CN115850885B - 一种具有耐腐蚀外壳的架空电缆及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有耐腐蚀外壳的架空电缆及其制备方法，包括导体、绝缘保护层和耐腐蚀外壳，绝缘保护层包覆安装在导体外表面，耐腐蚀外壳包覆安装在绝缘保护层外表面，所述耐腐蚀外壳包括如下重量份原料：85‑120份PVC树脂，5‑10份低密度聚乙烯，20‑30份改性粒子，2‑3份热稳定剂，0.1‑0.3份润滑剂，0.5‑0.8份紫外吸收剂UV‑327；该耐腐蚀外壳以PVC为基体，通过加入改性粒子，赋予其优异的防老化性能，进而提高其耐腐蚀性。

Description

一种具有耐腐蚀外壳的架空电缆及其制备方法

技术领域

本发明属于电缆材料技术领域，具体地，涉及一种具有耐腐蚀外壳的架空电缆及其制备方法。

背景技术

架空电缆用来输送交变电流，现有技术往往在架空电缆外层包覆有PVC材料，PVC材料具有各种优异的性能，如机械强度高、透明性好、阻燃性强,良好的抗化学腐蚀性等，而且加工性能良好、价格低廉，因而在通信管行业有着广泛的应用。现有的聚氯乙烯材料，以聚氯乙烯树脂为基料，添加增塑剂、稳定剂以及加工助剂，经专用混炼装置加工而成，但是，聚氯乙烯材料在使用的过程中，在日光或强的荧光下，会吸收紫外线发生自动老化，使聚氯乙烯材料降解而导致PVC材料被腐蚀，从而大大降低了PVC材料的使用寿命，而且在用于户外时，在雨水特别是酸雨的作用下，使会架空电缆外表层加速氧化产生腐蚀，降低使用寿命。

发明内容

为了解决背景技术中提到的技术问题，本发明的目的在于提供一种具有耐腐蚀外壳的架空电缆及其制备方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种具有耐腐蚀外壳的架空电缆，包括导体、绝缘保护层和耐腐蚀外壳，绝缘保护层包覆安装在导体外表面，耐腐蚀外壳包覆安装在绝缘保护层外表面，所述耐腐蚀外壳包括如下重量份原料：85-120份PVC树脂，5-10份低密度聚乙烯，20-30份改性粒子，2-3份热稳定剂，0.1-0.3份润滑剂，0.5-0.8份紫外吸收剂UV-327；

该耐腐蚀外壳包括如下步骤制成：

第一步、将PVC树脂和低密度聚乙烯加入混合机中，以1000-1200r/min转速高速搅拌，边搅拌边加入改性粒子、热稳定剂、润滑剂和紫外吸收剂UV-327，搅拌30min后降速至700-750r/min，匀速搅拌并升温至120℃，出料，制得混合料；

第二步、将混合料送入双螺杆挤出机中，挤出造粒、注塑成型，制得耐腐蚀外壳。

进一步地，第二步中双螺杆挤出机混合时工艺参数为：一区为160-170℃，二区为170-175℃，三区为175-178℃，转速为10-12r/min。

进一步地，所述热稳定剂为硬脂酸钙、蓖麻油酸钙和硬脂酸锌中的一种或多种按任意比例混合而成

进一步地，所述润滑剂为石蜡或硬脂酸。

进一步地，所述改性粒子包括如下步骤制成：

步骤S1、将硼酸和三聚氰胺加入无水乙醇中，以500-600r/min的转速匀速搅拌5h，形成沉淀物，将沉淀物用去离子水洗涤、抽滤、烘干，制得前驱体，将前驱体置于管式炉中，通入氮气，以3-5℃/min的速率升温至1200℃，保温2h后冷却至室温，制得多孔氮化硼，控制硼酸、三聚氰胺和无水乙醇的重量比为1∶1∶100；

