CN107201025A - 一种耐扭转耐寒的电缆及应用 - Google Patents

一种耐扭转耐寒的电缆及应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耐扭转耐寒的电缆及应用，该电缆，从内到外依次包括线芯、绝缘层、内护层和护套管，所述护套管由以下按照重量份的原料组成：热塑性聚氨酯弹性体48‑56份、硼砂5‑12份、紫胶11‑19份、松香甘油酯9‑17份、纳米碳化硅3‑7份、4‑甲基愈创木酚3‑7份、纳米硫酸钡1‑5份。本发明采用热塑性聚氨酯弹性体、紫胶、松香甘油酯、纳米碳化硅、4‑甲基愈创木酚等制得的护套管用于电缆上，具有优良的耐低温性能，较好的阻燃性能、耐候性能、耐高温、耐臭氧、耐油，且耐扭转性能极佳；拉伸强度与断裂伸长率变化较小，化学稳定性好，使用寿命长，可工业化生产，能够满足特定的使用环境条件，市场应用前景广阔，极适于寒冷地区。

Description

一种耐扭转耐寒的电缆及应用
技术领域
本发明涉及电缆技术领域，具体是一种耐扭转耐寒的电缆及应用。
背景技术
电线电缆是工农业生产和现代生活中不可或缺的重要材料，我国是全世界最大的电线电缆生产国家，电线电缆行业在我国的国民经济中占有非常重要的地位。随着经济的发展，需要使用电缆的场所变得多样化，对电缆用护套材料的性能指标有了更加严格和多样的要求，特别是在气候不好的地区，对电缆的要求极高。我国的环境复杂多样，特别是风力资源发达的地区主要分布在西北高寒。西北高寒地区冬季的最低气温一般在-25℃以下，甚至有的地区达到-40℃，如内蒙古草原与青藏高原，且一般设备是在无人看管区，电缆在这种条件下工作，应有很好的耐低温性能和一定的阻燃性能，一般的塑料、氯化聚乙烯橡胶料无法在这样的低温下正常工作。且产品的主要标准有欧洲标准与德国标准，使用温度在-25～90℃，需要通过-25℃下3000次正反1080°低温抗扭转实验。但是现有的材料达不到上述要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种耐扭转耐寒的电缆及应用，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种耐扭转耐寒的电缆，从内到外依次包括线芯、绝缘层、内护层和护套管，所述护套管由以下按照重量份的原料组成：热塑性聚氨酯弹性体48-56份、硼砂5-12份、紫胶11-19份、松香甘油酯9-17份、纳米碳化硅3-7份、4-甲基愈创木酚3-7份、纳米硫酸钡1-5份。
作为本发明进一步的方案：所述护套管由以下按照重量份的原料组成：热塑性聚氨酯弹性体50-54份、硼砂7-10份、紫胶13-17份、松香甘油酯11-15份、纳米碳化硅4-6份、4-甲基愈创木酚4-6份、纳米硫酸钡2-4份。
作为本发明进一步的方案：所述护套管由以下按照重量份的原料组成：热塑性聚氨酯弹性体52份、硼砂8份、紫胶15份、松香甘油酯13份、纳米碳化硅5份、4-甲基愈创木酚5份、纳米硫酸钡3份。
作为本发明进一步的方案：所述护套管的制备方法，包括以下步骤：
1)将热塑性聚氨酯弹性体粉碎过200目筛，将硼砂置入其质量10-12倍的水中，搅拌15-20min，再加入紫胶与热塑性聚氨酯弹性体，密封后加热至85-90℃，在此温度下搅拌1.2-1.5h，得到混合物A；
2)将松香甘油酯与4-甲基愈创木酚混合，在68-72℃的温度下搅拌处理1-1.2h，制得混合物B；
3)将混合物A与混合物B混合，置入微波发生器中进行微波处理30-35min，得混合物C；
4)将混合物C与纳米硫酸钡、纳米碳化硅混合，密封后在65-70℃下进行超声处理2.2-2.5h，然后加热至85-90℃，并在此温度下敞口搅拌2.8h，得混合物D；
5)等待开炼机的辊温达到160-165℃时，将混合物D倒入开炼机混炼；压紧成型即得护套管。
