CN109021318A - 防老化电缆绝缘层及其制备方法 - Google Patents

防老化电缆绝缘层及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种防老化电缆绝缘层及其制备方法，该的制备方法包括：1)将膨胀蛭石、3‑氨丙基三乙氧基硅烷、壳聚糖和乙醇进行混合以制得混合溶液；2)将所述混合溶液、钛酸四丁酯、铋盐和水进行溶剂热反应，然后过滤、煅烧以制得抗老化剂；3)将天然橡胶、聚氯乙烯、六溴环十二烷、羟甲基淀粉、滑石粉、纳米二氧化钛、硅油、硫磺和所述抗老化剂混炼、成型以制得电缆绝缘层。该电缆绝缘层具有优异的抗老化性能，同时该制备方法具有工序简单和原料易得的优点。

Description

防老化电缆绝缘层及其制备方法
技术领域
本发明涉及抗老化剂，具体地，涉及一种防老化电缆绝缘层及其制备方法。
背景技术
电缆主要由以下四部分组成。导电线心：用高电导率材料(铜或铝)制成。根据敷设使用条件对电缆柔软程度的要求，每根线心可能由单根导线或多根导线绞合而成；绝缘层：用作电缆的绝缘材料应当具有高的绝缘电阻，高的击穿电场强度，低的介质损耗和低的介电常数。密封护套：保护绝缘线心免受机械、水分、潮气、化学物品、光等的损伤。对于易受潮的绝缘，一般采用铅或铝挤压密封护套；保护覆盖层：用以保护密封护套免受机械损伤。
现有的绝缘层虽然能够满足现有的需求，但是橡胶绝缘层往往容易老化，进而影响电缆的使用寿命。
发明内容
本发明的目的是提供一种防老化电缆绝缘层及其制备方法，该电缆绝缘层具有优异的抗老化性能，同时该制备方法具有工序简单和原料易得的优点。
为了实现上述目的，本发明提供了一种防老化电缆绝缘层的制备方法，包括：
1)将膨胀蛭石、3-氨丙基三乙氧基硅烷、壳聚糖和乙醇进行混合以制得混合溶液；
2)将混合溶液、钛酸四丁酯、铋盐和水进行溶剂热反应，然后过滤、煅烧以制得抗老化剂；
3)将天然橡胶、聚氯乙烯、六溴环十二烷、羟甲基淀粉、滑石粉、纳米二氧化钛、硅油、硫磺和所述抗老化剂混炼、成型以制得电缆绝缘层。
本发明还提供了一种防老化电缆绝缘层，该于电缆绝缘层的抗老化剂通过上述的制备方法制备而得。
在上述技术方案中，本发明首先是通过膨胀蛭石的吸附功能使得3-氨丙基三乙氧基硅烷对膨胀蛭石进行修饰，然后然后壳聚糖对膨胀蛭石进行包覆；然后钛酸四丁酯、铋盐和水之间进行化学反应进而氢氧化钛/铋的复合材料并在壳聚糖的表面进行沉降，最终通过煅烧形成氧化铋/氧化钛的复合抗老化剂。该抗老化剂能够消除橡胶中的自由基，进而起到抗老化的作用。
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。
本发明提供了一种防老化电缆绝缘层的制备方法，包括：
1)将膨胀蛭石、3-氨丙基三乙氧基硅烷、壳聚糖和乙醇进行混合以制得混合溶液；
2)将混合溶液、钛酸四丁酯、铋盐和水进行溶剂热反应，然后过滤、煅烧以制得抗老化剂；
3)将天然橡胶、聚氯乙烯、六溴环十二烷、羟甲基淀粉、滑石粉、纳米二氧化钛、硅油、硫磺和所述抗老化剂混炼、成型以制得电缆绝缘层。
在本发明的步骤1)中，各物料的用量可以在宽的范围内选择，但是为了进一步提高电缆绝缘层的抗老化效果，优选地，在步骤1)中，膨胀蛭石、3-氨丙基三乙氧基硅烷、壳聚糖和乙醇的重量比为60：3-9：15-20：200-400。
在本发明的步骤1)中，混合的条件可以在宽的范围内选择，但是为了进一步提高电缆绝缘层的抗老化效果，优选地，在步骤1)中，混合满足以下条件：混合温度为40-60℃，混合时间为40-60min。
在本发明的步骤2)中，各物料的用量可以在宽的范围内选择，但是为了进一步提高电缆绝缘层的抗老化效果，优选地，在步骤2)中，混合溶液、钛酸四丁酯、铋盐和水的重量比为100：15-20：0.8-1.2：100-150。
在本发明的步骤2)中，溶剂热反应的条件可以在宽的范围内选择，但是为了进一步提高电缆绝缘层的抗老化效果，优选地，在步骤2)中，溶剂热反应的条件为：反应温度为160-180℃，反应时间为6-10h。
在本发明的步骤2)中，煅烧的条件可以在宽的范围内选择，但是为了进一步提高电缆绝缘层的抗老化效果，优选地，在步骤2)中，煅烧的条件为：煅烧温度为380-400℃，煅烧时间为6-8h。
在本发明的步骤2)中，钛酸四丁酯、铋盐的具体种类可以在宽的范围内选择，但是为了进一步提高电缆绝缘层的抗老化效果，优选地，钛酸四丁酯选自氯化铝、硫酸铝和磷酸铝中的至少一者，铋盐选自氯化铋、硫酸铋和柠檬酸铋中的至少一者。
在本发明的步骤3)中，各物料的用量可以在宽的范围内选择，但是为了进一步提高电缆绝缘层的抗老化效果，优选地，在步骤3)中，所述天然橡胶、聚氯乙烯、六溴环十二烷、羟甲基淀粉、滑石粉、纳米二氧化钛、硅油、硫磺和抗老化剂的重量比为80：30-40：26-30：8-12：20-26：1-1.5：20-28：5-9：2-4。
在本发明的步骤3)中，混炼的条件可以在宽的范围内选择，但是为了进一步提高电缆绝缘层的抗老化效果，在步骤3)中，所述混炼满足以下条件：混炼温度为130-150℃，混炼时间为40-60min。
本发明还提供了一种防老化电缆绝缘层，该于电缆绝缘层的抗老化剂通过上述的制备方法制备而得。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
实施例1
1)将膨胀蛭石、3-氨丙基三乙氧基硅烷、壳聚糖和乙醇按照60：7：17：300的重量比进行混合(混合温度为50℃，混合时间为50min)制得混合溶液；
2)将混合溶液、钛酸四丁酯(氯化铝)、铋盐(氯化铋)和水按照100：18：1：130的重量比进行溶剂热反应(反应温度为170℃，反应时间为8h)，然后过滤、煅烧(煅烧温度为390℃，煅烧时间为7h)以制得抗老化剂A1。
实施例2
1)将膨胀蛭石、3-氨丙基三乙氧基硅烷、壳聚糖和乙醇按照60：3：15：200的重量比进行混合(混合温度为40℃，混合时间为60min)制得混合溶液；
2)将混合溶液、钛酸四丁酯(硫酸铝)、铋盐(硫酸铋)和水按照100：15：0.8：100的重量比进行溶剂热反应(反应温度为160℃，反应时间为10h)，然后过滤、煅烧(煅烧温度为380℃，煅烧时间为8h)以制得抗老化剂A2。
实施例3
1)将膨胀蛭石、3-氨丙基三乙氧基硅烷、壳聚糖和乙醇按照60：9：20：400的重量比进行混合(混合温度为60℃，混合时间为40min)制得混合溶液；
2)将混合溶液、钛酸四丁酯(磷酸铝)、铋盐(柠檬酸铋)和水按照100：20：1.2：150的重量比进行溶剂热反应(反应温度为180℃，反应时间为6h)，然后过滤、煅烧(煅烧温度为400℃，煅烧时间为6h)以制得抗老化剂A3。
应用例1
将天然橡胶、聚氯乙烯、六溴环十二烷、羟甲基淀粉、滑石粉、纳米二氧化钛、硅油、硫磺和上述抗老化剂按照80：35：28：10：23：1.3：24：7：3的重量比于140℃下混炼40min制得电缆绝缘层，然后参照指数是GB/T1701-1989记载的方法检测该电缆绝缘层的抗张强度1，然后将上述电缆绝缘置于500W的紫外灯下照射7天，然后检测抗张强度2，最后计算抗张强度变化率Δ＝(抗张强度1-抗张强度2)/抗张强度1×100％，对照组中未添加抗老化剂，具体结果见表1。
表1
抗老化剂 A1 A2 A3 对照组
Δ/％ 3 2 3 15
其中，LOI低表示材料容易燃烧，一般认为氧指数<22％属于易燃材料，氧指数在22％-27％之间属可燃材料，氧指数>27％属难燃材料。
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)

