CN117986808A - 一种耐腐蚀电缆 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电缆技术领域，提出了一种耐腐蚀电缆，包括导体和绝缘层，所述绝缘层包括以下重量份组分的原料：环氧树脂30~40份、聚四氟乙烯15~20份、聚丙烯增强纤维15~20份、聚偏氟乙烯18~22份、过氧化二苯甲酰8~10份、硅烷偶联剂5~8份、聚二烯基丙二甲基氯化铵4~6份、耐腐蚀剂10~12份、改性氢氧化铝15~20份、增塑剂8~12份、填料25~30份；所述耐腐蚀剂由3‑氨基‑4‑[(羧甲基)氨基]苯甲酸和5‑氨基壬烷‑5‑羧酸组成；所述改性氢氧化铝为氢氧化铝经甲基2‑(S)‑乙酰氧基‑3‑羧基丙酸酯改性得到。通过上述技术方案，解决了现有技术中地下电缆防水性、耐腐蚀性较低的问题。
Description
技术领域
本发明涉及电缆技术领域，具体的，涉及一种耐腐蚀电缆。
背景技术
电缆通常是由几根或几组导线（每组至少两根）绞合而成的类似绳索的电缆，每组导线之间相互绝缘，并常围绕着一根中心扭成，整个外面包有高度绝缘的覆盖层。电缆具有内通电，外绝缘的特征。
电缆有架空电缆、地下电缆、船用电缆、矿用电缆等，其中地下电缆因其铺设在地表以下，所以受气候的影响较小，安全可靠，隐蔽耐用，但是材料成本、敷设费用、维护费用比较高，而且检修和故障排查也比较困难。地下电缆一旦损伤，维修电缆是非常耗时耗力的事，严重影响居民生活和工厂停产，特别是工矿医院等科研单位造成的损失无法估量。因此要求地下电缆具有较高的防水性、耐腐蚀性等，以确保地下电缆的顺利安全运行。但是目前使用的地下电缆的耐水、耐酸碱腐蚀性能较差，使用寿命较短。
发明内容
本发明提出一种耐腐蚀电缆，解决了相关技术中地下电缆防水性、耐腐蚀性较低的问题。
本发明的技术方案如下：
本发明提出一种耐腐蚀电缆，包括导体和绝缘层，所述绝缘层包括以下重量份组分的原料：环氧树脂30~40份、聚四氟乙烯15~20份、聚丙烯增强纤维15~20份、聚偏氟乙烯18~22份、过氧化二苯甲酰8~10份、硅烷偶联剂5~8份、聚二烯基丙二甲基氯化铵4~6份、耐腐蚀剂10~12份、改性氢氧化铝15~20份、增塑剂8~12份、填料25~30份；
所述耐腐蚀剂由3-氨基-4-[(羧甲基)氨基]苯甲酸和5-氨基壬烷-5-羧酸组成；
所述改性氢氧化铝为氢氧化铝经甲基2-(S)-乙酰氧基-3-羧基丙酸酯改性得到。
在电缆中添加3-氨基-4-[(羧甲基)氨基]苯甲酸和5-氨基壬烷-5-羧酸混合物作为耐腐蚀剂，可以提高电缆的抗张强度和断裂伸长率，以及降低电缆经酸腐蚀后的抗张强度变化率和断裂伸长率变化率，从而提高电缆的耐腐蚀性，添加经甲基2-(S)-乙酰氧基-3-羧基丙酸酯改性的氢氧化铝，可以降低电缆经水侵蚀后的体积膨胀倍率，从而提高电缆的防水性。
作为进一步的技术方案，所述3-氨基-4-[(羧甲基)氨基]苯甲酸和5-氨基壬烷-5-羧酸的质量比为1:1~3。
作为进一步的技术方案，所述3-氨基-4-[(羧甲基)氨基]苯甲酸和5-氨基壬烷-5-羧酸的质量比为1:2。
作为进一步的技术方案，所述甲基2-(S)-乙酰氧基-3-羧基丙酸酯的质量为氢氧化铝质量的5%~7%。
作为进一步的技术方案，所述甲基2-(S)-乙酰氧基-3-羧基丙酸酯的质量为氢氧化铝质量的6%。
作为进一步的技术方案，所述改性氢氧化铝的制备方法，包括以下步骤：将氢氧化铝加入到乙醇溶液中，混合均匀后，加入甲基2-(S)-乙酰氧基-3-羧基丙酸酯，进行改性，得到改性氢氧化铝。
