CN107434865A - 航空用高韧性电缆及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种航空用高韧性电缆及其制备方法，其中，所述制备方法包括：1)将纤维、纳米碳酸钙、四氢呋喃和乙醇在氮气保护的条件下，置于温度为120‑140℃的条件下搅拌混合后，取沉淀M1；2)将氯丁橡胶和顺丁橡胶混合，制得混合胶M2；3)将沉淀M1、混合胶M2、磷酸盐、稀土氧化物和防老剂混炼后压片成型，制得胶片雏形M3；4)将上述制得的胶片雏形M3与硫化剂混合后进行硫化，制得胶片M4；5)将上述制得的胶片M4包覆金属线，制得航空用高韧性电缆。通过上述设计，使得制得的电缆具有较高的韧性，能大大提高电缆的使用寿命和使用领域，提高使用性能。

Description

航空用高韧性电缆及其制备方法
技术领域
本发明涉及电缆材料领域，具体地，涉及航空用高韧性电缆及其制备方法。
背景技术
电缆作为一种电力输送材料，其是生产生活中必不可少的一部分，并且，在电力已成为人们生活中极为重要的能源的前提下，电缆的使用领域更是涉及到了方方面面，例如，在航空领域，也必需使用到电缆。而电缆一般是由电线外包裹线皮制得，而在很多领域，例如，航空领域中，电缆的韧性将大大决定其使用寿命和使用性能。
因此，提供一种具有较高的韧性，能大大提高电缆的使用寿命和使用领域，提高使用性能的航空用高韧性电缆及其制备方法是本发明亟需解决的问题。
发明内容
针对上述现有技术，本发明的目的在于克服现有技术中电缆的使用涉及到方方面面，而一般的电缆材质往往在用于航空等领域中，依然容易因其韧性等问题导致使用性能和使用寿命不够的问题，从而提供一种具有较高的韧性，能大大提高电缆的使用寿命和使用领域，提高使用性能的航空用高韧性电缆及其制备方法。
为了实现上述目的，本发明提供了一种航空用高韧性电缆的制备方法，其中，所述制备方法包括：
1)将纤维、纳米碳酸钙、四氢呋喃和乙醇在氮气保护的条件下，置于温度为120-140℃的条件下搅拌混合后，取沉淀M1；
2)将氯丁橡胶和顺丁橡胶混合，制得混合胶M2；
3)将沉淀M1、混合胶M2、磷酸盐、稀土氧化物和防老剂混炼后压片成型，制得胶片雏形M3；
4)将上述制得的胶片雏形M3与硫化剂混合后进行硫化，制得胶片M4；
5)将上述制得的胶片M4包覆金属线，制得航空用高韧性电缆。
本发明还提供了一种航空用高韧性电缆，其中，所述航空用高韧性电缆根据上述所述的制备方法制得。
通过上述技术方案，本发明将纤维、纳米碳酸钙、四氢呋喃和乙醇在氮气保护的条件下置于一定的温度条件下进行反应，取反应后的沉淀，再将上述沉淀与由氯丁橡胶和顺丁橡胶混合得到的混合胶、磷酸盐、稀土氧化物和防老剂进行混炼和压片成型，再将上述制得的胶片雏形进行硫化后，包覆金属线，从而使得通过上述方式制得的电缆具有较高的韧性，进而大大提高了其使用性能。
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。
本发明提供了一种航空用高韧性电缆的制备方法，其中，所述制备方法包括：
1)将纤维、纳米碳酸钙、四氢呋喃和乙醇在氮气保护的条件下，置于温度为120-140℃的条件下搅拌混合后，取沉淀M1；
2)将氯丁橡胶和顺丁橡胶混合，制得混合胶M2；
3)将沉淀M1、混合胶M2、磷酸盐、稀土氧化物和防老剂混炼后压片成型，制得胶片雏形M3；
4)将上述制得的胶片雏形M3与硫化剂混合后进行硫化，制得胶片M4；
5)将上述制得的胶片M4包覆金属线，制得航空用高韧性电缆。
本发明将纤维、纳米碳酸钙、四氢呋喃和乙醇在氮气保护的条件下置于一定的温度条件下进行反应，取反应后的沉淀，再将上述沉淀与由氯丁橡胶和顺丁橡胶混合得到的混合胶、磷酸盐、稀土氧化物和防老剂进行混炼和压片成型，再将上述制得的胶片雏形进行硫化后，包覆金属线，从而使得通过上述方式制得的电缆具有较高的韧性，进而大大提高了其使用性能。
上述原料的用量可以在宽的范围内选择，例如，在本发明的一种优选的实施方式中，步骤1)中，相对于10重量份的所述纤维，所述纳米碳酸钙的用量为20-40重量份，所述四氢呋喃的用量为5-10重量份，所述乙醇的用量为20-40重量份。
进一步优选的实施方式中，所述纤维选自碳纤维、石棉纤维和聚酯纤维中的至少一种。
