CN117024892A - 一种埋地电缆及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种埋地电缆及其制备方法，属于电缆技术领域，该电缆从外到内，分别包括外护层、钢丝编织层、绕包层、内护层和导体；其特征在于，所述外护层由聚氯乙烯100‑120份、乙烯‑醋酸乙烯共聚物30‑40份、聚偏氟乙烯18‑20份、聚硅氧烷9‑10份、环氧大豆油35‑40份、填料18‑20份和金属有机框架负载防鼠蚁组分5‑6份混合挤出制得。其中外护层中加入了自制的金属有机框架负载防鼠蚁组分，通过金属有机框架对防鼠蚁组分进行负载，提高防鼠蚁组分在外护层中的稳定性，进而更好地应对环境变化，防白蚁性更好。
Description
技术领域
本发明属于电缆技术领域，具体涉及一种埋地电缆及其制备方法。
背景技术
埋地电缆常埋于地下的电缆，故又称地下电缆。电缆是由一根或多根相互绝缘的导体外包绝缘层和保护层制成，用于将电力或信息从一处传递到另一处的导线。进入现代社会后，由于城市用地紧张，交通压力大，市容建设等原因，大城市普遍采用地下电缆输电方式。相对于架空线，电缆具有占地小、输电可靠、抗干扰能力强等优点。
由于地下电缆与水体、酸性物质、碱性物质进行直接接触，在长期使用过程中，地下的潮气、酸性物质、碱性物质会不断侵蚀地下电缆的护套，如果地下电缆的护套的防潮性能与耐酸碱腐蚀性能不够好，则地下的潮气、酸性物质、碱性物质会穿过护套对地下电缆的缆芯进行不断侵蚀，最终会导致地下电缆失去通信传输功能。
PVC护套是一种常见的地下电缆护套材料，具有良好的电气绝缘性能和耐腐蚀性。价格相对便宜，适用于一般的地下电缆应用。但现有的PVC护套存在一些缺陷，无法在严苛条件下使用，例如地下电缆由于处于地下环境，极容易被破坏或腐蚀，此外，在某些地区有白蚁分布，白蚁为害埋地电缆的初期很难被发现，当被检测出或被发现时，电缆已经在一定程度上被破坏，轻者使用寿命缩短，重者须停止运行，对蛀孔进行修复甚至整条更换，经济损失巨大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种埋地电缆及其制备方法，以解决电缆易被白蚁破坏的问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种埋地电缆，电缆从外到内，分别包括外护层、钢丝编织层、绕包层、内护层和导体；按重量份计，所述外护层由聚氯乙烯100-120份、乙烯-醋酸乙烯共聚物30-40份、聚偏氟乙烯18-20份、聚硅氧烷9-10份、环氧大豆油35-40份、填料18-20份和金属有机框架负载防鼠蚁组分5-6份混合挤出制得。
进一步地，所述金属有机框架负载防鼠蚁组分通过如下步骤制备：
将防鼠蚁组分分散到甲醇中，然后加入金属有机框架，超声分散2h后，经过离心分离，得到产物，经过真空干燥，得到金属有机框架负载防鼠蚁组分。
进一步地，所述金属有机框架通过如下步骤制备：
将醋酸锌和2-氨基对苯二甲酸加入DMF中，超声分散30min，然后升温至120℃，搅拌反应24h反应结束后，经过离心分离除去上清液，依次经过DMF和乙醇浸泡得到金属有机框架。
进一步地，所述防鼠蚁组分包括正壬酸香草酰胺、氯菊酯、氯氰菊酯和氰戊菊酯中的一种。
进一步地，所述填料通过如下步骤制备：将石墨、碳化硅和硅藻土混合，加入球磨罐中，球磨至粒径小于500目，与水玻璃混合，得到填料；石墨、碳化硅、硅藻土和水玻璃的质量比为3：2：1：1。
进一步地，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。
进一步地，按重量份计，所述内护层由三元乙丙橡胶40-45份、聚氯乙烯20-22份、玄武岩纤维12-14份、纳米二氧化硅10-11份和抗氧剂0.1-0.3份混合挤出制得。
进一步地，所述导体为绞合铜导体，其由3-5根直径为1.8-2.5mm的软铜导体绞合组成，绕包层为聚四氟乙烯膜。
一种埋地电缆的制备方法，包括如下步骤：
步骤S1、按照配方称取外护层材料并混合，加入双螺杆挤出机挤压成熔融状态，待混料完全熔融后挤出到注塑机中，注塑成型获得外护层；
