CN115521520A - 一种防白蚁电缆外护套料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种防白蚁电缆外护套料及其制备方法，涉及电缆加工技术领域。所述防白蚁电缆外护套料主要是由聚烯烃弹性体、超细钙包覆碳化硅粉末、超细炭黑、氢氧化铝、氢氧化镁、相容剂、硅烷偶联剂、阻燃剂、抗氧剂等原料通过对部分填料表面改性后混炼挤出制得。本发明克服了现有技术的不足，有效提升电缆料的硬度，同时保证其基本的力学性能，易于加工，能够在环保的前提下长期有效的防止白蚁侵蚀，提升电缆使用的安全性。
Description
技术领域
本发明涉及电缆加工技术领域，具体涉及一种防白蚁电缆外护套 料及其制备方法。
背景技术
关于电缆防白蚁方法，基本上有两种，即化学法和物理法，所谓 化学防蚁，就是在电缆的护套料或电缆敷设的周围土壤中使用某种化 学物质，利用这种化学物质的毒性杀死白蚁。现在常见的防白蚁电缆， 都是采用“化学防蚁法”，即在电缆护套料中加入某种驱避剂，以达到 驱杀白蚁的效果。常用的驱避剂有：氯丹、林丹、狄氏剂、艾氏剂和 氨基比林等，但是这些驱避剂的使用往往会造成环境的污染，世界各 国也陆续对多种驱避剂进行禁止，而新型的环保驱避剂往往成本较高， 且驱避效果也有所限制。
物理法防治白蚁主要是利用塑料的硬度和电缆表面的光滑度来 达到防止白蚁侵害的目的，而非利用化学物质的杀虫作用。研究证明， 根据白蚁啃咬东西的硬度极限，一般可用邵氏硬度作为衡量标准。当 材料硬度小于邵氏D70时白蚁可咬得动，而如果硬度大于D70，物体 表面光滑，白蚁则无从下口，所以根据这一特性，提升电缆料的硬度 则可以有效防治白蚁损坏电缆，但是单纯的提升材料的硬度，在一定 程度上会大幅度降低材料的韧性，并且降低电缆料的加工性能，从而 导致电缆料实际使用不便捷，且电缆料制备护套过程中表面光滑度不 够，白蚁仍然会对其造成一定的损坏。
发明内容
针对现有技术不足，本发明提供一种防白蚁电缆外护套料及其制 备方法，有效提升电缆料的硬度，同时保证其基本的力学性能，易于 加工，能够在环保的前提下长期有效的防止白蚁侵蚀，提升电缆使用 的安全性。
为实现以上目的，本发明的技术方案通过以下技术方案予以实现：
一种防白蚁电缆外护套料，所述防白蚁电缆外护套料由以下重量 份的原料制成：聚烯烃弹性体100-120份、超细钙包覆碳化硅粉末6-8 份、超细炭黑2-4份、氢氧化铝10-12份、氢氧化镁4-6份、相容剂2-3 份、硅烷偶联剂1-3份、阻燃剂2-4份、抗氧剂0.8-1.4份。
优选的，所述超细钙包覆碳化硅粉末的粒径为20-120nm，且超细 钙包覆碳化硅粉末为将碳化硅粉末混合可溶性钙盐后再滴加草酸铵溶 液混合，后过滤干燥灼烧得到。
优选的，所述超细钙包覆碳化硅粉末中氧化钙/碳酸钙占比为 45-55％。
优选的，所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂168、 抗氧剂300、中的一种或多种混合。
优选的，所述阻燃剂为次磷酸铝和硼酸锌质量比3∶1的混合物。
优选的，所述硅烷偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧 基硅烷、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷中的任意一种。
优选的，所述交联剂为TAIC
防白蚁电缆外护套料的制备方法包括以下步骤：
(1)将硅烷偶联剂分散于乙醇溶液中，后添加超细炭黑、氢氧化 铝、氢氧化镁和阻燃剂混合，在水浴保温搅拌均匀后干燥，得表面处 理粉末备用；
(2)将聚烯烃弹性体混合相容剂和上述表面处理粉末进行升温混 炼30min，后加入超细钙包覆碳化硅粉末、抗氧剂，置于双螺杆搅拌机 中进行分区加热混炼后挤出，得防白蚁电缆外护套料。
优选的，所述步骤(1)中乙醇溶液的浓度为50％，且水浴保温搅 拌的温度为60-65℃，搅拌的时间为25-30min。
优选的，所述步骤(2)中升温混炼的温度为180℃，且分区加热 混炼为分为五个温区进行混炼，其中一区的混炼温度为180℃，二区的 混炼温度为210℃，三区的混炼温度为220℃，四区的混炼温度为 230℃，五区的混炼温度为240℃，机头出料的温度为240-250℃。
