CN108586928A - 一种改性聚丙烯填护料增强电缆及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种改性聚丙烯填护料增强电缆及其制备方法。根据本发明实施例的制备方法采用100重量份的聚丙烯与2‑8重量份的玻璃纤维材料，通过注射成型、在线预处理及超临界高压反应处理制备改性聚丙烯填护料。与现有技术相比，根据本发明实施例的改性聚丙烯填护料增强电缆及其制备方法，可以大幅提高电缆填护料的强度、断裂延伸率、抗冲击性能和弹性模量，同时显著降低电缆填护料的重量，从而提高电缆的机械性能、抗冲击性能和弯曲性能，对于提高电缆的安全服役性能，改善安装敷设性能具有重要意义。

Description

一种改性聚丙烯填护料增强电缆及其制备方法
技术领域
本发明属于输配电线路器材领域，涉及一种电缆及其制备方法，尤其涉及一种改性聚丙烯填护料增强电缆及其制备方法。
背景技术
电缆作为电力传输的重要元件，是现代工业的血管和神经。对于大电流传输用电缆通常采用多芯绞合的结构，需要在各线芯间隙及成缆芯外侧填充和包覆填护材料，用以保证电缆结构的圆整密实，同时起到保护作用。最常用的为石棉绳、聚丙烯填充条，石棉绳比重大，且易吸潮和脆化，聚丙烯填充条的机械性能和抗冲击性能有限，且制得的电缆弯曲性能较差。因此如何提高填护材料的性能，对于提高电缆综合性能具有重要意义。
发明内容
为了克服现有技术中存在的问题，本发明旨在提供一种改性聚丙烯填护料增强电缆及其制备方法。
根据本发明的一方面，一种改性聚丙烯填护料增强电缆，由线芯、填充在线芯间隙及外侧的改性聚丙烯填护料及外护层构成；其中，将100重量份的聚丙烯原材料与2-8重量份的玻璃纤维丝进行均匀混合，得到混合料；将混合料注射熔融，得到连续复合聚丙烯材料；对连续复合聚丙烯材料进行在线预处理，得到预处理连续复合聚丙烯材料；对预处理连续复合聚丙烯材料进行高压反应，得到改性聚丙烯填护料。
根据本发明的示例性实施例，将混合料注射熔融时，注射温度为150℃-180℃，注射压力为50MPa-55MPa。
根据本发明的示例性实施例，对连续复合聚丙烯材料进行在线预处理时，预处理温度为65℃-75℃，预处理压力为35MPa-40MPa，保温时间为0.5h-1.5h。
根据本发明的示例性实施例，对预处理连续复合聚丙烯材料进行高压反应包括：采用CO2对预处理连续复合聚丙烯材料进行超临界处理，超临界处理温度为135℃-170℃，超临界处理压力为35MPa-45MPa，保持时间为0.5h-1.5h；迅速释放至常压。
根据本发明的示例性实施例，改性聚丙烯填护料的微孔直径为0.1μm-0.5μm，微孔密度为1.5×1010个/cm3-3×1010个/cm3，密度为0.018g/cm3-0.315g/cm3，拉伸强度52.8MPa-58.5MPa，断裂延伸率239.2％-252.5％，弹性模量大于1829MPa，最小冲击强度39J/m2。
根据本发明的示例性实施例，聚丙烯原材料的结晶度为42％，分子质量为251800g/mol，分散系数为15.2。
根据本发明的示例性实施例，所述玻璃纤维丝的直径为5μm-20μm。
根据本发明的示例性实施例，所述改性聚丙烯填护料增强电缆的最小弯曲半径为3D。
根据本发明的另一方面，一种改性聚丙烯填护料增强电缆的制备方法，包括以下步骤：
制备电缆线芯；
将100重量份的聚丙烯原材料与2-8重量份的玻璃纤维丝均匀混合，得到混合料；
将混合料注射熔融，注射温度为150℃-180℃，注射压力为50MPa-55MPa，得到连续复合聚丙烯材料；
对连续复合聚丙烯材料进行在线预处理，预处理温度为65℃-75℃，预处理压力为35MPa-40MPa，保温时间为0.5h-1.5h，得到预处理连续复合聚丙烯材料；
将预处理连续复合聚丙烯材料置于高压反应釜中，采用CO2对预处理连续复合聚丙烯材料进行超临界处理，超临界处理温度为135℃-170℃，超临界处理压力为35MPa-45MPa，保持时间为0.5h-1.5h；迅速释放至常压，得到改性聚丙烯填护料；