1.一种防老化电缆绝缘层的制备方法，其特征在于，包括：
1)将膨胀蛭石、3-氨丙基三乙氧基硅烷、壳聚糖和乙醇进行混合以制得混合溶液；
2)将所述混合溶液、钛酸四丁酯、铋盐和水进行溶剂热反应，然后过滤、煅烧以制得抗老化剂；
3)将天然橡胶、聚氯乙烯、六溴环十二烷、羟甲基淀粉、滑石粉、纳米二氧化钛、硅油、硫磺和所述抗老化剂混炼、成型以制得电缆绝缘层。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，在步骤1)中，所述膨胀蛭石、3-氨丙基三乙氧基硅烷、壳聚糖和乙醇的重量比为60：3-9：15-20：200-400。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其中，在步骤1)中，所述混合满足以下条件：混合温度为40-60℃，混合时间为40-60min。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其中，在步骤2)中，所述混合溶液、钛酸四丁酯、铋盐和水的重量比为100：15-20：0.8-1.2：100-150。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其中，在步骤2)中，所述溶剂热反应的条件为：反应温度为160-180℃，反应时间为6-10h。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其中，在步骤2)中，所述煅烧的条件为：煅烧温度为380-400℃，煅烧时间为6-8h。
7.根据权利要求1-6中任意一项所述的制备方法，其中，所述钛酸四丁酯选自氯化铝、硫酸铝和磷酸铝中的至少一者，所述铋盐选自氯化铋、硫酸铋和柠檬酸铋中的至少一者。
8.根据权利要求1-6中任意一项所述的制备方法，其中，在步骤3)中，所述天然橡胶、聚氯乙烯、六溴环十二烷、羟甲基淀粉、滑石粉、纳米二氧化钛、硅油、硫磺和抗老化剂的重量比为80：30-40：26-30：8-12：20-26：1-1.5：20-28：5-9：2-4。
9.根据权利要求1-6中任意一项所述的制备方法，其中，在步骤3)中，所述混炼满足以下条件：混炼温度为130-150℃，混炼时间为40-60min。
10.一种防老化电缆绝缘层，其特征在于，所述防老化电缆绝缘层通过权利要求1-9中任意一项所述的制备方法制备而得。
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