CN106356136B

CN106356136B - 一种同轴电缆护套或绝缘层组合物及其制备方法

Info

Publication number: CN106356136B
Application number: CN201510432250.7A
Authority: CN
Inventors: 谢榕辉; 谢洁伟
Original assignee: SHENZHEN SUIRONG COAXIAL CABLE CO Ltd
Current assignee: SHENZHEN SUIRONG COAXIAL CABLE CO Ltd
Priority date: 2015-07-22
Filing date: 2015-07-22
Publication date: 2017-12-08
Anticipated expiration: 2035-07-22
Also published as: CN106356136A

Abstract

本发明提供一种同轴电缆护套或绝缘层组合物及其制备方法，所述护套或绝缘层组合物原料包括如下重量组分：聚乙烯基料90～110重量份：其中包括：HDPE 6944 24～30重量份、LDPE 1253 23～28重量份、LLDPE DNDA‑7144 20～25重量份、HDPE 2911 30～43重量份；交联剂2～4重量份：其中包括TMPTMA 0.5～1.5重量份，DCP 0.5～1.5重量份，PETA 0.5～1.2重量份，TPGDA 0.5～1.2重量份。本发明旨在解决现有的同轴电缆的氟塑料护套存在成本较高、比重大，以及现有聚乙烯护套和绝缘层耐温性不高的问题。

Description

一种同轴电缆护套或绝缘层组合物及其制备方法

技术领域

本发明属于同轴电缆材料技术领域，具体涉及一种同轴电缆护套或绝缘层组合物及其制备方法。

背景技术

电缆护套是电缆抵抗各种侵蚀的保护层。在日常的使用过程中，电缆经常受到热负荷(最低或者最高温度极限内连续或者断续的变化)、机械负荷(柔韧性、耐磨性能、拉伸载荷及抗踩踏强度)或者化学腐蚀(与稀释剂、液体介质及油等接触)的作用，需要设置护套进行电缆的防护，在一些特定的场所，要求护套有一定的耐高温性能，现有同轴电缆常采用FEP、PFA等氟塑料作为护套材料，具有耐高温性能较好，但是氟塑料存在着一些不足：其材料成本高，导致了生产成本高，其密度为2.17，比重高，不符合轻量化的要求。相应的，现有电缆的绝缘层也有一定的耐高温要求，现有一种方法是采用聚乙烯材料作为电缆护套和绝缘层材料，聚乙烯具有优异的化学稳定性，机械性能好，相对密度较低，虽然现有的辐照交联技术能够在一定程度上改善其耐热性，但改善强度有限，经过辐照交联的聚乙烯材料的耐高温强度也仅能达到一百多摄氏度，仅限于耐热要求不高的场所使用，不能满足在高温环境下工作的要求。

发明内容

本发明针对现有的同轴电缆的氟塑料护套存在成本较高，以及现有聚乙烯护套和绝缘层耐温性不高的问题，提供一种同轴电缆护套或绝缘层组合物及其制备方法，有效提高了护套层和绝缘层的耐高温性，使其耐温能力达到260℃，可用在工作环境较恶劣的情况下。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

提供一种同轴电缆护套或绝缘层组合物，所述护套或绝缘层组合物原料包括如下重量组分：

聚乙烯基料90～110重量份：其中包括：HDPE 6944 24～30重量份、LDPE 125323～28重量份、LLDPE DNDA-7144 20～25重量份、HDPE 2911 30～43重量份；

交联剂2～4重量份。

进一步的，所述交联剂包括如下重量组分：TMPTMA 0.5～1.5重量份，DCP 0.5～1.5重量份，PETA 0.5～1.2重量份，TPGDA 0.5～1.2重量份。

一种同轴电缆的护套制备方法，包括如下步骤：

将24～30重量份的HDPE 6944，23～28重量份的LDPE 1253，20～25重量份的LLDPEDNDA-7144和30～43重量份的HDPE 2911投入高速搅拌机中混合，制备聚乙烯基料；

将0.5～1.5重量份的TMPTMA，0.5～1.5重量份的DCP，0.5～1.2重量份的PETA和0.5～1.2重量份的TPGDA投入高速搅拌机中混合，制备交联剂；