作为本发明进一步的方案：步骤1)中，搅拌的速度为350-400r/min。
作为本发明进一步的方案：步骤2)中，搅拌的速度为200-250r/min。
作为本发明进一步的方案：步骤3)中，微波频率为5000MHz，微波功率为900W。
作为本发明进一步的方案：步骤4)中，超声处理频率为70kHz，功率为600W。
作为本发明进一步的方案：步骤4)中，搅拌的速度为300-350r/min。
本发明另一目的是提供所述护套管在制备电缆材料中的应用。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明采用热塑性聚氨酯弹性体、硼砂、紫胶、松香甘油酯、纳米碳化硅、4-甲基愈创木酚等制得的护套管用于电缆上，具有优良的耐低温性能，较好的阻燃性能、耐候性能、耐高温、耐臭氧、耐油、耐盐碱腐蚀，且耐扭转性能极佳；经过老化试验后其拉伸强度与断裂伸长率变化较小，化学稳定性好，质量高、防鼠蚁啃咬，使用寿命长，采用的原料简单，制备过程简单、易操作，可以工业化生产，能够满足特定的使用环境条件，市场应用前景广阔，极适于寒冷地区。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本发明实施例中，一种耐扭转耐寒的电缆，从内到外依次包括线芯、绝缘层、内护层和护套管，所述护套管由以下原料组成：热塑性聚氨酯弹性体48kg、硼砂5kg、紫胶11kg、松香甘油酯9kg、纳米碳化硅3kg、4-甲基愈创木酚3kg、纳米硫酸钡1kg。
所述护套管的制备方法，包括以下步骤：
1)将热塑性聚氨酯弹性体粉碎过200目筛，将硼砂置入其质量10倍的水中，搅拌15min，再加入紫胶与热塑性聚氨酯弹性体，密封后加热至85℃，在此温度下以350r/min的搅拌速度搅拌1.2h，得到混合物A。
2)将松香甘油酯与4-甲基愈创木酚混合，在68℃的温度下以200r/min的搅拌速度搅拌处理1h，制得混合物B。
3)将混合物A与混合物B混合，置入微波发生器中进行微波处理30min，微波频率为5000MHz，微波功率为900W，得混合物C。
4)将混合物C与纳米硫酸钡、纳米碳化硅混合，密封后在65℃下进行超声处理2.2h，超声处理频率为70kHz，功率为600W，然后加热至85℃，并在此温度下敞口搅拌2.8h，搅拌的速度为300r/min，得混合物D。
5)等待开炼机的辊温达到160℃时，将混合物D倒入开炼机混炼；压紧成型即得护套管。
实施例2
本发明实施例中，一种耐扭转耐寒的电缆，从内到外依次包括线芯、绝缘层、内护层和护套管，所述护套管由以下原料组成：热塑性聚氨酯弹性体56kg、硼砂12kg、紫胶19kg、松香甘油酯17kg、纳米碳化硅7kg、4-甲基愈创木酚7kg、纳米硫酸钡5kg。
所述护套管的制备方法，包括以下步骤：
1)将热塑性聚氨酯弹性体粉碎过200目筛，将硼砂置入其质量12倍的水中，搅拌20min，再加入紫胶与热塑性聚氨酯弹性体，密封后加热至90℃，在此温度下以400r/min的搅拌速度搅拌1.5h，得到混合物A。
2)将松香甘油酯与4-甲基愈创木酚混合，在72℃的温度下以250r/min的搅拌速度搅拌处理1.2h，制得混合物B。
3)将混合物A与混合物B混合，置入微波发生器中进行微波处理35min，微波频率为5000MHz，微波功率为900W，得混合物C。
4)将混合物C与纳米硫酸钡、纳米碳化硅混合，密封后在70℃下进行超声处理2.5h，超声处理频率为70kHz，功率为600W，然后加热至90℃，并在此温度下敞口搅拌2.8h，搅拌的速度为350r/min，得混合物D。
5)等待开炼机的辊温达到165℃时，将混合物D倒入开炼机混炼；压紧成型即得护套管。
实施例3
本发明实施例中，一种耐扭转耐寒的电缆，从内到外依次包括线芯、绝缘层、内护层和护套管，所述护套管由以下原料组成：热塑性聚氨酯弹性体50kg、硼砂7kg、紫胶13kg、松香甘油酯11kg、纳米碳化硅4kg、4-甲基愈创木酚4kg、纳米硫酸钡2kg。
