CN109920582A - 耐腐蚀防霉变电缆及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种耐腐蚀防霉变电缆及其制备方法，所述耐腐蚀防霉变电缆包括导体部和包裹于所述导体部外表面上的外包部(3)；导体部由多根导线绞合形成，且每根所述导线至少包括线芯(1)和包裹于所述线芯外表面上的线皮(2)；所述外包部至少含有膨胀石墨；所述导体部和所述外包部之间形成有间隙(4)，所述间隙中填充有膨胀石墨；且，所述膨胀石墨由以下步骤制得：1)将石墨和高锰酸钾混合后，置于硫酸中浸泡，制得混合液M1；2)将上述混合液M1过滤后水洗，而后干燥，得到颗粒物M2；3)将颗粒物M2置于温度为800‑1000℃的条件下膨胀，制得膨胀石墨。实现了具有良好的耐腐蚀和防霉变等性能，大大提高其使用寿命的效果。

Description

耐腐蚀防霉变电缆及其制备方法

技术领域

本发明涉及电缆材料领域，具体地，涉及耐腐蚀防霉变电缆及其制备方法。

背景技术

电缆是用以传输电(磁)能、信息和实现电磁能转换的线材，其应用极为广泛，例如，其被广泛应用于电力设备及其传输、通讯和航空航天等领域。因此，也正因其应用范围广泛，使得其使用环境也极为多变，在很多情况下，例如，在用于电力传输时，往往被埋设于地下，因而，也使得其受环境的影响更大，使得其在使用过程中极易出现被腐蚀或是发生霉变等问题。

而一旦其外包部分出现上述问题，则会直接影响到内部导体，从而造成电缆使用性能降低或是报废，严重的情况下会给生产和生活带来极大的不便，甚至是对人员安全造成一定的隐患。

发明内容

基于上述现有技术，本发明的目的在于克服现有技术中常规电缆在环境恶劣的情况下容易出现被腐蚀和霉变，容易给使用带来影响，甚至给人员安全带来隐患等问题，从而提供一种具有良好的耐腐蚀和防霉变等性能，大大提高其使用寿命的耐腐蚀防霉变电缆及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明提供了一种耐腐蚀防霉变电缆，其中，所述耐腐蚀防霉变电缆包括导体部和包裹于所述导体部外表面上的外包部；其中，

所述导体部由多根导线绞合形成，且每根所述导线至少包括线芯和包裹于所述线芯外表面上的线皮；

所述外包部至少含有膨胀石墨；

所述导体部和所述外包部之间形成有间隙，所述间隙中填充有膨胀石墨；且，所述膨胀石墨由以下步骤制得：

1)将石墨和高锰酸钾混合后，置于硫酸中浸泡，制得混合液M1；

2)将上述混合液M1过滤后水洗，而后干燥，得到颗粒物M2；

3)将颗粒物M2置于温度为800-1000℃的条件下膨胀，制得膨胀石墨。

本发明还提供了一种如上述所述的耐腐蚀防霉变电缆的制备方法，其中，所述制备方法包括：

A)将多根导线绞合，形成为导体部；

B)将橡胶材料挤出成型，制得外包部；

C)将外包部套合于所述导体部的外表面上，且所述外包部和所述导体部之间形成有间隙，制得电缆预制体；

D)向所述间隙中填充膨胀石墨，制得耐腐蚀防霉变电缆。

通过上述技术方案，本发明将导体部由多根导线绞合形成，从而使得其具有更好的强度和电力传输等性能，同时使得其中形成一定的缝隙；在此基础上，在导体部和外包部之间形成的间隙中填充膨胀石墨。该膨胀石墨为将石墨先经高锰酸钾和硫酸处理，对其表面进行刻蚀等处理，再将其进行干燥膨胀，从而使得其更易形成疏松多孔结构，使得其具有密集的网络状孔型结构，片层得到了进一步的打开。填充有上述膨胀石墨的电缆在实际使用时能够更好地阻挡腐蚀物质和气体，有效防止其发生腐蚀霉变等问题。