步骤S1中将硼酸和三聚氰胺作为原料，高速搅拌形成前驱体，之后高温热解形成多孔氮化硼，将氮化硼制成多孔结构，赋予其超高的比表面积；

步骤S2、向浓度为0.05mol/L硝酸银溶液中滴加质量分数25%氨水，匀速搅拌10min，形成银氨溶液，备用；将多孔氮化硼加入去离子水中，匀速搅拌15min形成悬浮液，加入银氨溶液，磁力搅拌并升温至50℃，匀速搅拌30min后滴加质量分数0.3%聚乙烯吡咯烷酮水溶液，继续搅拌2h，搅拌结束后滴加质量分数10%葡萄糖水溶液，保温搅拌1h，离心，用去离子水洗涤滤饼三次，85℃下烘干，制得初沉积氮化硼，控制硝酸银溶液、聚乙烯吡咯烷酮水溶液、葡萄糖水溶液、多孔氮化硼和去离子水的用量比为5mL∶10mL∶5mL∶1-1.2g∶100mL；

步骤S3、将初沉积氮化硼加入浓度0.05mol/L硝酸锌溶液中，缓慢升温并滴加质量分数15%氨水产生沉淀，磁力搅拌并升温至50℃，保温反应40min后离心，用去离子水和无水乙醇分别洗涤滤饼三次，烘干后转移至马弗炉中，300℃下煅烧2h，制得修饰粒子，控制初沉积氮化硼和硝酸锌溶液的用量比为0.5-1g∶5-10mL；

步骤S2中先通过氨水和硝酸银反应生成银氨溶液，加入多孔氮化硼作为基体，之后银氨溶液与葡萄糖发生还原反应，在多孔氮化硼基体上沉积纳米银，通过引入纳米银能够防止缆线长期处于潮湿干燥的环境，导致电缆表皮很容易滋生霉菌和细菌，在微生物的生长同时导致电缆的强度、韧性、使用寿命降低等问题的出现，之后步骤S3中硝酸锌中的锌离子与氨水反应生成氢氧化锌沉淀，之后分解成氧化锌，继续在多孔氮化硼结构中沉积氧化锌，沉积的纳米氧化锌具有良好的紫外线吸收能力，通过纳米氧化锌的添加能够通过吸收、散射和反射紫外光，减缓PVC脱HCL反应，延缓PVC的老化，通过制成多孔结构，增加氮化硼结构上的沉积位点，能够大量沉积纳米银和氧化锌，协同提高改性粒子对电缆外壳料的耐老化性能。

步骤S4、将修饰粒子加入无水乙醇中，超声分散10min，加入含氟含氢聚硅氧烷和二月桂酸二丁基锡，匀速搅拌并反应4h，反应结束后降温至室温，陈化2h，离心、洗涤、烘干，制得改性粒子，控制修饰粒子、含氟含氢聚硅氧烷和无水乙醇的重量比为1∶0.01-0.02∶10，二月桂酸二丁基锡的用量为修饰粒子重量的3-3.5%。

步骤S4中以无水乙醇作为分散介质，含氟含氢聚硅氧烷作为改性剂，二月桂酸二丁基锡作为催化剂，对修饰粒子进行改性，制备出改性粒子，提高改性粒子表面的疏水性，当其作为填料时，赋予制备出的外壳优良的自清洁性能，进一步防止外壳由于老化导致污垢进入加快腐蚀的现象。

