CN105820415A - 一种辐照交联聚乙烯绝缘铁路机车车辆用屏蔽型多芯电缆 - Google Patents

一种辐照交联聚乙烯绝缘铁路机车车辆用屏蔽型多芯电缆 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种辐照交联聚乙烯绝缘铁路机车车辆用屏蔽型多芯电缆，包括缆芯，缆芯由导体及包覆在导体外的内绝缘层组成，导体与内绝缘层间的空隙填充有防火材料，缆芯外缠绕有绕薄层，绕薄层外包覆有内屏蔽层，外加地线芯后继续依次绕包外屏蔽层、外绝缘层、护套，其中内绝缘层和外绝缘层均采用辐照交联聚乙烯材料制成，所述辐照交联聚乙烯材料的原料包括：聚乙烯、氯化聚乙烯、聚醚酮、改性脲醛树脂、石墨烯、粉煤灰、玻璃纤维、改性尿素、3‑异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷、歧化松香、磷酸三苯酯、亚磷酸酯、抗静电剂、色母粒、增容剂、防老剂。本发明热稳定性好，力学性能优异。

Description

一种辐照交联聚乙烯绝缘铁路机车车辆用屏蔽型多芯电缆
技术领域
本发明涉及铁路机车车辆用屏蔽型多芯电缆技术领域，尤其涉及一种辐照交联聚乙烯绝缘铁路机车车辆用屏蔽型多芯电缆。
背景技术
目前，我国机车车辆的需求量越来越大，尤其是使用电做动力的铁路机车，这就需要大量的性能优异铁路机车电缆来满足国家经济建设的需要。由于铁路机车电缆的特殊使用环境，运行时温差较大，且对弯曲性、拉伸轻度及断裂伸长率要求较高，为保证铁路机车的的正常运行，保证机车行驶安全，如何制备一种热稳定性好，力学性能优异的铁路机车车辆用屏蔽型多芯电缆亟待解决。
发明内容
本发明提出了一种辐照交联聚乙烯绝缘铁路机车车辆用屏蔽型多芯电缆，热稳定性好，力学性能优异。
本发明提出的一种辐照交联聚乙烯绝缘铁路机车车辆用屏蔽型多芯电缆，包括缆芯，缆芯由导体及包覆在导体外的内绝缘层组成，导体与内绝缘层间的空隙填充有防火材料，缆芯外缠绕有绕薄层，绕薄层外包覆有内屏蔽层，外加地线芯后继续依次绕包外屏蔽层、外绝缘层、护套，其中内绝缘层和外绝缘层均采用辐照交联聚乙烯材料制成。
优选地，辐照交联聚乙烯材料的原料按重量份包括：聚乙烯30-50份，氯化聚乙烯8-16份，聚醚酮10-20份，改性脲醛树脂5-9份，石墨烯1-5份，粉煤灰5-12份，玻璃纤维1-5份，改性尿素2-6份，3-异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷1-3份，歧化松香0.5-1.5份，磷酸三苯酯1-2份，亚磷酸酯0.5-1.5份，抗静电剂0.5-1.2份，色母粒0.5-1.2份，增容剂0.5-1.2份，防老剂0.5-1.2份。
优选地，改性脲醛树脂采用如下工艺制备：按重量份将15-25份玉米醇溶蛋白、100水混合均匀，微波反应5-10min，微波功率300-360W，加入浓度为0.5-0.8mol/L氢氧化钠溶液调节体系pH值为8.5-9，微波碱浸5-10min，微波功率550-620W，加入胰蛋白酶酶解8-16min，酶解温度为50-55℃，灭活，超滤，浓缩至含水量为30-60wt％，加入20-28份米蛋白、20-40份脲醛树脂、1-2份氯化铵混合均匀，升高温度至80-88℃加入0.5-1.5份乙酸锌、2-5份顺丁烯二酸酐，加入100份水搅拌均匀，冷却，得到改性脲醛树脂。
优选地，改性尿素采用如下工艺制备：按重量份将10-20尿素、10-20份脱脂豆粕粉、0.2-0.6份中性蛋白酶、100份水混合均匀，加入氢氧化钠调节体系pH值为中性，搅拌，搅拌温度为50-55℃，搅拌时间为5-15min，高温灭活，加入0.5-1.5份乳化剂、15-30份水性环氧树脂交联剂、0.5-1.2份己二胺固化剂搅拌均匀，得到改性尿素。
