CN107216557A - 一种具有耐老化性能的电缆材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于电力材料技术领域，提供了一种具有耐老化性能的电缆材料及其制备方法，所述的具有耐老化性能的电缆材料包括如下重量份数的原料：氯化聚乙烯树脂52‑61份、氢化苯乙烯‑丁二烯‑苯乙烯共聚物16‑26份、聚醋酸乙烯酯3‑9份、沸石粉4‑5份、增塑剂1‑3份、防水剂3‑8份、光稳定剂1.3‑3.2份、抗腐蚀剂1‑3份。本发明依据电缆老化的原因，从机械性能、受潮程度、化学腐蚀程度、温度几个方面考虑，采用相关的原料和相应的配比，组成本发明的电缆材料配方，配方中各成分协同作用，使得制备的电缆材料具有突出的耐老化性，延长了电缆的使用寿命。

Description

一种具有耐老化性能的电缆材料及其制备方法
技术领域
本发明属于电力材料技术领域，具体地，涉及一种具有耐老化性能的电缆材料及其制备方法。
背景技术
在电缆使用初期，电缆的绝缘层具有较为优异的力学性能和绝缘性能。电缆的绝缘层使用最多的为高分子材料，电缆在使用一段时间过后，绝缘层便会随着使用的时限而老化，从而极大地降低了电缆的性能。
电缆老化的主要原因是绝缘降低而被击穿。导致绝缘降低的因素很多，主要包括以下方面：
1、外力损伤。现在相当多的电缆故障都是由于机械损伤引起的，电缆的绝缘层被破坏后直接加速了电缆的老化速度。机械损伤有以下情况：电缆敷设安装时不规范施工，容易造成机械损伤；在直埋电缆上搞土建施工也极易将运行中的电缆损伤等。如果损伤不严重，要几个月甚至几年才会导致损伤部位彻底击穿形成故障。
2、受潮。这种情况也很常见，一般发生在直埋或排管里的电缆接头处。比如：电缆接头制作不合格和在潮湿的气候条件下做接头，会使接头进水或混入水蒸气，时间了在电场作用下形成水树枝，逐渐损害电缆的绝缘强度而加速电缆的老化。
3、化学腐蚀。电缆直接埋在有酸碱作用的地区，往往会造成电缆的铠装、铅皮或外护层被腐蚀，保护层因长期遭受化学腐蚀或电解腐蚀，致使保护层失效，绝缘降低，也会导致电缆老化。
4、温度。电缆所处的外界环境和热源也会造成电缆温度过高、绝缘击穿，加剧绝缘层的损害，导致电缆老化。
现有的电缆在对抗外力损伤、受潮、化学腐蚀、温度过高等方面起不到较好的效果，因此造成电缆老化，导致电缆使用寿命降低，存在安全隐患。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种具有耐老化性能的电缆材料及制备方法。电缆老化的主要原因是电缆的绝缘性降低，而电缆的绝缘性与电缆的机械性能、受潮程度、化学腐蚀程度、温度有关，因此提高电缆材料的抗拉强度、韧度、耐磨性；提高电缆的防潮性能、耐酸碱性能、耐高温性能，才可提高电缆的耐老化性，从而延长电缆的使用寿命。
根据本发明一方面提供的一种具有耐老化性能的电缆材料，所述的具有耐老化性能的电缆材料包括如下重量份数的原料：氯化聚乙烯树脂52-61份、氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物16-26份、聚醋酸乙烯酯3-9份、沸石粉4-5份、增塑剂1-3份、防水剂3-8份、光稳定剂1.3-3.2份、抗腐蚀剂1-3份。
优选地，所述沸石粉经过如下方法的改性：
(1)取沸石粉碎，过筛，于1100-1190℃下煅烧1-2h后，取出，将其加入到质量为沸石质量4-8倍，质量浓度为6-10％的盐酸溶液里，于35-40℃下搅拌均匀后，浸泡6-7h后，过滤，干燥；
(2)向步骤(1)干燥后的沸石粉中倒入质量为沸石粉质量4-7倍，质量浓度为5-9mol/L的氢氧化钠溶液，于45-65℃下，浸泡1-3h，在1600-1800r/min转速下离心处理20-30min、再经去离子水洗涤、烘干，研磨成纳米粉末，即可。
优选地，所述防水剂包括如下重量份数的原料：硬脂酸盐类15-31份、木质素磺酸钙20-34份、5-羟甲基糠醛10-24份、氧化钙10-14份。
优选地，所述硬脂酸盐类为硬脂酸镁、硬脂酸钙或硬脂酸锌中的一种或几种的混合物。
优选地，所述光稳定剂为邻羟基二苯甲酮类、苯并三唑类或水杨酸酯类中的一种或几种的混合物。
优选地，所述增塑剂为邻苯二甲酸酯类增塑剂。
优选地，所述抗腐蚀剂为聚苯乙烯。
根据本发明的另一方面，提供一种具有耐老化性能的电缆材料制备方法，所述方法包括如下步骤：
