CN113314262A - 一种钢丝编织结构电缆材料及其制备方法 - Google Patents

一种钢丝编织结构电缆材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于电缆材料技术领域，尤其是一种钢丝编织结构电缆材料及其制备方法，解决了现有技术中钢丝编织结构电缆材料阻燃性能不佳，尤其是在煤矿使用的电缆，其对电缆的阻燃性能要求更高，若电缆阻燃性能不强，极易因电缆起火引起火灾，严重威胁地下采矿作业的工人生命安全问题，所述钢丝编织结构电缆材料，从外到内，分别包括外护层、隔氧层、钢丝编织层、内垫层和中心导体。本发明制得的电缆材料结构紧密，通过设置钢丝结构层大大提高了电缆材料的防腐蚀性能、抗拉性能和抗机械冲击性能，其弹性高，工作性能稳定；本发明通过各层之间的组合设置，能够赋予电缆材料良好的电绝缘、热绝缘、防火、抗老化性等性能。

Description

一种钢丝编织结构电缆材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及电缆材料技术领域，尤其涉及一种钢丝编织结构电缆材料及其制备方法。
背景技术
电线电缆是输送电能、传送信息和制造各种电机、电器、仪表、汽车、机床等设备所不可缺少的基础器材，是电气化、信息化社会中必要的基础产品。2012年，我国超过美国成为全球第一大电线电缆生产国，行业产值在电工电器行业中仅次于汽车行业。作为重要的基础性产业，电线电缆行业被喻为国民经济的“血管”和“神经”，在我国国民经济中占有很重要的地位，肩负着为各行各业国民经济支柱行业配套的职能。
现在的钢丝编织铠装仪器电缆是采用细低碳镀锌钢丝高密度编织铠装，需要有一内垫层，这样在内垫层和外护层之间的铠装钢丝形成空间，要达到高阻燃还需要绕包或挤包隔氧层。现有的钢丝编织结构电缆材料阻燃性能不佳，尤其是在煤矿使用的电缆，其对电缆的阻燃性能要求更高，若电缆阻燃性能不强，极易因电缆起火引起火灾，严重威胁地下采矿作业的工人生命安全。基于上述陈述，本发明提出了一种钢丝编织结构电缆材料及其制备方法。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中钢丝编织结构电缆材料阻燃性能不佳，尤其是在煤矿使用的电缆，其对电缆的阻燃性能要求更高，若电缆阻燃性能不强，极易因电缆起火引起火灾，严重威胁地下采矿作业的工人生命安全的问题，而提出的一种钢丝编织结构电缆材料及其制备方法。
一种钢丝编织结构电缆材料，其从外到内，分别包括外护层、隔氧层、钢丝编织层、内垫层和中心导体；
所述外护层由丁苯橡胶、硅橡胶、白炭黑、硼酸锌、过氧化二异丙苯和二苯胺混合挤出制得；
所述隔氧层由聚四氟乙烯、玻璃纤维、云母粉、硼酸锌和相容改性剂混合挤出后，辐照交联制得；
所述钢丝编织层为直径6.5mm的镀锌钢丝编织成的菱形网状结构；
所述内垫层由三元乙丙橡胶、聚氯乙烯、玄武岩纤维、碳纤维和3,5-二叔丁基-4-羟基苄基膦酸双十八酯混合挤出制得；
所述中心导体为绞合铜导体，其由3-5根直径为1.8-2.5mm的软铜导体绞合组成。
优选的，所述外护层中各原料的重量份为丁苯橡胶35-55份、硅橡胶20-30份、白炭黑18-25份、硼酸锌2-3份、过氧化二异丙苯1-3份、二苯胺2-4份。
优选的，所述隔氧层中各原料的重量份为聚四氟乙烯40-60份、玻璃纤维12-18份、云母粉3-8份、硼酸锌2-3份和相容改性剂40-48份。
