CN107254097A - 高耐候性户外电缆用外护套及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了高耐候性户外电缆用外护套及其制备方法，包括：1)制备改性填料：将纳米二氧化硅、陶瓷纤维、碳纤维、石棉纤维、高岭土与邻苯二甲酸二烯丙酯、牌号为KH560的硅烷偶联剂混合、加热、干燥得到所述改性填料；2)将乙烯‑醋酸乙烯共聚物、顺丁橡胶、松节油、硫化促进剂PDM、醋酸乙酯、丙烯酸酯、聚二甲基硅氧烷、柠檬酸酯和溶剂进行第一热处理、搅拌得到混合物M1；3)将混合物M1与所述改性填料、硬脂酸锌按照100：1‑4：1‑5的重量比进行搅拌然后进行第二热处理得到混合物M2，将所述混合物M2挤出造粒、加工即得到高耐候性户外电缆用外护套；该高耐候性户外电缆用外护套具有优异的耐高温、耐低温性能能。

Description

高耐候性户外电缆用外护套及其制备方法
技术领域
本发明涉及电缆制造领域，具体地，涉及高耐候性户外电缆用外护套及其制备方法。
背景技术
电缆通俗来讲就是由一根或多根相互绝缘的导体和外包绝缘保护层制成，将电力或信息从一处传输到另一处的导线。随着经济的快速发展，越来越多的场所需要电缆传递电力或其他信息，因此对电缆的制造也有更严格的要求。电缆外护层是电缆不可缺少的结构部分，起着保护电缆的作用，保证电缆的通电安全，让电缆芯和水，空气等介质隔绝避免出现漏电现象。
尤其是野外、军用等户外用电缆对其耐磨性能和耐候性要求比较高，要求电缆的外护层具有很好的耐低温、高温以及耐磨性能和耐老化性能。
发明内容
本发明的目的是提供一种高耐候性户外电缆用外护套及其制备方法，该制备方法的制备工艺简单，且制得的电缆外护层具有优异的耐磨和耐老化性能。
为了实现上述目的，本发明提供了一种高耐候性户外电缆用外护套的制备方法，包括：1)制备改性填料：将纳米二氧化硅、陶瓷纤维、碳纤维、石棉纤维、高岭土与邻苯二甲酸二烯丙酯、牌号为KH560的硅烷偶联剂混合、加热、干燥得到所述改性填料；
2)将乙烯-醋酸乙烯共聚物、顺丁橡胶、松节油、硫化促进剂PDM、醋酸乙酯、丙烯酸酯、聚二甲基硅氧烷、柠檬酸酯和溶剂进行第一热处理、搅拌得到混合物M1；
3)将所述混合物M1与所述改性填料、硬脂酸锌按照100：1-4：1-5的重量比进行搅拌然后进行第二热处理得到混合物M2，将所述混合物M2挤出造粒、加工即得到所述高耐候性户外电缆用外护套；
其中，步骤1)中，以重量份计，所述纳米二氧化硅、陶瓷纤维、碳纤维、石棉纤维、高岭土、邻苯二甲酸二烯丙酯和牌号为KH560的硅烷偶联剂的用量比为1-10：20-30：2-6：1-10：3-5：20-30：15-25。
通过上述技术方案，本发明通过选择将纳米二氧化硅、陶瓷纤维、碳纤维、石棉纤维、高岭土与邻苯二甲酸二烯丙酯、牌号为KH560的硅烷偶联剂混合、加热、干燥得到所述改性填料；并将所制得的改性填料加入到乙烯-醋酸乙烯共聚物、顺丁橡胶、松节油、硫化促进剂PDM、醋酸乙酯、丙烯酸酯、聚二甲基硅氧烷的树脂主体材料中进行进一步的热处理进而大大提高了所制得的高耐候性户外电缆用外护套的耐候性能。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
本发明提供了一种高耐候性户外电缆用外护套的制备方法，所述制备方法包括：
1)制备改性填料：将纳米二氧化硅、陶瓷纤维、碳纤维、石棉纤维、高岭土与邻苯二甲酸二烯丙酯、牌号为KH560的硅烷偶联剂混合、加热、干燥得到所述改性填料；
2)将乙烯-醋酸乙烯共聚物、顺丁橡胶、松节油、硫化促进剂PDM、醋酸乙酯、丙烯酸酯、聚二甲基硅氧烷、柠檬酸酯和溶剂进行第一热处理、搅拌得到混合物M1；
3)将所述混合物M1与所述改性填料、硬脂酸锌按照100：1-4：1-5的重量比进行搅拌然后进行第二热处理得到混合物M2，将所述混合物M2挤出造粒、加工即得到所述高耐候性户外电缆用外护套；