所述护套管的制备方法，包括以下步骤：
1)将热塑性聚氨酯弹性体粉碎过200目筛，将硼砂置入其质量11倍的水中，搅拌20min，再加入紫胶与热塑性聚氨酯弹性体，密封后加热至88℃，在此温度下以380r/min的搅拌速度搅拌1.4h，得到混合物A。
2)将松香甘油酯与4-甲基愈创木酚混合，在70℃的温度下以220r/min的搅拌速度搅拌处理1.1h，制得混合物B。
3)将混合物A与混合物B混合，置入微波发生器中进行微波处理32min，微波频率为5000MHz，微波功率为900W，得混合物C。
4)将混合物C与纳米硫酸钡、纳米碳化硅混合，密封后在68℃下进行超声处理2.4h，超声处理频率为70kHz，功率为600W，然后加热至88℃，并在此温度下敞口搅拌2.8h，搅拌的速度为320r/min，得混合物D。
5)等待开炼机的辊温达到162℃时，将混合物D倒入开炼机混炼；压紧成型即得护套管。
实施例4
本发明实施例中，一种耐扭转耐寒的电缆，从内到外依次包括线芯、绝缘层、内护层和护套管，所述护套管由以下原料组成：热塑性聚氨酯弹性体54kg、硼砂10kg、紫胶17kg、松香甘油酯15kg、纳米碳化硅6kg、4-甲基愈创木酚6kg、纳米硫酸钡4kg。
所述护套管的制备方法，包括以下步骤：
1)将热塑性聚氨酯弹性体粉碎过200目筛，将硼砂置入其质量11倍的水中，搅拌20min，再加入紫胶与热塑性聚氨酯弹性体，密封后加热至88℃，在此温度下以380r/min的搅拌速度搅拌1.4h，得到混合物A。
2)将松香甘油酯与4-甲基愈创木酚混合，在70℃的温度下以220r/min的搅拌速度搅拌处理1.1h，制得混合物B。
3)将混合物A与混合物B混合，置入微波发生器中进行微波处理32min，微波频率为5000MHz，微波功率为900W，得混合物C。
4)将混合物C与纳米硫酸钡、纳米碳化硅混合，密封后在68℃下进行超声处理2.4h，超声处理频率为70kHz，功率为600W，然后加热至88℃，并在此温度下敞口搅拌2.8h，搅拌的速度为320r/min，得混合物D。
5)等待开炼机的辊温达到162℃时，将混合物D倒入开炼机混炼；压紧成型即得护套管。
实施例5
本发明实施例中，一种耐扭转耐寒的电缆，从内到外依次包括线芯、绝缘层、内护层和护套管，所述护套管由以下原料组成：热塑性聚氨酯弹性体52kg、硼砂8kg、紫胶15kg、松香甘油酯13kg、纳米碳化硅5kg、4-甲基愈创木酚5kg、纳米硫酸钡3kg。
所述护套管的制备方法，包括以下步骤：
1)将热塑性聚氨酯弹性体粉碎过200目筛，将硼砂置入其质量11倍的水中，搅拌20min，再加入紫胶与热塑性聚氨酯弹性体，密封后加热至88℃，在此温度下以380r/min的搅拌速度搅拌1.4h，得到混合物A。
2)将松香甘油酯与4-甲基愈创木酚混合，在70℃的温度下以220r/min的搅拌速度搅拌处理1.1h，制得混合物B。
3)将混合物A与混合物B混合，置入微波发生器中进行微波处理32min，微波频率为5000MHz，微波功率为900W，得混合物C。
4)将混合物C与纳米硫酸钡、纳米碳化硅混合，密封后在68℃下进行超声处理2.4h，超声处理频率为70kHz，功率为600W，然后加热至88℃，并在此温度下敞口搅拌2.8h，搅拌的速度为320r/min，得混合物D。
5)等待开炼机的辊温达到162℃时，将混合物D倒入开炼机混炼；压紧成型即得护套管。
对比例1
除不含有4-甲基愈创木酚外，其余配方与制备过程与实施例5一致。
对比例2
除不含有纳米硫酸钡、纳米碳化硅外，其余配方与制备过程与实施例5一致。
对比例3
除不含有4-甲基愈创木酚、纳米硫酸钡、纳米碳化硅外，其余配方与制备过程与实施例5一致。
本实例1-5与对比例1-3制备的电缆，性能的检测数据如表1所示。
表1