优选的，所述相容改性剂由质量比1-3:3-5:2-4:12-20的乙烯基三甲氧基硅烷、硬脂酸钠、磷酸氢二钠和水复配而得。
优选的，所述内垫层中各原料的重量份为三元乙丙橡胶30-50份、聚氯乙烯20-30份、玄武岩纤维10-15份、碳纤维8-12份、3,5-二叔丁基-4-羟基苄基膦酸双十八酯2-3份。
本发明还提出了一种钢丝编织结构电缆材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、按重量份计，称取丁苯橡胶35-55份、硅橡胶20-30份、白炭黑18-25份、硼酸锌2-3份、过氧化二异丙苯1-3份、二苯胺2-4份，将上述原料依次加入到密炼机中，控制密炼温度为122-135℃，密炼机转速为20-40r/min，低速混合3-8min后，挤出获得厚度为2-3mm的外护层；
S2、按重量份计，称取聚四氟乙烯40-60份、玻璃纤维12-18份、云母粉3-8份、硼酸锌2-3份和相容改性剂40-48份，将相容改性剂加入到混合机中，于70-90℃的温度下，于搅拌处理2-5min，依次加入玻璃纤维、云母粉和硼酸锌，搅拌混合10-18min后，加入聚四氟乙烯混合均匀，挤出成型后进行辐照交联处理，得厚度为0.5-1mm的隔氧层；
S3、按重量份计，称取三元乙丙橡胶30-50份、聚氯乙烯20-30份、玄武岩纤维10-15份、碳纤维8-12份、3,5-二叔丁基-4-羟基苄基膦酸双十八酯2-3份，将上述原料依次加入到密炼机中，控制密炼温度为108-113℃，混合密炼5-10min后，挤出获得厚度为1-1.2mm的内垫层；
S4、按照从内到外的顺序，将中心导体、内垫层、钢丝编织层、隔氧层和外护层依次套接设置，制得所需的钢丝编织结构电缆材料。
本发明提出的一种钢丝编织结构电缆材料，具有以下有益效果：
1、本发明按照从内到外的顺序，将中心导体、内垫层、钢丝编织层、隔氧层和外护层依次套接设置，制得所需的钢丝编织结构电缆材料；所得电缆材料结构紧密，通过设置钢丝结构层大大提高了电缆材料的防腐蚀性能、抗拉性能和抗机械冲击性能，其弹性高，工作性能稳定；本发明通过各层之间的组合设置，能够赋予电缆材料良好的电绝缘、热绝缘、防火、抗老化性等性能。
2、本发明采用聚四氟乙烯、玻璃纤维、云母粉、硼酸锌和相容改性剂混合挤出后，辐照交联制得隔氧层，所得隔氧层厚度低，防火阻燃性能优异，同时具有强度高、硬度高、耐磨性和耐老化性能优异的特点；本发明采用乙烯基三甲氧基硅烷、硬脂酸钠、磷酸氢二钠和水复配制得相容改性剂，用于处理玻璃纤维、云母粉和硼酸锌，能够显著改善聚四氟乙烯与被处理原料的浸润和粘接性；进而显著提高隔氧层的机械强度、耐候性、耐水性和耐热性等性能，进而延长电缆材料的使用寿命。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。
实施例一
本发明提出的一种钢丝编织结构电缆材料，其从外到内，分别包括外护层、隔氧层、钢丝编织层、内垫层和中心导体；
所述外护层由丁苯橡胶、硅橡胶、白炭黑、硼酸锌、过氧化二异丙苯和二苯胺混合挤出制得；
所述隔氧层由聚四氟乙烯、玻璃纤维、云母粉、硼酸锌和相容改性剂混合挤出后，辐照交联制得；所述相容改性剂由质量比1:3:2:12的乙烯基三甲氧基硅烷、硬脂酸钠、磷酸氢二钠和水复配而得；
所述钢丝编织层为直径6.5mm的镀锌钢丝编织成的菱形网状结构；