步骤1)中的搅拌过程可以按照本领域常规方式进行，例如，在本发明的一种优选的实施方式中，步骤1)中，搅拌过程的搅拌速率为100-200r/min，搅拌时间为20-40min。
在本发明的一种更为优选的实施方式中，步骤2)中，相对于100重量份的所述氯丁橡胶，所述顺丁橡胶的用量为20-40重量份。
进一步优选的实施方式中，相对于100重量份的所述混合胶M2，所述沉淀M1的用量为20-60重量份，所述磷酸盐的用量为5-20重量份，所述稀土氧化物的用量为1-5重量份，所述防老剂的用量为1-5重量份，所述硫化剂的用量为1-5重量份。
所述磷酸盐可以在宽的范围内选择，例如，在本发明的一种优选的实施方式中，所述磷酸盐可以选自磷酸镁、磷酸钠和磷酸铝中的至少一种。
进一步优选的实施方式中，所述稀土氧化物选自氧化铈和/或氧化钇。
在本发明的一种优选的实施方式中，所述硫化剂选自过氧化苯甲酰、过氧化二异丙苯和2,5-二甲基-2,5-双(过氧化叔丁基)己烷中的至少一种。
为了使制得的电缆具有更好的使用性能，在本发明的一种优选的实施方式中，步骤4)中所述硫化过程至少包括一段硫化和二段硫化。
一种优选的实施方式中，所述一段硫化过程为置于温度为150-170℃的条件下硫化15-30min；二段硫化过程为置于温度为220-240℃的条件下硫化10-12h。
本发明还提供了一种航空用高韧性电缆，其中，所述航空用高韧性电缆根据上述所述的制备方法制得。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
实施例1
1)将10重量份的石棉纤维、20重量份的纳米碳酸钙、5重量份的四氢呋喃和20重量份的乙醇在氮气保护的条件下，置于温度为120℃的条件下以100r/min的搅拌速率搅拌混合20min后，取沉淀M1；
2)将100重量份的氯丁橡胶和20重量份的顺丁橡胶混合，制得混合胶M2；
3)将20重量份的沉淀M1、100重量份的混合胶M2、5重量份的磷酸镁、1重量份的氧化铈和1重量份的防老剂混炼后压片成型，制得胶片雏形M3；
4)将上述制得的胶片雏形M3与1重量份的2,5-二甲基-2,5-双(过氧化叔丁基)己烷混合后置于温度为150℃的条件下硫化15min，再置于温度为220℃的条件下硫化10h，制得胶片M4；
5)将上述制得的胶片M4包覆金属线，制得航空用高韧性电缆A1。
实施例2
1)将10重量份的石棉纤维、40重量份的纳米碳酸钙、10重量份的四氢呋喃和40重量份的乙醇在氮气保护的条件下，置于温度为140℃的条件下以200r/min的搅拌速率搅拌混合40min后，取沉淀M1；
2)将100重量份的氯丁橡胶和40重量份的顺丁橡胶混合，制得混合胶M2；
3)将60重量份的沉淀M1、100重量份的混合胶M2、20重量份的磷酸铝、5重量份的氧化钇和5重量份的防老剂混炼后压片成型，制得胶片雏形M3；
4)将上述制得的胶片雏形M3与5重量份的过氧化苯甲酰混合后置于温度为170℃的条件下硫化30min，再置于温度为240℃的条件下硫化12h，制得胶片M4；
5)将上述制得的胶片M4包覆金属线，制得航空用高韧性电缆A2。
实施例3
1)将10重量份的石棉纤维、30重量份的纳米碳酸钙、8重量份的四氢呋喃和30重量份的乙醇在氮气保护的条件下，置于温度为130℃的条件下以150r/min的搅拌速率搅拌混合30min后，取沉淀M1；
2)将100重量份的氯丁橡胶和30重量份的顺丁橡胶混合，制得混合胶M2；
3)将40重量份的沉淀M1、100重量份的混合胶M2、10重量份的磷酸铝、3重量份的氧化钇和3重量份的防老剂混炼后压片成型，制得胶片雏形M3；
4)将上述制得的胶片雏形M3与3重量份的2,5-二甲基-2,5-双(过氧化叔丁基)己烷混合后置于温度为160℃的条件下硫化20min，再置于温度为230℃的条件下硫化11h，制得胶片M4；
5)将上述制得的胶片M4包覆金属线，制得航空用高韧性电缆A3。
实施例4
按照实施例1的制备方法进行制备，不同的是，所述纳米碳酸钙的用量为10重量份，所述四氢呋喃的用量为3重量份，制得航空用高韧性电缆A4。
实施例5
按照实施例2的制备方法进行制备，不同的是，所述沉淀M1的用量为10重量份，所述磷酸铝的用量为3重量份，所述氧化钇的用量为0.5重量份，制得航空用高韧性电缆A5。
