CN108976560B - 一种电力电缆护套材料及其制备方法 - Google Patents

一种电力电缆护套材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电力电缆护套材料，属于电缆护套材料技术领域，由以下重量份数的原料制成：聚乙烯35‑45份、有机硅树脂18‑25份、三元乙丙橡胶8‑12份、陶瓷纤维5‑8份、白炭黑6‑10份、抗菌剂2‑3份、硬脂酸钙3‑5份、相容剂6‑12份、樟脑油1‑3份、聚乙烯蜡3‑5份和松香1‑2份。该护套材料耐腐蚀，机械性能优异，抗菌环保，使用寿命长。

Description

一种电力电缆护套材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种电缆护套材料，尤其是涉及一种电力电缆护套材料及其制备方法。
背景技术
目前常见的电力电缆有高架电缆或地下电缆，为确保电缆的安全运行，在电缆外层设置护套材料，用于保护电缆，增加电缆的使用寿命，因此要求电缆护套材料具很强的耐磨、耐老化性能和优异的机械性能。
中国专利公开号CN108264699A公开一种防断裂防腐蚀电缆护套材料，由下列重量份的成分组成：聚氯乙烯树脂50-90份、三型树脂40-70份、EVA树脂30-50份、三元乙丙橡胶20-45份、海绵橡胶15-30份、氯化聚乙烯5-15份、氧化镁3-10份、聚烯烃10-25份、聚丙烯15-20份、焦磷酸钾2-5份、三氧化二锑4-7份、钛酸酯偶联剂2-6份、对氨基苯磺酰胺1-4份、三聚氰胺氰尿酸盐2-7份、硬脂酸1-4份、微胶囊化红磷10-20份、纳米高岭土4-8份、滑石粉10-17份、白炭黑0.5-1份、膨润土5-15份、尼龙5-13份、抗氧剂1-4份、润滑剂0 .4-1份、环氧大豆油1-5份。该发明具有防断裂、防腐蚀、耐拉伸以及使用寿命长等优点，长期放置也不会出现电缆被腐蚀的情况，提高电缆的结构强度；但是该发明中填料的使用量比较多，机械性能易受影响。
中国专利公开号CN106633294A公开一种添加到地下线缆用聚乙烯中的功能母粒，由以下重量份的组份制备而成：载体树脂80-100份、微米级火山灰粉20-25份、聚苯乙烯泡沫10-15份、抗菌剂5-7份、固化剂10-15份、分散剂0.8-1.2份，其中载体树脂为聚乙烯树脂，抗菌剂的组份以重量份比计为：硫酸铜：银离子抗菌剂=1：0.5-0.7，固化剂优选硫磺，分散剂优选氧化聚乙烯蜡。该发明的功能母粒利用氧化钙和火山灰使地下线缆用聚乙烯材料在使用中逐渐硬化形成硬化保护层，使地下线缆用聚乙烯材料具有较强的耐潮湿寒热、抗菌、耐水浸泡、耐腐蚀的性能，保证地下线缆使用安全，延长地下线缆使用寿命。但是该发明没有对功能母粒机械性能进行改进，其使用寿命相对较低。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种电力电缆护套材料，该护套材料耐腐蚀，机械性能优异，抗菌环保，使用寿命长。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种电力电缆护套材料，由以下重量份数的原料制成：聚乙烯35-45份、有机硅树脂18-25份、三元乙丙橡胶8-12份、陶瓷纤维5-8份、白炭黑6-10份、抗菌剂2-3份、硬脂酸钙3-5份、相容剂6-12份、樟脑油1-3份、聚乙烯蜡3-5份和松香1-2份。