本发明提供一种防白蚁电缆外护套料及其制备方法，与现有技术 相比优点在于：
(1)本发明采用聚烯烃弹性体为主要基料，采用超细钙包覆碳化 硅粉末为辅助填料，本身碳化硅可以作为增强剂使用，但是直接使用 时容易造成分布不均，没并在增强的铜水会导致材料的加工性能降低， 本发明采用钙包覆碳化硅粉末，在实际混合过程中碳化硅外部包裹的 草酸钙成分会在灼烧过程中变成氧化钙或者碳酸钙，有效提升材料的 粘度的，且超细钙包覆碳化硅粉末的添加有效提升材料的硬度同时， 保证材料的基础力学性能，便于加工，保证材料在制备电缆护套时外 表面的光滑，有效阻止白蚁对电缆的损坏；
(2)本发明加工过程中，将超细炭黑、氢氧化铝、氢氧化镁和阻 燃剂等成分采用硅烷偶联剂进行表面初步改性后与弹性体混炼，提升 这些成分在弹性体中的分散效果，保证材料性能的稳定性，且通过多 温区的混炼，进一步提升材料的均匀性，保证材料的加工性能。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合 本发明实施例对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述， 显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。 基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动 前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
防白蚁电缆外护套料的制备：
(1)超细钙包覆碳化硅粉末的制备：将粒径在5-10nm的碳化硅 粉末与可溶性钙盐混合搅拌均匀后滴加草酸铵溶液混合，边滴加边搅 拌，钙离子和草酸铵反应生成草酸钙包覆在碳化硅粉体表面并沉淀， 后过滤分离沉淀，干燥后灼烧，草酸铵灼烧生成氧化钙或碳酸钙继续 包裹在碳化硅表面，制得粒径在20-120nm的超细钙包覆碳化硅粉末， 其中氧化钙/碳酸钙占超细钙包覆碳化硅粉末总量的50％；
(2)将10g的乙烯基三乙氧基硅烷分散于500ml的50％乙醇溶液 中，后加入20g超细炭黑、100g氢氧化铝、40g氢氧化镁、15g次磷酸 铝、5g硼酸锌，在混合搅拌进行表面改性后60-65℃的温度下进行水浴 保温搅拌25min表面改性，后干燥得表面处理粉末；
(3)将1000g聚烯烃弹性体混合20g相容剂ST-3和上述表面处 理粉末升温至180℃混炼30min，后加入60g上述的超细钙包覆碳化硅 粉末和8g抗氧剂1010置于双螺杆挤出机中，于设置一区温度为180℃、 二区温度210℃、三区温度220℃、四区温度230℃、五区温度240℃， 各温区混炼20-30min，后于在机头温度为240℃进行挤出，后冷却得 防白蚁电缆外护套料。
实施例2：
防白蚁电缆外护套料的制备：
(1)超细钙包覆碳化硅粉末的制备：将粒径在5-10nm的碳化硅 粉末与可溶性钙盐混合搅拌均匀后滴加草酸铵溶液混合，边滴加边搅 拌，钙离子和草酸铵反应生成草酸钙包覆在碳化硅粉体表面并沉淀， 后过滤分离沉淀，干燥后灼烧，草酸铵灼烧生成氧化钙或碳酸钙继续 包裹在碳化硅表面，制得粒径在20-120nm的超细钙包覆碳化硅粉末， 其中氧化钙/碳酸钙占超细钙包覆碳化硅粉末总量的50％；
(2)将30g的乙烯基三乙氧基硅烷分散于500ml的50％乙醇溶液 中，后加入40g超细炭黑、120g氢氧化铝、60g氢氧化镁、30g次磷酸 铝、10g硼酸锌，在混合搅拌进行表面改性后60-65℃的温度下进行水 浴保温搅拌25-30min表面改性，后干燥得表面处理粉末；
(3)将1200g聚烯烃弹性体混合30g相容剂ST-3和上述表面处 理粉末升温至180℃混炼30min，后加入80g上述的超细钙包覆碳化硅 粉末和14g抗氧剂1010置于双螺杆挤出机中，于设置一区温度为 180℃、二区温度210℃、三区温度220℃、四区温度230℃、五区温度240℃，各温区混炼20-30min，后于在机头温度为250℃分为进行挤出， 后冷却得防白蚁电缆外护套料。
对比例1：
电缆外护套料的制备：
(1)将30g的乙烯基三乙氧基硅烷分散于500ml的50％乙醇溶液 中，后加入40g超细炭黑、120g氢氧化铝、60g氢氧化镁、30g次磷酸 铝、10g硼酸锌，在混合搅拌进行表面改性后60-65℃的温度下进行水 浴保温搅拌25-30min表面改性，后干燥得表面处理粉末；
