CN107680726A - 一种抗紫外自洁净电缆 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种抗紫外自洁净电缆，包括多条导体及包裹在导线外的绝缘层、填充结构、绕包层、屏蔽层和防护层，所述绝缘导线间加入填充结构后，依次包裹绕包层、屏蔽层、防护层和护管层；所述护管层材料按质量份数包括：ZnO/TiO2纳米复合物1‑5份、氟碳涂料100‑150份；本发明具有更加优越的紫外屏蔽性能，减缓的电缆的老化，提高了电缆的耐候性，同时本发明具有优越光催化性能，可以光催化分解电缆表面的有机物，起到自洁净效果。

Description

一种抗紫外自洁净电缆
技术领域
本发明涉及电缆技术领域，具体涉及一种抗紫外自洁净电缆。
背景技术
电缆广泛应用于电力、通信传输，随着技术的不断发展，电缆适用的场合不断复杂化，多样化。
电缆室外敷设时，电缆长期暴露在强烈紫外线照射下，因紫外线的波长很短，具有能引起高分子链上各种化学键断裂所需的能量，从而引起电缆老化。电缆的老化是威胁设备安全运行的重大隐患，由老化引起的绝缘故障在电气设备运行故障中占有很大的比例，绝缘故障轻则造成电气设备的误动作或损坏，重则引发火灾、爆炸等灾难的发生。
目前抗紫外电缆研究的方向主要是电缆护管层材料添加一种屏蔽紫外线单一粉体，同时也较少在电缆料中添加纳米TiO2和ZnO。虽然纳米TiO2和ZnO都有良好的屏蔽紫外线性能，但在紫外长波段 (315-400nm，UVA)，纳米TiO2不如纳米ZnO；而在紫外中波段 (290-315nm，UVB)，纳米TiO2的屏蔽紫外线能力大大高于纳米 ZnO。
发明内容
本发明为了克服现有技术中存在的上述缺陷，提供了一种抗紫外自洁净电缆，不仅提高了电缆的防腐蚀、耐候性能，还具有光催化自洁净功能。
为解决上述问题，本发明提出的一种抗紫外自洁净电缆，一种抗紫外自洁净电缆，包括多条导体及包裹在导线外的绝缘层、填充结构、绕包层、屏蔽层和防护层，所述绝缘导线间加入填充结构后，依次包裹绕包层、屏蔽层和防护层，其特征在于：所述防护层外设有护管层；所述护管层材料按质量份数包括以下组分：
ZnO/TiO2纳米复合物1-5份、氟碳涂料100-150份；
所述ZnO/TiO2纳米复合物制备方法：称取TiCl4溶解到无水乙醇中，按照Zn和Ti物质的量之比为1:1-2的比例与ZnCl2混合，在混合液中加入质量分数2％的十二烷基苯磺酸作为表面活性剂，充分搅拌均匀，调节pH值为8-10，充分搅拌后，将反应液转移到聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中，反应釜的填充度保持在70-80％，密封后置于恒温箱中，160℃下保温8-12小时，待其冷却至室温后，经离心，洗涤，干燥，得ZnO/TiO2纳米复合物。
优选的，所述护管层材料按质量份数包括以下组分：ZnO/TiO2纳米复合物3份、氟碳涂料130份。
优选的，根据权利要求1所述的一种抗紫外自洁净电缆，其特征在于：所述Zn和Ti物质的量之比为1:1.2。
优选的，所述TiCl4的物质的量浓度在1-3mM。
优选的，所述ZnO/TiO2纳米复合物的粒径为20-60nm。
本发明提供一种抗紫外自洁净电缆制备方法，包括如下步骤：
步骤一、抗紫外自洁净涂料：将ZnO/TiO2纳米复合物与氟碳涂料按比例置于高速搅拌机内混合均匀，得抗紫外自洁净涂料；
步骤二、抗紫外自洁净电缆的制备：将抗紫外自洁净涂料、氟碳涂料专用固化剂、氟碳涂料专用稀释液10：1：3的比例混合，喷涂于电缆防护层表面，风干，即为电缆的护管层。
本发明中，氟碳涂料于市场购买，固化剂，稀释液均为氟碳涂料配套专用。
本发明与现有技术方案相比具有以下有益效果和优点：
1、相较于一般抗紫外剂、以及单一的纳米ZnO和TiO2，ZnO/TiO2纳米复合物具有更加优越的紫外屏蔽性能，其抗UV谱的范围更广，实现UVB和UVA的全面防护。当有ZnO/TiO2纳米复合物存在时，由于它具有比有机聚合物更强和更宽的紫外吸收可以起到一种紫外屏蔽的作用从而阻止了有机聚合物的老化。将ZnO/TiO2纳米复合物添加到氟碳涂料中纳米涂料的这种紫外吸收性能有利于提高涂料的耐老化性能，从而减缓电缆的老化。
