CN109054227B - 一种铁路信号电缆绝缘层的生产工艺 - Google Patents

一种铁路信号电缆绝缘层的生产工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种铁路信号电缆绝缘层的生产工艺，涉及信号电缆领域；将纳米二氧化钛改性聚氯乙烯、二丁基羟基甲苯、刚玉改性聚碳酸酯和异戊橡胶混合均匀，用高速搅拌机搅拌，再放入碱式碳酸铜的氰化钾溶液中搅拌，离心，干燥后加入氯化钙溶液中，在水浴中加入叔丁基‑4‑羟基茴香醚、过氧化二异丙苯、醋酸‑硝酸纤维素和2‑甲基丙烯酸甲酯搅拌，最后加入硼纤维、纳米氧化铝和甲基丙烯酸甲酯‑丙烯酸正丁酯‑烯丙基磺酸钠，球磨，放入芝麻油饱和蒸汽压中熏蒸，送入挤出机中挤出成型；制备的绝缘层强度高、抗老化性能好，耐腐蚀性好，使用寿命更长。

Description

一种铁路信号电缆绝缘层的生产工艺
技术领域：
本发明涉及信号电缆领域，具体涉及一种铁路信号电缆绝缘层的生产工艺。
背景技术：
信号电缆是一种信号传输工具。一般信号电缆传输的信号很小，为了避免信号受到干扰，信号电缆外面有一层屏蔽层，包裹的导体的屏蔽层，一般为导电布，编织铜网或铜泊(铝)，屏蔽层需要接地，外来的干扰信号可被该层导入大地，避免干扰信号进入内层导体干扰同时降低传输信号的损耗。
铁路信号电缆同时兼有上宽带网、IPTV、传输电话、传真、可视电话、防盗报警等多种信号功能，随着智能大楼、计算机产业化和信息高速公路工程的快速发展，人们更加对办公信息化和家庭信息化的需求和依赖，对金属线缆的需求将日益高涨，是金属线缆的发展方向。
铁路现场信号设备使用了大量的信号电缆，信号电缆会发生机械老化、热老化、电老化，积累到一定程度会引起局部放电，降低电缆绝缘性能，信号电缆对地绝缘性能下降或失效时将导致信号设备故障，进而可能引发安全事故。因此，如何开发一种高强度、抗老化性能好的绝缘层，成为信号电缆发展的重要问题。
发明内容：
本发明所要解决的技术问题在于提供一种铁路信号电缆绝缘层的生产工艺，制备的绝缘层强度高、抗老化性能好，耐腐蚀性好，使用寿命更长。
本发明所要解决的技术问题采用以下的技术方案来实现：
一种铁路信号电缆绝缘层的生产工艺，包括以下步骤：
(1)将纳米二氧化钛改性聚氯乙烯、二丁基羟基甲苯、刚玉改性聚碳酸酯和异戊橡胶混合均匀，放入高速搅拌机中在600-800r/min转速下搅拌40-60min，将混合物加入混合物重量20-30倍、质量浓度为3-6％的碱式碳酸铜的氰化钾溶液中，在150-200r/min转速下搅拌2-3h，离心，将沉淀物用去离子水清洗，放入干燥箱中干燥；
(2)将上述步骤干燥后的混合物溶于混合物重量30-50倍、质量浓度为10-13％的氯化钙溶液中，并将溶液置于35-45℃水浴中，待溶液温度升高到水浴温度时，保温10min，以100-120r/min转速搅拌溶液，并向溶液中加入叔丁基-4-羟基茴香醚、过氧化二异丙苯、醋酸-硝酸纤维素和2-甲基丙烯酸甲酯，加入后将转速提高到200-250r/min，搅拌30-40min，离心，将沉淀物用去离子水抽滤清洗3次；
(3)向上述步骤制备的混合物中加入硼纤维、纳米氧化铝和甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸正丁酯-烯丙基磺酸钠，混合均匀后在300-400r/min转速下干法球磨40-50min，球磨后过180目和240目筛，选取两次筛分中间粒度的混合物，将混合物放入芝麻油饱和蒸汽压中熏蒸40-50min，冷却后将混合物溶于乙醇中减压浓缩回收乙醇和芝麻油；
(4)将上述步骤制备的混合物送入挤出机中挤出成型。
所述纳米二氧化钛改性聚氯乙烯的制备方法为：
(1)将纳米二氧化钛加入氯化钠溶液中，以50-80r/min转速搅拌溶液，向溶液中加入正负极材料并接通电源对溶液进行电解，当沉淀停止生成时结束电解，制得碱增强纳米二氧化钛；
