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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