2、ZnO/TiO2纳米复合物具有更为优越的光催化性能，将 ZnO/TiO2纳米复合物添加到氟碳涂料中，并用于电缆护管层，可以光催化分解电缆表面的有机物，起到自洁净效果。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步的详细描述：
纳米氧化锌(粒径为20-50nm，上海乃欧纳米科技有限公司)、纳米二氧化钛(粒径为15-30nm，锐钛矿型，上海尼原实业有限公司)、氟碳涂料(于市场购买，固化剂，稀释液为氟碳涂料专用)。
一种抗紫外自洁净电缆，包括多条导体及包裹在导线外的绝缘层、填充结构、绕包层、屏蔽层和防护层，所述绝缘导线间加入填充结构后，依次包裹绕包层、屏蔽层和防护层，其特征在于：所述防护层外设有护管层；
实施例1
护管层材料按质量份数包括以下组分：ZnO/TiO2纳米复合物1、氟碳涂料100。
ZnO/TiO2纳米复合物制备方法：称取TiCl4溶解到无水乙醇中，按照Zn和Ti物质的量之比为1:2的比例与ZnCl2混合，在混合液中加入质量分数2％的十二烷基苯磺酸作为表面活性剂，充分搅拌均匀，调节pH值为8-10，充分搅拌后，将反应液转移到聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中，反应釜的填充度保持在70-80％，密封后置于恒温箱中，160℃下保温8-12小时，待其冷却至室温后，经离心，洗涤，干燥，得ZnO/TiO2纳米复合物，测得ZnO/TiO2纳米复合物为 20-50nm，其中，TiCl4的物质的量浓度在3mM。
实施例2
护管层材料按质量份数包括以下组分：ZnO/TiO2纳米复合物3、氟碳涂料130。
ZnO/TiO2纳米复合物制备方法：称取TiCl4溶解到无水乙醇中，按照Zn和Ti物质的量之比为1:1.2的比例与ZnCl2混合，在混合液中加入质量分数2％的十二烷基苯磺酸作为表面活性剂，充分搅拌均匀，调节pH值为8-10，充分搅拌后，将反应液转移到聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中，反应釜的填充度保持在70-80％，密封后置于恒温箱中，160℃下保温8-12小时，待其冷却至室温后，经离心，洗涤，干燥，得ZnO/TiO2纳米复合物，测得ZnO/TiO2纳米复合物为 25-50nm，其中TiCl4的物质的量浓度在2mM。
实施例3
护管层材料按质量份数包括以下组分：ZnO/TiO2纳米复合物5、氟碳涂料150。
ZnO/TiO2纳米复合物制备方法：称取TiCl4溶解到无水乙醇中，按照Zn和Ti物质的量之比为1:1的比例与ZnCl2混合，在混合液中加入质量分数2％的十二烷基苯磺酸作为表面活性剂，充分搅拌均匀，调节pH值为8-10，充分搅拌后，将反应液转移到聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中，反应釜的填充度保持在70-80％，密封后置于恒温箱中，160℃下保温8-12小时，待其冷却至室温后，经离心，洗涤，干燥，得ZnO/TiO2纳米复合物，测得ZnO/TiO2纳米复合物为 30-60nm，其中，TiCl4的物质的量浓度在1mM。
实施例1至实施例3中，一种抗紫外自洁净电缆的制备方法，包括如下步骤：
步骤一、抗紫外自洁净涂料：将ZnO/TiO2纳米复合物按比例与氟碳涂料于高速搅拌机内混合均匀，得抗紫外自洁净涂料；
步骤三、抗紫外自洁净电缆的制备：将抗紫外自洁净涂料、氟碳涂料专用固化剂、氟碳涂料专用稀释液10/1/3的比例混合，喷涂于电缆防护层表面，风干，即为电缆的护管层。
实施例4
护管层材料按质量份数包括以下组分：纳米氧化锌1.5份、纳米二氧化钛1.5份、氟碳涂料100。
一种抗紫外自洁净电缆的制备方法，包括如下步骤：
步骤一、抗紫外自洁净涂料：将纳米氧化锌、纳米二氧化钛与氟碳涂料按本实施例的比例于高速搅拌机内混合均匀，得抗紫外自洁净涂料；