(2)将碱增强纳米二氧化钛和聚氯乙烯混合均匀，加入混合物重量10-15倍的乙醇中，在80-85℃下回流2-3h，冷却后减压浓缩回收乙醇，将沉淀物干燥，制得纳米二氧化钛改性聚氯乙烯。
所述氯化钠的质量浓度为5-6％，纳米二氧化钛与氯化钠的质量比为10-12：1，碱增强纳米二氧化钛和聚氯乙烯的质量比为3：7。
所述刚玉改性聚碳酸酯的制备方法为：将刚玉加入甘露醇溶液中，在20KHz、150W下超声15min，然后向溶液中加入聚碳酸酯，继续超声20min，将溶液移入反应釜中，在130-150℃下反应6-8h，冷却后离心，将沉淀物用去离子水清洗3-5次，干燥，制得刚玉改性聚碳酸酯。
所述甘露醇的质量浓度为12-15％，刚玉与聚碳酸酯的质量比为1：13-15。
各原料按照以下重量份数组成：纳米二氧化钛改性聚氯乙烯150-180份、二丁基羟基甲苯80-100份、刚玉改性聚碳酸酯60-90份、异戊橡胶30-60份、硼纤维10-30份、纳米氧化铝15-30份、叔丁基-4-羟基茴香醚20-45份、过氧化二异丙苯12-20份、醋酸-硝酸纤维素4-10份、2-甲基丙烯酸甲酯5-15份、甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸正丁酯-烯丙基磺酸钠15-30份。
本发明提供了一种铁路信号电缆绝缘层的生产工艺，其有益效果为：
(1)将纳米二氧化钛改性聚氯乙烯、二丁基羟基甲苯、刚玉改性聚碳酸酯和异戊橡胶混合放入高速搅拌机搅拌均匀细化粒径后，放入碱式碳酸铜的氰化钾溶液中，能够降低原材料的脆性，增加韧性，再在氯化钙溶液的水浴环境中加入叔丁基-4-羟基茴香醚、过氧化二异丙苯、醋酸-硝酸纤维素和2-甲基丙烯酸甲酯，能够使原材料发生快速交联，增加原材料的分子间结合力，有利于成型后增加绝缘层的强度，最后加入硼纤维、纳米氧化铝和甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸正丁酯-烯丙基磺酸钠，不仅增加原材料的结合强度，而且增加原材料的耐腐蚀性，用芝麻油饱和蒸气压熏蒸，能够增加原料的硬度和强度，同时增加原料的流变性，易于加工成任意形状且容易脱模。
(2)纳米二氧化钛改性聚氯乙烯能够增强聚氯乙烯的强度，增加聚氯乙烯的极性，使其易于和其它原料结合，且增加原料的分散性，氯化钠溶液电解后生成氢氧化钠沉淀，沉淀能够均匀包覆在二氧化钛表面，形成很薄的一层包覆层，使其易于和聚氯乙烯连接。
(3)刚玉改性聚碳酸酯能够增加聚碳酸酯的硬度、耐腐蚀性和耐紫外光特性，使聚碳酸酯耐酸碱，在紫外光照射下能够保持性质不变，甘露醇能够促使刚玉和聚碳酸酯接枝，加快改性速率。
具体实施方式：
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。
实施例1：
一种铁路信号电缆绝缘层的生产工艺，包括以下步骤：
(1)将150份纳米二氧化钛改性聚氯乙烯、80份二丁基羟基甲苯、60份刚玉改性聚碳酸酯和30份异戊橡胶混合均匀，放入高速搅拌机中在600r/min转速下搅拌40min，将混合物加入混合物重量20倍、质量浓度为3％的碱式碳酸铜的氰化钾溶液中，在150r/min转速下搅拌2h，离心，将沉淀物用去离子水清洗，放入干燥箱中干燥；
(2)将上述步骤干燥后的混合物溶于混合物重量30倍、质量浓度为10％的氯化钙溶液中，并将溶液置于35℃水浴中，待溶液温度升高到水浴温度时，保温10min，以100r/min转速搅拌溶液，并向溶液中加入20份叔丁基-4-羟基茴香醚、12份过氧化二异丙苯、4份醋酸-硝酸纤维素和5份2-甲基丙烯酸甲酯，加入后将转速提高到200r/min，搅拌30min，离心，将沉淀物用去离子水抽滤清洗3次；
(3)向上述步骤制备的混合物中加入10份硼纤维、15份纳米氧化铝和15份甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸正丁酯-烯丙基磺酸钠，混合均匀后在300r/min转速下干法球磨40min，球磨后过180目和240目筛，选取两次筛分中间粒度的混合物，将混合物放入芝麻油饱和蒸汽压中熏蒸40min，冷却后将混合物溶于乙醇中减压浓缩回收乙醇和芝麻油；