取聚乙烯基料90～110重量份，交联剂2～4重量份投入到高速搅拌机中混合，得到护套层交联料粒；

将护套层交联料粒通过挤出机挤出，形成护套层前体；

将所述护套层前体进行辐照交联固化，得到护套层。

进一步的，所述辐照交联的辐照剂量为18mrd，线材挤出速度为80-200m/min。

进一步的，所述挤出机的挤出温度为130～180℃。

进一步的，所述辐照交联反应的辐照气氛为乙炔环境。

一种同轴电缆的绝缘层制备方法，包括如下步骤：

取聚乙烯基料90～110重量份，交联剂2～4重量份，投入到高速搅拌机中混合，得到绝缘层交联料粒；

往绝缘层交联料粒中加入1.5-2.0重量份的成核剂进行混合，得到发泡交联料粒；

将发泡交联料粒通过物理发泡机上发泡挤出，形成绝缘层前体；

将所述绝缘层前体进行交联固化，得到绝缘层。

进一步的，所述交联的辐照剂量为18mrd，线材挤出速度为80-200m/min。

进一步的，所述物理发泡机的挤出温度为130～180℃。

进一步的，在所述发泡挤出过程中，注入20-35MPa的氮气。

本发明公开了一种耐高温的同轴电缆护套或绝缘层组合物及其制备方法，该组合物采用了特定牌号的高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)和线性低密度聚乙烯(LLDPE)混合作为基料，加入交联剂进行辐照交联反应，使得不同聚乙烯基料之间相互键合，形成空间交联网状结构，对护套和绝缘层的性能得到大幅改善，显著提高了同轴电缆的力学性能、耐化学药品性能、耐环境应力开裂性能，尤其是其耐高温性能，其耐受温度达到了260℃，而且本绝缘层和护套的原料成分大部分为聚乙烯，材料成本较低，相对密度低，材质轻，适合大规模生产应用。

附图说明

图1是本发明提供的一种同轴电缆的结构示意图。

说明书附图中的附图标记如下：

1、内导体；2、绝缘层；3、浸锡编织层；4、护套层。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

申请人在同轴电缆的发泡交联聚乙烯绝缘层做过改进，使其耐温性能提升，并申请了专利，专利号为“CN201310229735.7”，之后又将其聚乙烯交联配方用于护套的生产，其中HDPE 6944、LDPE 1253两种牌号的聚乙烯料为从美国联和碳化物公司进口，为了降低生产成本，申请人尝试采用国产聚乙烯料以及改变交联剂进行替代性试验，偶然发现其中一种组合方式制造出的同轴电缆的护套样品在耐高温性测试时表现出了优异的效果，通过实验记录逆推，找到了该电缆护套样品所对应的配方组分，申请人进一步进行多次调整实验后确定了本申请文件中用于同轴电缆护套或绝缘层制备的技术方案：通过分别采用茂名石化的LLDPE DNDA-7144和抚顺石化的HDPE 2911加入到原专利的聚乙烯基料中，采用特定交联剂混合，得到了耐高温性强的电缆护套或绝缘层材料。

