CN107141616A - 一种电力行业用柔性电缆及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电力行业用柔性电缆及其制备方法,属于电力设备技术领域。包括有电缆芯和护套橡胶,所述的护套橡胶是由按照重量份计的如下组分制成:三元乙丙橡胶40~55份、丁苯橡胶10~12份、乙烯‑辛烯共聚物5~15份、苯乙烯‑乙烯‑丁烯‑苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)3~5份、改性萜烯树脂5~7份、抗氧剂1~3份、增塑剂3~6份、紫外线吸收剂1~2份、润滑剂3~5份、有机溶剂3~6份。本发明针对电力行业使用的电缆需要具有柔性好、耐老化、耐腐蚀性能高的要求,采用了改性树脂增强橡胶护套的方式,制备得到了电缆外用护套材料,使电缆适合于电力行业使用。

Description

一种电力行业用柔性电缆及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种电力行业用柔性电缆及其制备方法,属于电力设备技术领域。
背景技术
柔性电缆-是拖链运动系统中,电力传输材料,信号传递载体的首选电缆,又名:拖链电缆,拖曳电缆,移动电缆,机器人电缆等。英文名:Flexible cable ,其导线结构主要依据 DIN VDE 0295和IEC 228标准的绞合铜导线结构,护套多采用低黏性,柔性耐磨材料,以减缓电缆在连续往返移动中的磨损率。
在很多电缆的使用环境中,具有湿度、温度高,盐水腐蚀等问题,导致了电缆材料容易出现耐久性差的问题。
CN105931718A公开一种柔性矿物绝缘电缆包括线芯,绕包在线芯外的耐火层,挤包在耐火层外的外护套,包裹在外护套外的铠装层;线芯由导体和挤包在导体外的绝缘层组成;线芯和耐火层之间的缝隙内填充有耐火阻燃粉末;耐火层由玻璃纤维阻燃带,涂覆在玻璃纤维阻燃带表面的防火涂层,绕包在防火涂层外的铝塑复合带组成。CN105913914A公开了的一种柔性复合导体电缆,包括中心的铝导体,在铝导体外设有弹性保护体,在弹性保护体外依次设有厚度为4-6mm的绝缘层、厚度为4-6mm的导体屏蔽层以及厚度为2-4mm的陶瓷纤维层;在陶瓷纤维层外设有金属铠装层,在金属铠装层外设有镀锌管,在镀锌管外设有厚度为3-5mm的外护套;所述的金属铠装层由4块大小相同的瓦楞型铜体铠装块构成,其中的3块铜体铠装块内设有铜导体,1块铜体铠装块地线。但是上述的柔性电缆不适合于在港口等区域使用。
发明内容
本发明的目的是:针对电力行业使用的电缆需要具有柔性好、耐老化、耐腐蚀性能高的要求,采用了改性树脂增强橡胶护套的方式,制备得到了电缆外用护套材料,使电缆适合于电力行业使用。
技术方案是:
一种电力行业用柔性电缆,包括有电缆芯和护套橡胶,所述的护套橡胶是由按照重量份计的如下组分制成:三元乙丙橡胶40~55份、丁苯橡胶10~12份、乙烯-辛烯共聚物5~15份、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)3~5份、改性萜烯树脂5~7份、抗氧剂1~3份、增塑剂3~6份、紫外线吸收剂1~2份、润滑剂3~5份、有机溶剂3~6份。
所述的改性萜烯树脂是指羟基硅油改性萜烯树脂。
所述的改性萜烯树脂的制备方法包括如下步骤:
S1,按重量份计,将40~45份羟基硅油、12~15份硅烷偶联剂KH-550、3~4份NaOH、乙酸乙酯12~16份混合均匀,在氮气气氛下,升温至90℃后保持反应3~4h,得到改性聚硅氧烷预聚体;