(4)将上述步骤制备的混合物送入挤出机中挤出成型。
实施例2：
一种铁路信号电缆绝缘层的生产工艺，包括以下步骤：
(1)将180份纳米二氧化钛改性聚氯乙烯、100份二丁基羟基甲苯、90份刚玉改性聚碳酸酯和60份异戊橡胶混合均匀，放入高速搅拌机中在800r/min转速下搅拌60min，将混合物加入混合物重量30倍、质量浓度为6％的碱式碳酸铜的氰化钾溶液中，在200r/min转速下搅拌3h，离心，将沉淀物用去离子水清洗，放入干燥箱中干燥；
(2)将上述步骤干燥后的混合物溶于混合物重量50倍、质量浓度为13％的氯化钙溶液中，并将溶液置于45℃水浴中，待溶液温度升高到水浴温度时，保温10min，以120r/min转速搅拌溶液，并向溶液中加入45份叔丁基-4-羟基茴香醚、20份过氧化二异丙苯、10份醋酸-硝酸纤维素和15份2-甲基丙烯酸甲酯，加入后将转速提高到250r/min，搅拌40min，离心，将沉淀物用去离子水抽滤清洗3次；
(3)向上述步骤制备的混合物中加入30份硼纤维、30份纳米氧化铝和30份甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸正丁酯-烯丙基磺酸钠，混合均匀后在400r/min转速下干法球磨50min，球磨后过180目和240目筛，选取两次筛分中间粒度的混合物，将混合物放入芝麻油饱和蒸汽压中熏蒸50min，冷却后将混合物溶于乙醇中减压浓缩回收乙醇和芝麻油；
(4)将上述步骤制备的混合物送入挤出机中挤出成型。
所述纳米二氧化钛改性聚氯乙烯的制备方法为：
(1)将纳米二氧化钛加入氯化钠溶液中，以80r/min转速搅拌溶液，向溶液中加入正负极材料并接通电源对溶液进行电解，当沉淀停止生成时结束电解，制得碱增强纳米二氧化钛；
(2)将碱增强纳米二氧化钛和聚氯乙烯混合均匀，加入混合物重量15倍的乙醇中，在85℃下回流3h，冷却后减压浓缩回收乙醇，将沉淀物干燥，制得纳米二氧化钛改性聚氯乙烯。
所述氯化钠的质量浓度为6％，纳米二氧化钛与氯化钠的质量比为12：1，碱增强纳米二氧化钛和聚氯乙烯的质量比为3：7。
实施例3：
一种铁路信号电缆绝缘层的生产工艺，包括以下步骤：
(1)将160份纳米二氧化钛改性聚氯乙烯、90份二丁基羟基甲苯、70份刚玉改性聚碳酸酯和40份异戊橡胶混合均匀，放入高速搅拌机中在700r/min转速下搅拌50min，将混合物加入混合物重量25倍、质量浓度为4％的碱式碳酸铜的氰化钾溶液中，在170r/min转速下搅拌3h，离心，将沉淀物用去离子水清洗，放入干燥箱中干燥；
(2)将上述步骤干燥后的混合物溶于混合物重量40倍、质量浓度为12％的氯化钙溶液中，并将溶液置于40℃水浴中，待溶液温度升高到水浴温度时，保温10min，以110r/min转速搅拌溶液，并向溶液中加入35份叔丁基-4-羟基茴香醚、14份过氧化二异丙苯、6份醋酸-硝酸纤维素和10份2-甲基丙烯酸甲酯，加入后将转速提高到220r/min，搅拌35min，离心，将沉淀物用去离子水抽滤清洗3次；
(3)向上述步骤制备的混合物中加入20份硼纤维、20份纳米氧化铝和20份甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸正丁酯-烯丙基磺酸钠，混合均匀后在350r/min转速下干法球磨45min，球磨后过180目和240目筛，选取两次筛分中间粒度的混合物，将混合物放入芝麻油饱和蒸汽压中熏蒸50min，冷却后将混合物溶于乙醇中减压浓缩回收乙醇和芝麻油；
(4)将上述步骤制备的混合物送入挤出机中挤出成型。