优选地，改性脲醛树脂、改性尿素、聚乙烯、氯化聚乙烯、聚醚酮的重量比为6-8：3-5：36-40：12-14：14-18。
优选地，改性脲醛树脂、改性尿素、磷酸三苯酯、亚磷酸酯的重量比为6-8：3-5：1.4-1.6：0.6-1。
优选地，改性脲醛树脂、改性尿素的重量比为6-8：3-5。
优选地，改性脲醛树脂、石墨烯、粉煤灰、玻璃纤维、改性尿素、3-异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷的重量比为6-8：2-4：6-10：2-4：3-5：1.5-2。
优选地，聚乙烯、氯化聚乙烯、聚醚酮的重量比为36-40：12-14：14-18。
优选地，辐照交联聚乙烯材料的原料按重量份包括：聚乙烯36-40份，氯化聚乙烯12-14份，聚醚酮14-18份，改性脲醛树脂6-8份，石墨烯2-4份，粉煤灰6-10份，玻璃纤维2-4份，改性尿素3-5份，3-异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷1.5-2份，歧化松香0.8-1.2份，磷酸三苯酯1.4-1.6份，亚磷酸酯0.6-1份，抗静电剂0.8-1份，色母粒0.8-1份，增容剂0.8-1份，防老剂0.8-1份。
本发明中，采用聚乙烯、聚醚酮与氯化聚乙烯配合辐射交联后，高分子链之间相互缠绕交联，热稳定性能优异，力学性能好，磷酸三苯酯、与亚磷酸酯配合与聚乙烯、聚醚酮与氯化聚乙烯的相溶性好，制品热稳定性能进一步增强；粉煤灰、玻璃纤维、石墨烯、改性尿素、改性脲醛树脂配合作用，比表面积大，相互分散性极好，在3-异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷作用下，与其余组分的相互作用力强，制品不仅力学性能优异，且热稳定性进一步增强，改性脲醛树脂中，玉米醇溶蛋白依次讲过水浸、碱浸、酶解后，蛋白的肽链变短，空间结构发生变化，表面疏水基团水解，亲水基团暴露，溶解性能极好，与米蛋白、脲醛树脂交联，制品胶合强度极高，热稳定极好，且经过处理后的脱脂花生蛋白粉及米蛋白的氨基可与游离甲醛的羰基加成生成碳氮双键，不仅可降低制品甲醛的释放量，且制品胶合强度与韧性进一步增强，力学性能与热稳定性极高，改性尿素中，脱脂豆粕粉在碱性条件下，经过中性蛋白酶处理后，与尿素配合，交联强度好，黏度高，韧性好，且暴露的亲水基团与水性环氧树脂交联，并加入适量己二胺配合固化，黏度进一步增强，不含甲醛，成本低廉，可生物降解，同时流动性能优异，改性脲醛树脂与改性尿素表面的亲水基团与加入的磷酸三苯酯、亚磷酸酯反应，其表面疏水基团的暴露，大豆蛋白分子的亚基间分子伸展，不仅韧性好，且进一步交联形成网络状结构，拉伸强度及断裂伸长率优异，另外改性脲醛树脂、改性尿素与聚乙烯、聚醚酮、氯化聚乙烯具有良好的相容性，可有效降低上述组分内聚力，提高相互间流动性，制品热稳定性与力学性能进一步增强。
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
一种辐照交联聚乙烯绝缘铁路机车车辆用屏蔽型多芯电缆，包括缆芯，缆芯由导体及包覆在导体外的内绝缘层组成，导体与内绝缘层间的空隙填充有防火材料，缆芯外缠绕有绕薄层，绕薄层外包覆有内屏蔽层，外加地线芯后继续依次绕包外屏蔽层、外绝缘层、护套，其中内绝缘层和外绝缘层均采用辐照交联聚乙烯材料制成。
