CN111675911B - 一种防覆冰电缆外护套及其制备方法 - Google Patents

一种防覆冰电缆外护套及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种防覆冰电缆外护套及其制备方法，所述防覆冰电缆外护套由如下重量份数的原料制成：氟硅树脂30‑40份、氯乙烯‑丙烯酸酯共聚物20‑30份、顺丁橡胶5‑12份、聚酰亚胺纤维5‑10份、硬脂酸2‑4份、氢氧化镁5‑10份、改性Co3O45‑10份、液体古马隆2‑5份、防老剂1‑2份、硅烷偶联剂0.5‑2份和促进剂1‑3份。本发明所得防覆冰电缆外护套疏水性能优异，强度高，韧性好，防覆冰效果优异。

Description

一种防覆冰电缆外护套及其制备方法
技术领域
本发明涉及电缆技术领域，具体涉及一种防覆冰电缆外护套及其制备方法。
背景技术
架空电缆在遭遇强降雪、冻雨天气的情况下，表面会形成挂霜、覆冰和冰柱，甚至形成较厚度冰套，加大了电缆的自身重量，常常引发绝缘子闪络、线路舞动、倒杆（塔）和线路中断等重大事故，对电网安全产生严重危害。因此，为防止在冰雪、冻雨天气情况下电缆表面结冰，开发一种防覆冰电缆外护套材料具有非常重要的意义。
公告号为CN105390189B的中国专利公开了一种防覆冰电缆，包括由内而外依次设置的芯、屏蔽层和防覆冰层，所述防覆冰层包括以下重量份数的原料：氟硅树脂60～75份，甲基乙烯基硅橡胶20～30份，SiO2-玻璃纤维凝胶10～15份，聚丙烯纤维粉5～8份，纳米SiO2 3～5份，纳米TiO2 4～6份，分散剂0.5～1份，阻燃剂0.5～1.5份，硅烷偶联剂1～2份，防老剂1～2份。该防覆冰电缆具有优异的疏水性能和防覆冰性能，而且绝缘性能优良，抗压强度高，柔韧性好，抗老化，该防覆冰电缆的防覆冰层可以代替电缆中的绝缘层和外面的护套，减少电缆的质量，增加电缆的使用寿命。但是，该专利氟硅树脂和甲基乙烯基硅橡胶疏水性能好，但防覆冰效果一般，尤其是在气温低、水雾冷却的情况下防覆冰效果一般。
公告号为CN103601929B的中国专利申请公开了一种防覆冰电缆绝缘皮及其制备方法，由丁腈胶、二氧化硅、硅烷偶联剂、枝型多聚羧酸、甲苯、硬脂酸、促进剂 TMTD 和防老剂制备而成。与现有技术相比，该发明的防覆冰电缆绝缘皮在生产电缆时直接包在电缆的外部，节约了资源，而且能大幅度提高电缆绝缘皮表面的疏水性，且具有耐污染功能，使输电电缆与冰的附着力降低 70-90％，该发明保证了电缆的安全，同时降低了生产成本。但是，该专利电缆绝缘皮采用丁腈胶制备而成，耐低温性能差，疏水性能以及弹性一般，所得电缆绝缘皮韧性较差。
发明内容
为克服上述缺陷，本发明的目的在于提供一种防覆冰电缆外护套及其制备方法。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种防覆冰电缆外护套，由如下重量份数的原料制成：氟硅树脂30-40份、氯乙烯-丙烯酸酯共聚物20-30份、顺丁橡胶5-12份、聚酰亚胺纤维5-10份、硬脂酸2-4份、氢氧化镁5-10份、改性Co3O4 5-10份、液体古马隆2-5份，防老剂1-2份、硅烷偶联剂0.5-2份和促进剂1-3份。
优选地，所述的改性Co3O4的制备方法包括以下步骤：
将碱式碳酸钴盐2CoCO3·3Co(OH)2·H2O于马弗炉中440-490℃煅烧2-5h，冷却至室温，得到Co3O4薄膜，然后于0.5-1.5wt%的硬脂酸无水乙醇溶液浸泡1-3h，捞出，最后在烘箱中60-80℃条件下干燥12-24h，即得改性Co3O4。
