CN107200906A - 一种具有防霉抗菌功能的电缆料 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种具有防霉抗菌功能的电缆料，该电缆料中包括的原料有：聚乙烯，双酚A型环氧树脂，双酚F型环氧树脂，γ‑氨丙基三乙氧基硅烷，环氧脂肪酸辛酯，抗菌添加剂，甲壳素，聚二甲基硅氧烷，双环戊二烯，十溴二苯乙烷，石墨粉，氮化铝粉，碳化硅粉，硼砂，海藻酸钠，云母石粉；该抗菌添加剂中包含抗菌添加剂载体，该抗菌添加剂载体为以花粉为模板、水热法制备的SnO₂空心球，该SnO₂空心球表面具有多孔分层结构。

Description

一种具有防霉抗菌功能的电缆料

技术领域

本申请涉及电力电缆材料领域，尤其涉及一种具有防霉抗菌功能的电缆料。

背景技术

电缆通常是由几根或几组导线绞合而成的类似绳索的电缆，每组导线之间相互绝缘，并常围绕着一根中心扭成，整个外面包有高度绝缘的覆盖层。多架设在空中或装在地下、水底，用于电讯或电力输送；电缆按其用途可分为电力电缆、通信电缆和控制电缆等。

电缆的绝缘层主要用于保护内层导线，目前，电缆的绝缘层大多采用聚氯乙烯电缆，其是以PVC树脂为基础，加入各种配合剂的多组份混合材料，具有机械性能好、耐气候性好、电绝缘性好等优点，并且加工容易、成本低廉，因此被广泛用于电线电缆的绝缘和保护层材料。

但是，在现有技术中，电缆绝缘料仍存在很多缺陷，比如，防潮性差，容易发生漏电，防霉性差，不能应用到湿热环境中，而且人们在使用电缆时，非常容易感染霉菌，影响人们的健康。

发明内容

针对上述技术中不足，本发明旨在提供一种具有防霉抗菌功能的电缆料，以解决上述提出问题；本发明的电缆料具备较好的绝缘性和机械性，同时具备良好的防霉抗菌性能。

为了实现上述目的，本发明通过如下的技术方案实现：

一种具有防霉抗菌功能的电缆料，该电缆料中包括的原料有：聚乙烯，双酚A型环氧树脂，双酚F型环氧树脂，γ-氨丙基三乙氧基硅烷，环氧脂肪酸辛酯，抗菌添加剂，甲壳素，聚二甲基硅氧烷，双环戊二烯，十溴二苯乙烷，石墨粉，氮化铝粉，碳化硅粉，硼砂，海藻酸钠，云母石粉；该抗菌添加剂中包含抗菌添加剂载体，该抗菌添加剂载体为以花粉为模板、水热法制备的SnO₂空心球，该SnO₂空心球表面具有多孔分层结构。

本发明的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

1.本发明电缆具备较好的绝缘性能和机械性能，还具备一定的防霉防潮抗菌性能，能够应用于湿热环境中，不会影响人们的健康，使用寿命长，具备较好的安全性能；

2.本发明通过添加多种辅助原料助剂，改善了一些材料本身的缺陷，提高了防潮抗菌性能；

3.本发明的电缆中，采用SnO₂空心球作为抗菌添加剂载体，其对于纳米氧化镧、纳米氧化锌、纳米二氧化钛等具有较强的吸附作用，并且，在电缆料中，SnO₂空心球构成的抗菌添加剂在各物质中分散均匀，防霉防潮效果明显；

4.本发明制备工艺简单，原料配伍合理，成本低廉，适合大规模工业化生产。

本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请具体实施例，对本发明进行更加清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

本申请的实施例涉及一种具有防霉抗菌功能的电缆料，该电缆料包括的原料有：聚乙烯，双酚A型环氧树脂，双酚F型环氧树脂，γ-氨丙基三乙氧基硅烷，环氧脂肪酸辛酯，抗菌添加剂，甲壳素，聚二甲基硅氧烷，双环戊二烯，十溴二苯乙烷，石墨粉，氮化铝粉，碳化硅粉，硼砂，海藻酸钠，云母石粉。