所述刚玉改性聚碳酸酯的制备方法为：将刚玉加入甘露醇溶液中，在20KHz、150W下超声15min，然后向溶液中加入聚碳酸酯，继续超声20min，将溶液移入反应釜中，在150℃下反应8h，冷却后离心，将沉淀物用去离子水清洗5次，干燥，制得刚玉改性聚碳酸酯。
所述甘露醇的质量浓度为15％，刚玉与聚碳酸酯的质量比为1：15。
实施例4：
一种铁路信号电缆绝缘层的生产工艺，包括以下步骤：
(1)将170份纳米二氧化钛改性聚氯乙烯、95份二丁基羟基甲苯、85份刚玉改性聚碳酸酯和50份异戊橡胶混合均匀，放入高速搅拌机中在750r/min转速下搅拌45min，将混合物加入混合物重量30倍、质量浓度为5％的碱式碳酸铜的氰化钾溶液中，在180r/min转速下搅拌2h，离心，将沉淀物用去离子水清洗，放入干燥箱中干燥；
(2)将上述步骤干燥后的混合物溶于混合物重量45倍、质量浓度为12％的氯化钙溶液中，并将溶液置于40℃水浴中，待溶液温度升高到水浴温度时，保温10min，以110r/min转速搅拌溶液，并向溶液中加入40份叔丁基-4-羟基茴香醚、18份过氧化二异丙苯、8份醋酸-硝酸纤维素和10份2-甲基丙烯酸甲酯，加入后将转速提高到220r/min，搅拌35min，离心，将沉淀物用去离子水抽滤清洗3次；
(3)向上述步骤制备的混合物中加入25份硼纤维、25份纳米氧化铝和25份甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸正丁酯-烯丙基磺酸钠，混合均匀后在350r/min转速下干法球磨45min，球磨后过180目和240目筛，选取两次筛分中间粒度的混合物，将混合物放入芝麻油饱和蒸汽压中熏蒸45min，冷却后将混合物溶于乙醇中减压浓缩回收乙醇和芝麻油；
(4)将上述步骤制备的混合物送入挤出机中挤出成型。
所述纳米二氧化钛改性聚氯乙烯的制备方法为：
(1)将纳米二氧化钛加入氯化钠溶液中，以50r/min转速搅拌溶液，向溶液中加入正负极材料并接通电源对溶液进行电解，当沉淀停止生成时结束电解，制得碱增强纳米二氧化钛；
(2)将碱增强纳米二氧化钛和聚氯乙烯混合均匀，加入混合物重量10倍的乙醇中，在80℃下回流2h，冷却后减压浓缩回收乙醇，将沉淀物干燥，制得纳米二氧化钛改性聚氯乙烯。
所述氯化钠的质量浓度为5％，纳米二氧化钛与氯化钠的质量比为10：1，碱增强纳米二氧化钛和聚氯乙烯的质量比为3：7。
所述刚玉改性聚碳酸酯的制备方法为：将刚玉加入甘露醇溶液中，在20KHz、150W下超声15min，然后向溶液中加入聚碳酸酯，继续超声20min，将溶液移入反应釜中，在130℃下反应6h，冷却后离心，将沉淀物用去离子水清洗3次，干燥，制得刚玉改性聚碳酸酯。
所述甘露醇的质量浓度为12％，刚玉与聚碳酸酯的质量比为1：13。
对比例：
一种铁路信号电缆绝缘层的生产工艺，包括以下步骤：
(1)将80份二丁基羟基甲苯、60份聚碳酸酯和30份异戊橡胶混合均匀，放入高速搅拌机中在600r/min转速下搅拌40min；
(2)将上述步骤混合物溶于水中，并将溶液置于35℃水浴中，待溶液温度升高到水浴温度时，保温10min，以100r/min转速搅拌溶液，并向溶液中加入20份叔丁基-4-羟基茴香醚、12份过氧化二异丙苯、4份醋酸-硝酸纤维素和5份2-甲基丙烯酸甲酯，加入后将转速提高到200r/min，搅拌30min，离心，将沉淀物用去离子水抽滤清洗3次；
(3)向上述步骤制备的混合物中加入10份硼纤维、15份纳米氧化铝和15份甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸正丁酯-烯丙基磺酸钠，混合均匀后在300r/min转速下干法球磨40min，球磨后过180目和240目筛，选取两次筛分中间粒度的混合物；
(4)将上述步骤制备的混合物送入挤出机中挤出成型。
对以上各实施例和对比例制备的铁路信号电缆绝缘层进行各项力学性能检测，结果如下：
抗压强度(MPa) 抗弯强度(MPa) 疲劳强度(MPa)
实施例1 34.5 75.7 15.2
实施例2 34.6 75.8 15.3