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。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明提供的一种耐腐蚀防霉变电缆的剖视图。

附图标记说明

1-线芯 2-线皮

3-外包部 4-间隙。

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。

在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。

本发明提供了一种耐腐蚀防霉变电缆，其中，如图1所示，所述耐腐蚀防霉变电缆包括导体部和包裹于所述导体部外表面上的外包部3；其中，

所述导体部由多根导线绞合形成，且每根所述导线至少包括线芯1和包裹于所述线芯1外表面上的线皮2；

所述外包部3至少含有膨胀石墨；

所述导体部和所述外包部3之间形成有间隙4，所述间隙4中填充有膨胀石墨；且，所述膨胀石墨由以下步骤制得：

1)将石墨和高锰酸钾混合后，置于硫酸中浸泡，制得混合液M1；

2)将上述混合液M1过滤后水洗，而后干燥，得到颗粒物M2；

3)将颗粒物M2置于温度为800-1000℃的条件下膨胀，制得膨胀石墨。

本发明将导体部由多根导线绞合形成，从而使得其具有更好的强度和电力传输等性能，同时使得其中形成一定的缝隙；在此基础上，在导体部和外包部3之间形成的间隙4中填充膨胀石墨。该膨胀石墨为将石墨先经高锰酸钾和硫酸处理，对其表面进行刻蚀等处理，再将其进行干燥膨胀，从而使得其更易形成疏松多孔结构，使得其具有密集的网络状孔型结构，片层得到了进一步的打开。填充有上述膨胀石墨的电缆在实际使用时能够更好地阻挡腐蚀物质和气体，有效防止其发生腐蚀霉变等问题。

外包部3可以采用本领域常规使用的胶皮材料，当然，在本发明的一种优选的实施方式中，为了使得其能够更好地实现耐腐蚀等性能，能更为有效地隔绝外部腐蚀物质，所述外包部3包括氟橡胶、膨胀石墨、硫化剂、促进剂和防老剂。

进一步优选的实施方式中，所述导线的数量为2-6根。

在本发明的另一优选的实施方式中，所述导线的外径与所述外包部3的内径的长度之比为1:2-4。

上述原料的用量可以在宽的范围内选择，例如，在本发明的一种优选的实施方式中，步骤1)中，相对于10重量份的所述石墨，所述高锰酸钾的用量为2-3重量份。

一种更为优选的实施方式中，为了在节省成本的前提下，使得硫酸能够更好地与石墨接触，步骤1)中，所述硫酸由硫酸的水溶液提供，且所述硫酸的水溶液中硫酸的浓度为40-60体积％；且相对于10g的所述石墨，所述硫酸的水溶液的用量为50-100mL。

步骤1)中混合过程可以采用本领域技术人员能够理解的方式，例如，一种优选的实施方式中，步骤1)中浸泡过程为置于搅拌条件下浸泡，且浸泡时间为1-2h，搅拌速率为150-200r/min。

本发明还提供了一种如上述所述的耐腐蚀防霉变电缆的制备方法，其中，所述制备方法包括：

A)将多根导线绞合，形成为导体部；

B)将橡胶材料挤出成型，制得外包部3；

C)将外包部3套合于所述导体部的外表面上，且所述外包部3和所述导体部之间形成有间隙4，制得电缆预制体；

D)向所述间隙4中填充膨胀石墨，制得耐腐蚀防霉变电缆。

一种优选的实施方式中，所述外包部3的制备方法包括：将氟橡胶、膨胀石墨、硫化剂、促进剂和防老剂混合熔炼，而后顺次经一次硫化和二次硫化后挤出成型，制得外包部3。

上述原料的用量可以在宽的范围内选择，例如，在本发明的一种优选的实施方式中，在所述橡胶材料中，相对于100重量份的所述氟橡胶，所述膨胀石墨的用量为10-30重量份，所述硫化剂的用量为1-5重量份，所述促进剂的用量为2-3重量份，所述防老剂的用量为2-3重量份。