步骤S2、按照配方称取内护层材料加入密炼机中，控制密炼温度为110℃-112℃，混合密炼10min后，挤出获得，挤出获得内护层；将导体、内护层、绕包层、钢丝编织层和外护层依次套接设置，得到一种埋地电缆。
本发明的有益效果：
本发明提供一种埋地电缆及其制备方法，以解决电缆易被白蚁破坏的问题。该电缆从外到内，分别包括外护层、钢丝编织层、绕包层、内护层和导体；其中外护层中加入了自制的金属有机框架负载防鼠蚁组分，通过金属有机框架对防鼠蚁组分进行负载，提高防鼠蚁组分在外护层中的稳定性，进而更好地应对环境变化，防白蚁性更好。
本发明中添加的聚偏氟乙烯具有优良的耐化学腐蚀性能，提高外护层材料的耐酸碱性能，增强化学稳定性，延长材料的使用寿命。
本发明中添加了环氧大豆油作为增塑剂，增塑剂添加到高聚物中，能降低分子间的作用力，增塑剂的主要作用是降低聚合物的熔融温度和熔体粘度，进而降低聚合物的加工温度；赋予聚合物制品以柔软性和耐低温性能，金属有机框架负载防鼠蚁组分与增塑剂环氧基发生开环反应，具有强烈的界面相互作用，存在界面物理穿插作用，在物理穿插和化学键合协同作用下，试样的力学性能比未添加金属有机框架负载防鼠蚁组分的试样更好。并且金属有机框架的多孔结构和有机表面可以增强填料与高分子的界面相互作用，提升试样的热稳定性和机械性能。
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
本实施例提供一种金属有机框架负载防鼠蚁组分，通过如下步骤制备：
将2.2g醋酸锌和0.72g2-氨基对苯二甲酸加入30mLN,N-二甲基甲酰胺(DMF)中，超声分散30min，然后升温至120℃，搅拌反应24h反应结束后，经过离心分离除去上清液，将得到的白色沉淀依次经过DMF和乙醇浸泡得到金属有机框架。
将0.3g防鼠蚁组分分散到100mL甲醇中，然后加入0.5g金属有机框架，超声分散2h后，经过离心分离，得到产物，经过真空干燥，得到金属有机框架负载防鼠蚁组分；防鼠蚁组分选择正壬酸香草酰胺。
实施例2
本实施例提供一种填料，通过如下步骤制备：
将石墨、碳化硅和硅藻土混合，加入球磨罐中，加入无水乙醇和氧化铝陶瓷球，球磨至粒径小于500目，球磨后蒸发掉乙醇，与水玻璃混合，得到填料；石墨、碳化硅、硅藻土和水玻璃的质量比为3：2：1：1。
实施例3
本实施例提供一种外护层材料，按重量份计，所述外护层由聚氯乙烯(PVCSG-5树脂粉)100份、乙烯-醋酸乙烯共聚物30份、聚偏氟乙烯18份、聚硅氧烷9份、环氧大豆油35份、实施例2制备的填料18份和实施例1制备的金属有机框架负载防鼠蚁组分5份混合挤出制得。
实施例4
本实施例提供一种外护层材料，按重量份计，所述外护层由聚氯乙烯(PVCSG-5树脂粉)110份、乙烯-醋酸乙烯共聚物30份、聚偏氟乙烯18份、聚硅氧烷9份、环氧大豆油35份、实施例2制备的填料18份和实施例1制备的金属有机框架负载防鼠蚁组分5份混合挤出制得。
实施例5
本实施例提供一种外护层材料，按重量份计，所述外护层由聚氯乙烯(PVCSG-5树脂粉)120份、乙烯-醋酸乙烯共聚物40份、聚偏氟乙烯20份、聚硅氧烷10份、环氧大豆油40份、实施例2制备的填料20份和实施例1制备的金属有机框架负载防鼠蚁组分6份混合挤出制得。
对比例1
本对比例与实施例5相比将金属有机框架负载防鼠蚁组分换成按照现有技术制备的正壬酸香草酰胺微胶囊，具体步骤如下，将10g质量分数50％的正壬酸香草酰胺和30g对苯二甲酰氯加入3mL氯仿中，边搅拌边滴加7g乙二胺搅拌反应3h后，加入0.2g邻苯二甲酸二辛酯，经过减压浓缩除去氯仿，得到正壬酸香草酰胺微胶囊。
其余原料及制备过程与实施例5保持相同。
对实施例3-实施例5和对比例1制备的样品进行测试，试样的物理力学性能按照标准GB/T8815-2008进行测试，测试结果如下表1所示：
表1
从测试结果可知，按照本发明的方法制备的外护层材料的力学性能优于添加正壬酸香草酰胺微胶囊的试样。本发明中的金属有机框架负载防鼠蚁组分与增塑剂具有强烈的界面相互作用，存在界面物理穿插作用，在物理穿插和化学键合协同作用下，试样的力学性能比未添加金属有机框架负载防鼠蚁组分的试样更好。