将改性聚丙烯填护料填充在线芯间隙及线芯外侧，得到成缆芯；
在成缆芯外侧包覆外护层，得到改性聚丙烯填护料增强电缆。
本发明与现有技术相比，根据本发明的改性聚丙烯填护料及改性聚丙烯填护料增强电缆，可以大幅提高电缆填护料的强度、断裂延伸率、抗冲击性能和弹性模量，同时显著降低电缆填护料的重量，从而提高电缆的机械性能、抗冲击性能和弯曲性能，对于提高电缆的安全服役性能，改善安装敷设性能具有重要意义。
具体实施方式
为使本发明技术方案和优点更加清楚，通过以下几个具体实施例对本发明作进一步详细描述。显然，所描述的实施例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的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：
1、将100重量份结晶度为42％、分子质量为251800g/mol、分散系数为15.2的聚丙烯原材料与2重量份直径为20μm的玻璃纤维丝进行均匀混合，得到混合料；
2、采用注射系统将混合料注射熔融，注射温度150℃，注射压力50MPa，得到连续复合聚丙烯材料；
3、对连续复合聚丙烯材料进行在线预处理，预处理温度65℃，压力35MPa，保温0.5h，得到预处理连续复合聚丙烯材料；
4、将预处理连续复合聚丙烯材料置于高压反应釜中，采用CO2对预处理连续复合聚丙烯材料进行超临界处理，超临界处理温度150℃，压力45MPa，保持时间1h；迅速释放至常压，得到改性聚丙烯填护料。
5、制备电缆线芯；
6、将改性聚丙烯填护料填充在线芯间隙及包覆在线芯外侧，得到成缆芯；
7、在成缆芯外侧包覆外护层，得到改性聚丙烯填护料增强电缆。
8、制得的改性聚丙烯的微孔直径为0.5μm，微孔密度为1.5×1010个/cm3，密度为0.315g/cm3，拉伸强度52.8MPa，断裂延伸率239.2％，弹性模量大于1829MPa，最小冲击强度39J/m2。
9、制得的改性聚丙烯填护料增强电缆的最小弯曲半径为3D。
实施例2：
1、将100重量份结晶度为42％、分子质量为251800g/mol、分散系数为15.2的聚丙烯原材料与5重量份直径为8μm的玻璃纤维丝进行均匀混合，得到混合料；
2、采用注射系统将混合料注射熔融，注射温度180℃，注射压力55MPa，得到连续复合聚丙烯材料；
3、对连续复合聚丙烯材料进行在线预处理，预处理温度75℃，压力40MPa，保温1.2h，得到预处理连续复合聚丙烯材料；
4、将预处理连续复合聚丙烯材料置于高压反应釜中，采用CO2对预处理连续复合聚丙烯材料进行超临界处理，超临界处理温度158℃，压力39MPa，保持时间1.5h；迅速释放至常压，得到改性聚丙烯填护料。
5、制备电缆线芯；
6、将改性聚丙烯填护料填充在线芯间隙及包覆在线芯外侧，得到成缆芯；
7、在成缆芯外侧包覆外护层，得到改性聚丙烯填护料增强电缆。
8、制得的改性聚丙烯的微孔直径为0.1μm，微孔密度为3×1010个/cm3，密度为0.218g/cm3，拉伸强度55.8MPa，断裂延伸率252.5％，弹性模量大于1829MPa，最小冲击强度39J/m2。
9、制得的改性聚丙烯填护料增强电缆的最小弯曲半径为3D。
实施例3：
1、将100重量份结晶度为42％、分子质量为251800g/mol、分散系数为15.2的聚丙烯原材料与8重量份直径为5μm的玻璃纤维丝进行均匀混合，得到混合料；
2、采用注射系统将混合料注射熔融，注射温度175℃，注射压力50MPa，得到连续复合聚丙烯材料；
3、对连续复合聚丙烯材料进行在线预处理，预处理温度65℃，压力35MPa，保温1h，得到预处理连续复合聚丙烯材料；
4、将预处理连续复合聚丙烯材料置于高压反应釜中，采用CO2对预处理连续复合聚丙烯材料进行超临界处理，超临界处理温度170℃，压力45MPa，保持时间0.5h；迅速释放至常压，得到改性聚丙烯填护料。
5、制备电缆线芯；
6、将改性聚丙烯填护料填充在线芯间隙及包覆在线芯外侧，得到成缆芯；