优选地，所述的防老剂为防老剂MB、4010NA或者RD。
优选地，所述的硅烷偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷、氨丙基三乙氧基硅烷、γ-(2，3- 环氧丙氧 ) 丙基三甲氧基硅烷和甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷中一种或几种。
优选地，所述的促进剂为促进剂CZ、DM和TMTD中一种或几种。
上述防覆冰电缆外护套的制备方法，包括以下步骤：
（1）将氟硅树脂、氯乙烯-丙烯酸酯共聚物和顺丁橡胶投入密炼机中进行塑炼，然后依次加入聚酰亚胺纤维、硬脂酸、氢氧化镁、改性Co3O4、液体古马隆和防老剂密炼；
（2）将步骤（1）密炼好的胶料放入开炼机，继续加入硅烷偶联剂和促进剂，用开炼机开炼后，进入挤塑机挤出成型。
本发明的积极有益效果：
1. 本发明氟硅树脂具有优异的疏水性能和防污性，氯乙烯-丙烯酸酯共聚物是氯乙烯和丙烯酸酯二元共聚物，加工性好，抗冲击强度高，防寒性能好，顺丁橡胶耐磨，弹性高，耐寒性好，聚酰亚胺纤维具有耐高低温特性、阻燃，聚酰亚胺纤维、顺丁橡胶、氯乙烯-丙烯酸酯共聚物与氟硅树脂良好交联，所得材料具有优异的耐低温性能、耐环境应力开裂性以及柔韧性，防覆冰效果优异，并可耐酸、碱和有机溶剂，同时改性Co3O4超疏水，在硅烷偶联剂和促进剂的作用下，进一步与橡胶材料交联，提高了材料的疏水性能。本发明各种原料合用，所得防覆冰电缆外护套与水接触角≥155°，滚动角≤7°，疏水性能优异；拉伸强度≥24MPa，拉伸伸长率≥408%，抗撕裂强度≥9.4N/mm，强度高，韧性好；雾凇条件下测试12h，电缆表面无覆冰现象，防覆冰效果优异。
具体实施方式
下面结合一些具体实施方式，对本发明进一步说明。
实施例1
一种防覆冰电缆外护套，由如下重量份数的原料制成：氟硅树脂30份、氯乙烯-丙烯酸酯共聚物20份、顺丁橡胶5份、聚酰亚胺纤维5份、硬脂酸2份、氢氧化镁5份、改性Co3O4 5份、液体古马隆2份，防老剂1份、硅烷偶联剂0.5份和促进剂1份。
所述的改性Co3O4的制备方法包括以下步骤：
将碱式碳酸钴盐2CoCO3·3Co(OH)2·H2O于马弗炉中490℃煅烧3h，冷却至室温，得到Co3O4薄膜，然后于0.5wt%的硬脂酸无水乙醇溶液浸泡2h，捞出，最后在烘箱中60℃条件下干燥24h，即得改性Co3O4。
所述的防老剂为防老剂4010NA。
所述的硅烷偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷。
所述的促进剂为促进剂CZ。
上述防覆冰电缆外护套的制备方法，包括以下步骤：
（1）将氟硅树脂、氯乙烯-丙烯酸酯共聚物和顺丁橡胶投入密炼机中进行塑炼，然后依次加入聚酰亚胺纤维、硬脂酸、氢氧化镁、改性Co3O4、液体古马隆和防老剂密炼；
（2）将步骤（1）密炼好的胶料放入开炼机，继续加入硅烷偶联剂和促进剂，用开炼机开炼后，进入挤塑机挤出成型。
实施例2
一种防覆冰电缆外护套，由如下重量份数的原料制成：氟硅树脂32份、氯乙烯-丙烯酸酯共聚物24份、顺丁橡胶8份、聚酰亚胺纤维7份、硬脂酸3份、氢氧化镁6份、改性Co3O4 6份、液体古马隆2.5份、防老剂1.2份、硅烷偶联剂0.6份和促进剂1.5份。
所述的改性Co3O4的制备方法包括以下步骤：
将碱式碳酸钴盐2CoCO3·3Co(OH)2·H2O于马弗炉中450℃煅烧2h，冷却至室温，得到Co3O4薄膜，然后于1wt%的硬脂酸无水乙醇溶液浸泡2h，捞出，最后在烘箱中70℃条件下干燥12h，即得改性Co3O4。