实施例6
本实施例提供一种埋地电缆，电缆从外到内，分别包括外护层、钢丝编织层、绕包层、内护层和导体；
其中，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。
其中，内护层由三元乙丙橡胶40份、聚氯乙烯(PVCSG-5树脂粉)20份、玄武岩纤维12份、纳米二氧化硅10份和抗氧剂(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基膦酸双十八酯)0.1份混合挤出制得。
其中，所述导体为绞合铜导体，其由3根直径为1.8mm的软铜导体绞合组成，绕包层为聚四氟乙烯膜。
一种埋地电缆的制备方法，包括如下步骤：
步骤S1、按照实施例3中的配方称取外护层材料并混合，加入双螺杆挤出机挤压成熔融状态，待混料完全熔融后挤出到注塑机中，在300℃下注塑成型获得厚度为2.5mm左右的外护层；
步骤S2、按照配方称取内护层材料加入密炼机中，控制密炼温度为110℃-112℃，混合密炼10min后，挤出获得，挤出获得厚度为1-1.2mm的内护层；将导体、内护层、绕包层、钢丝编织层和外护层依次套接设置，得到一种埋地电缆。
实施例7
本实施例提供一种埋地电缆，电缆从外到内，分别包括外护层、钢丝编织层、绕包层、内护层和导体；
其中，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。
其中，内护层由三元乙丙橡胶40份、聚氯乙烯(PVCSG-5树脂粉)22份、玄武岩纤维12份、纳米二氧化硅10份和抗氧剂(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基膦酸双十八酯)0.3份混合挤出制得。
其中，所述导体为绞合铜导体，其由3根直径为1.8mm的软铜导体绞合组成，绕包层为聚四氟乙烯膜。
一种埋地电缆的制备方法，包括如下步骤：
步骤S1、按照实施例3中的配方称取外护层材料并混合，加入双螺杆挤出机挤压成熔融状态，待混料完全熔融后挤出到注塑机中，在300℃下注塑成型获得厚度为2.5mm左右的外护层；
步骤S2、按照配方称取内护层材料加入密炼机中，控制密炼温度为110℃-112℃，混合密炼10min后，挤出获得，挤出获得厚度为1-1.2mm的内护层；将导体、内护层、绕包层、钢丝编织层和外护层依次套接设置，得到一种埋地电缆。
实施例8
本实施例提供一种埋地电缆，电缆从外到内，分别包括外护层、钢丝编织层、绕包层、内护层和导体；
其中，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。
其中，内护层由三元乙丙橡胶45份、聚氯乙烯(PVCSG-5树脂粉)22份、玄武岩纤维14份、纳米二氧化硅11份和抗氧剂(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基膦酸双十八酯)0.3份混合挤出制得。
其中，所述导体为绞合铜导体，其由3根直径为1.8mm的软铜导体绞合组成，绕包层为聚四氟乙烯膜。
一种埋地电缆的制备方法，包括如下步骤：
步骤S1、按照实施例3中的配方称取外护层材料并混合，加入双螺杆挤出机挤压成熔融状态，待混料完全熔融后挤出到注塑机中，在300℃下注塑成型获得厚度为2.5mm左右的外护层；
步骤S2、按照配方称取内护层材料加入密炼机中，控制密炼温度为110℃-112℃，混合密炼10min后，挤出获得，挤出获得厚度为1-1.2mm的内护层；将导体、内护层、绕包层、钢丝编织层和外护层依次套接设置，得到一种埋地电缆。
对比例2
本对比例与实施例8相比，将外护层换成按照对比例1中的方法制备的外护层，其余原料及制备过程与实施例8保持相同。