在上述电缆料的组成中，该抗菌添加剂由以下物质构成：抗菌添加剂载体、纳米氧化镧、纳米氧化锌、纳米二氧化钛、沸石、纳米二氧化硅、纳米氧化铝。

对于抗菌效果，纳米氧化锌、纳米二氧化钛等是传统的抗菌剂，然而，由于粒径处于纳米级别，将其添加到电缆料中时，由于纳米团聚效应，其不可避免的要产生粒子团聚，影响抗菌效果的发挥。

而在本申请的技术方案中，该电缆料中包含有抗菌添加剂，该抗菌添加剂中包含有抗菌添加剂载体，该抗菌添加剂载体为SnO₂空心球，该SnO₂空心球是采用水热法在花粉表面包覆一层SnO₂，然后经过退火过程将花粉去除，从而得到SnO₂空心球。花粉作为高等植物的雄配子体，其具有微小、精密、复杂的表面环境，采用水热法在花粉表面制备一层SnO₂，新形成的SnO₂能够复制花粉表面的复杂结构，表现出开放式的多孔分层结构，该多孔分层结构能够有利于电气石、纳米氧化锌、纳米二氧化钛等吸附在SnO₂空心球表面，SnO₂空心球作为载体在电缆料中均匀分布，使得抗菌效果均匀发挥效用，实用性强。

该抗菌添加剂载体选为SnO₂空心球，对于SnO₂，其是一种化学性质和热学性质稳定、带宽为3.50eV的n型半导体，其一般作为化学催化剂和传感器材料，而在本申请的技术方案中，创造性的将SnO₂空心球作为一种添加剂载体，并结合花粉模板，使得其具有特殊的表面结构，其对于纳米氧化镧、纳米氧化锌、纳米二氧化钛等具有较强的吸附作用，并且，在电缆料中，SnO₂空心球构成的抗菌添加剂在各物质中分散均匀，防霉防潮效果明显。

在一种优选地实施方式中，该电缆料中，各物质的质量份数为：聚乙烯90-100份，双酚A型环氧树脂15-20份，双酚F型环氧树脂15-20份，γ-氨丙基三乙氧基硅烷10-12份，环氧脂肪酸辛酯8-10份，抗菌添加剂5-9份，甲壳素6-7份，聚二甲基硅氧烷5-6份，双环戊二烯5-6份，十溴二苯乙烷4-5份，石墨粉3-4份，氮化铝粉2-3份，碳化硅粉1-2份，硼砂1-2份，海藻酸钠1-2份，云母石粉1-2份。

进一步优选地实施方式中，该抗菌添加剂中，各物质的质量份数为：抗菌添加剂载体26份、纳米氧化镧7份、纳米氧化锌11份、纳米二氧化钛5份、沸石24份、纳米二氧化硅9份、纳米氧化铝9份；并且，各物质的粒径为：抗菌添加剂载体30μm、纳米氧化镧100nm、纳米氧化锌200nm、纳米二氧化钛30nm、沸石500nm、纳米二氧化硅200nm、纳米氧化铝300nm。

本申请的技术方案中，还涉及上述电缆料的制备过程为：

步骤1，制备抗菌添加剂载体：

a)量取300ml的无水乙醇，然后称取18.6g的氯化锡粉末放入该无水乙醇中，不断搅拌直至得到澄清的前驱体溶液；

b)筛选出直径30μm的油菜花花粉，将20.7g的油菜花花粉用酒精漂洗干净，晾干；

c)将上述晾干的油菜花花粉放入前驱体溶液中，强力搅拌30h，然后将溶液离心分离，过滤出油菜花，将其用酒精清洗三遍，在60℃的干燥箱中干燥5h；

d)然后再依照上述方法，将上述浸泡过一遍的花粉放入前驱体溶液中浸泡两遍，干燥后，将所得花粉放到100ml酒精：水(体积比1:1)溶液中水解3h，离心分离后分散在酒精溶液中，在60℃的干燥箱中干燥3h；最后将花粉在空气炉中580℃退火2h，从而去除花粉模板，收集白色粉末得到SnO₂空心球，即为抗菌添加剂载体；