实施例3 34.6 75.9 15.3
实施例4 34.6 75.9 15.4
对比例 16.2 41.4 7.2
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种铁路信号电缆绝缘层的生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将纳米二氧化钛改性聚氯乙烯、二丁基羟基甲苯、刚玉改性聚碳酸酯和异戊橡胶混合均匀，放入高速搅拌机中在600-800r/min转速下搅拌40-60min，将混合物加入混合物重量20-30倍、质量浓度为3-6％的碱式碳酸铜的氰化钾溶液中，在150-200r/min转速下搅拌2-3h，离心，将沉淀物用去离子水清洗，放入干燥箱中干燥；
(2)将上述步骤(1)干燥后的混合物溶于混合物重量30-50倍、质量浓度为10-13％的氯化钙溶液中，并将溶液置于35-45℃水浴中，待溶液温度升高到水浴温度时，保温10min，以100-120r/min转速搅拌溶液，并向溶液中加入叔丁基-4-羟基茴香醚、过氧化二异丙苯、醋酸-硝酸纤维素和2-甲基丙烯酸甲酯，加入后将转速提高到200-250r/min，搅拌30-40min，离心，将沉淀物用去离子水抽滤清洗3次；
(3)向上述步骤(2)制备的混合物中加入硼纤维、纳米氧化铝和甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸正丁酯-烯丙基磺酸钠，混合均匀后在300-400r/min转速下干法球磨40-50min，球磨后过180目和240目筛，选取两次筛分中间粒度的混合物，将混合物放入芝麻油饱和蒸汽压中熏蒸40-50min，冷却后将混合物溶于乙醇中减压浓缩回收乙醇和芝麻油；
(4)将上述步骤(3)制备的混合物送入挤出机中挤出成型。
2.根据权利要求1所述的铁路信号电缆绝缘层的生产工艺，其特征在于，所述纳米二氧化钛改性聚氯乙烯的制备方法为：
(1)将纳米二氧化钛加入氯化钠溶液中，以50-80r/min转速搅拌溶液，向溶液中加入正负极材料并接通电源对溶液进行电解，当沉淀停止生成时结束电解，制得碱增强纳米二氧化钛；
(2)将碱增强纳米二氧化钛和聚氯乙烯混合均匀，加入混合物重量10-15倍的乙醇中，在80-85℃下回流2-3h，冷却后减压浓缩回收乙醇，将沉淀物干燥，制得纳米二氧化钛改性聚氯乙烯。
3.根据权利要求2所述的铁路信号电缆绝缘层的生产工艺，其特征在于，所述氯化钠的质量浓度为5-6％，纳米二氧化钛与氯化钠的质量比为10-12：1，碱增强纳米二氧化钛和聚氯乙烯的质量比为3：7。
4.根据权利要求1所述的铁路信号电缆绝缘层的生产工艺，其特征在于，所述刚玉改性聚碳酸酯的制备方法为：将刚玉加入甘露醇溶液中，在20KHz、150W下超声15min，然后向溶液中加入聚碳酸酯，继续超声20min，将溶液移入反应釜中，在130-150℃下反应6-8h，冷却后离心，将沉淀物用去离子水清洗3-5次，干燥，制得刚玉改性聚碳酸酯。
5.根据权利要求4所述的铁路信号电缆绝缘层的生产工艺，其特征在于，所述甘露醇的质量浓度为12-15％，刚玉与聚碳酸酯的质量比为1：13-15。
6.根据权利要求1所述的铁路信号电缆绝缘层的生产工艺，其特征在于，各原料按照以下重量份数组成：纳米二氧化钛改性聚氯乙烯150-180份、二丁基羟基甲苯80-100份、刚玉改性聚碳酸酯60-90份、异戊橡胶30-60份、硼纤维10-30份、纳米氧化铝15-30份、叔丁基-4-羟基茴香醚20-45份、过氧化二异丙苯12-20份、醋酸-硝酸纤维素4-10份、2-甲基丙烯酸甲酯5-15份、甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸正丁酯-烯丙基磺酸钠15-30份。
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