辐照交联聚乙烯材料的原料按重量份包括：聚乙烯50份，氯化聚乙烯8份，聚醚酮20份，改性脲醛树脂5份，石墨烯5份，粉煤灰5份，玻璃纤维5份，改性尿素2份，3-异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷3份，歧化松香0.5份，磷酸三苯酯2份，亚磷酸酯0.5份，抗静电剂1.2份，色母粒0.5份，增容剂1.2份，防老剂0.5份。
实施例2
一种辐照交联聚乙烯绝缘铁路机车车辆用屏蔽型多芯电缆，包括缆芯，缆芯由导体及包覆在导体外的内绝缘层组成，导体与内绝缘层间的空隙填充有防火材料，缆芯外缠绕有绕薄层，绕薄层外包覆有内屏蔽层，外加地线芯后继续依次绕包外屏蔽层、外绝缘层、护套，其中内绝缘层和外绝缘层均采用辐照交联聚乙烯材料制成。
辐照交联聚乙烯材料的原料按重量份包括：聚乙烯30份，氯化聚乙烯16份，聚醚酮10份，改性脲醛树脂9份，石墨烯1份，粉煤灰12份，玻璃纤维1份，改性尿素6份，3-异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷1份，歧化松香1.5份，磷酸三苯酯1份，亚磷酸酯1.5份，抗静电剂0.5份，色母粒1.2份，增容剂0.5份，防老剂1.2份。
实施例3
一种辐照交联聚乙烯绝缘铁路机车车辆用屏蔽型多芯电缆，包括缆芯，缆芯由导体及包覆在导体外的内绝缘层组成，导体与内绝缘层间的空隙填充有防火材料，缆芯外缠绕有绕薄层，绕薄层外包覆有内屏蔽层，外加地线芯后继续依次绕包外屏蔽层、外绝缘层、护套，其中内绝缘层和外绝缘层均采用辐照交联聚乙烯材料制成。
辐照交联聚乙烯材料的原料按重量份包括：聚乙烯40份，氯化聚乙烯12份，聚醚酮18份，改性脲醛树脂6份，石墨烯4份，粉煤灰6份，玻璃纤维4份，改性尿素3份，3-异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷2份，歧化松香0.8份，磷酸三苯酯1.6份，亚磷酸酯0.6份，抗静电剂1份，色母粒0.8份，增容剂1份，防老剂0.8份。
所述改性脲醛树脂采用如下工艺制备：按重量份将25份玉米醇溶蛋白、100水混合均匀，微波反应5min，微波功率360W，加入浓度为0.5mol/L氢氧化钠溶液调节体系pH值为9，微波碱浸5min，微波功率620W，加入胰蛋白酶酶解8min，酶解温度为55℃，灭活，超滤，浓缩至含水量为30wt％，加入28份米蛋白、20份脲醛树脂、2份氯化铵混合均匀，升高温度至80℃加入1.5份乙酸锌、2份顺丁烯二酸酐，加入100份水搅拌均匀，冷却，得到改性脲醛树脂。
改性尿素采用如下工艺制备：按重量份将20尿素、10份脱脂豆粕粉、0.6份中性蛋白酶、100份水混合均匀，加入氢氧化钠调节体系pH值为中性，搅拌，搅拌温度为50℃，搅拌时间为15min，高温灭活，加入0.5份乳化剂、30份水性环氧树脂交联剂、0.5份己二胺固化剂搅拌均匀，得到改性尿素。
实施例4
一种辐照交联聚乙烯绝缘铁路机车车辆用屏蔽型多芯电缆，包括缆芯，缆芯由导体及包覆在导体外的内绝缘层组成，导体与内绝缘层间的空隙填充有防火材料，缆芯外缠绕有绕薄层，绕薄层外包覆有内屏蔽层，外加地线芯后继续依次绕包外屏蔽层、外绝缘层、护套，其中内绝缘层和外绝缘层均采用辐照交联聚乙烯材料制成。
辐照交联聚乙烯材料的原料按重量份包括：聚乙烯36份，氯化聚乙烯14份，聚醚酮14份，改性脲醛树脂8份，石墨烯2份，粉煤灰10份，玻璃纤维2份，改性尿素5份，3-异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷1.5份，歧化松香1.2份，磷酸三苯酯1.4份，亚磷酸酯1份，抗静电剂0.8份，色母粒1份，增容剂0.8份，防老剂1份。
