CN113549293B - 一种漂浮线缆用护层材料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种漂浮线缆用护层材料及其制备方法和应用，其原料包括：基材树脂、中空玻璃微珠、相容剂、抗氧剂，基材树脂由聚丙烯和聚乙烯构成；聚丙烯由均聚聚丙烯和嵌段共聚聚丙烯构成，聚乙烯由低密度聚乙烯和线性低密度聚乙烯构成；相容剂由马来酸酐接枝乙烯‑辛烯共聚物、马来酸酐接枝三元乙丙橡胶和马来酸酐接枝聚丙烯构成；制备方法：将基材树脂和相容剂混合，制得第一预混料；将中空玻璃微珠及剩余原料混合，制得第二预混料，将第一预混料和第二预混料混合塑化挤出，造粒成型；及上述护层材料在漂浮线缆中的应用；该护层材料兼具优异抗压抗变形能力、耐温等级高、耐海水腐蚀能力强、密度低等性能，可深海使用，且使用寿命长等优点。
Description
技术领域
本发明属于漂浮线缆技术领域，具体涉及一种漂浮线缆用护层材料及其制备方法和应用。
背景技术
漂浮线缆主要用于液体中，因普通线缆密度比水高而会沉入水中，而沉入水中将对线缆的布置，收放会造成不便。针对上述存在问题，目前国内有些电缆生产厂家也开发了可以漂浮在水面上的电缆，通常这些漂浮电缆都采用填充泡沫材料或在成品电缆上每隔一定的间距固定一块泡沫，以达到使电缆漂浮在水面上。同时，漂浮线缆的外部主要通过热塑性弹性体(TPE-S、TPU)、发泡剂及润滑油三者的混合物作为外保护套来保护，该混合物可以对线缆中间的导线起到有效保护，同时形成的发泡层能有效降低电缆的密度，从而达到漂浮的目的。但是，目前的漂浮线缆还或多或少的存在着如下一些问题：漂浮线缆用护层需要多层才能够起到很好的保护和降低密度的作用，致使电缆外径及使用弯曲半径过大；抗压抗变形能力有待提高，不利于使用；耐温性能、耐海水腐蚀性能，以及使用寿命等需要提高。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种改进的兼具优异抗压抗变形能力、耐温等级高、耐海水腐蚀能力强、密度低等性能的热塑性的漂浮线缆用护层材料。
本发明同时还提供了一种上述漂浮线缆用护层材料的制备方法。
本发明同时还提供了一种漂浮线缆。
为达到上述目的，本发明采用的一种技术方案是：
一种漂浮线缆用护层材料，所述护层材料的原料包括：基材树脂、相容剂、抗氧剂，所述基材树脂由聚丙烯和聚乙烯构成，所述聚丙烯与所述聚乙烯的投料质量比为1∶0.8-1.2；所述护层材料的原料还包括：中空玻璃微珠；
所述聚丙烯由均聚聚丙烯和嵌段共聚聚丙烯构成，所述均聚聚丙烯与所述嵌段共聚聚丙烯的投料质量比为1∶2-4，所述聚乙烯由低密度聚乙烯和线性低密度聚乙烯构成，所述低密度聚乙烯与所述线性低密度聚乙烯的投料质量比为1∶1.1-3；
所述相容剂由马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物、马来酸酐接枝三元乙丙橡胶和马来酸酐接枝聚丙烯构成，所述马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物、所述马来酸酐接枝三元乙丙橡胶和所述马来酸酐接枝聚丙烯的投料质量比为1∶0.5-2∶0.5-2。
根据本发明的一些优选方面，所述均聚聚丙烯的熔融指数(230℃×2.16kg条件下测定)为1.0-2.0g/10min
根据本发明的一些优选方面，所述嵌段共聚聚丙烯中的熔融指数(230℃×2.16kg条件下测定)为0.2-0.8g/10min。
根据本发明的一些优选方面，所述低密度聚乙烯的熔融指数(190℃×2.16kg条件下测定)为0.8-2.0g/10min。
根据本发明的一些优选方面，所述线性低密度聚乙烯熔融指数(190℃×2.16kg条件下测定)为2.5-5.0g/10min。
根据本发明的一些优选方面，所述马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物的接枝率为0.3％-1.0％，熔融指数(190℃×2.16kg条件下测定)为0.2-2.5g/10min。
根据本发明的一些优选方面，所述马来酸酐接枝三元乙丙橡胶的接枝率为0.2％-0.9％，熔融指数(190℃×2.16kg条件下测定)为0.1-2.0g/10min。
根据本发明的一些优选方面，所述马来酸酐接枝聚丙烯的接枝率为0.2％-1.5％，熔融指数(230℃×2.16kg条件下测定)为50-70g/10min。
根据本发明的一些优选方面，所述护层材料的原料还包括分散润滑剂、紫外线吸收剂中的一种或多种，所述分散润滑剂由聚丙烯蜡、硬脂酸锌、芥酸酰胺和硅烷偶联剂构成，所述紫外线吸收剂包括紫外线吸收剂UV-531。
进一步地，聚丙烯蜡、硬脂酸锌、芥酸酰胺和硅烷偶联剂的投料质量比为1∶0.5-0.8∶0.2-0.6∶0.7-1.0。