其中，步骤1)中，以重量份计，所述纳米二氧化硅、陶瓷纤维、碳纤维、石棉纤维、高岭土、邻苯二甲酸二烯丙酯和牌号为KH560的硅烷偶联剂的用量比为1-10：20-30：2-6：1-10：3-5：20-30：15-25。
在步骤2)中，各组分之间的重量比可以在宽的范围内调节，但是为了提高各组分之间的相互协同作用，优选地，在步骤2)中，乙烯-醋酸乙烯共聚物、顺丁橡胶、松节油、硫化促进剂PDM、醋酸乙酯、丙烯酸酯、聚二甲基硅氧烷、柠檬酸酯和溶剂的重量比为100：1-4：1-5：2-5：3-4：5-10：1.5-5.5：2.1-3.6：100-150。
在步骤(1)中，制备改性填料的过程中，所述的加热的条件可以在宽的范围内调节，但是为了提高制备效率，同时提高改性填料各组分之间的协同作用及其综合性能，优选地，加热至少满足以下条件：加热的温度为75-95℃，加热的时间为2-3h。
另外，干燥的条件也可以在较宽的范围内选择，为了提高干燥效率，优选地，干燥的温度为50-60℃，干燥时间为12-15h。
在上述技术方案中，各组分的粒径大小均可以在宽的范围内选择，但是为了提高各组分之间的混合效果进而提高协作用，优选地，所述高岭土的平均粒径为10-30mm。
同样的，所用的树脂的分子量大小也可以在宽的范围内控制，以及溶剂的种类选择均可以在宽的范围内选择，但是为了提高制得的护套的耐磨性能和耐候性，优选地，所述乙烯-醋酸乙烯共聚物的重均分子量为2-5万；
进一步优选地，所述溶剂选自乙二醇单丁醚、乙烯乙二醇醚、二氯苯、环己酮或二氯甲烷中的一种或多种。
此外，在步骤(2)中，所述第一热处理的条件可以在宽的范围内调节，比如可以是恒温加热或者逐渐升温加热；但是为了提高制备效率同时提高制得的护套具有更优异的耐磨性能和耐候性，优选地，所述第一热处理至少满足以下条件：先自30-35℃以1-5℃/min的升温速率加热至80-85℃，并在80-85℃维持1-1.5h；接着，再以10-15℃/min的升温速率加热至100-110℃，并在100-110℃维持0.5-1.0h；最后，以10-20℃/min的降温速率降温至40-50℃。
此外，第二热处理的温度和时间均可以在宽的范围内控制，但是为了提高热处理的效果进而提高护套的耐候性，优选地，所述第二热处理至少满足以下条件：热处理的温度为85-100℃，和/或热处理时间为0.5-1.5h。
另外，所述挤出造粒的温度可以在宽的范围内调节，但是为了进一步提高制得护套的耐候性能及制备效率，优选地，所述挤出造粒的温度为170-195℃。
上述技术方案中，所述搅拌的条件的可以在宽的范围内选择，但是为了提高搅拌效率进而提高制备护套的效率，优选地，步骤1)和2)中所述搅拌的条件各自独立为：转速为2500-3000rpm，搅拌的时间为1-3h。
本发明还提供了一种由上述制备方法制得的一种高耐候性户外电缆用外护套。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
实施例1
1)制备改性填料：将纳米二氧化硅、陶瓷纤维、碳纤维、石棉纤维、高岭土(平均粒径为10mm)与邻苯二甲酸二烯丙酯、牌号为KH560的硅烷偶联剂按照1：20：2：1：3：20：15的重量比进行混合、在75℃加热3h后冷却、最后在50℃干燥15h得到所述改性填料；
2)将乙烯-醋酸乙烯共聚物(重均分子量为2万，且乙酸乙烯含量为4.7％)、顺丁橡胶、松节油、硫化促进剂PDM、醋酸乙酯、丙烯酸酯、聚二甲基硅氧烷、柠檬酸酯和乙二醇单丁醚按照100：1：1：2：3：5：1.5：2.1：100的重量比进行混合后，先自30℃以5℃/min的升温速率加热至80℃，并在80℃维持1h；接着，再以10℃/min的升温速率加热至100℃，并在100℃维持0.5h；最后，以10℃/min的降温速率降温至40℃；接着，在3000rpm转速下搅拌2h得到混合物M1；