所述改性脲醛树脂采用如下工艺制备：按重量份将15份玉米醇溶蛋白、100水混合均匀，微波反应10min，微波功率300W，加入浓度为0.8mol/L氢氧化钠溶液调节体系pH值为8.5，微波碱浸10min，微波功率550W，加入胰蛋白酶酶解16min，酶解温度为50℃，灭活，超滤，浓缩至含水量为60wt％，加入20份米蛋白、40份脲醛树脂、1份氯化铵混合均匀，升高温度至88℃加入0.5份乙酸锌、5份顺丁烯二酸酐，加入100份水搅拌均匀，冷却，得到改性脲醛树脂。
改性尿素采用如下工艺制备：按重量份将10尿素、20份脱脂豆粕粉、0.2份中性蛋白酶、100份水混合均匀，加入氢氧化钠调节体系pH值为中性，搅拌，搅拌温度为55℃，搅拌时间为5min，高温灭活，加入1.5份乳化剂、15份水性环氧树脂交联剂、1.2份己二胺固化剂搅拌均匀，得到改性尿素。
实施例5
一种辐照交联聚乙烯绝缘铁路机车车辆用屏蔽型多芯电缆，包括缆芯，缆芯由导体及包覆在导体外的内绝缘层组成，导体与内绝缘层间的空隙填充有防火材料，缆芯外缠绕有绕薄层，绕薄层外包覆有内屏蔽层，外加地线芯后继续依次绕包外屏蔽层、外绝缘层、护套，其中内绝缘层和外绝缘层均采用辐照交联聚乙烯材料制成。
辐照交联聚乙烯材料的原料按重量份包括：聚乙烯38份，氯化聚乙烯13份，聚醚酮15份，改性脲醛树脂7份，石墨烯3份，粉煤灰8份，玻璃纤维3份，改性尿素4份，3-异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷1.8份，歧化松香0.92份，磷酸三苯酯1.5份，亚磷酸酯0.7份，抗静电剂0.88份，色母粒0.921份，增容剂0.91份，防老剂0.95份。
所述改性脲醛树脂采用如下工艺制备：按重量份将22份玉米醇溶蛋白、100水混合均匀，微波反应8min，微波功率320W，加入浓度为0.75mol/L氢氧化钠溶液调节体系pH值为8.9，微波碱浸8min，微波功率585W，加入胰蛋白酶酶解14min，酶解温度为52℃，灭活，超滤，浓缩至含水量为55wt％，加入24份米蛋白、32份脲醛树脂、1.6份氯化铵混合均匀，升高温度至84℃加入1.3份乙酸锌、3.5份顺丁烯二酸酐，加入100份水搅拌均匀，冷却，得到改性脲醛树脂。
改性尿素采用如下工艺制备：按重量份将15尿素、16份脱脂豆粕粉、0.45份中性蛋白酶、100份水混合均匀，加入氢氧化钠调节体系pH值为中性，搅拌，搅拌温度为53℃，搅拌时间为10min，高温灭活，加入1.2份乳化剂、24份水性环氧树脂交联剂、0.85份己二胺固化剂搅拌均匀，得到改性尿素。
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 (10)

1.一种辐照交联聚乙烯绝缘铁路机车车辆用屏蔽型多芯电缆，其特征在于，包括缆芯，缆芯由导体及包覆在导体外的内绝缘层组成，导体与内绝缘层间的空隙填充有防火材料，缆芯外缠绕有绕薄层，绕薄层外包覆有内屏蔽层，外加地线芯后继续依次绕包外屏蔽层、外绝缘层、护套，其中内绝缘层和外绝缘层均采用辐照交联聚乙烯材料制成。
2.根据权利要求1所述的辐照交联聚乙烯绝缘铁路机车车辆用屏蔽型多芯电缆，其特征在于，辐照交联聚乙烯材料的原料按重量份包括：聚乙烯30-50份，氯化聚乙烯8-16份，聚醚酮10-20份，改性脲醛树脂5-9份，石墨烯1-5份，粉煤灰5-12份，玻璃纤维1-5份，改性尿素2-6份，3-异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷1-3份，歧化松香0.5-1.5份，磷酸三苯酯1-2份，亚磷酸酯0.5-1.5份，抗静电剂0.5-1.2份，色母粒0.5-1.2份，增容剂0.5-1.2份，防老剂0.5-1.2份。