老化条件:100±2℃×168小时。
从表1中可以看出，本发明实施例1-5制得的材料能够通过零下50℃低温脆化实验，具有优良的耐低温性能，氧指数大于32，具有较好的阻燃性能；经过老化试验后其拉伸强度与断裂伸长率变化较小。对比例1能够通过在零下20℃低温脆化实验，对比例2与3却不能通过在零下20℃低温脆化实验。实施例5与对比例1-3相比较，可知本发明是在各原料的共同作用下发挥作用的。
将实施例1-5所得的电缆用作风能电缆护套后进行耐扭转测试，所获得的性能数值如下表2所示。可知，本发明的耐寒性能与耐扭转性能极佳。对比例1-3的电缆未通过扭转试验。
表2
对实施例1-5与对比例1-3中成品电缆耐臭氧试验结果如表3，试验条件：温度25±2℃，时间30h，臭氧浓度0.025～0.030％。
表3
标准要求 实施例1-5 对比例1 对比例2 对比例3
耐臭氧试验 表面无开裂 无开裂 有开裂 无开裂 有开裂
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种耐扭转耐寒的电缆，从内到外依次包括线芯、绝缘层、内护层和护套管，其特征在于，所述护套管由以下按照重量份的原料组成：热塑性聚氨酯弹性体48-56份、硼砂5-12份、紫胶11-19份、松香甘油酯9-17份、纳米碳化硅3-7份、4-甲基愈创木酚3-7份、纳米硫酸钡1-5份。
2.根据权利要求1所述的耐扭转耐寒的电缆，其特征在于，所述护套管由以下按照重量份的原料组成：热塑性聚氨酯弹性体50-54份、硼砂7-10份、紫胶13-17份、松香甘油酯11-15份、纳米碳化硅4-6份、4-甲基愈创木酚4-6份、纳米硫酸钡2-4份。
3.根据权利要求1所述的耐扭转耐寒的电缆，其特征在于，所述护套管由以下按照重量份的原料组成：热塑性聚氨酯弹性体52份、硼砂8份、紫胶15份、松香甘油酯13份、纳米碳化硅5份、4-甲基愈创木酚5份、纳米硫酸钡3份。
4.根据权利要求1所述的耐扭转耐寒的电缆，其特征在于，所述护套管的制备方法，包括以下步骤：
1)将热塑性聚氨酯弹性体粉碎过200目筛，将硼砂置入其质量10-12倍的水中，搅拌15-20min，再加入紫胶与热塑性聚氨酯弹性体，密封后加热至85-90℃，在此温度下搅拌1.2-1.5h，得到混合物A；
2)将松香甘油酯与4-甲基愈创木酚混合，在68-72℃的温度下搅拌处理1-1.2h，制得混合物B；
3)将混合物A与混合物B混合，置入微波发生器中进行微波处理30-35min，得混合物C；
4)将混合物C与纳米硫酸钡、纳米碳化硅混合，密封后在65-70℃下进行超声处理2.2-2.5h，然后加热至85-90℃，并在此温度下敞口搅拌2.8h，得混合物D；
5)等待开炼机的辊温达到160-165℃时，将混合物D倒入开炼机混炼；压紧成型即得护套管。
5.根据权利要求4所述的耐扭转耐寒的电缆，其特征在于，步骤1)中，搅拌的速度为350-400r/min。
6.根据权利要求4所述的耐扭转耐寒的电缆，其特征在于，步骤2)中，搅拌的速度为200-250r/min。
7.根据权利要求4所述的耐扭转耐寒的电缆，其特征在于，步骤3)中，微波频率为5000MHz，微波功率为900W。
8.根据权利要求4所述的耐扭转耐寒的电缆，其特征在于，步骤4)中，超声处理频率为70kHz，功率为600W。
9.根据权利要求4所述的耐扭转耐寒的电缆，其特征在于，步骤4)中，搅拌的速度为300-350r/min。
10.如权利要求1-9任一所述的护套管在制备电缆材料中的应用。
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Title
许戈文主编: "《合成香料产品技术手册》", 28 February 1996, 中国商业出版社 *

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