(1)称量：按重量份数称取氯化聚乙烯树脂、氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚醋酸乙烯酯、沸石粉、增塑剂、防水剂、光稳定剂、抗腐蚀剂；
(2)混合：按重量份取氯化聚乙烯树脂、氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚醋酸乙烯酯倒入混合机中混合，混合时间为20-25min，得混合料一；
(3)搅拌：按重量份取沸石粉、增塑剂、防水剂倒入混合料一中，混合搅拌20-25min，的混合料二；
(4)离心混合：将步骤(3)的混合料二放入离心机中，并按重量份向离心机内添加光稳定剂和抗腐蚀剂，进行离心混合10-15min，得混合料三；
(5)出料：将得到的混合料三加入开炼机中混炼、造粒，控制温度为142-153℃，即可。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
(1)本发明提供一种具有耐老化性能的电缆材料，依据电缆老化的原因，从机械性能、受潮程度、化学腐蚀程度、温度几个方面，采用相关的原料和相应的配比，组成本发明的电缆材料配方，配方中各成分协同作用，使得电缆材料具有优异的抗拉强度、韧度、耐磨性、防潮性能、耐腐蚀性能、耐高温性能，进而使得制备的电缆材料具有突出的耐老化性，延长了电缆的使用寿命。
(2)本发明提供的一种具有耐老化性能的电缆材料，配方中加入的沸石粉具有独特的耐酸性、热稳定性和抗毒性等性能，使得制备的电缆材料也同时具有较好的耐酸性、热稳定性和抗毒性，降低了电缆材料的老化率。
(3)本发明提供的一种具有耐老化性能的电缆材料，配方中加入的防水剂具有防水作用，所述的防水剂与电缆材料的其他成分充分混合后溶解，形成阴离子和金属阳离子，并附着在电缆表面，使得电缆材料的的密实性、防水性均大大增强，形成立体防水模式，防水效果优异。
(4)本发明提供的一种具有耐老化性能的电缆材料，配方中加入的光稳定剂选自邻羟基二苯甲酮类、苯并三唑类或水杨酸酯类，上述均为紫外线吸收剂。上述紫外线吸收剂防紫外线的作用机理在于能强烈地吸收聚合物敏感的紫外光，并能将能量转变为无害的热能形式放出，能有效地吸收波长为290-410nm的紫外线，它本身具有良好的热稳定性和光稳定性。将其用于电缆材料中，可减少电缆受紫外线伤害，降低老化率。
(5)本发明提供的一种具有耐老化性能的电缆材料，配方中加入的抗腐蚀剂聚苯乙烯具耐腐蚀的特性，采用其制备的电缆材料具有良好的耐腐蚀性和抗菌性，能够延长电缆的使用寿命，增强电缆的强度和韧度，从而降低电缆的老化率。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
实施例1
本实施例提供的一种具有耐老化性能的电缆材料，所述的具有耐老化性能的电缆材料包括如下重量份数的原料：氯化聚乙烯树脂61份、氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物16份、聚醋酸乙烯酯9份、沸石粉4份、增塑剂3份、防水剂3份、光稳定剂3.2份、抗腐蚀剂1份。
其中，所述沸石粉经过如下方法的改性：
(1)取沸石粉碎，过筛，于1190℃下煅烧1h后，取出，将其加入到质量为沸石质量8倍，质量浓度为6％的盐酸溶液里，于40℃下搅拌均匀后，浸泡6h后，过滤，干燥；
(2)向步骤(1)干燥后的沸石粉中倒入质量为沸石粉质量7倍，质量浓度为5mol/L的氢氧化钠溶液，于65℃下，浸泡1h，在1800r/min转速下离心处理20min、再经去离子水洗涤、烘干，研磨成纳米粉末，即可。
其中，所述防水剂包括如下重量份数的原料：硬脂酸盐类31份、木质素磺酸钙20份、5-羟甲基糠醛24份、氧化钙10份。
其中，所述硬脂酸盐类为硬脂酸镁。
其中，所述光稳定剂为邻羟基二苯甲酮类。
其中，所述增塑剂为邻苯二甲酸酯类增塑剂。
其中，所述抗腐蚀剂为聚苯乙烯。
根据本发明的另一方面，提供一种具有耐老化性能的电缆材料制备方法，所述方法包括如下步骤：
(1)称量：按重量份数称取氯化聚乙烯树脂、氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚醋酸乙烯酯、沸石粉、增塑剂、防水剂、光稳定剂、抗腐蚀剂；