对实施例6-实施例8和对比例2制备的试样进行性能测试，将得到的试样在100℃条件下老化1周，采用GB2951.38-86《电线电缆白蚁试验方法》中2.2所述的群体法，称取150g白蚁干巢碎片，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。分别将实施例6-实施例8和对比例2制备的试样垂直置于饲养缸内(每个试样做3组平行样)约留15mm露出巢片之上，而后放入10g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。结果如表2所示：
表2
| 时间/周 | 实施例6 | 实施例7 | 实施例8 | 对比例2 |
| 1 | 正常 | 正常 | 正常 | 正常 |
| 2 | 正常 | 正常 | 正常 | 正常 |
| 3 | 正常 | 正常 | 正常 | 正常 |
| 4 | 正常 | 正常 | 正常 | 正常 |
| 5 | 正常 | 正常 | 正常 | 正常 |
| 6 | 少量白蚁死亡 | 少量白蚁死亡 | 少量白蚁死亡 | 正常 |
| 7 | 大量白蚁死亡 | 大量白蚁死亡 | 大量白蚁死亡 | 正常 |
| 8 | - | - | - | 正常 |
由表2可以看出，本发明的外护层材料中添加了金属有机框架负载防鼠蚁组分的试样相对于添加正壬酸香草酰胺微胶囊的试样稳定性更好，能更好地应对环境变化，防白蚁性更好。
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。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (9)
1.一种埋地电缆，电缆从外到内，分别包括外护层、钢丝编织层、绕包层、内护层和导体；其特征在于，按重量份计，所述外护层由聚氯乙烯100-120份、乙烯-醋酸乙烯共聚物30-40份、聚偏氟乙烯18-20份、聚硅氧烷9-10份、环氧大豆油35-40份、填料18-20份和金属有机框架负载防鼠蚁组分5-6份混合挤出制得。
2.根据权利要求1所述的一种埋地电缆，其特征在于，所述金属有机框架负载防鼠蚁组分通过如下步骤制备：
将防鼠蚁组分分散到甲醇中，然后加入金属有机框架，超声分散2h后，经过离心分离，得到产物，经过真空干燥，得到金属有机框架负载防鼠蚁组分。
3.根据权利要求1所述的一种埋地电缆，其特征在于，所述金属有机框架通过如下步骤制备：
将醋酸锌和2-氨基对苯二甲酸加入DMF中，超声分散30min，然后升温至120℃，搅拌反应24h反应结束后，经过离心分离除去上清液，依次经过DMF和乙醇浸泡得到金属有机框架。
4.根据权利要求1所述的一种埋地电缆，其特征在于，所述防鼠蚁组分包括正壬酸香草酰胺、氯菊酯、氯氰菊酯和氰戊菊酯中的一种。
5.根据权利要求1所述的一种埋地电缆，其特征在于，所述填料通过如下步骤制备：将石墨、碳化硅和硅藻土混合，加入球磨罐中，球磨至粒径小于500目，与水玻璃混合，得到填料；石墨、碳化硅、硅藻土和水玻璃的质量比为3：2：1：1。
6.根据权利要求1所述的一种埋地电缆，其特征在于，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。
7.根据权利要求1所述的一种埋地电缆，其特征在于，按重量份计，所述内护层由三元乙丙橡胶40-45份、聚氯乙烯20-22份、玄武岩纤维12-14份、纳米二氧化硅10-11份和抗氧剂0.1-0.3份混合挤出制得。
8.根据权利要求1所述的一种埋地电缆，其特征在于，所述导体为绞合铜导体，其由3-5根直径为1.8-2.5mm的软铜导体绞合组成，绕包层为聚四氟乙烯膜。
9.根据权利要求1所述的一种埋地电缆的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1、按照配方称取外护层材料并混合，加入双螺杆挤出机挤压成熔融状态，待混料完全熔融后挤出到注塑机中，注塑成型获得外护层；
步骤S2、按照配方称取内护层材料加入密炼机中，控制密炼温度为110℃-112℃，混合密炼10min后，挤出获得，挤出获得内护层；将导体、内护层、绕包层、钢丝编织层和外护层依次套接设置，得到一种埋地电缆。
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