一种具有耐腐蚀外壳的架空电缆的制备方法，包括如下步骤：

将绝缘保护层包覆安装在导体外表面，将耐腐蚀外壳包覆安装在绝缘保护层外表面，制得具有耐腐蚀外壳的架空电缆。

进一步地，所述绝缘保护层为尼龙层。

本发明的有益效果：

本发明制备出一种具有耐腐蚀外壳的架空电缆，包括导体、绝缘保护层和耐腐蚀外壳，绝缘保护层包覆安装在导体外表面，耐腐蚀外壳包覆安装在绝缘保护层外表面，该耐腐蚀外壳以PVC为基体，通过加入改性粒子，赋予其优异的防老化性能，进而提高其耐腐蚀性，制备过程中先将硼酸和三聚氰胺作为原料，高速搅拌形成前驱体，之后高温热解形成多孔氮化硼，将氮化硼制成多孔结构，赋予其超高的比表面积，在多孔氮化硼基体上沉积纳米银，通过引入纳米银能够防止缆线长期处于潮湿干燥的环境，导致电缆表皮很容易滋生霉菌和细菌，在微生物的生长同时导致电缆的强度、韧性、使用寿命降低等问题的出现，继续在多孔氮化硼结构中沉积氧化锌，沉积的纳米氧化锌具有良好的紫外线吸收能力，通过纳米氧化锌的添加能够通过吸收、散射和反射紫外光，减缓PVC脱HCL反应，延缓PVC的老化，通过制成多孔结构，增加氮化硼结构上的沉积位点，能够大量沉积纳米银和氧化锌，协同提高改性粒子对电缆外壳料的耐老化性能，最后对修饰粒子进行改性，制备出改性粒子，提高改性粒子表面的疏水性，当其作为填料时，赋予制备出的外壳优良的自清洁性能，进一步防止外壳由于老化导致污垢进入加快腐蚀的现象。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：所述改性粒子包括如下步骤制成：

步骤S1、将硼酸和三聚氰胺加入无水乙醇中，以500r/min的转速匀速搅拌5h，形成沉淀物，将沉淀物用去离子水洗涤、抽滤、烘干，制得前驱体，将前驱体置于管式炉中，通入氮气，以3℃/min的速率升温至1200℃，保温2h后冷却至室温，制得多孔氮化硼，控制硼酸、三聚氰胺和无水乙醇的重量比为1∶1∶100；

步骤S2、向浓度为0.05mol/L硝酸银溶液中滴加质量分数25%氨水，匀速搅拌10min，形成银氨溶液，备用；将多孔氮化硼加入去离子水中，匀速搅拌15min形成悬浮液，加入银氨溶液，磁力搅拌并升温至50℃，匀速搅拌30min后滴加质量分数0.3%聚乙烯吡咯烷酮水溶液，继续搅拌2h，搅拌结束后滴加质量分数10%葡萄糖水溶液，保温搅拌1h，离心，用去离子水洗涤滤饼三次，85℃下烘干，制得初沉积氮化硼，控制硝酸银溶液、聚乙烯吡咯烷酮水溶液、葡萄糖水溶液、多孔氮化硼和去离子水的用量比为5mL∶10mL∶5mL∶1g∶100mL；

步骤S3、将初沉积氮化硼加入浓度0.05mol/L硝酸锌溶液中，缓慢升温并滴加质量分数15%氨水产生沉淀，磁力搅拌并升温至50℃，保温反应40min后离心，用去离子水和无水乙醇分别洗涤滤饼三次，烘干后转移至马弗炉中，300℃下煅烧2h，制得修饰粒子，控制初沉积氮化硼和硝酸锌溶液的用量比为0.5g∶5mL；

步骤S4、将修饰粒子加入无水乙醇中，超声分散10min，加入含氟含氢聚硅氧烷和二月桂酸二丁基锡，匀速搅拌并反应4h，反应结束后降温至室温，陈化2h，离心、洗涤、烘干，制得改性粒子，控制修饰粒子、含氟含氢聚硅氧烷和无水乙醇的重量比为1∶0.01∶10，二月桂酸二丁基锡的用量为修饰粒子重量的3%。

实施例2：所述改性粒子包括如下步骤制成：

步骤S1、将硼酸和三聚氰胺加入无水乙醇中，以550r/min的转速匀速搅拌5h，形成沉淀物，将沉淀物用去离子水洗涤、抽滤、烘干，制得前驱体，将前驱体置于管式炉中，通入氮气，以5℃/min的速率升温至1200℃，保温2h后冷却至室温，制得多孔氮化硼，控制硼酸、三聚氰胺和无水乙醇的重量比为1∶1∶100；