(2)混合：按重量份取氯化聚乙烯树脂、氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚醋酸乙烯酯倒入混合机中混合，混合时间为25min，得混合料一；
(3)搅拌：按重量份取沸石粉、增塑剂、防水剂倒入混合料一中，混合搅拌20min，的混合料二；
(4)离心混合：将步骤(3)的混合料二放入离心机中，并按重量份向离心机内添加光稳定剂和抗腐蚀剂，进行离心混合15min，得混合料三；
(5)出料：将得到的混合料三加入开炼机中混炼、造粒，控制温度为142℃，即可。
实施例2
本实施例提供的一种具有耐老化性能的电缆材料，所述的具有耐老化性能的电缆材料包括如下重量份数的原料：氯化聚乙烯树脂52份、氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物26份、聚醋酸乙烯酯3份、沸石粉5份、增塑剂1份、防水剂8份、光稳定剂1.3份、抗腐蚀剂3份。
其中，所述沸石粉经过如下方法的改性：
(1)取沸石粉碎，过筛，于1100℃下煅烧2h后，取出，将其加入到质量为沸石质量4倍，质量浓度为10％的盐酸溶液里，于35℃下搅拌均匀后，浸泡7h后，过滤，干燥；
(2)向步骤(1)干燥后的沸石粉中倒入质量为沸石粉质量4倍，质量浓度为9mol/L的氢氧化钠溶液，于45℃下，浸泡3h，在1600r/min转速下离心处理30min、再经去离子水洗涤、烘干，研磨成纳米粉末，即可。
其中，所述防水剂包括如下重量份数的原料：硬脂酸盐类15份、木质素磺酸钙34份、5-羟甲基糠醛10份、氧化钙14份。
其中，所述硬脂酸盐类为硬脂酸钙。
其中，所述光稳定剂为苯并三唑类。
其中，所述增塑剂为邻苯二甲酸酯类增塑剂。
其中，所述抗腐蚀剂为聚苯乙烯。
根据本发明的另一方面，提供一种具有耐老化性能的电缆材料制备方法，所述方法包括如下步骤：
(1)称量：按重量份数称取氯化聚乙烯树脂、氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚醋酸乙烯酯、沸石粉、增塑剂、防水剂、光稳定剂、抗腐蚀剂；
(2)混合：按重量份取氯化聚乙烯树脂、氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚醋酸乙烯酯倒入混合机中混合，混合时间为20min，得混合料一；
(3)搅拌：按重量份取沸石粉、增塑剂、防水剂倒入混合料一中，混合搅拌25min，的混合料二；
(4)离心混合：将步骤(3)的混合料二放入离心机中，并按重量份向离心机内添加光稳定剂和抗腐蚀剂，进行离心混合10min，得混合料三；
(5)出料：将得到的混合料三加入开炼机中混炼、造粒，控制温度为153℃，即可。
实施例3
本实施例提供的一种具有耐老化性能的电缆材料，所述的具有耐老化性能的电缆材料包括如下重量份数的原料：氯化聚乙烯树脂57份、氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物19份、聚醋酸乙烯酯5份、沸石粉4份、增塑剂2份、防水剂7份、光稳定剂1.9份、抗腐蚀剂2份。
其中，所述沸石粉经过如下方法的改性：
(1)取沸石粉碎，过筛，于1150℃下煅烧2h后，取出，将其加入到质量为沸石质量6倍，质量浓度为7％的盐酸溶液里，于37℃下搅拌均匀后，浸泡7h后，过滤，干燥；
(2)向步骤(1)干燥后的沸石粉中倒入质量为沸石粉质量6倍，质量浓度为7mol/L的氢氧化钠溶液，于48℃下，浸泡2h，在1700r/min转速下离心处理25min、再经去离子水洗涤、烘干，研磨成纳米粉末，即可。
其中，所述防水剂包括如下重量份数的原料：硬脂酸盐类21份、木质素磺酸钙27份、5-羟甲基糠醛12份、氧化钙13份。
其中，所述硬脂酸盐类为硬脂酸锌。
其中，所述光稳定剂为水杨酸酯类。
其中，所述增塑剂为邻苯二甲酸酯类增塑剂。
其中，所述抗腐蚀剂为聚苯乙烯。
根据本发明的另一方面，提供一种具有耐老化性能的电缆材料制备方法，所述方法包括如下步骤：
(1)称量：按重量份数称取氯化聚乙烯树脂、氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚醋酸乙烯酯、沸石粉、增塑剂、防水剂、光稳定剂、抗腐蚀剂；