进一步的，由以下重量份数的原料制成：聚乙烯40份、有机硅树脂20份、三元乙丙橡胶10份、陶瓷纤维6份、白炭黑9份、抗菌剂2.5份、硬脂酸钙4份、相容剂9份、樟脑油2.5份、聚乙烯蜡3.5份和松香1.5份。
进一步的，所述相容剂为马来酸酐接枝聚乙烯或乙烯-醋酸乙烯共聚物。
进一步的，所述抗菌剂为纳米氧化锌和明矾按重量比1-2：1混合而成。
一种电力电缆护套材料，由以下步骤制成：
（1）按重量份称取抗菌剂、硬脂酸钙和陶瓷纤维混合均匀；
（2）按重量份称取聚乙烯、有机硅树脂、三元乙丙橡胶送入混炼机中，在120-135℃下混炼10-15min，然后再加入步骤（1）中的混合料、白炭黑、相容剂、樟脑油、聚乙烯蜡和松香混炼3-5min；
（3）将步骤（2）混炼料投入双螺杆挤出机中挤出造粒，所述挤出机的温度设定为150-220℃，粒料经干燥、筛选、包装后即可。
本发明的有益效果是：
1、本申请公开的电力电缆护套材料以聚乙烯和有机硅树脂为基料，还添加陶瓷纤维、硬脂酸钙等，最终制备的产品机械性能优异，拉伸强度为36.0-39Mpa，断裂伸长率为285-315%，而且耐磨性和抗老化性能优异。
2、由于聚乙烯耐磨性和耐老化性差，在聚乙烯中添加有机硅树脂，能相应的改善护套材料稳定性和机械性能；而添加三元乙丙橡胶能改善其韧性和抗老化性能；护套材料中还添加有增强材料陶瓷纤维、抗菌剂氧化锌和明矾，陶瓷纤维用于增加本申请的机械强度，本申请中采用的陶瓷纤维平均直径为2-4μm，长度为1-2mm，比表面积较大，本申请将氧化锌和明矾分散负载在陶瓷纤维中，能够避免氧化锌团聚，增强本申请的抗菌作用。
3、另外护套材料中还添加有硬脂酸钙，一方面可以作为润滑剂，另一方面硬脂酸钙在樟脑油和松香这两种油脂的作用下，会分散在材料的表层，电缆在长时间使用中，硬脂酸钙会分解，且吸收部分水分发生硬化，能够增加本申请抗腐蚀和抗菌的性能。
而樟脑油和聚乙烯蜡分散在树脂和橡胶的表面，形成保护膜，且樟脑油还能增强本申请的抗菌作用；而松香高温溶化后能增加无机材料在树脂中的分散性，从而增加本申请无机填料与树脂的相容性，从而增加机械性能。
相容剂采用马来酸酐接枝聚乙烯或乙烯-醋酸乙烯共聚物乳液，乙烯-醋酸乙烯共聚物乳液中醋酸乙烯含量为10-20%，能增强填料和基料的相容性，从而增加本申请的机械性能。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步描述。
实施例1
一种电力电缆护套材料，由以下重量份数的原料制成：聚乙烯35份、有机硅树脂25份、三元乙丙橡胶8份、陶瓷纤维8份、白炭黑6份、抗菌剂3份、硬脂酸钙3份、相容剂12份、樟脑油1份、聚乙烯蜡5份和松香2份。
其中相容剂为马来酸酐接枝聚乙烯；抗菌剂为纳米氧化锌和明矾按重量比1：1混合而成。
一种电力电缆护套材料，由以下步骤制成：
（1）按重量份称取抗菌剂、硬脂酸钙和陶瓷纤维混合均匀；
（2）按重量份称取聚乙烯、有机硅树脂、三元乙丙橡胶送入混炼机中，在120℃下混炼15min，然后再加入步骤（1）中的混合料、白炭黑、相容剂、樟脑油、聚乙烯蜡和松香混炼3min；
