CN110791044A - 一种船用耐腐蚀阻燃电缆绝缘材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明主要涉及电缆材料加工技术领域，公开了一种船用耐腐蚀阻燃电缆绝缘材料的制备方法，包括：酚醛树脂处理、石墨烯处理、初次混合、二次混合、挤压成型；本发明提供的船用耐腐蚀阻燃电缆绝缘材料的制备方法，不使用有毒化学试剂，在制备和使用过程中能够保障人体健康，更加绿色环保，制备产生的绝缘材料具有较高的强度和耐腐蚀性，能够在使用过程中延缓海水中腐蚀性成分和紫外线对绝缘材料造成的腐蚀和老化，延长绝缘材料的使用寿命，同时绝缘材料具有较高的阻燃性，能够避免绝缘材料在使用过程中发生燃烧，保障船舶及人员的安全，提高船用电缆的安全性。

Description

一种船用耐腐蚀阻燃电缆绝缘材料的制备方法
技术领域
本发明主要涉及电缆材料加工技术领域，尤其涉及一种船用耐腐蚀阻燃电缆绝缘材料的制备方法。
背景技术
电缆通常是由几根或几组导线（每组至少两根）绞合而成的类似绳索的电缆，每组导线之间相互绝缘，并常围绕着一根中心扭成，整个外面包有高度绝缘的覆盖层，多架设在空中或装在地下、水底，用于电讯或电力输送；电缆的包括导体、绝缘层及保护层；其中绝缘层是将绝缘材料按其耐受电压程度的要求，以不同的厚度包复在导体外面而成，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；电缆中常用的绝缘材料有油浸纸、聚氯乙烯、聚乙烯、交联聚乙烯、橡皮等；电缆常以绝缘材料分类，例如油浸纸绝缘电缆、聚氯乙烯电缆、交联聚乙烯电缆等；随着我国科学技术的发展，电缆的使用逐渐从陆地扩大的海面，船舶和航标在使用过程中也需要电缆输送信号和电能，但是电缆在船舶上使用时绝缘材料经常接触海水和日光照射，很容易导致腐蚀和老化，出现断裂和开裂现象，因此使船用电缆的更换频率明显较高，提高了船用成本；并且目前市场上销售的船用电缆还没有较好的阻燃效果，如果在船舶上使用的电缆如果因为故障出现燃烧，将会严重威胁人身安全，因为在船上燃烧后灭活非常困难，因此需要提高电缆的耐腐蚀和阻燃性能，以提高电缆和船舶的使用安全性。
现有专利文件CN102347103A公开了船舶及海洋用硬质乙丙橡胶绝缘仪表电缆及其制造方法，具体公开了船用电缆的绝缘材料为硬质乙丙橡胶制成，虽然具有较好的绝缘性，但是如果绝缘层为硬质绝缘层，出现老化现象后很容易出现开裂，影响电缆的继续使用，并且专利文件中的电缆不具有阻燃效果，使用安全系数较低，因此为了延长电缆的使用寿命，提高船用电缆鹅使用安全性，应该增强电缆的耐腐蚀及阻燃性能。
发明内容
为了弥补已有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种船用耐腐蚀阻燃电缆绝缘材料的制备方法。
一种船用耐腐蚀阻燃电缆绝缘材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）酚醛树脂处理：将酚醛树脂置于加热釜中，以2~3℃/min的速度加热至完全熔融，保温搅拌35~45min，再加入聚对苯二甲酸乙二醇酯，以85~95r/min继续保温搅拌30~40min，再加入聚氨酯树脂，继续搅拌40~50min，使原料进行充分直接，提高酚醛树脂的耐酸碱腐蚀性和柔韧性，延缓绝缘材料出现老化和开裂现象，延长绝缘材料的使用寿命，得处理酚醛树脂；
（2）石墨烯处理：将石墨烯置于反应釜中，加热至86~92℃，保温搅拌25~35min，降至45~55℃，再加入单烷氧基钛酸酯，保温混合搅拌90~120min，再加入甲醇，继续搅拌40~60min，使单烷氧基钛酸酯能够在石墨烯表面紧密结合，对石墨烯表面进行处理，增强石墨烯与高分子材料的结合能力，过滤，得处理石墨烯；