根据本发明的一些优选且具体的方面，所述硅烷偶联剂为乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷(硅烷偶联剂172)。
根据本发明的一些优选方面，所述中空玻璃微珠与所述基材树脂的投料质量比为0.4-2.0∶1。
中空玻璃微珠是由球形的薄壁钠钙硼硅酸盐玻璃颗粒组成的精细分散、自由流动的粉末。先进的玻璃发泡技术实现了高“强度/密度比”。本发明的中空玻璃微珠可以为市售的中空玻璃微珠，优选其抗压强度≥10000psi，比重为0.3-0.7g/cm3，适于挤出成型，且能够兼具减重、抗压的作用。根据本发明的一个具体方面，所述中空玻璃微珠为3M中空玻璃微珠iM16K。
本发明的漂浮线缆用护层材料，其采用的中空玻璃微珠表面会存在硅羟基，在加工过程中，会在硅烷偶联剂的作用下更好地分散在体系中，提升其在体系中的分散均匀性及相容性，更好地实现减重、抗压的作用。
根据本发明的一些优选方面，所述抗氧剂由抗氧剂1010、抗氧剂1076和抗氧剂HP-10构成，所述抗氧剂1010、所述抗氧剂1076和所述抗氧剂HP-10的投料质量比为1∶0.5-1.2∶1.5-2.2。
根据本发明的一些优选方面，以质量百分含量计，所述护层材料的原料包括：基材树脂30％-70％、相容剂1％-10％、抗氧剂0.5％-1.5％、中空玻璃微珠25％-65％、分散润滑剂1％-3％、紫外线吸收剂0.3％-0.5％。
本发明提供的又一技术方案：一种上述所述的漂浮线缆用护层材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
将基材树脂和相容剂混合，制得第一预混料；将中空玻璃微珠及剩余原料混合，制得第二预混料，然后将所述第一预混料和所述第二预混料加入双螺杆挤出机进行塑化挤出，造粒成型，制成所述漂浮线缆用护层材料；其中，所述挤出的温度为150-220℃。
根据本发明的一些优选方面，所述挤出过程中，所述双螺杆挤出机的主机转速为50-200rpm。
根据本发明的一些优选方面，所述双螺杆挤出机的长径比为60:1。
根据本发明的一个具体方面，所述挤出的温度为：机身：150-170℃、160-180℃、170-190℃、180-200℃、190-210℃、190-210℃、190-210℃、190-210℃、190-210℃、190-210℃、190-210℃、190-210℃、190-210℃、190-210℃；机颈：190-210℃；机头：200-220℃。
本发明提供的又一技术方案：一种漂浮线缆，所述漂浮线缆包括电线以及包覆在所述电线外部的护层保护套，所述护层保护套由上述所述的漂浮线缆用护层材料制成。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
本发明基于现有漂浮线缆存在的机械性能、力学性能等方面的不足，创新地提供了改进的漂浮线缆用护层材料，该材料采用特定复配的聚丙烯以及聚乙烯共同构成基材树脂，同时搭配复合相容剂、中空玻璃微珠等，不仅使得本发明制成的材料质量轻，适于作为漂浮线缆的护层材料，而且还兼具优异的抗压抗变形能力、耐温等级高(可达125℃)、耐海水腐蚀能力强，可深海使用，使用寿命长，同时该材料还能够以其优异的机械、力学性能实现单层替代现有的多层复合护层，精简了线缆结构，而且还可以降低电缆外径及使用弯曲半径，此外本发明的护层材料是热塑性材料，便于生产与制备。
具体实施方式
以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明；应理解，这些实施例是用于说明本发明的基本原理、主要特征和优点，而本发明不受以下实施例的范围限制；实施例中采用的实施条件可以根据具体要求做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。
下述实施例中未作特殊说明，所有原料均来自于商购或通过本领域的常规方法制备而得。
实施例1
本例提供一种漂浮线缆用护层材料，其原料配方如下表1所示。
表1
其制备方法包括如下步骤：
将基材树脂和相容剂混合，制得第一预混料；将玻璃微珠及剩余原料混合，制得第二预混料，然后将所述第一预混料和所述第二预混料加入双螺杆挤出机进行挤出，冷却，切粒，制成所述漂浮线缆用护层材料；其中，所述挤出的温度为：机身：160℃、170℃、180℃、190℃、200℃、200℃、200℃、200℃、200℃、200℃、200℃、200℃、200℃、200℃；机颈：200℃；机头：210℃，主机转速约为150rpm，双螺杆长径比60:1。
实施例2
本例提供一种漂浮线缆用护层材料，其原料配方如下表2所示。
表2
其制备方法同实施例1。
实施例3