(2)将1200g聚烯烃弹性体混合30g相容剂ST-3和上述表面处 理粉末升温至180℃混炼30min，后加入80g上述的超细碳化硅粉末和 14g抗氧剂1010置于双螺杆挤出机中，于设置一区温度为180℃、二 区温度210℃、三区温度220℃、四区温度230℃、五区温度240℃，各温区混炼20-30min，后于在机头温度为250℃分为进行挤出，后冷 却得防白蚁电缆外护套料。
对比例2：
电缆外护套料的制备：
(1)将30g的乙烯基三乙氧基硅烷分散于500ml的50％乙醇溶液 中，后加入40g超细炭黑、120g氢氧化铝、60g氢氧化镁、30g次磷酸 铝、10g硼酸锌，在混合搅拌进行表面改性后60-65℃的温度下进行水 浴保温搅拌25-30min表面改性，后干燥得表面处理粉末；
(2)将1200g聚烯烃弹性体混合30g相容剂ST-3和上述表面处 理粉末升温至180℃混炼30min，后加入80g上述的超细氧化钙粉末和 14g抗氧剂1010置于双螺杆挤出机中，于设置一区温度为180℃、二 区温度210℃、三区温度220℃、四区温度230℃、五区温度240℃，各温区混炼20-30min，后于在机头温度为250℃分为进行挤出，后冷 却得防白蚁电缆外护套料。
对比例3：
电缆外护套料的制备：
(1)将30g的乙烯基三乙氧基硅烷分散于500ml的50％乙醇溶液 中，后加入40g超细炭黑、120g氢氧化铝、60g氢氧化镁、30g次磷酸 铝、10g硼酸锌，在混合搅拌进行表面改性后60-65℃的温度下进行水 浴保温搅拌25-30min表面改性，后干燥得表面处理粉末；
(2)将1200g聚烯烃弹性体混合30g相容剂ST-3和上述表面处 理粉末升温至180℃混炼30min，后加入40g超细氧化钙粉末、40g超 细碳化硅粉末和14g抗氧剂1010置于双螺杆挤出机中，于设置一区温 度为180℃、二区温度210℃、三区温度220℃、四区温度230℃、五区温度240℃，各温区混炼20-30min，后于在机头温度为250℃分为进 行挤出，后冷却得防白蚁电缆外护套料。
检测：
1、检测上述实施例1-2和对比例1-3所制得电缆外护套料的硬度 和基础力学性能，具体检测标准如下：
①拉伸强度：《GBT 1040.2-2006塑料拉伸性能的测定第二部分： 模塑和挤塑塑料的实验条件》；
②断裂伸长率：《GBT 1040.2-2006塑料拉伸性能的测定第二部分： 模塑和挤塑塑料的实验条件》；
③硬度肖氏D：使用肖氏硬度计测定
具体检测结果如下表1所示：
表1
| 组别 | 拉伸强度 | 断裂伸长率 | 硬度肖氏D |
| 实施例1 | 18.2 | 219 | 75 |
| 实施例2 | 18.3 | 220 | 75 |
| 对比例1 | 18.0 | 212 | 70 |
| 对比例2 | 17.3 | 216 | 70 |
| 对比例3 | 17.9 | 218 | 75 |
2、检测上述上述实施例1-2和对比例1-3所制得电缆外护套料的 防白蚁效果，将各组的外护套料制成1mm厚的拓片，并切割成80mm 长，25mm宽的试片，设置为防白蚁电缆料试片，对各组试片采用 GB2951.38-86《电线电缆白蚁试验方法》中2.2所述的群体法进行检测：
把家白蚁的巢片，切割成5-10mm的碎片，置于120℃烘箱中烘 1h，称取150g干巢碎片，放入直径为100mm，高度为100mm的带盖 玻璃饲养缸中，加入90ml蒸馏水后置于40-60℃恒温箱中，使之受潮 均匀，取出冷却。分别将上述各组的防白蚁电缆料试片垂直置于饲养缸内(每个试片做3组平行样)约留15mm露出巢片之上，而后放入 10g家白蚁(工蚁比例＞90％)，盖好缸盖置于26-27℃的恒温恒湿 箱内，每周检查试片外观1次，记录白蚁活动情况，试验周期为12周， 记录每隔3周试片表面的变化，结果如下表2所示：
表2