（3）初次混合：将聚氯乙烯、聚乙烯、处理酚醛树脂混合，以3~4℃/min的速度加热至完全熔融，以86~92r/min保温搅拌60~80min，使高分子材料之间充分枝接，提高绝缘材料的耐腐蚀和耐老化性能，提高绝缘材料的柔韧性，避免电缆在折弯过程中使绝缘材料出现断裂，得初次混合料；
（4）二次混合：将玻璃纤维、处理石墨烯、硬脂酸钴加入初次混合料，以78~84 r/min保温搅拌30~40min，能够与高分子材料紧密结合，使绝缘材料便于成型，在使用过程中能够快速散热，提高绝缘材料的强度和抗腐蚀能力，再加入硼酸锌，继续搅拌50~60min，能够提高绝缘材料的阻燃性，避免绝缘材料发生燃烧，保障船舶的安全性，得二次混合料；
（5）挤压成型：将二次混合料置于挤出机中，挤出成型，使绝缘材料结构和强度均匀一致，对电缆起到较好的保护效果，具有较高的安全性能，得船用电缆绝缘材料。
所述步骤（1）的聚对苯二甲酸乙二醇酯，添加量为酚醛树脂重量的14~16%。
所述步骤（1）的聚氨酯树脂，添加量为酚醛树脂重量的7~9%。
所述步骤（2）的单烷氧基钛酸酯，添加量为石墨烯重量的11~13%。
所述步骤（2）的甲醇，添加量为石墨烯重量的2~3倍。
所述步骤（3）的聚氯乙烯、聚乙烯、处理酚醛树脂，添加重量分为聚氯乙烯53~55、聚乙烯40~42、处理酚醛树脂37~39。
所述步骤（4）的玻璃纤维、处理石墨烯、硬脂酸钴，添加总重量为聚氯乙烯重量的26~28%，添加重量分为玻璃纤维34~36、处理石墨烯25~27、硬脂酸钴11~13。
所述步骤（4）的硼酸锌，添加总重量为聚氯乙烯重量的13~15%。
所述步骤（5）的挤出成型，挤出压力为0.6~0.8MPa，挤出速度为26~30m/min。
所述船用耐腐蚀阻燃电缆绝缘材料的制备方法制备得到的船用电缆绝缘材料。
本发明的优点是：本发明提供的船用耐腐蚀阻燃电缆绝缘材料的制备方法，不使用有毒化学试剂，在制备和使用过程中能够保障人体健康，更加绿色环保，制备产生的绝缘材料具有较高的强度和耐腐蚀性，能够在使用过程中延缓海水中腐蚀性成分和紫外线对绝缘材料造成的腐蚀和老化，延长绝缘材料的使用寿命，同时绝缘材料具有较高的阻燃性，能够避免绝缘材料在使用过程中发生燃烧，保障船舶及人员的安全，提高船用电缆的安全性；本申请中先将酚醛树脂充分熔融后再加入聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚氨酯树脂，并进行充分搅拌，使原料进行充分直接，提高酚醛树脂的耐酸碱腐蚀性和柔韧性，延缓绝缘材料出现老化和开裂现象，延长绝缘材料的使用寿命；再向石墨烯中加入单烷氧基钛酸酯和甲醇，并进行充分搅拌混合，使单烷氧基钛酸酯能够在石墨烯表面紧密结合，对石墨烯表面进行处理，增强石墨烯与高分子材料的结合能力；再将聚氯乙烯、聚乙烯、处理酚醛树脂进行混合和高温搅拌熔融，使高分子材料之间充分枝接，提高绝缘材料的耐腐蚀和耐老化性能，提高绝缘材料的柔韧性，避免电缆在折弯过程中使绝缘材料出现断裂；再加入玻璃纤维、处理石墨烯、硬脂酸钴并进行充分搅拌，能够与高分子材料紧密结合，使绝缘材料便于成型，在使用过程中能够快速散热，提高绝缘材料的强度和抗腐蚀能力，再加入硼酸锌，能够提高绝缘材料的阻燃性，避免绝缘材料发生燃烧，保障船舶的安全性；之后进行挤出成型，使绝缘材料结构和强度均匀一致，对电缆起到较好的保护效果，具有较高的安全性能。
附图说明
为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。
附图1为本发明一种船用耐腐蚀阻燃电缆绝缘材料的制备方法的工艺流程图。