步骤S2、向浓度为0.05mol/L硝酸银溶液中滴加质量分数25%氨水，匀速搅拌10min，形成银氨溶液，备用；将多孔氮化硼加入去离子水中，匀速搅拌15min形成悬浮液，加入银氨溶液，磁力搅拌并升温至50℃，匀速搅拌30min后滴加质量分数0.3%聚乙烯吡咯烷酮水溶液，继续搅拌2h，搅拌结束后滴加质量分数10%葡萄糖水溶液，保温搅拌1h，离心，用去离子水洗涤滤饼三次，85℃下烘干，制得初沉积氮化硼，控制硝酸银溶液、聚乙烯吡咯烷酮水溶液、葡萄糖水溶液、多孔氮化硼和去离子水的用量比为5mL∶10mL∶5mL∶1.1g∶100mL；

步骤S3、将初沉积氮化硼加入浓度0.05mol/L硝酸锌溶液中，缓慢升温并滴加质量分数15%氨水产生沉淀，磁力搅拌并升温至50℃，保温反应40min后离心，用去离子水和无水乙醇分别洗涤滤饼三次，烘干后转移至马弗炉中，300℃下煅烧2h，制得修饰粒子，控制初沉积氮化硼和硝酸锌溶液的用量比为0.8g∶8mL；

步骤S4、将修饰粒子加入无水乙醇中，超声分散10min，加入含氟含氢聚硅氧烷和二月桂酸二丁基锡，匀速搅拌并反应4h，反应结束后降温至室温，陈化2h，离心、洗涤、烘干，制得改性粒子，控制修饰粒子、含氟含氢聚硅氧烷和无水乙醇的重量比为1∶0.02∶10，二月桂酸二丁基锡的用量为修饰粒子重量的3.2%。

实施例3：所述改性粒子包括如下步骤制成：

步骤S1、将硼酸和三聚氰胺加入无水乙醇中，以600r/min的转速匀速搅拌5h，形成沉淀物，将沉淀物用去离子水洗涤、抽滤、烘干，制得前驱体，将前驱体置于管式炉中，通入氮气，以5℃/min的速率升温至1200℃，保温2h后冷却至室温，制得多孔氮化硼，控制硼酸、三聚氰胺和无水乙醇的重量比为1∶1∶100；

步骤S2、向浓度为0.05mol/L硝酸银溶液中滴加质量分数25%氨水，匀速搅拌10min，形成银氨溶液，备用；将多孔氮化硼加入去离子水中，匀速搅拌15min形成悬浮液，加入银氨溶液，磁力搅拌并升温至50℃，匀速搅拌30min后滴加质量分数0.3%聚乙烯吡咯烷酮水溶液，继续搅拌2h，搅拌结束后滴加质量分数10%葡萄糖水溶液，保温搅拌1h，离心，用去离子水洗涤滤饼三次，85℃下烘干，制得初沉积氮化硼，控制硝酸银溶液、聚乙烯吡咯烷酮水溶液、葡萄糖水溶液、多孔氮化硼和去离子水的用量比为5mL∶10mL∶5mL∶1.2g∶100mL；

步骤S3、将初沉积氮化硼加入浓度0.05mol/L硝酸锌溶液中，缓慢升温并滴加质量分数15%氨水产生沉淀，磁力搅拌并升温至50℃，保温反应40min后离心，用去离子水和无水乙醇分别洗涤滤饼三次，烘干后转移至马弗炉中，300℃下煅烧2h，制得修饰粒子，控制初沉积氮化硼和硝酸锌溶液的用量比为1g∶10mL；

步骤S4、将修饰粒子加入无水乙醇中，超声分散10min，加入含氟含氢聚硅氧烷和二月桂酸二丁基锡，匀速搅拌并反应4h，反应结束后降温至室温，陈化2h，离心、洗涤、烘干，制得改性粒子，控制修饰粒子、含氟含氢聚硅氧烷和无水乙醇的重量比为1∶0.02∶10，二月桂酸二丁基锡的用量为修饰粒子重量的3.5%。

实施例4：一种具有耐腐蚀外壳的架空电缆，包括导体、绝缘保护层和耐腐蚀外壳，绝缘保护层包覆安装在导体外表面，耐腐蚀外壳包覆安装在绝缘保护层外表面，所述耐腐蚀外壳包括如下重量份原料：85份PVC树脂，5份低密度聚乙烯，20份实施例1制备出的改性粒子，2份硬脂酸钙，0.1份石蜡，0.5份紫外吸收剂UV-327；