S2,按重量份计,取丙烯酸丁酯12~15份、萜烯树脂20~30份、乳化剂1~2份和乙酸乙酯20~40份,高速搅拌0.5~1h,再加入偶氮类引发剂2~4份,在70~80℃下反应0.5~2h,再滴加8~12份改性聚硅氧烷预聚体和偶氮类引发剂1~2份,在70~80℃下反应2~3h,减压蒸出溶剂后,得到改性的萜烯树脂。
所述偶氮类引发剂选自偶氮二异丁酸二甲酯、偶氮二异丁脒盐酸盐、偶氮二甲酰胺、偶氮二异丙基咪唑啉盐酸盐、偶氮异丁氰基甲酰胺、偶氮二环己基甲腈、偶氮二氰基戊酸、偶氮二异丙基咪唑啉、偶氮二异 丁腈、偶氮二异戊腈和偶氮二异庚腈中的一种或多种。
乳化剂选自十二烷基苯磺酸钠、羟基烷基磺酸钠、二异辛基丁二酸酯磺酸钠、聚丙烯酰胺。
抗氧剂可优选使用受阻酚类的化合物,例如可以举出2,6-二叔丁基-对甲酚、季戊四醇-四〔3-(3,5-二叔丁基-4-羟苯基)丙酸酯〕、三甘醇-双[3-(3-叔丁基-5-甲基-4-羟基苯基)丙酸酯〕等。
所述的润滑剂是硬酯酸。
有机溶剂是酯类溶剂,例如:乙酸乙酯、乙酸丁酯。
增塑剂是磷酸酯类增塑剂。
紫外线吸收剂是三嗪类紫外线吸收剂。
柔性电缆的制备方法,包括如下步骤:第1步,将三元乙丙橡胶、丁苯橡胶、乙烯-辛烯共聚物、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物、改性萜烯树脂、抗氧剂、增塑剂、紫外线吸收剂、润滑剂、有机溶剂混合均匀后,喂料于双螺杆挤出机挤出造粒,粒料再进入热风干燥机干燥后即得护套材料;第2步,在导线芯的外部包覆护套材料后,即得电缆。
双螺杆挤出机的加料段、压缩段、均化段及机头温度依次为120~130℃、135~155℃、160~175℃以及165~185℃。
有益效果
本发明针对电力行业使用的电缆需要具有柔性好、耐老化、耐腐蚀性能高的要求,采用了改性树脂增强橡胶护套的方式,制备得到了电缆外用护套材料,使电缆适合于电力行业使用。
具体实施方式
本发明所提供的电缆包括有电缆芯和护套橡胶,所述的护套橡胶是由按照重量份计的如下组分制成:三元乙丙橡胶40~55份、丁苯橡胶10~12份、乙烯-辛烯共聚物5~15份、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)3~5份、改性萜烯树脂5~7份、抗氧剂1~3份、增塑剂3~6份、紫外线吸收剂1~2份、润滑剂3~5份、有机溶剂3~6份。
所述的改性萜烯树脂是指羟基硅油改性萜烯树脂。
所述的改性萜烯树脂的制备方法包括如下步骤:
S1,按重量份计,将40~45份羟基硅油、12~15份硅烷偶联剂KH-550、3~4份NaOH、乙酸乙酯12~16份混合均匀,在氮气气氛下,升温至90℃后保持反应3~4h,得到改性聚硅氧烷预聚体;
S2,按重量份计,取丙烯酸丁酯12~15份、萜烯树脂20~30份、乳化剂1~2份和乙酸乙酯20~40份,高速搅拌0.5~1h,再加入偶氮类引发剂2~4份,在70~80℃下反应0.5~2h,再滴加8~12份改性聚硅氧烷预聚体和偶氮类引发剂1~2份,在70~80℃下反应2~3h,减压蒸出溶剂后,得到改性的萜烯树脂。
这些护套材料中也可以根据需要可以添加冲击强度改性剂、稳定剂、润滑剂、填充剂、颜料、紫外线稳定剂等各种添加剂。