3)将所述混合物M1与所述改性填料和硬脂酸锌按照100：2：1的重量比混合、在2800rpm转速下搅拌3h后，接着在85℃热处理1.5h后得到混合物M2，将所述混合物M2在170℃挤出造粒、并加工成型得到所述高耐候性户外电缆用外护套，记作A1。
实施例2
1)制备改性填料：将纳米二氧化硅、陶瓷纤维、碳纤维、石棉纤维、高岭土(平均粒径为20mm)与邻苯二甲酸二烯丙酯、牌号为KH560的硅烷偶联剂按照5：25：4：6：4：25：18的重量比进行混合、在80℃加热3h后冷却、最后在60℃干燥13h得到所述改性填料；
2)将乙烯-醋酸乙烯共聚物(重均分子量为3万，且乙酸乙烯含量为4.7％)、顺丁橡胶、松节油、硫化促进剂PDM、醋酸乙酯、丙烯酸酯、聚二甲基硅氧烷、柠檬酸酯和环己酮按照100：2：3：3：3：6：4.5：3.0：120的重量比进行混合后，先自30℃以3℃/min的升温速率加热至85℃，并在85℃维持1.5h；接着，再以15℃/min的升温速率加热至105℃，并在105℃维持1.0h；最后，以20℃/min的降温速率降温至50℃；接着，在2500rpm转速下搅拌2h得到混合物M1；
3)将所述混合物M1与所述改性填料和硬脂酸锌按照100：3：3的重量比混合、在2800rpm转速下搅拌3h后，接着在90℃热处理1.0h后得到混合物M2，将所述混合物M2在180℃挤出造粒、并加工成型得到所述高耐候性户外电缆用外护套，记作A2。
实施例3
1)制备改性填料：将纳米二氧化硅、陶瓷纤维、碳纤维、石棉纤维、高岭土(平均粒径为30mm)与邻苯二甲酸二烯丙酯、牌号为KH560的硅烷偶联剂按照10：30：6：10：5：30：25的重量比进行混合、在95℃加热2h后冷却、最后在60℃干燥12h得到所述改性填料；
2)将乙烯-醋酸乙烯共聚物(重均分子量为5万，且乙酸乙烯含量为4.6％)、顺丁橡胶、松节油、硫化促进剂PDM、醋酸乙酯、丙烯酸酯、聚二甲基硅氧烷、柠檬酸酯和二氯苯按照100：4：5：5：4：10：5.5：3.6：150的重量比进行混合后，先自35℃以5℃/min的升温速率加热至85℃，并在85℃维持1.5h；接着，再以15℃/min的升温速率加热至110℃，并在110℃维持1.0h；最后，以20℃/min的降温速率降温至50℃；接着，在3000rpm转速下搅拌1h得到混合物M1；
3)将所述混合物M1与所述改性填料和硬脂酸锌按照100：4：5的重量比混合、在2500rpm转速下搅拌3h后，接着在100℃热处理1.5h后得到混合物M2，将所述混合物M2在195℃挤出造粒、并加工成型得到所述高耐候性户外电缆用外护套，记作A3。
实施例4
按照实施例1的方法制得高耐候性户外电缆用外护套A4，不同的是在步骤2)中，直接以5℃/min的升温速率升温至100℃并维持1.5h，以10℃/min的降温速率降温至40℃。
实施例5
按照实施例1的方法制得高耐候性户外电缆用外护套A5，不同的是在步骤2)中，直接以5℃/min的升温速率升温至80℃并维持1.5h，然后以10℃/min的降温速率降温至40℃。
对比例1
按照实施例1的方法制得高耐候性户外电缆用外护套B1，不同的是原料中未加入纳米二氧化硅。
对比例2
按照实施例1的方法制得高耐候性户外电缆用外护套B2，不同的是原料中未加入陶瓷纤维。
对比例3
按照实施例1的方法制得高耐候性户外电缆用外护套B3，不同的是原料中未加入石棉纤维。
对比例4
按照实施例1的方法制得高耐候性户外电缆用外护套B4，不同的是在步骤2)中，未加入高岭土。
检测例1
检测上述高耐候性户外电缆用外护套A1-A5以及B1-B4的高温形变温度(℃)以及低温形变温度(℃)，以高耐候性户外电缆用外护套25℃时的抗压强度为基准，然后在高温和低温的条件性检测其抗压强度，一旦抗压强度的变化差达到10％则此时的温度为高温形变温度(℃)或低温形变温度(℃)。
表1
高温形变温度(℃) 低温形变温度(℃)