参见图1所示，为本发明具体实施例所采用的同轴电缆结构，从内至外依次包括内导体1、绝缘层2、浸锡编织层3和护套层4。

本发明提供了一种同轴电缆护套或绝缘层组合物，所述护套或绝缘层组合物的原料包括如下重量组分：

交联剂2～4重量份：其中包括TMPTMA 0.5～1.5重量份，DCP 0.5～1.5重量份，PETA 0.5～1.2重量份，TPGDA 0.5～1.2重量份。

本发明公开的一种同轴电缆的制备方法，包括如下步骤：

步骤一：

在内导体外成型绝缘层，得到一绝缘芯线，具体步骤如下：

将发泡交联料粒通过物理发泡机上发泡挤出，形成绝缘层前体，挤出温度为130～180℃，在所述发泡挤出过程中，注入20-35MPa的氮气；

将所述绝缘层前体进行交联固化，得到绝缘层，所述交联的辐照剂量为18mrd，线材挤出速度为80-200m/min；

步骤二：

用编织机在绝缘芯线的表面采用铜线编织屏蔽层，然后将其依次通过助焊剂及熔融锡液，在所述绝缘芯线外形成浸锡编织层3，得到半成品电缆；

步骤三：

进行护套层4的加工，具体包括如下步骤：

将半成品电缆和护套层交联料粒通过挤出机挤出，制备浸锡编织层外部的护套层，挤出机的挤出温度为130～180℃；

将所述护套层在乙炔的环境下进行辐照交联反应，所述辐照交联反应的辐照剂量为18mrd，线材挤出速度为80-200m/min。

本制备方法中采用辐照交联对聚乙烯进行改性，使用交联聚乙烯作为电缆护套材料能够有效降低成本，使得电缆更加轻量化。辐照交联的方式可以是电子束辐照、紫外光辐照或射线辐照，进行辐射后，多官能团单体聚合物与PE分子链上支链活性双键反应形成中间产物，中间产物再与PE支链上活性双键和多官能团单体反应形成交联网络，高分子辐照交联后由线型转变为网状结构，其性能发生相应的变化：①从可熔融变为不熔，耐高温性能及高温下的强度有明显的提高；②分子间形成新的连接键，阻止了分子的相对位移，刚性增加，蠕变行为减小；③耐应力开裂性能有所提高。聚乙烯的密度小、比重较低，材料易得且材料成本低，加工性能好。

交联剂，即敏化剂，是一种能在线型分子间起架桥作用，从而使多个线型分子相互键合交联成网状结构的物质，用于提高交联度和交联密度。本发明中的交联剂采用了TMPTMA、DCP、PETA和TPGDA进行混合。

TMPTMA是三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯的简写(其英文全称为Trimethylolpropane trimethylacrylate)。它是一种无色或黄色透明液体，具有反应活性高、交联度高、硬度佳、高光泽等特点。TMPTMA可均聚或与其它耐热性单体进行共聚。可缩短交联时间，提高交联制品的定伸强度压缩永久变形等性能。

DCP为过氧化二异丙苯的英文简写(其英文全称为Dicumyl Peroxide)，分子式C₁₈H₂₂O₂，相对分子质量270.37。物化性能白色结晶。熔点41～42℃。相对密度1.082。分解温度120～125℃。

PETA为季戊四醇三丙烯酸酯的英文简写，为三官能团单体，是一种含有一个侧羟基、低挥发、固化快的单体，主要用于自由基聚合，具有较强的耐候性、耐化学性、耐热性。

TPGDA为二缩三丙二醇双丙烯酸酯的英文简写，化学名为2-丙烯酸-(1-甲基-1,2-亚乙基)双(β-甲氧乙基)酯，作交联剂使用，可降低辐射剂量，具有交联效果优良、用量少和使用方便等特点。

现有的交联聚乙烯通常采用凝胶含量来表示交联程度，然而相同凝胶含量下的聚乙烯材料，其耐热性能也相差较远，其主要原因在于聚乙烯材料内单位体积内的交联键数量的不同，即交联密度的不同，本发明采用了TMPTMA、DCP、PETA和TPGDA四种不同的交联剂进行混合，各种交联剂在功能上有一定的重叠，但其作用机理和交联位点不同，采用不同交联剂能够相互促进，最大限度地提高反应产物的交联密度，提高反应产物的耐热性能。

本发明公开的护套层制备工艺所生产出的护套层为半透明状，根据工艺的调整以及添加剂的不同可制备不同颜色的护套层。

需要说明的是，本发明公开的同轴电缆的绝缘层或护套层的组合物及其制备方法不仅适用于普通同轴电缆，同样的技术方案也适用于其他有耐温要求的电线电缆的绝缘层和护套层的生产制造，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

以下通过实施例对本发明进行进一步的说明。

实施例1

本实施例提供了的一种同轴电缆的制备方法，包括如下步骤：

步骤一：

在内导体外成型绝缘层，得到一绝缘芯线，具体步骤如下：

将30重量份的HDPE 6944，23重量份的LDPE 1253，20重量份的LLDPE DNDA-7144和43重量份的HDPE 2911投入高速搅拌机中混合，制备聚乙烯基料；