作为增塑剂,例如,可以使用磷酸酯类增塑剂、邻苯二甲酸酯类增塑剂、柠檬酸酯类增塑剂等,然而并不限于这些。磷酸酯类有磷酸三苯酯、磷酸三甲苯酯、磷酸甲苯二苯酯、磷酸辛基二苯酯、磷酸二苯基联苯酯、磷酸三辛酯、磷酸三丁酯等,邻苯二甲酸酯类有邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二甲氧基乙酯、邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二-2-乙基己酯、邻苯二甲酸丁基苄基酯、邻苯二甲酸二苄酯、丁基邻苯二甲酰基甘醇酸丁酯(butylphthalylbutylglycolate)、乙基邻苯二甲酰基甘醇酸乙酯(ethylphthalylethylglycolate)、甲基邻苯二甲酰基甘醇酸乙酯等(methylphthalylethylglycolate),作为柠檬酸酯类增塑剂可优选使用柠檬酸三乙酯、柠檬酸三正丁酯、乙酰基柠檬酸三乙酯、乙酰基柠檬酸三正丁酯、乙酰基柠檬酸三-正(2-乙基己)酯等。这些增塑剂可以使用其一种或两种以上。
对本发明的电缆护套赋予紫外线吸收功能,例如可以通过使吸收紫外线的材料,作为具有这种紫外线吸收功能的紫外线吸收剂,优选对波长370nm以下的紫外线的吸收能力优异、对波长400nm以上的可见光的吸收少的物质,作为具体例,例如可以举出三嗪类化合物、氧基二苯甲酮(oxybenzophnone)类化合物、苯并三唑类化合物、水杨酸酯类化合物、二苯甲酮类化合物、氰基丙烯酸酯类化合物、镍络盐类化合物等,然而不限于这些化合物。
作为抗氧化剂,没有特别限定,通常所使用的抗氧化剂均适合使用,例如,可优选使用受阻酚类的化合物,例如可以举出2,6-二叔丁基-对甲酚、季戊四醇-四〔3-(3,5-二叔丁基-4-羟苯基)丙酸酯〕、三甘醇-双[3-(3-叔丁基-5-甲基-4-羟基苯基)丙酸酯〕等。
实施例1
第1步,按重量份计,将三元乙丙橡胶40份、丁苯橡胶10份、乙烯-辛烯共聚物5份、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)3份、改性萜烯树脂5份、抗氧剂2,6-二叔丁基-对甲酚1份、磷酸酯类增塑剂3份、三嗪类紫外线吸收剂1份、润滑剂硬酯酸3份、有机溶剂乙酸丁酯3份混合均匀,喂料于双螺杆挤出机挤出造粒,粒料再进入热风干燥机干燥后即得护套材料,双螺杆挤出机的加料段、压缩段、均化段及机头温度依次为120℃、135℃、160℃以及165℃;
其中,所述的改性萜烯树脂是指羟基硅油改性萜烯树脂,制备方法包括如下步骤:
S1,按重量份计,将40份羟基硅油、12份硅烷偶联剂KH-550、3份NaOH、乙酸乙酯12份混合均匀,在氮气气氛下,升温至90℃后保持反应3h,得到改性聚硅氧烷预聚体;
S2,按重量份计,取丙烯酸丁酯12份、萜烯树脂20份、乳化剂十二烷基苯磺酸钠1份和乙酸乙酯20份,高速搅拌0.5h,再加入偶氮二异丁脒盐酸盐2份,在70℃下反应0.5h,再滴加8份改性聚硅氧烷预聚体和偶氮二异丁脒盐酸盐1份,在70℃下反应2h,减压蒸出溶剂后,得到改性的萜烯树脂。
第2步,在导线芯的外部包覆护套材料后,即得电缆。
实施例2
第1步,按重量份计,将三元乙丙橡胶55份、丁苯橡胶12份、乙烯-辛烯共聚物15份、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)5份、改性萜烯树脂7份、抗氧剂2,6-二叔丁基-对甲酚3份、磷酸酯类增塑剂6份、三嗪类紫外线吸收剂2份、润滑剂硬酯酸5份、有机溶剂乙酸丁酯6份混合均匀,喂料于双螺杆挤出机挤出造粒,粒料再进入热风干燥机干燥后即得护套材料,双螺杆挤出机的加料段、压缩段、均化段及机头温度依次为130℃、155℃、175℃以及185℃;
其中,所述的改性萜烯树脂是指羟基硅油改性萜烯树脂,制备方法包括如下步骤:
S1,按重量份计,将45份羟基硅油、15份硅烷偶联剂KH-550、4份NaOH、乙酸乙酯16份混合均匀,在氮气气氛下,升温至90℃后保持反应4h,得到改性聚硅氧烷预聚体;