（3）将步骤（2）混炼料投入双螺杆挤出机中挤出造粒，所述挤出机的温度设定为150-220℃，其中挤出机各区温度分别为：Ⅰ区150℃，Ⅱ区180℃，Ⅲ区190℃，Ⅳ区210℃，Ⅴ区220℃，机头200℃，粒料经干燥、筛选、包装后即可。
实施例2
一种电力电缆护套材料，由以下重量份数的原料制成：聚乙烯36份、有机硅树脂24份、三元乙丙橡胶9份、陶瓷纤维7份、白炭黑7份、抗菌剂2.8份、硬脂酸钙3.5份、相容剂11份、樟脑油1.5份、聚乙烯蜡4.5份和松香1.8份。
其中相容剂为乙烯-醋酸乙烯共聚物；抗菌剂为纳米氧化锌和明矾按重量比1.5：1混合而成。
一种电力电缆护套材料，由以下步骤制成：
（1）按重量份称取抗菌剂、硬脂酸钙和陶瓷纤维混合均匀；
（2）按重量份称取聚乙烯、有机硅树脂、三元乙丙橡胶送入混炼机中，在120℃下混炼15min，然后再加入步骤（1）中的混合料、白炭黑、相容剂、樟脑油、聚乙烯蜡和松香混炼4min；
（3）将步骤（2）混炼料投入双螺杆挤出机中挤出造粒，所述挤出机的温度设定为150-220℃，其中挤出机各区温度分别为：Ⅰ区150℃，Ⅱ区180℃，Ⅲ区190℃，Ⅳ区210℃，Ⅴ区220℃，机头200℃，粒料经干燥、筛选、包装后即可。
实施例3
一种电力电缆护套材料，由以下重量份数的原料制成：聚乙烯38份、有机硅树脂22份、三元乙丙橡胶10份、陶瓷纤维6份、白炭黑8份、抗菌剂2.6份、硬脂酸钙4份、相容剂10份、樟脑油2份、聚乙烯蜡4份和松香1.6份。
其中相容剂为马来酸酐接枝聚乙烯；抗菌剂为纳米氧化锌和明矾按重量比2：1混合而成。
一种电力电缆护套材料，由以下步骤制成：
（1）按重量份称取抗菌剂、硬脂酸钙和陶瓷纤维混合均匀；
（2）按重量份称取聚乙烯、有机硅树脂、三元乙丙橡胶送入混炼机中，在130℃下混炼12min，然后再加入步骤（1）中的混合料、白炭黑、相容剂、樟脑油、聚乙烯蜡和松香混炼5min；
（3）将步骤（2）混炼料投入双螺杆挤出机中挤出造粒，所述挤出机的温度设定为150-220℃，其中挤出机各区温度分别为：Ⅰ区150℃，Ⅱ区180℃，Ⅲ区190℃，Ⅳ区210℃，Ⅴ区220℃，机头200℃，粒料经干燥、筛选、包装后即可。
实施例4
一种电力电缆护套材料，由以下重量份数的原料制成：聚乙烯40份、有机硅树脂20份、三元乙丙橡胶10份、陶瓷纤维6份、白炭黑9份、抗菌剂2.5份、硬脂酸钙4份、相容剂9份、樟脑油2.5份、聚乙烯蜡3.5份和松香1.5份。
其中相容剂为乙烯-醋酸乙烯共聚物；抗菌剂为纳米氧化锌和明矾按重量比1.5：1混合而成。
一种电力电缆护套材料，由以下步骤制成：
（1）按重量份称取抗菌剂、硬脂酸钙和陶瓷纤维混合均匀；
（2）按重量份称取聚乙烯、有机硅树脂、三元乙丙橡胶送入混炼机中，在135℃下混炼10min，然后再加入步骤（1）中的混合料、白炭黑、相容剂、樟脑油、聚乙烯蜡和松香混炼3min；
（3）将步骤（2）混炼料投入双螺杆挤出机中挤出造粒，所述挤出机的温度设定为150-220℃，其中挤出机各区温度分别为：Ⅰ区150℃，Ⅱ区180℃，Ⅲ区190℃，Ⅳ区210℃，Ⅴ区220℃，机头200℃，粒料经干燥、筛选、包装后即可。
实施例5
一种电力电缆护套材料，由以下重量份数的原料制成：聚乙烯42份、有机硅树脂19份、三元乙丙橡胶11份、陶瓷纤维5份、白炭黑9份、抗菌剂2.2份、硬脂酸钙4.5份、相容剂8份、樟脑油3份、聚乙烯蜡3份和松香1.2份。