所述内垫层由三元乙丙橡胶、聚氯乙烯、玄武岩纤维、碳纤维和3,5-二叔丁基-4-羟基苄基膦酸双十八酯混合挤出制得；
所述中心导体为绞合铜导体，其由5根直径为1.8mm的软铜导体绞合组成。
本发明还提出了一种钢丝编织结构电缆材料的制备方法，S1、按重量份计，称取丁苯橡胶35份、硅橡胶20份、白炭黑18份、硼酸锌2份、过氧化二异丙苯1份、二苯胺2份，将上述原料依次加入到密炼机中，控制密炼温度为122℃，密炼机转速为20r/min，低速混合3min后，挤出获得厚度为2mm的外护层；
S2、按重量份计，称取聚四氟乙烯40份、玻璃纤维12份、云母粉3份、硼酸锌2份和相容改性剂40份，将相容改性剂加入到混合机中，于70℃的温度下，于搅拌处理2min，依次加入玻璃纤维、云母粉和硼酸锌，搅拌混合10min后，加入聚四氟乙烯混合均匀，挤出成型后进行辐照交联处理，得厚度为0.5mm的隔氧层；
S3、按重量份计，称取三元乙丙橡胶30份、聚氯乙烯20份、玄武岩纤维10份、碳纤维8份、3,5-二叔丁基-4-羟基苄基膦酸双十八酯2份，将上述原料依次加入到密炼机中，控制密炼温度为108℃，混合密炼5min后，挤出获得厚度为1mm的内垫层；
S4、按照从内到外的顺序，将中心导体、内垫层、钢丝编织层、隔氧层和外护层依次套接设置，制得所需的钢丝编织结构电缆材料。
实施例二
本发明提出的一种钢丝编织结构电缆材料，其从外到内，分别包括外护层、隔氧层、钢丝编织层、内垫层和中心导体；
所述外护层由丁苯橡胶、硅橡胶、白炭黑、硼酸锌、过氧化二异丙苯和二苯胺混合挤出制得；
所述隔氧层由聚四氟乙烯、玻璃纤维、云母粉、硼酸锌和相容改性剂混合挤出后，辐照交联制得；所述相容改性剂由质量比2:4:3:16的乙烯基三甲氧基硅烷、硬脂酸钠、磷酸氢二钠和水复配而得；
所述钢丝编织层为直径6.5mm的镀锌钢丝编织成的菱形网状结构；
所述内垫层由三元乙丙橡胶、聚氯乙烯、玄武岩纤维、碳纤维和3,5-二叔丁基-4-羟基苄基膦酸双十八酯混合挤出制得；
所述中心导体为绞合铜导体，其由4根直径为2.2mm的软铜导体绞合组成。
本发明还提出了一种钢丝编织结构电缆材料的制备方法，S1、按重量份计，称取丁苯橡胶45份、硅橡胶25份、白炭黑22份、硼酸锌2.5份、过氧化二异丙苯2份、二苯胺3份，将上述原料依次加入到密炼机中，控制密炼温度为128℃，密炼机转速为30r/min，低速混合5min后，挤出获得厚度为2.5mm的外护层；
S2、按重量份计，称取聚四氟乙烯50份、玻璃纤维15份、云母粉5份、硼酸锌2.5份和相容改性剂44份，将相容改性剂加入到混合机中，于80℃的温度下，于搅拌处理3.5min，依次加入玻璃纤维、云母粉和硼酸锌，搅拌混合14min后，加入聚四氟乙烯混合均匀，挤出成型后进行辐照交联处理，得厚度为0.8mm的隔氧层；
S3、按重量份计，称取三元乙丙橡胶40份、聚氯乙烯25份、玄武岩纤维12份、碳纤维10份、3,5-二叔丁基-4-羟基苄基膦酸双十八酯2.5份，将上述原料依次加入到密炼机中，控制密炼温度为110℃，混合密炼8min后，挤出获得厚度为1.1mm的内垫层；
S4、按照从内到外的顺序，将中心导体、内垫层、钢丝编织层、隔氧层和外护层依次套接设置，制得所需的钢丝编织结构电缆材料。
实施例三
本发明提出的一种钢丝编织结构电缆材料，其从外到内，分别包括外护层、隔氧层、钢丝编织层、内垫层和中心导体；
所述外护层由丁苯橡胶、硅橡胶、白炭黑、硼酸锌、过氧化二异丙苯和二苯胺混合挤出制得；