步骤2：将抗菌添加剂载体、纳米氧化镧、纳米氧化锌、纳米二氧化钛、沸石、纳米二氧化硅、纳米氧化铝、钛酸酯偶联剂加入到去例子水中，充分搅拌均匀，得到抗菌添加剂浆料，然后将其烘干，研磨成粉，即得抗菌添加剂；

步骤3：按照重量份称取电缆料中各原料备用；将抗菌添加剂，甲壳素，石墨粉，氮化铝粉，碳化硅粉，硼砂，海藻酸钠，以及云母石粉投入到搅拌机中，搅拌均匀，然后投入到反应罐中，反应罐的温度控制在70℃，保温反应30min，即得改性剂；

步骤4：将步骤3得到的改性剂，聚乙烯，双酚A型环氧树脂，双酚F型环氧树脂，γ-氨丙基三乙氧基硅烷，环氧脂肪酸辛酯，聚二甲基硅氧烷，双环戊二烯以及十溴二苯乙烷依次投入到离心机中，1000转/min离心搅拌5分钟，混合均匀后，进入双螺杆挤出机挤压成熔融状态，待混料完全熔融后挤出到注塑机中,在300℃下注塑成型即得。

本发明的导线可以根据需要选择常规的导线，例如铜导线或铝导线等。

实施例1

该电缆料中，各物质的质量份数为：聚乙烯90份，双酚A型环氧树脂15份，双酚F型环氧树脂15份，γ-氨丙基三乙氧基硅烷10份，环氧脂肪酸辛酯8份，抗菌添加剂5份，甲壳素6份，聚二甲基硅氧烷5份，双环戊二烯5份，十溴二苯乙烷4份，石墨粉3份，氮化铝粉2份，碳化硅粉1份，硼砂1份，海藻酸钠1份，云母石粉1份。

该抗菌添加剂中，各物质的质量份数为：抗菌添加剂载体26份、纳米氧化镧7份、纳米氧化锌11份、纳米二氧化钛5份、沸石24份、纳米二氧化硅9份、纳米氧化铝9份；并且，各物质的粒径为：抗菌添加剂载体30μm、纳米氧化镧100nm、纳米氧化锌200nm、纳米二氧化钛30nm、沸石500nm、纳米二氧化硅200nm、纳米氧化铝300nm。

该电缆料的制备过程为：

步骤1，制备抗菌添加剂载体：

a)量取300ml的无水乙醇，然后称取18.6g的氯化锡粉末放入该无水乙醇中，不断搅拌直至得到澄清的前驱体溶液；

b)筛选出直径30μm的油菜花花粉，将20.7g的油菜花花粉用酒精漂洗干净，晾干；

c)将上述晾干的油菜花花粉放入前驱体溶液中，强力搅拌30h，然后将溶液离心分离，过滤出油菜花，将其用酒精清洗三遍，在60℃的干燥箱中干燥5h；

d)然后再依照上述方法，将上述浸泡过一遍的花粉放入前驱体溶液中浸泡两遍，干燥后，将所得花粉放到100ml酒精：水(体积比1:1)溶液中水解3h，离心分离后分散在酒精溶液中，在60℃的干燥箱中干燥3h；最后将花粉在空气炉中580℃退火2h，从而去除花粉模板，收集白色粉末得到SnO₂空心球，即为抗菌添加剂载体；

步骤2：将抗菌添加剂载体、纳米氧化镧、纳米氧化锌、纳米二氧化钛、沸石、纳米二氧化硅、纳米氧化铝、钛酸酯偶联剂加入到去例子水中，充分搅拌均匀，得到抗菌添加剂浆料，然后将其烘干，研磨成粉，即得抗菌添加剂；