具体实施方式
下面用具体实施例说明本发明。
实施例1
一种船用耐腐蚀阻燃电缆绝缘材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）酚醛树脂处理：将酚醛树脂置于加热釜中，以2℃/min的速度加热至完全熔融，保温搅拌35min，再加入聚对苯二甲酸乙二醇酯，添加量为酚醛树脂重量的14%，以85r/min继续保温搅拌30min，再加入聚氨酯树脂，添加量为酚醛树脂重量的7%，继续搅拌40min，使原料进行充分直接，提高酚醛树脂的耐酸碱腐蚀性和柔韧性，延缓绝缘材料出现老化和开裂现象，延长绝缘材料的使用寿命，得处理酚醛树脂；
（2）石墨烯处理：将石墨烯置于反应釜中，加热至86℃，保温搅拌25min，降至45℃，再加入单烷氧基钛酸酯，添加量为石墨烯重量的11%，保温混合搅拌90min，再加入甲醇，添加量为石墨烯重量的2倍，继续搅拌40min，使单烷氧基钛酸酯能够在石墨烯表面紧密结合，对石墨烯表面进行处理，增强石墨烯与高分子材料的结合能力，过滤，得处理石墨烯；
（3）初次混合：将聚氯乙烯、聚乙烯、处理酚醛树脂混合，添加重量分为聚氯乙烯53、聚乙烯40、处理酚醛树脂37，以3℃/min的速度加热至完全熔融，以86r/min保温搅拌60min，使高分子材料之间充分枝接，提高绝缘材料的耐腐蚀和耐老化性能，提高绝缘材料的柔韧性，避免电缆在折弯过程中使绝缘材料出现断裂，得初次混合料；
（4）二次混合：将玻璃纤维、处理石墨烯、硬脂酸钴加入初次混合料，添加总重量为聚氯乙烯重量的26%，添加重量分为玻璃纤维34、处理石墨烯25、硬脂酸钴11，以78r/min保温搅拌30min，能够与高分子材料紧密结合，使绝缘材料便于成型，在使用过程中能够快速散热，提高绝缘材料的强度和抗腐蚀能力，再加入硼酸锌，添加总重量为聚氯乙烯重量的13%，继续搅拌50min，能够提高绝缘材料的阻燃性，避免绝缘材料发生燃烧，保障船舶的安全性，得二次混合料；
（5）挤压成型：将二次混合料置于挤出机中，挤出成型，挤出压力为0.6MPa，挤出速度为26m/min，使绝缘材料结构和强度均匀一致，对电缆起到较好的保护效果，具有较高的安全性能，得船用电缆绝缘材料。
实施例2
一种船用耐腐蚀阻燃电缆绝缘材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）酚醛树脂处理：将酚醛树脂置于加热釜中，以2.5℃/min的速度加热至完全熔融，保温搅拌40min，再加入聚对苯二甲酸乙二醇酯，添加量为酚醛树脂重量的15%，以90r/min继续保温搅拌35min，再加入聚氨酯树脂，添加量为酚醛树脂重量的8%，继续搅拌45min，使原料进行充分直接，提高酚醛树脂的耐酸碱腐蚀性和柔韧性，延缓绝缘材料出现老化和开裂现象，延长绝缘材料的使用寿命，得处理酚醛树脂；
（2）石墨烯处理：将石墨烯置于反应釜中，加热至89℃，保温搅拌30min，降至50℃，再加入单烷氧基钛酸酯，添加量为石墨烯重量的12%，保温混合搅拌105min，再加入甲醇，添加量为石墨烯重量的2.5倍，继续搅拌50min，使单烷氧基钛酸酯能够在石墨烯表面紧密结合，对石墨烯表面进行处理，增强石墨烯与高分子材料的结合能力，过滤，得处理石墨烯；
（3）初次混合：将聚氯乙烯、聚乙烯、处理酚醛树脂混合，添加重量分为聚氯乙烯54、聚乙烯43、处理酚醛树脂38，以3.5℃/min的速度加热至完全熔融，以89r/min保温搅拌70min，使高分子材料之间充分枝接，提高绝缘材料的耐腐蚀和耐老化性能，提高绝缘材料的柔韧性，避免电缆在折弯过程中使绝缘材料出现断裂，得初次混合料；