所述隔氧层由聚四氟乙烯、玻璃纤维、云母粉、硼酸锌和相容改性剂混合挤出后，辐照交联制得；所述相容改性剂由质量比3:5:4:20的乙烯基三甲氧基硅烷、硬脂酸钠、磷酸氢二钠和水复配而得；
所述钢丝编织层为直径6.5mm的镀锌钢丝编织成的菱形网状结构；
所述内垫层由三元乙丙橡胶、聚氯乙烯、玄武岩纤维、碳纤维和3,5-二叔丁基-4-羟基苄基膦酸双十八酯混合挤出制得；
所述中心导体为绞合铜导体，其由5根直径为1.8mm的软铜导体绞合组成。
本发明还提出了一种钢丝编织结构电缆材料的制备方法，S1、按重量份计，称取丁苯橡胶55份、硅橡胶30份、白炭黑25份、硼酸锌3份、过氧化二异丙苯3份、二苯胺4份，将上述原料依次加入到密炼机中，控制密炼温度为135℃，密炼机转速为40r/min，低速混合8min后，挤出获得厚度为3mm的外护层；
S2、按重量份计，称取聚四氟乙烯60份、玻璃纤维18份、云母粉8份、硼酸锌3份和相容改性剂48份，将相容改性剂加入到混合机中，于90℃的温度下，于搅拌处理5min，依次加入玻璃纤维、云母粉和硼酸锌，搅拌混合18min后，加入聚四氟乙烯混合均匀，挤出成型后进行辐照交联处理，得厚度为1mm的隔氧层；
S3、按重量份计，称取三元乙丙橡胶50份、聚氯乙烯30份、玄武岩纤维15份、碳纤维12份、3,5-二叔丁基-4-羟基苄基膦酸双十八酯3份，将上述原料依次加入到密炼机中，控制密炼温度为113℃，混合密炼10min后，挤出获得厚度为1.2mm的内垫层；
S4、按照从内到外的顺序，将中心导体、内垫层、钢丝编织层、隔氧层和外护层依次套接设置，制得所需的钢丝编织结构电缆材料。
对比例一
本发明提出的一种钢丝编织结构电缆材料，其从外到内，分别包括外护层、隔氧层、钢丝编织层、内垫层和中心导体；
所述外护层由丁苯橡胶、硅橡胶、白炭黑、硼酸锌、过氧化二异丙苯和二苯胺混合挤出制得；
所述隔氧层由聚四氟乙烯、玻璃纤维、云母粉和硼酸锌混合挤出后，辐照交联制得；
所述钢丝编织层为直径6.5mm的镀锌钢丝编织成的菱形网状结构；
所述内垫层由三元乙丙橡胶、聚氯乙烯、玄武岩纤维、碳纤维和3,5-二叔丁基-4-羟基苄基膦酸双十八酯混合挤出制得；
所述中心导体为绞合铜导体，其由5根直径为1.8mm的软铜导体绞合组成。
本发明还提出了一种钢丝编织结构电缆材料的制备方法，S1、按重量份计，称取丁苯橡胶35份、硅橡胶20份、白炭黑18份、硼酸锌2份、过氧化二异丙苯1份、二苯胺2份，将上述原料依次加入到密炼机中，控制密炼温度为122℃，密炼机转速为20r/min，低速混合3min后，挤出获得厚度为2mm的外护层；
S2、按重量份计，称取聚四氟乙烯40份、玻璃纤维12份、云母粉3份、硼酸锌2份，于70℃的温度下，依次将玻璃纤维、云母粉和硼酸锌加入到混合机中，搅拌混合10min后，加入聚四氟乙烯混合均匀，挤出成型后进行辐照交联处理，得厚度为0.5mm的隔氧层；
S3、按重量份计，称取三元乙丙橡胶30份、聚氯乙烯20份、玄武岩纤维10份、碳纤维8份、3,5-二叔丁基-4-羟基苄基膦酸双十八酯2份，将上述原料依次加入到密炼机中，控制密炼温度为108℃，混合密炼5min后，挤出获得厚度为1mm的内垫层；
S4、按照从内到外的顺序，将中心导体、内垫层、钢丝编织层、隔氧层和外护层依次套接设置，制得所需的钢丝编织结构电缆材料。
分别检测本发明实施例一-三以及对比例一中制备得到的钢丝编织结构电缆材料的性能，得出如下结果：
性能 实施例一 实施例二 实施例三 对比例一