所述的防老剂为防老剂RD。
所述的硅烷偶联剂为甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷。
所述的促进剂为促进剂DM。
上述防覆冰电缆外护套的制备方法参见实施例1。
实施例3
一种防覆冰电缆外护套，由如下重量份数的原料制成：氟硅树脂34份、氯乙烯-丙烯酸酯共聚物25份、顺丁橡胶10份、聚酰亚胺纤维8份、硬脂酸2.4份、氢氧化镁7.5份、改性Co3O4 7份、液体古马隆3份、防老剂1.5份、硅烷偶联剂1份和促进剂2份。
所述的改性Co3O4的制备方法包括以下步骤：
将碱式碳酸钴盐2CoCO3·3Co(OH)2·H2O于马弗炉中450℃煅烧3h，冷却至室温，得到Co3O4薄膜，然后于1wt%的硬脂酸无水乙醇溶液浸泡1h，捞出，最后在烘箱中80℃条件下干燥24h，即得改性Co3O4。
所述的防老剂为防老剂MB。
所述的硅烷偶联剂为氨丙基三乙氧基硅烷。
所述的促进剂为促进剂CZ。
上述防覆冰电缆外护套的制备方法参见实施例1。
实施例4
一种防覆冰电缆外护套，由如下重量份数的原料制成：氟硅树脂36份、氯乙烯-丙烯酸酯共聚物22份、顺丁橡胶10份、聚酰亚胺纤维8份、硬脂酸3份、氢氧化镁8份、改性Co3O48份、液体古马隆4份、防老剂1.6份、硅烷偶联剂1.5份和促进剂2.5份。
所述的改性Co3O4的制备方法包括以下步骤：
将碱式碳酸钴盐2CoCO3·3Co(OH)2·H2O于马弗炉中450℃煅烧4h，冷却至室温，得到Co3O4薄膜，然后于1.5wt%的硬脂酸无水乙醇溶液浸泡2h，捞出，最后在烘箱中70℃条件下干燥16h，即得改性Co3O4。
所述的防老剂为防老剂MB。
所述的硅烷偶联剂为γ-(2，3- 环氧丙氧 ) 丙基三甲氧基硅烷。
所述的促进剂为促进剂TMTD。
上述防覆冰电缆外护套的制备方法参见实施例1。
实施例5
一种防覆冰电缆外护套，由如下重量份数的原料制成：氟硅树脂38份、氯乙烯-丙烯酸酯共聚物28份、顺丁橡胶11份、聚酰亚胺纤维9份、硬脂酸3.5份、氢氧化镁9份、改性Co3O4 9.5份、液体古马隆4.9份、防老剂1.8份、硅烷偶联剂1.6份和促进剂2.7份。
所述的改性Co3O4的制备方法包括以下步骤：
将碱式碳酸钴盐2CoCO3·3Co(OH)2·H2O于马弗炉中440℃煅烧5h，冷却至室温，得到Co3O4薄膜，然后于0.5wt%的硬脂酸无水乙醇溶液浸泡3h，捞出，最后在烘箱中60℃条件下干燥24h，即得改性Co3O4。
所述的防老剂为防老剂RD。
所述的硅烷偶联剂为氨丙基三乙氧基硅烷。
所述的促进剂为促进剂DM。
上述防覆冰电缆外护套的制备方法参见实施例1。
实施例6
一种防覆冰电缆外护套，由如下重量份数的原料制成：氟硅树脂40份、氯乙烯-丙烯酸酯共聚物30份、顺丁橡胶12份、聚酰亚胺纤维10份、硬脂酸4份、氢氧化镁10份、改性Co3O4 10份、液体古马隆5份、防老剂2份、硅烷偶联剂2份和促进剂3份。
所述的改性Co3O4的制备方法包括以下步骤：
将碱式碳酸钴盐2CoCO3·3Co(OH)2·H2O于马弗炉中460℃煅烧3h，冷却至室温，得到Co3O4薄膜，然后于1wt%的硬脂酸无水乙醇溶液浸泡2h，捞出，最后在烘箱中80℃条件下干燥24h，即得改性Co3O4。
所述的防老剂为防老剂4010NA。
所述的硅烷偶联剂为甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷。
所述的促进剂为促进剂TMTD。