实施例6
按照实施例3的制备方法进行制备，不同的是，不再置于温度为230℃的条件下硫化11h，制得航空用高韧性电缆A6。
对比例1
按照实施例1的制备方法进行制备，不同的是，不加入纤维和四氢呋喃，制得电缆D1。
对比例2
按照实施例2的制备方法进行制备，不同的是，步骤1)中的搅拌温度为常温(一般为25℃)，制得电缆D2。
对比例3
按照实施例3的制备方法进行制备，不同的是，不加入顺丁橡胶，制得电缆D3。
对比例4
按照实施例1的制备方法进行制备，不同的是，不加入磷酸镁和氧化铈，制得电缆D4。
对比例5
按照实施例2的制备方法进行制备，不同的是，不经过步骤4)，制得电缆D5。
测试例
众所周知，电缆中的金属线一般具有较高的韧性，因此，这里选取实施例1-6和对比例1-5中的包覆金属线的胶片进行检测。按照GB/T528检测其拉伸强度和断裂伸长率，按照GB/T529检测其撕裂强度(其中，其拉伸速率为50mm/min)，得到的结果如表1所示。
表1
编号 拉伸强度(MPa) 断裂伸长率(％) 撕裂强度(kN/m)
A1 7.25 890 36
A2 7.15 920 35
A3 7.26 910 37
A4 6.58 780 32
A5 6.39 760 28
A6 6.45 810 29
D1 2.32 320 16
D2 4.56 650 25
D3 3.65 510 22
D4 3.59 530 20
D5 3.86 520 18
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)

1.一种航空用高韧性电缆的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
1)将纤维、纳米碳酸钙、四氢呋喃和乙醇在氮气保护的条件下，置于温度为120-140℃的条件下搅拌混合后，取沉淀M1；
2)将氯丁橡胶和顺丁橡胶混合，制得混合胶M2；
3)将沉淀M1、混合胶M2、磷酸盐、稀土氧化物和防老剂混炼后压片成型，制得胶片雏形M3；
4)将上述制得的胶片雏形M3与硫化剂混合后进行硫化，制得胶片M4；
5)将上述制得的胶片M4包覆金属线，制得航空用高韧性电缆。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，步骤1)中，相对于10重量份的所述纤维，所述纳米碳酸钙的用量为20-40重量份，所述四氢呋喃的用量为5-10重量份，所述乙醇的用量为20-40重量份。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其中，所述纤维选自碳纤维、石棉纤维和聚酯纤维中的至少一种。
4.根据权利要求1或2所述的制备方法，其中，步骤1)中，搅拌过程的搅拌速率为100-200r/min，搅拌时间为20-40min。
5.根据权利要求1或2所述的制备方法，其中，步骤2)中，相对于100重量份的所述氯丁橡胶，所述顺丁橡胶的用量为20-40重量份。
6.根据权利要求1或2所述的制备方法，其中，相对于100重量份的所述混合胶M2，所述沉淀M1的用量为20-60重量份，所述磷酸盐的用量为5-20重量份，所述稀土氧化物的用量为1-5重量份，所述防老剂的用量为1-5重量份，所述硫化剂的用量为1-5重量份。
7.根据权利要求1或2所述的制备方法，其中，所述磷酸盐选自磷酸镁、磷酸钠和磷酸铝中的至少一种；
所述稀土氧化物选自氧化铈和/或氧化钇。
8.根据权利要求1或2所述的制备方法，其中，所述硫化剂选自过氧化苯甲酰、过氧化二异丙苯和2,5-二甲基-2,5-双(过氧化叔丁基)己烷中的至少一种。
9.根据权利要求1或2所述的制备方法，其中，步骤4)中所述硫化过程至少包括一段硫化和二段硫化；
优选地，所述一段硫化过程为置于温度为150-170℃的条件下硫化15-30min；
二段硫化过程为置于温度为220-240℃的条件下硫化10-12h。
10.一种航空用高韧性电缆，其特征在于，所述航空用高韧性电缆根据权利要求1-9中任意一项所述的制备方法制得。
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