本例提供一种漂浮线缆用护层材料，其原料配方如下表3所示。
表3
其制备方法同实施例1。
对比例1
基本同实施例1，其区别仅在于：基材树脂中不加聚丙烯，相应调整聚乙烯的含量。
对比例2
基本同实施例1，其区别仅在于：基材树脂中不加聚乙烯，相应调整聚丙烯的含量。
对比例3
基本同实施例1，其区别仅在于：相容剂中不加马来酸酐接枝三元乙丙胶，相应调整马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物的含量。
对比例4
基本同实施例1，其区别仅在于：抗氧剂中不加抗氧剂HP-10，相应调整抗氧剂1010的含量。
对比例5
基本同实施例1，其区别仅在于：分散润滑剂中不加硅烷偶联剂172，相应调整聚丙烯蜡的含量。
性能测试
将上述实施例1-3以及对比例1-5所得材料进行如下一些性能测试，具体结果参见表4所示。
表4
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
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。
Claims (6)
1.一种漂浮线缆用护层材料，所述护层材料的原料包括：基材树脂、相容剂、抗氧剂，其特征在于，所述基材树脂由聚丙烯和聚乙烯构成，所述聚丙烯与所述聚乙烯的投料质量比为1∶0.8-1.2；所述护层材料的原料还包括：中空玻璃微珠、分散润滑剂、紫外线吸收剂；
所述聚丙烯由均聚聚丙烯和嵌段共聚聚丙烯构成，所述均聚聚丙烯与所述嵌段共聚聚丙烯的投料质量比为1∶2-4，所述聚乙烯由低密度聚乙烯和线性低密度聚乙烯构成，所述低密度聚乙烯与所述线性低密度聚乙烯的投料质量比为1∶1.1-3；
所述相容剂由马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物、马来酸酐接枝三元乙丙橡胶和马来酸酐接枝聚丙烯构成，所述马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物、所述马来酸酐接枝三元乙丙橡胶和所述马来酸酐接枝聚丙烯的投料质量比为1∶0.5-2∶0.5-2；所述马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物的接枝率为0.3%-1.0%，熔融指数为0.2-2.5 g/10 min；
所述马来酸酐接枝三元乙丙橡胶的接枝率为0.2%-0.9%，熔融指数为0.1-2.0 g/10min；
所述马来酸酐接枝聚丙烯的接枝率为0.2%-1.5%，熔融指数为50-70 g/10 min；
所述中空玻璃微珠与所述基材树脂的投料质量比为0.4-2.0∶1，所述中空玻璃微珠的抗压强度≥10000 psi，比重为0.3-0.7 g/cm3；
所述抗氧剂由抗氧剂1010、抗氧剂1076和抗氧剂HP-10构成，所述抗氧剂1010、所述抗氧剂1076和所述抗氧剂HP-10的投料质量比为1∶0.5-1.2∶1.5-2.2；
所述分散润滑剂由聚丙烯蜡、硬脂酸锌、芥酸酰胺和硅烷偶联剂构成，所述聚丙烯蜡、所述硬脂酸锌、所述芥酸酰胺和所述硅烷偶联剂的投料质量比为1∶0 .5-0 .8∶0 .2-0 .6∶0 .7-1 .0；
以质量百分含量计，所述护层材料的原料包括：基材树脂30%-70%、相容剂1%-10%、抗氧剂0.5%-1.5%、中空玻璃微珠25%-65%、分散润滑剂1%-3%、紫外线吸收剂0.3%-0.5%。
2.根据权利要求1所述的漂浮线缆用护层材料，其特征在于，所述均聚聚丙烯的熔融指数为1.0-2.0 g/10 min；所述嵌段共聚聚丙烯的熔融指数为0.2-0.8 g/10 min。
3.根据权利要求1所述的漂浮线缆用护层材料，其特征在于，所述低密度聚乙烯的熔融指数为0.8-2.0 g/10 min，所述线性低密度聚乙烯熔融指数为2.5-5.0 g/10 min。
4.根据权利要求1所述的漂浮线缆用护层材料，其特征在于，所述紫外线吸收剂包括紫外线吸收剂UV-531。
5.一种权利要求1-4中任一项所述的漂浮线缆用护层材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
将基材树脂和相容剂混合，制得第一预混料；将玻璃微珠及剩余原料混合，制得第二预混料，然后将所述第一预混料和所述第二预混料加入双螺杆挤出机进行塑化挤出，造粒成型，制成所述漂浮线缆用护层材料；其中，所述挤出的温度为150-220℃。
6.一种漂浮线缆，所述漂浮线缆包括电线以及包覆在所述电线外部的护层保护套，其特征在于，所述护层保护套由权利要求1-4中任一项所述的漂浮线缆用护层材料制成。
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