（4）二次混合：将玻璃纤维、处理石墨烯、硬脂酸钴加入初次混合料，添加总重量为聚氯乙烯重量的27%，添加重量分为玻璃纤维35、处理石墨烯26、硬脂酸钴12，以81r/min保温搅拌35min，能够与高分子材料紧密结合，使绝缘材料便于成型，在使用过程中能够快速散热，提高绝缘材料的强度和抗腐蚀能力，再加入硼酸锌，添加总重量为聚氯乙烯重量的14%，继续搅拌55min，能够提高绝缘材料的阻燃性，避免绝缘材料发生燃烧，保障船舶的安全性，得二次混合料；
（5）挤压成型：将二次混合料置于挤出机中，挤出成型，挤出压力为0.7MPa，挤出速度为28m/min，使绝缘材料结构和强度均匀一致，对电缆起到较好的保护效果，具有较高的安全性能，得船用电缆绝缘材料。
实施例3
一种船用耐腐蚀阻燃电缆绝缘材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）酚醛树脂处理：将酚醛树脂置于加热釜中，以2℃/min的速度加热至完全熔融，保温搅拌35min，再加入聚对苯二甲酸乙二醇酯，添加量为酚醛树脂重量的14%，以85r/min继续保温搅拌30min，再加入聚氨酯树脂，添加量为酚醛树脂重量的7%，继续搅拌40min，使原料进行充分直接，提高酚醛树脂的耐酸碱腐蚀性和柔韧性，延缓绝缘材料出现老化和开裂现象，延长绝缘材料的使用寿命，得处理酚醛树脂；
（2）石墨烯处理：将石墨烯置于反应釜中，加热至86℃，保温搅拌25min，降至45℃，再加入单烷氧基钛酸酯，添加量为石墨烯重量的11%，保温混合搅拌90min，再加入甲醇，添加量为石墨烯重量的2倍，继续搅拌40min，使单烷氧基钛酸酯能够在石墨烯表面紧密结合，对石墨烯表面进行处理，增强石墨烯与高分子材料的结合能力，过滤，得处理石墨烯；
（3）初次混合：将聚氯乙烯、聚乙烯、处理酚醛树脂混合，添加重量分为聚氯乙烯53、聚乙烯40、处理酚醛树脂37，以3℃/min的速度加热至完全熔融，以86r/min保温搅拌60min，使高分子材料之间充分枝接，提高绝缘材料的耐腐蚀和耐老化性能，提高绝缘材料的柔韧性，避免电缆在折弯过程中使绝缘材料出现断裂，得初次混合料；
（4）二次混合：将玻璃纤维、处理石墨烯、硬脂酸钴加入初次混合料，添加总重量为聚氯乙烯重量的26%，添加重量分为玻璃纤维34、处理石墨烯25、硬脂酸钴11，以78r/min保温搅拌30min，能够与高分子材料紧密结合，使绝缘材料便于成型，在使用过程中能够快速散热，提高绝缘材料的强度和抗腐蚀能力，再加入硼酸锌，添加总重量为聚氯乙烯重量的13%，继续搅拌50min，能够提高绝缘材料的阻燃性，避免绝缘材料发生燃烧，保障船舶的安全性，得二次混合料；
（5）挤压成型：将二次混合料置于挤出机中，挤出成型，挤出压力为0.6MPa，挤出速度为26m/min，使绝缘材料结构和强度均匀一致，对电缆起到较好的保护效果，具有较高的安全性能，得船用电缆绝缘材料。
电缆绝缘材料的性能参数：
随机选择实施例和对照组的电缆绝缘材料适量段，厚度为3.4mm，外径为25mm，每段长度为10cm，按照国标GB/T17557-1998《船用电力电缆绝缘材料》中的PVC/A的标准对各组电缆绝缘材料进行检测，并按照国家标准GB5454-85检测各组的氧指数，每个试验重复3次，结果取平均值，分别将各组电缆绝缘材料的性能参数见表1。
表1：电缆绝缘材料的性能参数
注：“—”表示没有相关标准的具体规定。
从表1的结果表明，实施例的船用耐腐蚀阻燃电缆绝缘材料的制备方法，性能指标完全符合国家标准，说明本发明提供的船用耐腐蚀阻燃电缆绝缘材料的制备方法具有很好的实用性。

Claims (10)