导电率％IACS 58 60 58 54
断裂伸长率％ 59 63 61 33
氧指数％ 48.4 53.6 50.9 38.2
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种钢丝编织结构电缆材料，其特征在于，所述电缆材料从外到内，分别包括外护层、隔氧层、钢丝编织层、内垫层和中心导体；
所述外护层由丁苯橡胶、硅橡胶、白炭黑、硼酸锌、过氧化二异丙苯和二苯胺混合挤出制得；
所述隔氧层由聚四氟乙烯、玻璃纤维、云母粉、硼酸锌和相容改性剂混合挤出后，辐照交联制得；
所述钢丝编织层为直径6.5mm的镀锌钢丝编织成的菱形网状结构；
所述内垫层由三元乙丙橡胶、聚氯乙烯、玄武岩纤维、碳纤维和3,5-二叔丁基-4-羟基苄基膦酸双十八酯混合挤出制得；
所述中心导体为绞合铜导体，其由3-5根直径为1.8-2.5mm的软铜导体绞合组成。
2.根据权利要求1所述的一种钢丝编织结构电缆材料，其特征在于，所述外护层中各原料的重量份为丁苯橡胶35-55份、硅橡胶20-30份、白炭黑18-25份、硼酸锌2-3份、过氧化二异丙苯1-3份、二苯胺2-4份。
3.根据权利要求1所述的一种钢丝编织结构电缆材料，其特征在于，所述隔氧层中各原料的重量份为聚四氟乙烯40-60份、玻璃纤维12-18份、云母粉3-8份、硼酸锌2-3份和相容改性剂40-48份。
4.根据权利要求3所述的一种钢丝编织结构电缆材料，其特征在于，所述相容改性剂由质量比1-3:3-5:2-4:12-20的乙烯基三甲氧基硅烷、硬脂酸钠、磷酸氢二钠和水复配而得。
5.根据权利要求1所述的一种钢丝编织结构电缆材料，其特征在于，所述内垫层中各原料的重量份为三元乙丙橡胶30-50份、聚氯乙烯20-30份、玄武岩纤维10-15份、碳纤维8-12份、3,5-二叔丁基-4-羟基苄基膦酸双十八酯2-3份。
6.一种根据权利要求1-5任一项所述的钢丝编织结构电缆材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、按重量份计，称取丁苯橡胶35-55份、硅橡胶20-30份、白炭黑18-25份、硼酸锌2-3份、过氧化二异丙苯1-3份、二苯胺2-4份，将上述原料依次加入到密炼机中，控制密炼温度为122-135℃，密炼机转速为20-40r/min，低速混合3-8min后，挤出获得厚度为2-3mm的外护层；
S2、按重量份计，称取聚四氟乙烯40-60份、玻璃纤维12-18份、云母粉3-8份、硼酸锌2-3份和相容改性剂40-48份，将相容改性剂加入到混合机中，于70-90℃的温度下，于搅拌处理2-5min，依次加入玻璃纤维、云母粉和硼酸锌，搅拌混合10-18min后，加入聚四氟乙烯混合均匀，挤出成型后进行辐照交联处理，得厚度为0.5-1mm的隔氧层；
S3、按重量份计，称取三元乙丙橡胶30-50份、聚氯乙烯20-30份、玄武岩纤维10-15份、碳纤维8-12份、3,5-二叔丁基-4-羟基苄基膦酸双十八酯2-3份，将上述原料依次加入到密炼机中，控制密炼温度为108-113℃，混合密炼5-10min后，挤出获得厚度为1-1.2mm的内垫层；
S4、按照从内到外的顺序，将中心导体、内垫层、钢丝编织层、隔氧层和外护层依次套接设置，制得所需的钢丝编织结构电缆材料。
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