(2)混合：按重量份取氯化聚乙烯树脂、氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚醋酸乙烯酯倒入混合机中混合，混合时间为23min，得混合料一；
(3)搅拌：按重量份取沸石粉、增塑剂、防水剂倒入混合料一中，混合搅拌21min，的混合料二；
(4)离心混合：将步骤(3)的混合料二放入离心机中，并按重量份向离心机内添加光稳定剂和抗腐蚀剂，进行离心混合13min，得混合料三；
(5)出料：将得到的混合料三加入开炼机中混炼、造粒，控制温度为147℃，即可。
实验测试：
按照实施例1-3所述的原料及配比，制备抗老化电缆料，并上述电缆料通过常规方法制备电缆，将制备的电缆分为1组、2组、3组，取市售普通的电缆为对照组。对上述各组电缆进行紫外光老化试验，老化试验条件是UVB313型紫外灯，辐射能为0.63W/m2/nm；曝光条件为先在黑板温度为60℃辐射4h，后停止辐射，在50℃下冷凝4h；暴露时间为1000h。
测试指标为拉伸强度、断裂伸长率和撕裂强度的测试结果如表1所示。
表1测试结果一览表
由此可见，本发明提供的耐抗老化电缆料，机械性能优异。抗老化性能好。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (8)

1.一种具有耐老化性能的电缆材料，其特征在于：所述的具有耐老化性能的电缆材料包括如下重量份数的原料：氯化聚乙烯树脂52-61份、氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物16-26份、聚醋酸乙烯酯3-9份、沸石粉4-5份、增塑剂1-3份、防水剂3-8份、光稳定剂1.3-3.2份、抗腐蚀剂1-3份。
2.根据权利要求1所述的一种具有耐老化性能的电缆材料，其特征在于：所述沸石粉经过如下方法的改性：
（1）取沸石粉碎，过筛，于1100-1190℃下煅烧1-2h后，取出，将其加入到质量为沸石质量4-8倍，质量浓度为6-10%的盐酸溶液里，于35-40℃下搅拌均匀后，浸泡6-7h后，过滤，干燥；
（2）向步骤（1）干燥后的沸石粉中倒入质量为沸石粉质量4-7倍，质量浓度为5-9mol/L的氢氧化钠溶液，于45-65℃下，浸泡1-3h，在1600-1800r/min转速下离心处理20-30min、再经去离子水洗涤、烘干，研磨成粉末，即可。
3.根据权利要求1所述的一种具有耐老化性能的电缆材料，其特征在于：所述防水剂包括如下重量份数的原料：硬脂酸盐类15-31份、木质素磺酸钙20-34份、5-羟甲基糠醛10-24份、氧化钙10-14份。
4.根据权利要求3所述的一种具有耐老化性能的电缆材料，其特征在于：所述硬脂酸盐类为硬脂酸镁、硬脂酸钙或硬脂酸锌中的一种或几种的混合物。
5.根据权利要求1所述的一种具有耐老化性能的电缆材料，其特征在于：所述光稳定剂为邻羟基二苯甲酮类、苯并三唑类或水杨酸酯类中的一种或几种的混合物。
6.根据权利要求1所述的一种具有耐老化性能的电缆材料，其特征在于：所述增塑剂为邻苯二甲酸酯类增塑剂。
7.根据权利要求1所述的一种具有耐老化性能的电缆材料，其特征在于：所述抗腐蚀剂为聚苯乙烯。
8.如权利要求1-7任一项所述的一种具有耐老化性能的电缆材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
（1）称量：按重量份数称取氯化聚乙烯树脂、氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚醋酸乙烯酯、沸石粉、增塑剂、防水剂、光稳定剂、抗腐蚀剂；
（2）混合：按重量份取氯化聚乙烯树脂、氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚醋酸乙烯酯倒入混合机中混合，混合时间为20-25min，得混合料一；
（3）搅拌：按重量份取沸石粉、增塑剂、防水剂倒入混合料一中，混合搅拌20-25min，的混合料二；
（4）离心混合：将步骤（3）的混合料二放入离心机中，并按重量份向离心机内添加光稳定剂和抗腐蚀剂，进行离心混合10-15min，得混合料三；
（5）出料：将得到的混合料三加入开炼机中混炼、造粒，控制温度为142-153℃，即可。
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