步骤三、抗紫外自洁净电缆的制备：将抗紫外自洁净涂料、氟碳涂料专用固化剂、氟碳涂料专用稀释液10/1/3的比例混合，喷涂于电缆防护层表面，风干，即为电缆的护管层。
光催化性能实验：
对照组1：纳米ZnO代替本发明中的ZnO/TiO2纳米复合物，按照本发明中的方法制备涂料1号；
对照组2：纳米TiO2代替本发明中的ZnO/TiO2纳米复合物，按照本发明中的方法制备涂料2号；
实验组：实施例1、实施例2和实施例3中的抗紫外电缆涂料。
实验步骤：将涂料1号、涂料2号和抗紫外电缆涂料分别涂在玻璃片上，并依次放置于暗箱中的玻璃液槽，每个玻璃液槽转悠罗丹明B溶液，且罗丹明B溶液浸没涂油涂料玻璃片，打开横置于玻璃液槽上方的紫外光源，并鼓入空气进行反应5h，取样，用紫外分光光度计测量罗丹明B在554nm处的吸光度，计算其降解率。
实验结果：
通过公式：降解率＝[(A0-A)/A0]*100％，其中，A0、A分别为光照前后罗丹明B的吸光度。计算罗丹明B的降解率。如表1所示。
表1
如表1可知，实施例1至实施例3中罗丹明B的降解率大于对照组1和对照组2，即实验组薄膜的光催化性能优于对照组1和对照组2。由此可知，ZnO/TiO2纳米复合物的催化性能优于单一的纳米 ZnO、纳米TiO2。
抗紫外性能实验：
将实施例1至4以及氟碳涂料制成的膜，在紫外分光光度计下检测UBA(315-400nm)和UVB(290-315nm)的透过率。实验结果如表2所示。
表2
备注：UPF10-19：防护效果一般；UPF20-35：防护效果很好； UPF36-50：防护效果极好。
如表2所示，实施例1-4比氟碳涂料的紫外防护效果好，实施例 1-3比实施例4的紫外防护效果和抗老化性能好，这说明添加了 ZnO/TiO2纳米复合物的氟碳涂料比单一氟碳涂料的紫外防护效果和抗老化性能好；添加了ZnO/TiO2纳米复合物的电缆涂料比添加纳米氧化锌和纳米二氧化钛的氟碳涂料的紫外防护效果和抗老化性能好。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。

Claims (6)

1.一种抗紫外自洁净电缆，包括多条导体及包裹在导线外的绝缘层、填充结构、绕包层、屏蔽层和防护层，所述绝缘导线间加入填充结构后，依次包裹绕包层、屏蔽层和防护层，其特征在于：所述防护层外设有护管层，所述护管层材料按质量份数包括以下组分：
ZnO/TiO2纳米复合物1-5份、氟碳涂料100-150份；
所述ZnO/TiO2纳米复合物制备方法：称取TiCl4溶解到无水乙醇中，按照Zn和Ti物质的量之比为1:1-2的比例与ZnCl2混合，在混合液中加入质量分数2％的十二烷基苯磺酸作为表面活性剂，充分搅拌均匀，调节pH值为8-10，充分搅拌后，将反应液转移到聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中，反应釜的填充度保持在70-80％，密封后置于恒温箱中，160℃下保温8-12小时，待其冷却至室温后，经离心，洗涤，干燥，得ZnO/TiO2纳米复合物。
2.根据权利要求1所述的一种抗紫外自洁净电缆，其特征在于：所述护管层材料按质量份数包括以下组分：ZnO/TiO2纳米复合物3份、氟碳涂料130份。
3.根据权利要求1所述的一种抗紫外自洁净电缆，其特征在于：所述Zn和Ti物质的量之比为1:1.2。
4.根据权利要求1所述的一种抗紫外自洁净电缆，其特征在于：所述TiCl4的物质的量浓度在1-3mM。
5.根据权利要求1所述的一种抗紫外自洁净电缆，其特征在于：所述ZnO/TiO2纳米复合物的粒径为20-60nm。
6.根据权利要求1所述的一种抗紫外自洁净电缆，其特征在于：制备方法包括如下步骤：
步骤一、抗紫外自洁净涂料：将ZnO/TiO2纳米复合物与氟碳涂料按比例置于高速搅拌机内混合均匀，得抗紫外自洁净涂料；
步骤二、抗紫外自洁净电缆的制备：将抗紫外自洁净涂料、氟碳涂料专用固化剂、氟碳涂料专用稀释液10：1：3的比例混合，喷涂于电缆防护层表面，风干，即为电缆的护管层。
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