将1.0重量份的TMPTMA，1.0重量份的DCP，0.5重量份的PETA和0.5重量份的TPGDA投入高速搅拌机中混合，制备交联剂；

取聚乙烯基料100重量份，交联剂2.5重量份，投入到高速搅拌机中混合，得到绝缘层交联料粒；

往绝缘层交联料粒中加入1.5重量份的成核剂进行混合，得到发泡交联料粒；

将发泡交联料粒通过物理发泡机上发泡挤出，形成绝缘层前体，挤出温度为150℃，在所述发泡挤出过程中，注入20MPa的氮气；

将所述绝缘层前体进行交联固化，得到绝缘层，所述交联的辐照剂量为18mrd，线材挤出速度为120m/min；

步骤二：

用编织机在绝缘芯线的表面采用铜线编织一屏蔽层，然后将其依次通过一助焊剂及熔融锡液，在所述绝缘芯线外形成浸锡编织层，得到半成品电缆；

步骤三：

取聚乙烯基料100重量份，交联剂2.5重量份投入到高速搅拌机中混合，得到护套层交联料粒；

将半成品电缆和护套层交联料粒通过挤出机挤出，制备浸锡编织层外部的护套层，挤出机的挤出温度为150℃；

将所述护套层在乙炔的环境下进行辐照交联反应，所述辐照交联反应的辐照剂量为18mrd，线材挤出速度为120m/min。

将其制备得到的同轴电缆标记为S1。

实施例2

本实施例提供了的一种同轴电缆的制备方法，本实施例大部分步骤与实施例1相同，具体区别在于：

步骤一中，将26重量份的HDPE 6944，26重量份的LDPE 1253，23重量份的LLDPEDNDA-7144和36重量份的HDPE 2911投入高速搅拌机中混合，制备聚乙烯基料；

步骤三中，将26重量份的HDPE 6944，26重量份的LDPE 1253，23重量份的LLDPEDNDA-7144和36重量份的HDPE 2911投入高速搅拌机中混合，制备聚乙烯基料。

将其制备得到的同轴电缆标记为S2。

实施例3

步骤一中，将24重量份的HDPE 6944，28重量份的LDPE 1253，25重量份的LLDPEDNDA-7144和30重量份的HDPE 2911投入高速搅拌机中混合，制备聚乙烯基料；

步骤三中，将24重量份的HDPE 6944，28重量份的LDPE 1253，25重量份的LLDPEDNDA-7144和30重量份的HDPE 2911投入高速搅拌机中混合，制备聚乙烯基料。