步骤3：按照重量份称取电缆料中各原料备用；将抗菌添加剂，甲壳素，石墨粉，氮化铝粉，碳化硅粉，硼砂，海藻酸钠，以及云母石粉投入到搅拌机中，搅拌均匀，然后投入到反应罐中，反应罐的温度控制在70℃，保温反应30min，即得改性剂；

步骤4：将步骤3得到的改性剂，聚乙烯，双酚A型环氧树脂，双酚F型环氧树脂，γ-氨丙基三乙氧基硅烷，环氧脂肪酸辛酯，聚二甲基硅氧烷，双环戊二烯以及十溴二苯乙烷依次投入到离心机中，1000转/min离心搅拌5分钟，混合均匀后，进入双螺杆挤出机挤压成熔融状态，待混料完全熔融后挤出到注塑机中,在300℃下注塑成型即得。

实施例2

该电缆料中，各物质的质量份数为：聚乙烯100份，双酚A型环氧树脂20份，双酚F型环氧树脂20份，γ-氨丙基三乙氧基硅烷12份，环氧脂肪酸辛酯10份，抗菌添加剂9份，甲壳素7份，聚二甲基硅氧烷6份，双环戊二烯6份，十溴二苯乙烷5份，石墨粉4份，氮化铝粉3份，碳化硅粉2份，硼砂2份，海藻酸钠2份，云母石粉2份。

进一步优选地实施方式中，该抗菌添加剂中，各物质的质量份数为：抗菌添加剂载体26份、纳米氧化镧7份、纳米氧化锌11份、纳米二氧化钛5份、沸石24份、纳米二氧化硅9份、纳米氧化铝9份；并且，各物质的粒径为：抗菌添加剂载体30μm、纳米氧化镧100nm、纳米氧化锌200nm、纳米二氧化钛30nm、沸石500nm、纳米二氧化硅200nm、纳米氧化铝300nm。

该电缆料的制备过程为：

步骤1，制备抗菌添加剂载体：

a)量取300ml的无水乙醇，然后称取18.6g的氯化锡粉末放入该无水乙醇中，不断搅拌直至得到澄清的前驱体溶液；

b)筛选出直径30μm的油菜花花粉，将20.7g的油菜花花粉用酒精漂洗干净，晾干；

c)将上述晾干的油菜花花粉放入前驱体溶液中，强力搅拌30h，然后将溶液离心分离，过滤出油菜花，将其用酒精清洗三遍，在60℃的干燥箱中干燥5h；

d)然后再依照上述方法，将上述浸泡过一遍的花粉放入前驱体溶液中浸泡两遍，干燥后，将所得花粉放到100ml酒精：水(体积比1:1)溶液中水解3h，离心分离后分散在酒精溶液中，在60℃的干燥箱中干燥3h；最后将花粉在空气炉中580℃退火2h，从而去除花粉模板，收集白色粉末得到SnO₂空心球，即为抗菌添加剂载体；

步骤2：将抗菌添加剂载体、纳米氧化镧、纳米氧化锌、纳米二氧化钛、沸石、纳米二氧化硅、纳米氧化铝、钛酸酯偶联剂加入到去例子水中，充分搅拌均匀，得到抗菌添加剂浆料，然后将其烘干，研磨成粉，即得抗菌添加剂；

步骤3：按照重量份称取电缆料中各原料备用；将抗菌添加剂，甲壳素，石墨粉，氮化铝粉，碳化硅粉，硼砂，海藻酸钠，以及云母石粉投入到搅拌机中，搅拌均匀，然后投入到反应罐中，反应罐的温度控制在70℃，保温反应30min，即得改性剂；

