苯橡胶50-55份，顺丁橡胶22-25份，天然橡胶17-20份，多纤维预制韧性材料14-16份，硫磺粉0.8-1.2份，促进剂AA2.3-2.6份，促进剂MZ1.8-2.2份，方解石粉18-22份，水镁石粉16-20份，煅烧陶土14-17份，硅藻土9-11份，单烷氧基型钛酸酯偶联剂1.6-2.4份，硬脂酸钙2-4份，硬脂酸钡3-5份，增塑剂DCHP1.2-1.5份，N-环己基硫代邻苯二甲酰亚胺0.5-0.8份，防老剂MB1.5-3份，防老剂RD1-3份。
2.根据权利要求1所述高弹性高韧性抗撕裂耐候电缆，其特征在于，外护套(5)的原料中，丁苯橡胶中苯乙烯的质量分数为24-26wt％。
3.根据权利要求1或2所述高弹性高韧性抗撕裂耐候电缆，其特征在于，外护套(5)的原料中，丁苯橡胶、顺丁橡胶、天然橡胶、多纤维预制韧性材料的重量比为52-53：23-24：18-19：14.5-15。
4.根据权利要求1-3任一项所述高弹性高韧性抗撕裂耐候电缆，其特征在于，外护套(5)的原料按重量份包括：丁苯橡胶52-53份，顺丁橡胶23-24份，天然橡胶18-19份，多纤维预制韧性材料14.5-15份，硫磺粉0.9-1.1份，促进剂AA2.4-2.5份，促进剂MZ1.9-2份，方解石粉19-20份，水镁石粉17-18份，煅烧陶土15-16份，硅藻土9.5-10份，单烷氧基型钛酸酯偶联剂1.8-2.2份，硬脂酸钙2.6-3份，硬脂酸钡3.5-4.5份，增塑剂DCHP1.3-1.4份，N-环己基硫代邻苯二甲酰亚胺0.6-0.7份，防老剂MB1.8-2.2份，防老剂RD1.6-2.3份。
5.根据权利要求1-4任一项所述高弹性高韧性抗撕裂耐候电缆，其特征在于，外护套(5)原料中的多纤维预制韧性材料制备方法如下：按重量份将7-15份芳纶浆粕投入含18-22份丙酮的第一加工设备中浸泡4-6h，取出后，投入含有30-35份无水乙醇的第二加工设备中浸泡1-2h，取出后用去离子水清洗，烘干得到物料A；将物料A投入第三加工设备中，通入氧气后抽真空，再通入氧气并通入氧气并对物料A进行等离子处理得到物料B；再将物料B投入第四加工设备中，搅拌后投入6-9份去离子水、5-8份空心玻璃微珠、3-5份炭黑，搅拌均匀，再向第四加工设备中投入20-23份丙烯酸树脂、15-18份聚氨酯弹性体、4-6份聚酯纤维、2-2.5份邻苯二甲酸二异壬酯、1.4-1.7份邻苯二甲酸乙烯酯，搅拌，干燥得到多纤维预制韧性材料。
6.根据权利要求5所述高弹性高韧性抗撕裂耐候电缆，其特征在于，外护套(5)原料中的多纤维预制韧性材料的制备过程中，丙烯酸树脂、聚氨酯弹性体、聚酯纤维、邻苯二甲酸二异壬酯、邻苯二甲酸乙烯酯的重量比为21-22：16-17：4.5-5：2.2-2.3：1.5-1.6。
7.根据权利要求1-6任一项所述高弹性高韧性抗撕裂耐候电缆，其特征在于，外护套(5)原料中的多纤维预制韧性材料制备方法如下：按重量份将8-10份芳纶浆粕投入含18-20份丙酮的第一加工设备中浸泡4.5-5h，取出后，投入含有32-33份无水乙醇的第二加工设备中浸泡1.2-1.5h，取出后用去离子水清洗，烘干得到物料A；将物料A投入第三加工设备中，通入氧气后抽真空，再通入氧气并对物料A进行等离子处理得到物料B；再将物料B投入第四加工设备中，搅拌后投入7-8份去离子水、6-7份空心玻璃微珠、3.5-4份炭黑，搅拌均匀，再向第四加工设备中投入21-22份丙烯酸树脂、16-17份聚氨酯弹性体、4.5-5份聚酯纤维、2.2-2.3份邻苯二甲酸二异壬酯、1.5-1.6份邻苯二甲酸乙烯酯，搅拌，干燥得到多纤维预制韧性材料。
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