S2,按重量份计,取丙烯酸丁酯15份、萜烯树脂30份、乳化剂十二烷基苯磺酸钠2份和乙酸乙酯40份,高速搅拌1h,再加入偶氮二异丁脒盐酸盐4份,在80℃下反应2h,再滴加12份改性聚硅氧烷预聚体和偶氮二异丁脒盐酸盐2份,在80℃下反应3h,减压蒸出溶剂后,得到改性的萜烯树脂。
第2步,在导线芯的外部包覆护套材料后,即得电缆。
实施例3
第1步,按重量份计,将三元乙丙橡胶50份、丁苯橡胶11份、乙烯-辛烯共聚物10份、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)4份、改性萜烯树脂6份、抗氧剂2,6-二叔丁基-对甲酚2份、磷酸酯类增塑剂5份、三嗪类紫外线吸收剂2份、润滑剂硬酯酸4份、有机溶剂乙酸丁酯4份混合均匀,喂料于双螺杆挤出机挤出造粒,粒料再进入热风干燥机干燥后即得护套材料,双螺杆挤出机的加料段、压缩段、均化段及机头温度依次为125℃、145℃、165℃以及175℃;
其中,所述的改性萜烯树脂是指羟基硅油改性萜烯树脂,制备方法包括如下步骤:
S1,按重量份计,将42份羟基硅油、13份硅烷偶联剂KH-550、4份NaOH、乙酸乙酯13份混合均匀,在氮气气氛下,升温至90℃后保持反应3h,得到改性聚硅氧烷预聚体;
S2,按重量份计,取丙烯酸丁酯13份、萜烯树脂25份、乳化剂十二烷基苯磺酸钠2份和乙酸乙酯30份,高速搅拌1h,再加入偶氮二异丁脒盐酸盐3份,在75℃下反应1h,再滴加10份改性聚硅氧烷预聚体和偶氮二异丁脒盐酸盐1份,在75℃下反应3h,减压蒸出溶剂后,得到改性的萜烯树脂。
第2步,在导线芯的外部包覆护套材料后,即得电缆。
对照例1
与实施例3的区别在于:未加入改性萜烯树脂。
第1步,按重量份计,将三元乙丙橡胶50份、丁苯橡胶11份、乙烯-辛烯共聚物10份、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)4份、抗氧剂2,6-二叔丁基-对甲酚2份、磷酸酯类增塑剂5份、三嗪类紫外线吸收剂2份、润滑剂硬酯酸4份、有机溶剂乙酸丁酯4份混合均匀,喂料于双螺杆挤出机挤出造粒,粒料再进入热风干燥机干燥后即得护套材料,双螺杆挤出机的加料段、压缩段、均化段及机头温度依次为125℃、145℃、165℃以及175℃;
第2步,在导线芯的外部包覆护套材料后,即得电缆。
对照例2
与实施例3的区别在于:萜烯树脂未经过羟基硅油改性。
第1步,按重量份计,将三元乙丙橡胶50份、丁苯橡胶11份、乙烯-辛烯共聚物10份、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)4份、改性萜烯树脂6份、抗氧剂2,6-二叔丁基-对甲酚2份、磷酸酯类增塑剂5份、三嗪类紫外线吸收剂2份、润滑剂硬酯酸4份、有机溶剂乙酸丁酯4份混合均匀,喂料于双螺杆挤出机挤出造粒,粒料再进入热风干燥机干燥后即得护套材料,双螺杆挤出机的加料段、压缩段、均化段及机头温度依次为125℃、145℃、165℃以及175℃;
其中,所述的改性萜烯树脂是指羟基硅油改性萜烯树脂,制备方法包括如下步骤:
S1,按重量份计,将13份硅烷偶联剂KH-550、4份NaOH、乙酸乙酯13份混合均匀,在氮气气氛下,升温至90℃后保持反应3h,得到改性聚硅氧烷预聚体;
S2,按重量份计,取丙烯酸丁酯13份、萜烯树脂25份、乳化剂十二烷基苯磺酸钠2份和乙酸乙酯30份,高速搅拌1h,再加入偶氮二异丁脒盐酸盐3份,在75℃下反应1h,再滴加10份改性聚硅氧烷预聚体和偶氮二异丁脒盐酸盐1份,在75℃下反应3h,减压蒸出溶剂后,得到改性的萜烯树脂。
第2步,在导线芯的外部包覆护套材料后,即得电缆。