其中相容剂为马来酸酐接枝聚乙烯；抗菌剂为纳米氧化锌和明矾按重量比1：1混合而成。
一种电力电缆护套材料，由以下步骤制成：
（1）按重量份称取抗菌剂、硬脂酸钙和陶瓷纤维混合均匀；
（2）按重量份称取聚乙烯、有机硅树脂、三元乙丙橡胶送入混炼机中，在135℃下混炼10min，然后再加入步骤（1）中的混合料、白炭黑、相容剂、樟脑油、聚乙烯蜡和松香混炼5min；
（3）将步骤（2）混炼料投入双螺杆挤出机中挤出造粒，所述挤出机的温度设定为150-220℃，其中挤出机各区温度分别为：Ⅰ区150℃，Ⅱ区180℃，Ⅲ区190℃，Ⅳ区210℃，Ⅴ区220℃，机头200℃，粒料经干燥、筛选、包装后即可。
实施例6
一种电力电缆护套材料，由以下重量份数的原料制成：聚乙烯44份、有机硅树脂18份、三元乙丙橡胶12份、陶瓷纤维8份、白炭黑10份、抗菌剂2份、硬脂酸钙5份、相容剂7份、樟脑油1份、聚乙烯蜡3份和松香1份。
其中相容剂为乙烯-醋酸乙烯共聚物；抗菌剂为纳米氧化锌和明矾按重量比2：1混合而成。
一种电力电缆护套材料，由以下步骤制成：
（1）按重量份称取抗菌剂、硬脂酸钙和陶瓷纤维混合均匀；
（2）按重量份称取聚乙烯、有机硅树脂、三元乙丙橡胶送入混炼机中，在130℃下混炼11min，然后再加入步骤（1）中的混合料、白炭黑、相容剂、樟脑油、聚乙烯蜡和松香混炼3min；
（3）将步骤（2）混炼料投入双螺杆挤出机中挤出造粒，所述挤出机的温度设定为150-220℃，其中挤出机各区温度分别为：Ⅰ区150℃，Ⅱ区180℃，Ⅲ区190℃，Ⅳ区210℃，Ⅴ区220℃，机头200℃，粒料经干燥、筛选、包装后即可。
实施例7
一种电力电缆护套材料，由以下重量份数的原料制成：聚乙烯45份、有机硅树脂25份、三元乙丙橡胶8份、陶瓷纤维7份、白炭黑6份、抗菌剂2.5份、硬脂酸钙3份、相容剂6份、樟脑油2份、聚乙烯蜡4份和松香1份。
其中相容剂为马来酸酐接枝聚乙烯；抗菌剂为纳米氧化锌和明矾按重量比2：1混合而成。
一种电力电缆护套材料，由以下步骤制成：
（1）按重量份称取抗菌剂、硬脂酸钙和陶瓷纤维混合均匀；
（2）按重量份称取聚乙烯、有机硅树脂、三元乙丙橡胶送入混炼机中，在120℃下混炼15min，然后再加入步骤（1）中的混合料、白炭黑、相容剂、樟脑油、聚乙烯蜡和松香混炼4min；
（3）将步骤（2）混炼料投入双螺杆挤出机中挤出造粒，所述挤出机的温度设定为150-220℃，其中挤出机各区温度分别为：Ⅰ区150℃，Ⅱ区180℃，Ⅲ区190℃，Ⅳ区210℃，Ⅴ区220℃，机头200℃，粒料经干燥、筛选、包装后即可。
实施例8
一种电力电缆护套材料，由以下重量份数的原料制成：聚乙烯35份、有机硅树脂20份、三元乙丙橡胶9份、陶瓷纤维6份、白炭黑7份、抗菌剂3份、硬脂酸钙4份、相容剂6份、樟脑油3份、聚乙烯蜡5份和松香1份。
其中相容剂为乙烯-醋酸乙烯共聚物；抗菌剂为纳米氧化锌和明矾按重量比1：1混合而成。
一种电力电缆护套材料，由以下步骤制成：
（1）按重量份称取抗菌剂、硬脂酸钙和陶瓷纤维混合均匀；
（2）按重量份称取聚乙烯、有机硅树脂、三元乙丙橡胶送入混炼机中，在130℃下混炼15min，然后再加入步骤（1）中的混合料、白炭黑、相容剂、樟脑油、聚乙烯蜡和松香混炼4min；