A1 264 -17
A2 262 -16
A3 268 -16
A4 252 -10
A5 258 -11
B1 241 -9
B2 195 -8
B3 191 -3
B4 188 -2
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方
案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种高耐候性户外电缆用外护套的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
1)制备改性填料：将纳米二氧化硅、陶瓷纤维、碳纤维、石棉纤维、高岭土与邻苯二甲酸二烯丙酯、牌号为KH560的硅烷偶联剂混合、加热、干燥得到所述改性填料；
2)将乙烯-醋酸乙烯共聚物、顺丁橡胶、松节油、硫化促进剂PDM、醋酸乙酯、丙烯酸酯、聚二甲基硅氧烷、柠檬酸酯和溶剂进行第一热处理、搅拌得到混合物M1；
3)将所述混合物M1与所述改性填料、硬脂酸锌按照100：1-4：1-5的重量比进行搅拌然后进行第二热处理得到混合物M2，将所述混合物M2挤出造粒、加工即得到所述高耐候性户外电缆用外护套；
其中，步骤1)中，以重量份计，所述纳米二氧化硅、陶瓷纤维、碳纤维、石棉纤维、高岭土、邻苯二甲酸二烯丙酯和牌号为KH560的硅烷偶联剂的用量比为1-10：20-30：2-6：1-10：3-5：20-30：15-25。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，在步骤2)中，乙烯-醋酸乙烯共聚物、顺丁橡胶、松节油、硫化促进剂PDM、醋酸乙酯、丙烯酸酯、聚二甲基硅氧烷、柠檬酸酯和溶剂的重量比为100：1-4：1-5：2-5：3-4：5-10：1.5-5.5：2.1-3.6：100-150。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其中，步骤1)中，加热至少满足以下条件：加热的温度为75-95℃，和/或加热的时间为2-3h；
优选地，干燥的温度为50-60℃，和/或干燥时间为12-15h。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的制备方法，其中，所述高岭土的平均粒径为10-30mm。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其中，所述乙烯-醋酸乙烯共聚物的重均分子量为2-5万；
优选地，所述溶剂选自乙二醇单丁醚、乙烯乙二醇醚、二氯苯、环己酮或二氯甲烷中的一种或多种。
6.根据权利要求1-3中任意一项所述的制备方法，其中，所述第一热处理至少满足以下条件：先自30-35℃以1-5℃/min的升温速率加热至80-85℃，并在80-85℃维持1-1.5h；接着，再以10-15℃/min的升温速率加热至100-110℃，并在100-110℃维持0.5-1.0h；最后，以10-20℃/min的降温速率降温至40-50℃。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其中，所述第二热处理至少满足以下条件：热处理的温度为85-100℃，和/或热处理时间为0.5-1.5h。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其中，所述挤出造粒的温度为170-195℃。
9.根据权利要求6所述的制备方法，其中，步骤1)和2)中所述搅拌的条件各自独立为：转速为2500-3000rpm，搅拌的时间为1-3h。
10.一种权利要求1-9中任意一项所述的制备方法制得的高耐候性户外电缆用外护套。
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