将实施例及对照例1制备的电缆料 制成测试样品(1mm厚度试样,在25℃,65%环境温度条件下自然放置120h), 并对各项性能进行了测试。
从表中可以看出,本发明所提供的电缆材料具有较好的柔性,其断裂伸长率和拉伸强度分别可以达到600Mpa和14.5Mpa以上,通过对萜烯树脂经过羟基硅油改性,可以使树脂表面与橡胶分子提高连接性,达到提高柔性的效果;通过加入萜烯树脂可以提高护套材料的耐老化性能。

Claims (7)

1.一种电力行业用柔性电缆,其特征在于,包括有电缆芯和护套橡胶,所述的护套橡胶是由按照重量份计的如下组分制成:三元乙丙橡胶40~55份、丁苯橡胶10~12份、乙烯-辛烯共聚物5~15份、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)3~5份、改性萜烯树脂5~7份、抗氧剂1~3份、增塑剂3~6份、紫外线吸收剂1~2份、润滑剂3~5份、有机溶剂3~6份。
2.根据权利要求1所述的电力行业用柔性电缆,其特征在于,所述的改性萜烯树脂是指羟基硅油改性萜烯树脂;制备方法包括如下步骤:S1,按重量份计,将40~45份羟基硅油、12~15份硅烷偶联剂KH-550、3~4份NaOH、乙酸乙酯12~16份混合均匀,在氮气气氛下,升温至90℃后保持反应3~4h,得到改性聚硅氧烷预聚体;S2,按重量份计,取丙烯酸丁酯12~15份、萜烯树脂20~30份、乳化剂1~2份和乙酸乙酯20~40份,高速搅拌0.5~1h,再加入偶氮类引发剂2~4份,在70~80℃下反应0.5~2h,再滴加8~12份改性聚硅氧烷预聚体和偶氮类引发剂1~2份,在70~80℃下反应2~3h,减压蒸出溶剂后,得到改性的萜烯树脂。
3.根据权利要求2所述的电力行业用柔性电缆,其特征在于,所述偶氮类引发剂选自偶氮二异丁酸二甲酯、偶氮二异丁脒盐酸盐、偶氮二甲酰胺、偶氮二异丙基咪唑啉盐酸盐、偶氮异丁氰基甲酰胺、偶氮二环己基甲腈、偶氮二氰基戊酸、偶氮二异丙基咪唑啉、偶氮二异丁腈、偶氮二异戊腈和偶氮二异庚腈中的一种或多种。
4.根据权利要求2所述的电力行业用柔性电缆,其特征在于,乳化剂选自十二烷基苯磺酸钠、羟基烷基磺酸钠、二异辛基丁二酸酯磺酸钠、聚丙烯酰胺。
5.根据权利要求1所述的电力行业用柔性电缆,其特征在于,抗氧剂可优选使用受阻酚类的化合物,优选2,6-二叔丁基-对甲酚、季戊四醇-四〔3-(3,5-二叔丁基-4-羟苯基)丙酸酯〕、三甘醇-双[3-(3-叔丁基-5-甲基-4-羟基苯基)丙酸酯〕中的一种或多种;所述的润滑剂是硬酯酸;有机溶剂是酯类溶剂,优选是乙酸乙酯或者乙酸丁酯;增塑剂是磷酸酯类增塑剂;
根据权利要求1所述的电力行业用柔性电缆,其特征在于,紫外线吸收剂是三嗪类紫外线吸收剂。
6.权利要求1所述的电力行业用柔性电缆的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:第1步,将三元乙丙橡胶、丁苯橡胶、乙烯-辛烯共聚物、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物、改性萜烯树脂、抗氧剂、增塑剂、紫外线吸收剂、润滑剂、有机溶剂混合均匀后,喂料于双螺杆挤出机挤出造粒,粒料再进入热风干燥机干燥后即得护套材料;第2步,在导线芯的外部包覆护套材料后,即得电缆。
7.根据权利要求7所述的电力行业用柔性电缆的制备方法,其特征在于,双螺杆挤出机的加料段、压缩段、均化段及机头温度依次为120~130℃、135~155℃、160~175℃以及165~185℃。
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