步骤4：将步骤3得到的改性剂，聚乙烯，双酚A型环氧树脂，双酚F型环氧树脂，γ-氨丙基三乙氧基硅烷，环氧脂肪酸辛酯，聚二甲基硅氧烷，双环戊二烯以及十溴二苯乙烷依次投入到离心机中，1000转/min离心搅拌5分钟，混合均匀后，进入双螺杆挤出机挤压成熔融状态，待混料完全熔融后挤出到注塑机中,在300℃下注塑成型即得。

实施例3

该电缆料中，各物质的质量份数为：聚乙烯90份，双酚A型环氧树脂15份，双酚F型环氧树脂15份，γ-氨丙基三乙氧基硅烷10份，环氧脂肪酸辛酯8份，抗菌添加剂5份，甲壳素6份，聚二甲基硅氧烷5份，双环戊二烯5份，十溴二苯乙烷4份，石墨粉3份，氮化铝粉2份，碳化硅粉1份，硼砂1份，海藻酸钠1份，云母石粉1份。

该抗菌添加剂中，各物质的质量份数为：纳米氧化镧7份、纳米氧化锌11份、纳米二氧化钛5份、沸石24份、纳米二氧化硅9份、纳米氧化铝9份；并且，各物质的粒径为：纳米氧化镧100nm、纳米氧化锌200nm、纳米二氧化钛30nm、沸石500nm、纳米二氧化硅200nm、纳米氧化铝300nm。

该电缆料的制备过程为：

步骤1：将纳米氧化镧、纳米氧化锌、纳米二氧化钛、沸石、纳米二氧化硅、纳米氧化铝、钛酸酯偶联剂加入到去例子水中，充分搅拌均匀，得到抗菌添加剂浆料，然后将其烘干，研磨成粉，即得抗菌添加剂；

步骤2：按照重量份称取电缆料中各原料备用；将抗菌添加剂，甲壳素，石墨粉，氮化铝粉，碳化硅粉，硼砂，海藻酸钠，以及云母石粉投入到搅拌机中，搅拌均匀，然后投入到反应罐中，反应罐的温度控制在70℃，保温反应30min，即得改性剂；

步骤3：将步骤2得到的改性剂，聚乙烯，双酚A型环氧树脂，双酚F型环氧树脂，γ-氨丙基三乙氧基硅烷，环氧脂肪酸辛酯，聚二甲基硅氧烷，双环戊二烯以及十溴二苯乙烷依次投入到离心机中，1000转/min离心搅拌5分钟，混合均匀后，进入双螺杆挤出机挤压成熔融状态，待混料完全熔融后挤出到注塑机中,在300℃下注塑成型即得。

将实施例1-3所制备的电缆料分别记为1号、2号、3号，然后将1-3号的电缆料分别制成大肠杆菌培养器皿，在该培养器皿上培养相同菌落的大肠杆菌，并记录大肠杆菌生长情况，如下表：

1天

2天

3天

4天

5天

6天

7天

8天

9天

1号

未长

未长

未长

未长

未长

未长

未长

未长

未长

2号

未长

未长

未长

未长

未长

未长

未长

不明显

1颗菌落

3号

未长

2颗菌落

多颗菌落

旺盛

旺盛

旺盛

旺盛

旺盛

旺盛

通过上表自然菌落试验可以看到，本申请的电缆料能够有效抑制菌落的生长，具有较强的抑菌效果。

以上所述仅为本发明的较佳方式，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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种具有防霉抗菌功能的电缆料，其特征在于，该电缆料中包括的原料有：聚乙烯，双酚A型环氧树脂，双酚F型环氧树脂，γ-氨丙基三乙氧基硅烷，环氧脂肪酸辛酯，抗菌添加剂，甲壳素，聚二甲基硅氧烷，双环戊二烯，十溴二苯乙烷，石墨粉，氮化铝粉，碳化硅粉，硼砂，海藻酸钠，云母石粉；该抗菌添加剂中包含抗菌添加剂载体，该抗菌添加剂载体为以花粉为模板、水热法制备的SnO₂空心球，该SnO₂空心球表面具有多孔分层结构。