3.根据权利要求2所述的辐照交联聚乙烯绝缘铁路机车车辆用屏蔽型多芯电缆，其特征在于，所述改性脲醛树脂采用如下工艺制备：按重量份将15-25份玉米醇溶蛋白、100水混合均匀，微波反应5-10min，微波功率300-360W，加入浓度为0.5-0.8mol/L氢氧化钠溶液调节体系pH值为8.5-9，微波碱浸5-10min，微波功率550-620W，加入胰蛋白酶酶解8-16min，酶解温度为50-55℃，灭活，超滤，浓缩至含水量为30-60wt％，加入20-28份米蛋白、20-40份脲醛树脂、1-2份氯化铵混合均匀，升高温度至80-88℃加入0.5-1.5份乙酸锌、2-5份顺丁烯二酸酐，加入100份水搅拌均匀，冷却，得到改性脲醛树脂。
4.根据权利要求2-3任一项所述的辐照交联聚乙烯绝缘铁路机车车辆用屏蔽型多芯电缆，其特征在于，改性尿素采用如下工艺制备：按重量份将10-20尿素、10-20份脱脂豆粕粉、0.2-0.6份中性蛋白酶、100份水混合均匀，加入氢氧化钠调节体系pH值为中性，搅拌，搅拌温度为50-55℃，搅拌时间为5-15min，高温灭活，加入0.5-1.5份乳化剂、15-30份水性环氧树脂交联剂、0.5-1.2份己二胺固化剂搅拌均匀，得到改性尿素。
5.根据权利要求2-4任一项所述的辐照交联聚乙烯绝缘铁路机车车辆用屏蔽型多芯电缆，其特征在于，改性脲醛树脂、改性尿素、聚乙烯、氯化聚乙烯、聚醚酮的重量比为6-8：3-5：36-40：12-14：14-18。
6.根据权利要求2-5任一项所述的辐照交联聚乙烯绝缘铁路机车车辆用屏蔽型多芯电缆，其特征在于，改性脲醛树脂、改性尿素、磷酸三苯酯、亚磷酸酯的重量比为6-8：3-5：1.4-1.6：0.6-1。
7.根据权利要求2-6任一项所述的辐照交联聚乙烯绝缘铁路机车车辆用屏蔽型多芯电缆，其特征在于，改性脲醛树脂、改性尿素的重量比为6-8：3-5。
8.根据权利要求2-7任一项所述的辐照交联聚乙烯绝缘铁路机车车辆用屏蔽型多芯电缆，其特征在于，改性脲醛树脂、石墨烯、粉煤灰、玻璃纤维、改性尿素、3-异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷的重量比为6-8：2-4：6-10：2-4：3-5：1.5-2。
9.根据权利要求2-8任一项所述的辐照交联聚乙烯绝缘铁路机车车辆用屏蔽型多芯电缆，其特征在于，聚乙烯、氯化聚乙烯、聚醚酮的重量比为36-40：12-14：14-18。
10.根据权利要求2-9任一项所述的辐照交联聚乙烯绝缘铁路机车车辆用屏蔽型多芯电缆，其特征在于，辐照交联聚乙烯材料的原料按重量份包括：聚乙烯36-40份，氯化聚乙烯12-14份，聚醚酮14-18份，改性脲醛树脂6-8份，石墨烯2-4份，粉煤灰6-10份，玻璃纤维2-4份，改性尿素3-5份，3-异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷1.5-2份，歧化松香0.8-1.2份，磷酸三苯酯1.4-1.6份，亚磷酸酯0.6-1份，抗静电剂0.8-1份，色母粒0.8-1份，增容剂0.8-1份，防老剂0.8-1份。
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