当然，一种更为优选的实施方式中，为了更好地提高外包部3的性能，所述一次硫化的时间为1-2h，硫化温度为130-150℃；二次硫化的时间为18-24h，硫化温度为180-200℃。

进一步优选的实施方式中，步骤D)中，所述间隙4中膨胀石墨的填充率为50-80体积％。

以下将通过实施例对本发明进行详细描述。其中，所述导线为市售外部包有胶皮的导线，硫化剂、促进剂和防老剂为常规市售品。

膨胀石墨为通过以下制备方法制得：

1)将10g石墨和2g高锰酸钾混合后，置于80mL浓度为50体积％的硫酸的水溶液中，并于搅拌速率为150r/min的条件浸泡2h，制得混合液M1；

2)将上述混合液M1过滤后水洗，而后干燥，得到颗粒物M2；

3)将颗粒物M2置于温度为800℃的条件下膨胀，制得膨胀石墨。

实施例1

A)将4根导线绞合，形成为导体部；

B)将100重量份氟橡胶、10重量份膨胀石墨、1重量份硫化剂、2重量份促进剂和2重量份防老剂混合熔炼，而后顺次于130℃的温度下经一次硫化1h，再于180℃二次硫化18h后挤出成型，制得外包部；

C)将外包部套合于所述导体部的外表面上，且所述外包部和所述导体部之间形成有间隙，制得电缆预制体；

D)向所述间隙中填充膨胀石墨(填充率为50体积％)，制得耐腐蚀防霉变电缆A1。

实施例2

A)将4根导线绞合，形成为导体部；

B)将100重量份氟橡胶、30重量份膨胀石墨、5重量份硫化剂、3重量份促进剂和3重量份防老剂混合熔炼，而后顺次于150℃的温度下经一次硫化2h，再于200℃二次硫化24h后挤出成型，制得外包部；

C)将外包部套合于所述导体部的外表面上，且所述外包部和所述导体部之间形成有间隙，制得电缆预制体；

D)向所述间隙中填充膨胀石墨(填充率为80体积％)，制得耐腐蚀防霉变电缆A2。

实施例3

A)将4根导线绞合，形成为导体部；

B)将100重量份氟橡胶、20重量份膨胀石墨、3重量份硫化剂、3重量份促进剂和2重量份防老剂混合熔炼，而后顺次于140℃的温度下经一次硫化2h，再于190℃二次硫化24h后挤出成型，制得外包部；

C)将外包部套合于所述导体部的外表面上，且所述外包部和所述导体部之间形成有间隙，制得电缆预制体；

D)向所述间隙中填充膨胀石墨(填充率为65体积％)，制得耐腐蚀防霉变电缆A3。

实施例4

按照实施例1的制备方法进行制备，不同的是，步骤B)中不使用膨胀石墨，制得耐腐蚀防霉变电缆A4。

实施例5

按照实施例2的制备方法进行制备，不同的是，不经过二次硫化处理过程，制得耐腐蚀防霉变电缆A5。

实施例6

按照实施例3的制备方法进行制备，不同的是，步骤B)中，膨胀石墨的用量为5重量份，制得耐腐蚀防霉变电缆A6。

对比例1

按照实施例1的制备方法进行制备，不同的是，使用普通石墨代替膨胀石墨，制得电缆D1。

对比例2

按照实施例2的制备方法进行制备，不同的是，不在间隙中填充膨胀石墨，制得电缆D2。

对比例3

按照实施例3的制备方法进行制备，不同的是，在间隙中填充膨润土颗粒，制得电缆D3。

测试例

将上述A1-A6和D1-D3置于湿度为85％，温度为40℃的条件下放置30天后，检测其拉伸强度和断裂伸长率，并检测其在30MHz下的屏蔽衰减，得到的结果如表1所示。