7、在成缆芯外侧包覆外护层，得到改性聚丙烯填护料增强电缆。
8、制得的改性聚丙烯的微孔直径为0.3μm，微孔密度为2.5×1010个/cm3，密度为0.285g/cm3，拉伸强度57.5MPa，断裂延伸率250.3％，弹性模量大于1829MPa，最小冲击强度39J/m2。
9、制得的改性聚丙烯填护料增强电缆的最小弯曲半径为3D。
需要说明的是，电缆线芯的制备与改性聚丙烯填护料的制备的先后顺序并无特殊要求，电缆线芯的制备也可以先于改性聚丙烯填护料的制备，或者二者同时进行。
此外，本发明对电缆线芯以及外护层的材料无特殊要求，可以采用本领域常用的线芯材料以及外护层材料，在此不再赘述。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种改性聚丙烯填护料增强电缆，其特征在于，所述改性聚丙烯填护料增强电缆由线芯、填充在线芯间隙及外侧的改性聚丙烯填护料及外护层构成；其中，将100重量份的聚丙烯原材料与2-8重量份的玻璃纤维丝进行均匀混合，得到混合料；将混合料注射熔融，得到连续复合聚丙烯材料；对连续复合聚丙烯材料进行在线预处理，得到预处理连续复合聚丙烯材料；对预处理连续复合聚丙烯材料进行高压反应，得到改性聚丙烯填护料。
2.根据权利要求1所述的改性聚丙烯填护料增强电缆，其特征在于，将混合料注射熔融时，注射温度为150℃-180℃，注射压力为50MPa-55MPa。
3.根据权利要求1所述的改性聚丙烯填护料增强电缆，其特征在于，对连续复合聚丙烯材料进行在线预处理时，预处理温度为65℃-75℃，预处理压力为35MPa-40MPa，保温时间为0.5h-1.5h。
4.根据权利要求1所述的改性聚丙烯填护料增强电缆，其特征在于，对预处理连续复合聚丙烯材料进行高压反应包括：采用CO2对预处理连续复合聚丙烯材料进行超临界处理，超临界处理温度为135℃-170℃，超临界处理压力为35MPa-45MPa，保持时间为0.5h-1.5h；迅速释放至常压。
5.根据权利要求1所述的改性聚丙烯填护料增强电缆，其特征在于，改性聚丙烯填护料的微孔直径为0.1μm-0.5μm，微孔密度为1.5×1010个/cm3-3×1010个/cm3，密度为0.018g/cm3-0.315g/cm3，拉伸强度52.8MPa-58.5MPa，断裂延伸率239.2％-252.5％，弹性模量大于1829MPa，最小冲击强度39J/m2。
6.根据权利要求1所述的改性聚丙烯填护料增强电缆，其特征在于，聚丙烯原材料的结晶度为42％，分子质量为251800g/mol，分散系数为15.2。
7.根据权利要求1所述的改性聚丙烯填护料增强电缆，其特征在于，所述玻璃纤维丝的直径为5μm-20μm。
8.根据权利要求1所述的改性聚丙烯填护料增强电缆，其特征在于，所述改性聚丙烯填护料增强电缆的最小弯曲半径为3D。
9.一种改性聚丙烯填护料增强电缆的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
制备线芯；
将100重量份的聚丙烯原材料与2-8重量份的玻璃纤维丝均匀混合，得到混合料；
将混合料注射熔融，注射温度为150℃-180℃，注射压力为50MPa-55MPa，得到连续复合聚丙烯材料；
对连续复合聚丙烯材料进行在线预处理，预处理温度为65℃-75℃，预处理压力为35MPa-40MPa，保温时间为0.5h-1.5h，得到预处理连续复合聚丙烯材料；
将预处理连续复合聚丙烯材料置于高压反应釜中，采用CO2对预处理连续复合聚丙烯材料进行超临界处理，超临界处理温度为135℃-170℃，超临界处理压力为35MPa-45MPa，保持时间为0.5h-1.5h；迅速释放至常压，得到改性聚丙烯填护料；
将改性聚丙烯填护料填充在线芯间隙及线芯外侧，得到成缆芯；
在成缆芯外侧包覆外护层，得到改性聚丙烯填护料增强电缆。
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