（3）将步骤（2）混炼料投入双螺杆挤出机中挤出造粒，所述挤出机的温度设定为150-220℃，其中挤出机各区温度分别为：Ⅰ区150℃，Ⅱ区180℃，Ⅲ区190℃，Ⅳ区210℃，Ⅴ区220℃，机头200℃，粒料经干燥、筛选、包装后即可。
对比例1
对比例1与实施例8基本相同，不同之处在于：去掉原料聚乙烯蜡，其他工艺与实施例8相同。
对比例2
对比例1与实施例8基本相同，不同之处在于：去掉原料聚乙烯蜡和樟脑油，其他工艺与实施例8相同。
性能测试
将实施例1-8和对比例1-2制备的电缆护套材料按照标准制备成试样，进行性能测试，其中耐磨性能采用MZ-4061型磨耗试验机按GB/T1689-1998进行测试，测试结果如表1所示，且本申请1-8的样品在水中、0.5M盐酸以及0.5M氢氧化钠溶液中浸泡15天，材料表面无起泡、裂纹现象，抗腐蚀性能优异。
表1 实施例1-8和对比例1-2性能测试数据
Figure 279263DEST_PATH_IMAGE001
由表1可以看出，本发明制备的电缆护套材料的机械性能优异，拉伸强度为36.1-38.5Mpa，断裂伸长率为287-321%，而且耐磨性好，老化后材料的拉伸强度和断裂伸长率保持率较高，抗老化性能好，说明本发明制备的护套材料机械性能高，耐磨耐老化性能优异，可应用于地下电缆防护。
而对比例1在实施例8的基础上，去掉聚乙烯蜡，对比例2是在实施例8的基础上去掉聚乙烯蜡和樟脑油，结果对比例1和对比例2中的耐磨性大大低于实施例8，说明乙烯蜡和樟脑油能协同增加耐磨性。
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，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (4)

1.一种电力电缆护套材料，其特征在于：由以下重量份数的原料制成：聚乙烯35-45份、有机硅树脂18-25份、三元乙丙橡胶8-12份、陶瓷纤维5-8份、白炭黑6-10份、抗菌剂2-3份、硬脂酸钙3-5份、相容剂6-12份、樟脑油1-3份、聚乙烯蜡3-5份和松香1-2份;
所述抗菌剂为纳米氧化锌和明矾按重量比1-2：1混合而成。
2.根据权利要求1所述的一种电力电缆护套材料，其特征在于：由以下重量份数的原料制成：聚乙烯40份、有机硅树脂20份、三元乙丙橡胶10份、陶瓷纤维6份、白炭黑9份、抗菌剂2.5份、硬脂酸钙4份、相容剂9份、樟脑油2.5份、聚乙烯蜡3.5份和松香1.5份。
3.根据权利要求1所述的一种电力电缆护套材料，其特征在于：所述相容剂为马来酸酐接枝聚乙烯或乙烯-醋酸乙烯共聚物。
4.根据权利要求1所述的一种电力电缆护套材料，其特征在于：由以下步骤制成：
（1）按重量份称取抗菌剂、硬脂酸钙和陶瓷纤维混合均匀；
（2）按重量份称取聚乙烯、有机硅树脂、三元乙丙橡胶送入混炼机中，在120-135℃下混炼10-15min，然后再加入步骤（1）中的混合料、白炭黑、相容剂、樟脑油、聚乙烯蜡和松香混炼3-5min；
（3）将步骤（2）混炼料投入双螺杆挤出机中挤出造粒，所述挤出机的温度设定为150-220℃，粒料经干燥、筛选、包装后即可。
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