2.根据权利要求1所述的一种具有防霉抗菌功能的电缆料，其特征在于，该SnO₂空心球粒径为30μm。

3.根据权利要求2所述的一种具有防霉抗菌功能的电缆料，其特征在于，该电缆料中，各物质的质量份数为：聚乙烯90-100份，双酚A型环氧树脂15-20份，双酚F型环氧树脂15-20份，γ-氨丙基三乙氧基硅烷10-12份，环氧脂肪酸辛酯8-10份，抗菌添加剂5-9份，甲壳素6-7份，聚二甲基硅氧烷5-6份，双环戊二烯5-6份，十溴二苯乙烷4-5份，石墨粉3-4份，氮化铝粉2-3份，碳化硅粉1-2份，硼砂1-2份，海藻酸钠1-2份，云母石粉1-2份。

4.根据权利要求3所述的一种具有防霉抗菌功能的电缆料，其特征在于，该抗菌添加剂中，各物质的质量份数为：抗菌添加剂载体26份、纳米氧化镧7份、纳米氧化锌11份、纳米二氧化钛5份、沸石24份、纳米二氧化硅9份、纳米氧化铝9份。

5.根据权利要求4所述的一种具有防霉抗菌功能的电缆料，其特征在于，该抗菌添加剂中，各物质的粒径为：抗菌添加剂载体30μm、纳米氧化镧100nm、纳米氧化锌200nm、纳米二氧化钛30nm、沸石500nm、纳米二氧化硅200nm、纳米氧化铝300nm。

6.根据权利要求1所述的一种具有防霉抗菌功能的电缆料，其特征在于，上述电缆料的制备过程为：

步骤1，制备抗菌添加剂载体：

a)量取300ml的无水乙醇，然后称取18.6g的氯化锡粉末放入该无水乙醇中，不断搅拌直至得到澄清的前驱体溶液；

b)筛选出直径30μm的油菜花花粉，将20.7g的油菜花花粉用酒精漂洗干净，晾干；

c)将上述晾干的油菜花花粉放入前驱体溶液中，强力搅拌30h，然后将溶液离心分离，过滤出油菜花，将其用酒精清洗三遍，在60℃的干燥箱中干燥5h；

d)然后再依照上述方法，将上述浸泡过一遍的花粉放入前驱体溶液中浸泡两遍，干燥后，将所得花粉放到100ml酒精：水(体积比1:1)溶液中水解3h，离心分离后分散在酒精溶液中，在60℃的干燥箱中干燥3h；最后将花粉在空气炉中580℃退火2h，从而去除花粉模板，收集白色粉末得到SnO₂空心球，即为抗菌添加剂载体；

步骤2：将抗菌添加剂载体、纳米氧化镧、纳米氧化锌、纳米二氧化钛、沸石、纳米二氧化硅、纳米氧化铝、钛酸酯偶联剂加入到去例子水中，充分搅拌均匀，得到抗菌添加剂浆料，然后将其烘干，研磨成粉，即得抗菌添加剂；

步骤3：按照重量份称取电缆料中各原料备用；将抗菌添加剂，甲壳素，石墨粉，氮化铝粉，碳化硅粉，硼砂，海藻酸钠，以及云母石粉投入到搅拌机中，搅拌均匀，然后投入到反应罐中，反应罐的温度控制在70℃，保温反应30min，即得改性剂；

步骤4：将步骤3得到的改性剂，聚乙烯，双酚A型环氧树脂，双酚F型环氧树脂，γ-氨丙基三乙氧基硅烷，环氧脂肪酸辛酯，聚二甲基硅氧烷，双环戊二烯以及十溴二苯乙烷依次投入到离心机中，1000转/min离心搅拌5分钟，混合均匀后，进入双螺杆挤出机挤压成熔融状态，待混料完全熔融后挤出到注塑机中,在300℃下注塑成型即得。