1.一种船用耐腐蚀阻燃电缆绝缘材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）酚醛树脂处理：将酚醛树脂置于加热釜中，以2~3℃/min的速度加热至完全熔融，保温搅拌35~45min，再加入聚对苯二甲酸乙二醇酯，以85~95r/min继续保温搅拌30~40min，再加入聚氨酯树脂，继续搅拌40~50min，得处理酚醛树脂；
（2）石墨烯处理：将石墨烯置于反应釜中，加热至86~92℃，保温搅拌25~35min，降至45~55℃，再加入单烷氧基钛酸酯，保温混合搅拌90~120min，再加入甲醇，继续搅拌40~60min，过滤，得处理石墨烯；
（3）初次混合：将聚氯乙烯、聚乙烯、处理酚醛树脂混合，以3~4℃/min的速度加热至完全熔融，以86~92r/min保温搅拌60~80min，得初次混合料；
（4）二次混合：将玻璃纤维、处理石墨烯、硬脂酸钴加入初次混合料，以78~84 r/min保温搅拌30~40min，再加入硼酸锌，继续搅拌50~60min，得二次混合料；
（5）挤压成型：将二次混合料置于挤出机中，挤出成型，得船用电缆绝缘材料。
2.根据权利要求1所述船用耐腐蚀阻燃电缆绝缘材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）的聚对苯二甲酸乙二醇酯，添加量为酚醛树脂重量的14~16%。
3.根据权利要求1所述船用耐腐蚀阻燃电缆绝缘材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）的聚氨酯树脂，添加量为酚醛树脂重量的7~9%。
4.根据权利要求1所述船用耐腐蚀阻燃电缆绝缘材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）的单烷氧基钛酸酯，添加量为石墨烯重量的11~13%。
5.根据权利要求1所述船用耐腐蚀阻燃电缆绝缘材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）的甲醇，添加量为石墨烯重量的2~3倍。
6.根据权利要求1所述船用耐腐蚀阻燃电缆绝缘材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）的聚氯乙烯、聚乙烯、处理酚醛树脂，添加重量分为聚氯乙烯53~55、聚乙烯40~42、处理酚醛树脂37~39。
7.根据权利要求1所述船用耐腐蚀阻燃电缆绝缘材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（4）的玻璃纤维、处理石墨烯、硬脂酸钴，添加总重量为聚氯乙烯重量的26~28%，添加重量分为玻璃纤维34~36、处理石墨烯25~27、硬脂酸钴11~13。
8.根据权利要求1所述船用耐腐蚀阻燃电缆绝缘材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（4）的硼酸锌，添加总重量为聚氯乙烯重量的13~15%。
9.根据权利要求1所述船用耐腐蚀阻燃电缆绝缘材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（5）的挤出成型，挤出压力为0.6~0.8MPa，挤出速度为26~30m/min。
10.一种权利要求1~9任一项所述船用耐腐蚀阻燃电缆绝缘材料的制备方法制备得到的船用电缆绝缘材料。
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王文广: "《"十三五"普通高等教育本科规划教材 聚合物改性原理》", 31 March 2018, 北京：中国轻工业出版社 *

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