该耐腐蚀外壳包括如下步骤制成：

第一步、将PVC树脂和低密度聚乙烯加入混合机中，以1000r/min转速高速搅拌，边搅拌边加入改性粒子、硬脂酸钙、石蜡和紫外吸收剂UV-327，搅拌30min后降速至700r/min，匀速搅拌并升温至120℃，出料，制得混合料；

第二步、将混合料送入双螺杆挤出机中，挤出造粒、注塑成型，制得耐腐蚀外壳，双螺杆挤出机混合时工艺参数为：一区为160-170℃，二区为170-175℃，三区为175-178℃，转速为10r/min。

实施例5：一种具有耐腐蚀外壳的架空电缆，包括导体、绝缘保护层和耐腐蚀外壳，绝缘保护层包覆安装在导体外表面，耐腐蚀外壳包覆安装在绝缘保护层外表面，所述耐腐蚀外壳包括如下重量份原料：110份PVC树脂，8份低密度聚乙烯，25份实施例2制备出的改性粒子，2.5份蓖麻油酸钙，0.2份硬脂酸，0.6份紫外吸收剂UV-327；

该耐腐蚀外壳包括如下步骤制成：

第一步、将PVC树脂和低密度聚乙烯加入混合机中，以1200r/min转速高速搅拌，边搅拌边加入改性粒子、蓖麻油酸钙、硬脂酸和紫外吸收剂UV-327，搅拌30min后降速至750r/min，匀速搅拌并升温至120℃，出料，制得混合料；

第二步、将混合料送入双螺杆挤出机中，挤出造粒、注塑成型，制得耐腐蚀外壳，双螺杆挤出机混合时工艺参数为：一区为160-170℃，二区为170-175℃，三区为175-178℃，转速为10r/min。

实施例6：一种具有耐腐蚀外壳的架空电缆，包括导体、绝缘保护层和耐腐蚀外壳，绝缘保护层包覆安装在导体外表面，耐腐蚀外壳包覆安装在绝缘保护层外表面，所述耐腐蚀外壳包括如下重量份原料：120份PVC树脂，10份低密度聚乙烯，30份实施例3制备出的改性粒子，3份硬脂酸锌，0.3份硬脂酸，0.8份紫外吸收剂UV-327；

该耐腐蚀外壳包括如下步骤制成：

第一步、将PVC树脂和低密度聚乙烯加入混合机中，以1200r/min转速高速搅拌，边搅拌边加入改性粒子、硬脂酸锌、硬脂酸和紫外吸收剂UV-327，搅拌30min后降速至750r/min，匀速搅拌并升温至120℃，出料，制得混合料；

第二步、将混合料送入双螺杆挤出机中，挤出造粒、注塑成型，制得耐腐蚀外壳，双螺杆挤出机混合时工艺参数为：一区为160-170℃，二区为170-175℃，三区为175-178℃，转速为12r/min。

对比例1：本对比例与实施例4相比，用氮化硼作为改性粒子。

对比例2：本对比例为市售某公司生产的PVC塑料外壳材料。

对实施例4-实施例6和对比例1-对比例2制备出的塑料外壳材料置于30W紫外灯下，距离光源5cm位置，持续紫外光照射2500h后，在对塑料外壳材料伸长率保持率、断裂伸长率进行测试的性能进行检测，结果如下表1所示：

表1

从上表1中能够看出本发明实施例4-实施例6制备出的塑料外壳材料具有较高的力学性能，而且抗老化性能较好。

在说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种具有耐腐蚀外壳的架空电缆，包括导体、绝缘保护层和耐腐蚀外壳，绝缘保护层包覆安装在导体外表面，耐腐蚀外壳包覆安装在绝缘保护层外表面，其特征在于，所述耐腐蚀外壳包括如下重量份原料：85-120份PVC树脂，5-10份低密度聚乙烯，20-30份改性粒子，2-3份热稳定剂，0.1-0.3份润滑剂，0.5-0.8份紫外吸收剂UV-327；