将上述A1-A6和D1-D3置于霉菌环境中放置30天，各自取1cm³的外包部，检测其中菌落总数，得到的结果如表2所示。

表1

编号	拉伸强度(MPa)	断裂伸长率(％)	屏蔽衰减(db)
				A1	18.9	650	26
A2	19.2	630	26
				A3	19.3	650	25
A4	15.3	480	32
				A5	16.7	510	29
A6	17.9	590	27
				D1	13.2	430	35
D2	11.2	360	41
				D3	14.1	500	30

表2

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)

1.一种耐腐蚀防霉变电缆，其特征在于，所述耐腐蚀防霉变电缆包括导体部和包裹于所述导体部外表面上的外包部(3)；其中，

所述导体部由多根导线绞合形成，且每根所述导线至少包括线芯(1)和包裹于所述线芯(1)外表面上的线皮(2)；

所述外包部(3)至少含有膨胀石墨；

所述导体部和所述外包部(3)之间形成有间隙(4)，所述间隙(4)中填充有膨胀石墨；且，所述膨胀石墨由以下步骤制得：

1)将石墨和高锰酸钾混合后，置于硫酸中浸泡，制得混合液M1；

2)将上述混合液M1过滤后水洗，而后干燥，得到颗粒物M2；

3)将颗粒物M2置于温度为800-1000℃的条件下膨胀，制得膨胀石墨。

2.根据权利要求1所述的耐腐蚀防霉变电缆，其中，所述外包部(3)包括氟橡胶、膨胀石墨、硫化剂、促进剂和防老剂。

3.根据权利要求1或2所述的耐腐蚀防霉变电缆，其中，所述导线的数量为2-6根；

优选地，所述导线的外径与所述外包部(3)的内径的长度之比为1:2-4。

4.根据权利要求1或2所述的耐腐蚀防霉变电缆，其中，步骤1)中，相对于10重量份的所述石墨，所述高锰酸钾的用量为2-3重量份。

5.根据权利要求4所述的耐腐蚀防霉变电缆，其中，步骤1)中，所述硫酸由硫酸的水溶液提供，且所述硫酸的水溶液中硫酸的浓度为40-60体积％；

相对于10g的所述石墨，所述硫酸的水溶液的用量为50-100mL。

6.根据权利要求1或2所述的耐腐蚀防霉变电缆，其中，步骤1)中浸泡过程为置于搅拌条件下浸泡，且浸泡时间为1-2h，搅拌速率为150-200r/min。

7.一种如权利要求1-6中任意一项所述的耐腐蚀防霉变电缆的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：

A)将多根导线绞合，形成为导体部；

B)将橡胶材料挤出成型，制得外包部(3)；

C)将外包部(3)套合于所述导体部的外表面上，且所述外包部(3)和所述导体部之间形成有间隙(4)，制得电缆预制体；

D)向所述间隙(4)中填充膨胀石墨，制得耐腐蚀防霉变电缆。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其中，所述外包部(3)的制备方法包括：将氟橡胶、膨胀石墨、硫化剂、促进剂和防老剂混合熔炼，而后顺次经一次硫化和二次硫化后挤出成型，制得外包部(3)。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其中，在所述橡胶材料中，相对于100重量份的所述氟橡胶，所述膨胀石墨的用量为10-30重量份，所述硫化剂的用量为1-5重量份，所述促进剂的用量为2-3重量份，所述防老剂的用量为2-3重量份；

优选地，所述一次硫化的时间为1-2h，硫化温度为130-150℃；

二次硫化的时间为18-24h，硫化温度为180-200℃。

10.根据权利要求7所述的制备方法，其中，步骤D)中，所述间隙(4)中膨胀石墨的填充率为50-80体积％。