由上述检测可知，实施例1-2中采用超细钙包覆碳化硅粉末添加制 备的外护套料能够有效提升材料的而硬度的同时保证材料的力学性 能，同时能够使材料加工后表面光滑达到长效防蚁蛀的目的。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅 仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定 要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺 序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非 排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设 备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是 还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多 限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包 括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管 参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员 应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改， 或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不 使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种防白蚁电缆外护套料，其特征在于，所述防白蚁电缆外护套料由以下重量份的原料制成：聚烯烃弹性体100-120份、超细钙包覆碳化硅粉末6-8份、超细炭黑2-4份、氢氧化铝10-12份、氢氧化镁4-6份、相容剂2-3份、硅烷偶联剂1-3份、阻燃剂2-4份、抗氧剂0.8-1.4份。
2.根据权利要求1所述的一种防白蚁电缆外护套料，其特征在于：所述超细钙包覆碳化硅粉末的粒径为20-120nm，且超细钙包覆碳化硅粉末为将碳化硅粉末混合可溶性钙盐后再滴加草酸铵溶液混合，后过滤干燥灼烧得到。
3.根据权利要求2所述的一种防白蚁电缆外护套料，其特征在于：所述超细钙包覆碳化硅粉末中氧化钙/碳酸钙占比为45-55％。
4.根据权利要求1所述的一种防白蚁电缆外护套料，其特征在于：所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂168、抗氧剂300、中的一种或多种混合。
5.根据权利要求1所述的一种防白蚁电缆外护套料，其特征在于：所述阻燃剂为次磷酸铝和硼酸锌质量比3∶1的混合物。
6.根据权利要求1所述的一种防白蚁电缆外护套料，其特征在于：所述硅烷偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷中的任意一种。
7.根据权利要求1所述的一种防白蚁电缆外护套料，其特征在于：所述交联剂为TAIC。
8.一种如权利要求1所述的防白蚁电缆外护套料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
(1)将硅烷偶联剂分散于乙醇溶液中，后添加超细炭黑、氢氧化铝、氢氧化镁和阻燃剂混合，在水浴保温搅拌均匀后干燥，得表面处理粉末备用；
(2)将聚烯烃弹性体混合相容剂和上述表面处理粉末进行升温混炼30min，后加入超细钙包覆碳化硅粉末、抗氧剂，置于双螺杆搅拌机中进行分区加热混炼后挤出，得防白蚁电缆外护套料。
9.根据权利要求8所述的一种防白蚁电缆外护套料的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中乙醇溶液的浓度为50％，且水浴保温搅拌的温度为60-65℃，搅拌的时间为25-30min。
10.根据权利要求8所述的一种防白蚁电缆外护套料的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中升温混炼的温度为180℃，且分区加热混炼为分为五个温区进行混炼，其中一区的混炼温度为180℃，二区的混炼温度为210℃，三区的混炼温度为220℃，四区的混炼温度为230℃，五区的混炼温度为240℃，机头出料的温度为240-250℃。
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