该耐腐蚀外壳包括如下步骤制成：

第一步、将PVC树脂和低密度聚乙烯加入混合机中，以1000-1200r/min转速高速搅拌，边搅拌边加入改性粒子、热稳定剂、润滑剂和紫外吸收剂UV-327，搅拌30min后降速至700-750r/min，匀速搅拌并升温至120℃，出料，制得混合料；

第二步、将混合料送入双螺杆挤出机中，挤出造粒、注塑成型，制得耐腐蚀外壳；

所述改性粒子包括如下步骤制成：

步骤S1、将硼酸和三聚氰胺加入无水乙醇中，以500-600r/min的转速匀速搅拌5h，形成沉淀物，将沉淀物用去离子水洗涤、抽滤、烘干，制得前驱体，将前驱体置于管式炉中，通入氮气，以3-5℃/min的速率升温至1200℃，保温2h后冷却至室温，制得多孔氮化硼；

步骤S2、向浓度为0.05mol/L硝酸银溶液中滴加质量分数25%氨水，匀速搅拌10min，形成银氨溶液，备用；将多孔氮化硼加入去离子水中，匀速搅拌15min形成悬浮液，加入银氨溶液，磁力搅拌并升温至50℃，匀速搅拌30min后滴加质量分数0.3%聚乙烯吡咯烷酮水溶液，继续搅拌2h，搅拌结束后滴加质量分数10%葡萄糖水溶液，保温搅拌1h，离心，用去离子水洗涤滤饼三次，85℃下烘干，制得初沉积氮化硼；

步骤S3、将初沉积氮化硼加入浓度0.05mol/L硝酸锌溶液中，缓慢升温并滴加质量分数15%氨水，磁力搅拌并升温至50℃，保温反应40min后离心，用去离子水和无水乙醇分别洗涤滤饼三次，烘干后转移至马弗炉中，300℃下煅烧2h，制得修饰粒子；

步骤S4、将修饰粒子加入无水乙醇中，超声分散10min，加入含氟含氢聚硅氧烷和二月桂酸二丁基锡，匀速搅拌并反应4h，反应结束后降温至室温，陈化2h，离心、洗涤、烘干，制得改性粒子。

2.根据权利要求1所述的一种具有耐腐蚀外壳的架空电缆，其特征在于，第二步中双螺杆挤出机混合时工艺参数为：一区为160-170℃，二区为170-175℃，三区为175-178℃，转速为10-12r/min。

3.根据权利要求1所述的一种具有耐腐蚀外壳的架空电缆，其特征在于，所述热稳定剂为硬脂酸钙、蓖麻油酸钙和硬脂酸锌中的一种或多种按任意比例混合而成。

4.根据权利要求1所述的一种具有耐腐蚀外壳的架空电缆，其特征在于，所述润滑剂为石蜡或硬脂酸。

5.根据权利要求1所述的一种具有耐腐蚀外壳的架空电缆，其特征在于，步骤S1中控制硼酸、三聚氰胺和无水乙醇的重量比为1∶1∶100，步骤S2中控制硝酸银溶液、聚乙烯吡咯烷酮水溶液、葡萄糖水溶液、多孔氮化硼和去离子水的用量比为5mL∶10mL∶5mL∶1-1.2g∶100mL，步骤S3中控制初沉积氮化硼和硝酸锌溶液的用量比为0.5-1g∶5-10mL，步骤S4中控制修饰粒子、含氟含氢聚硅氧烷和无水乙醇的重量比为1∶0.01-0.02∶10，二月桂酸二丁基锡的用量为修饰粒子重量的3-3.5%。

6.根据权利要求1所述的一种具有耐腐蚀外壳的架空电缆的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

将绝缘保护层包覆安装在导体外表面，将耐腐蚀外壳包覆安装在绝缘保护层外表面，制得具有耐腐蚀外壳的架空电缆。

7.根据权利要求6所述的一种具有耐腐蚀外壳的架空电缆的制备方法，其特征在于，所述绝缘保护层为尼龙层。