将其制备得到的同轴电缆标记为S3。

实施例4

步骤一中，将0.5重量份的TMPTMA，0.5重量份的DCP，1.2重量份的PETA和1.2重量份的TPGDA投入高速搅拌机中混合，制备交联剂；

步骤三中，将0.5重量份的TMPTMA，0.5重量份的DCP，1.2重量份的PETA和1.2重量份的TPGDA投入高速搅拌机中混合，制备交联剂。

将其制备得到的同轴电缆标记为S4。

实施例5

步骤一中，将1.5重量份的TMPTMA，1.5重量份的DCP，0.5重量份的PETA和0.5重量份的TPGDA投入高速搅拌机中混合，制备交联剂；

步骤三中，将1.5重量份的TMPTMA，1.5重量份的DCP，0.5重量份的PETA和0.5重量份的TPGDA投入高速搅拌机中混合，制备交联剂。

将其制备得到的同轴电缆标记为S5。

对比例1

本对比例提供了的一种同轴电缆的制备方法，包括如下步骤：

步骤一：

在内导体外成型绝缘层，得到一绝缘芯线，具体步骤如下：

将52重量份的HDPE 6944和52重量份的LDPE 1253投入高速搅拌机中混合，制备聚乙烯基料；

将1.5重量份的TMPTMA和1.5重量份的DCP投入高速搅拌机中混合，制备交联剂；

步骤二：

步骤三：

进行护套层的加工，具体包括如下步骤：

将半成品电缆和护套层交联料粒通过挤出机挤出，制备浸锡编织层外部的护套层，挤出机的挤出温度为135℃；

将其制备得到的同轴电缆标记为D1。

对比例2

步骤一：

在内导体外成型绝缘层，得到一绝缘芯线，具体步骤如下：

取聚乙烯HDPE 6944 100重量份，交联剂TMPTMA 2.5重量份投入到高速搅拌机中混合，得到绝缘层交联料粒；

步骤二：

步骤三：

进行护套层的加工，具体包括如下步骤：

取聚乙烯HDPE 6944 100重量份，交联剂TMPTMA 2.5重量份投入到高速搅拌机中混合，得到护套层交联料粒；

将其制备得到的同轴电缆标记为D1。

性能测试

对上述制备得到的S1、S2、S3、S4、S5以及D1、D2进行如下性能测试：

将上述制得的电缆线材裁剪出20cm长的测试样品，将测试样品置于烘箱中，测试样品顶部悬吊，底部固定10g砝码，缓慢提升烘箱内温度至260℃，记下发生样品软化时的温度及相应延伸率。

从测试结果发现，本发明公开的一种同轴电缆具备较好的机械性能，在温度达到260℃时，该电缆护套和绝缘层材料仍未发生软化，具有较好的耐高温性能；对实施例1-3进行比较后发现，电缆在高温下的机械性能与其护套和绝缘层原料中HDPE 6944和HDPE 2911的含量有较大的相关性，随着HDPE 6944和HDPE 2911含量的提高，电缆的热稳定性也相对提高，其延伸率的变化率降低。对实施例1、4、5进行比较后发现，采用不同的组分的交联剂对于电缆的耐高温性能也有一定的影响，当各种交联剂的组分比例趋向于1的时候，其产生的交联效果最佳。

对比例1是采用申请人之前申请的专利“CN201310229735.7”中绝缘层的配料进行护套层和绝缘层的制作，对比实施例1-5和对比例1的测试结果可知，本发明公开的电缆材料在耐高温性能上进一步提升，对比例1的耐受温度为210℃，而实施例1-5将其提高到260℃。

对比实施例1-5和对比例2的测试结果可知，相对于采用传统交联聚乙烯护套和绝缘层的同轴电缆，本发明公开的护套在高温下的工作性能有显著的提升，传统的电缆的耐受温度小于180℃，实施例1-5的电缆工作温度均能达到260℃以上。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种同轴电缆护套或绝缘层组合物，其特征在于，所述护套或绝缘层组合物原料包括如下重量组分：

聚乙烯基料90～110重量份：其中包括：HDPE 6944 24～30重量份、LDPE 1253 23～28重量份、LLDPE DNDA-7144 20～25重量份、HDPE 2911 30～43重量份；

交联剂2～4重量份；

所述交联剂包括如下重量组分：TMPTMA 0.5～1.5重量份，DCP 0.5～1.5重量份，PETA0.5～1.2重量份，TPGDA 0.5～1.2重量份。

2.一种同轴电缆的护套制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

将护套层交联料粒通过挤出机挤出，形成护套层前体；

将所述护套层前体进行辐照交联固化，得到护套层。

3.根据权利要求2所述的一种同轴电缆的护套制备方法，其特征在于，所述辐照交联的辐照剂量为18mrd，线材挤出速度为80-200m/min。

4.根据权利要求2所述的一种同轴电缆的护套制备方法，其特征在于，所述挤出机的挤出温度为130～180℃。

5.根据权利要求2所述的一种同轴电缆的护套制备方法，其特征在于，所述辐照交联反应的辐照气氛为乙炔环境。

6.一种同轴电缆的绝缘层制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

将所述绝缘层前体进行交联固化，得到绝缘层。

7.根据权利要求6所述的一种同轴电缆的绝缘层制备方法，其特征在于，所述交联的辐照剂量为18mrd，线材挤出速度为80-200m/min。

8.根据权利要求6所述的一种同轴电缆的绝缘层制备方法，其特征在于，所述物理发泡机的挤出温度为130～180℃。

9.根据权利要求6所述的一种同轴电缆的绝缘层制备方法，其特征在于，在所述发泡挤出过程中，注入20-35MPa的氮气。