上述防覆冰电缆外护套的制备方法参见实施例1。
对比实施例1
本实施例防覆冰电缆外护套与实施例3基本相同，相同之处不重述，有些不同的是：一种防覆冰电缆外护套，由如下重量份数的原料制成：氟硅树脂34份、氯乙烯-丙烯酸酯共聚物25份、线性低密度聚乙烯10份、聚酰亚胺纤维8份、硬脂酸2.4份、氢氧化镁7.5份、改性Co3O4 7份、液体古马隆3份、防老剂1.5份、硅烷偶联剂1份和促进剂2份。
对比实施例2
本实施例防覆冰电缆外护套与实施例3基本相同，相同之处不重述，有些不同的是：一种防覆冰电缆外护套，由如下重量份数的原料制成：氟硅树脂34份、氯乙烯-丙烯酸酯共聚物25份、顺丁橡胶10份、聚酰亚胺纤维8份、硬脂酸2.4份、氢氧化镁7.5份、纳米TiO2 7份、液体古马隆3份、防老剂1.5份、硅烷偶联剂1份和促进剂2份。
本发明实施例1-6及对比实施例1-2得到的防覆冰电缆外护套的性能检测结果
Figure 159573DEST_PATH_IMAGE001
由表1可知，本发明所得防覆冰电缆外护套与水接触角≥155°，滚动角≤7°，疏水性能优异；拉伸强度≥24MPa，拉伸伸长率≥408%，抗撕裂强度≥9.4N/mm，强度高，韧性好；雾凇条件下测试12h，电缆表面无覆冰现象，防覆冰效果优异。
对比实施例1将顺丁橡胶替换为线性低密度聚乙烯，对比实施例2将改性Co3O4替换为纳米TiO2，所得电缆接触角显著降低，滚动角显著增大，疏水性能显著变差，拉伸强度、拉伸伸长率和抗撕裂强度也降低，而且均出现覆冰现象。

Claims (5)

1.一种防覆冰电缆外护套，其特征在于，由如下重量份数的原料制成：氟硅树脂30-40份、氯乙烯-丙烯酸酯共聚物20-30份、顺丁橡胶5-12份、聚酰亚胺纤维5-10份、硬脂酸2-4份、氢氧化镁5-10份、改性Co3O4 5-10份、液体古马隆2-5份、防老剂1-2份、硅烷偶联剂0.5-2份和促进剂1-3份；
所述的改性Co3O4的制备方法包括以下步骤：
将碱式碳酸钴盐2CoCO3·3Co(OH)2·H2O于马弗炉中440-490℃煅烧2-5h，冷却至室温，得到Co3O4薄膜，然后于0.5-1.5wt%的硬脂酸无水乙醇溶液浸泡1-3h，捞出，最后在烘箱中60-80℃条件下干燥12-24h，即得改性Co3O4。
2.根据权利要求1所述一种防覆冰电缆外护套，其特征在于，所述的防老剂为防老剂MB、4010NA或者RD。
3.根据权利要求1所述一种防覆冰电缆外护套，其特征在于，所述的硅烷偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷、氨丙基三乙氧基硅烷、γ-(2，3- 环氧丙氧 ) 丙基三甲氧基硅烷和甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷中一种或几种。
4.根据权利要求1所述一种防覆冰电缆外护套，其特征在于，所述的促进剂为促进剂CZ、DM和TMTD中一种或几种。
5.一种权利要求1-4任一项所述的防覆冰电缆外护套的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将氟硅树脂、氯乙烯-丙烯酸酯共聚物和顺丁橡胶投入密炼机中进行塑炼，然后依次加入聚酰亚胺纤维、硬脂酸、氢氧化镁、改性Co3O4、液体古马隆和防老剂密炼；
（2）将步骤（1）密炼好的胶料放入开炼机，继续加入硅烷偶联剂和促进剂，用开炼机开炼后，进入挤塑机挤出成型。
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