作为进一步的技术方案，所述改性的温度为60~70℃，改性的时间为40~50min。
作为进一步的技术方案，所述硅烷偶联剂包括3-氨基丙基三乙氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷中的一种或两种。
作为进一步的技术方案，所述增塑剂包括邻苯二甲酸二辛酯、己二酸二辛酯中的一种或两种。
作为进一步的技术方案，所述填料包括碳酸钙、白炭黑、氧化锌中的一种或多种。
本发明还包括一种耐腐蚀电缆的制备方法，包括以下步骤：
S1、将所述绝缘层中各原料组分混合均匀后，进行混炼，制得混炼胶；
S2、将混炼胶挤出后，包覆于导体表面，得到耐腐蚀电缆。
作为进一步的技术方案，所述混炼的温度为100~120℃，混炼的时间为30~40min。
作为进一步的技术方案，所述挤出的温度为160~180℃。
本发明的工作原理及有益效果为：
1、本发明中，采用3-氨基-4-[(羧甲基)氨基]苯甲酸和5-氨基壬烷-5-羧酸混合物作为电缆的耐腐蚀剂，可以提高电缆的抗张强度和断裂伸长率，以及降低经酸腐蚀后的抗张强度变化率和断裂伸长率变化率，从而提高电缆的耐腐蚀性，添加经甲基2-(S)-乙酰氧基-3-羧基丙酸酯改性的氢氧化铝，不仅可以降低电缆的体积膨胀倍率，从而提高电缆的防水性，还可以提高电缆的抗张强度和断裂伸长率。
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他实施例，都涉及本发明保护的范围。
在下列实施例和对比例中，
环氧树脂的牌号为E-44，厂家为河北跃腾防腐材料有限公司；
聚四氟乙烯的型号为BM-010，厂家为衢州佰茂科技有限公司；
聚丙烯增强纤维的直径为15±2μm；
聚偏氟乙烯的牌号为460，厂家为东莞市湘亿新材料有限公司；
氢氧化铝的粒度为80目；
碳酸钙的粒度为800目；
白炭黑的粒度为325目；
乙醇溶液为体积比为1:3的无水乙醇和水组成。
实施例1
一种耐腐蚀电缆的制备方法，包括以下步骤：
S1、将环氧树脂30份、聚四氟乙烯15份、聚丙烯增强纤维15份、聚偏氟乙烯18份、过氧化二苯甲酰8份、3-氨基丙基三乙氧基硅烷5份、聚二烯基丙二甲基氯化铵4份、3-氨基-4-[(羧甲基)氨基]苯甲酸5份、5-氨基壬烷-5-羧酸5份、改性氢氧化铝15份、邻苯二甲酸二辛酯8份和碳酸钙25份加入到密炼机中混合均匀后，100℃下混炼40min，制得混炼胶；
S2、将混炼胶转移到挤出机中，160℃下挤出后，包覆于导体表面，得到耐腐蚀电缆。
改性氢氧化铝的制备方法，包括以下步骤：
A1、将50g氢氧化铝加入到600mL乙醇溶液中，混合均匀后，加入2.5g甲基2-(S)-乙酰氧基-3-羧基丙酸酯，60℃下改性50min后，过滤，固体经乙醇溶液洗涤，在80℃真空烘箱中干燥，得到改性氢氧化铝。
实施例2
一种耐腐蚀电缆的制备方法，包括以下步骤：
S1、将环氧树脂35份、聚四氟乙烯18份、聚丙烯增强纤维18份、聚偏氟乙烯20份、过氧化二苯甲酰9份、3-氨基丙基三乙氧基硅烷7份、聚二烯基丙二甲基氯化铵5份、3-氨基-4-[(羧甲基)氨基]苯甲酸5.5份、5-氨基壬烷-5-羧酸5.5份、改性氢氧化铝18份、己二酸二辛酯10份和碳酸钙28份加入到密炼机中混合均匀后，110℃下混炼35min，制得混炼胶；
S2、将混炼胶转移到挤出机中，170℃下挤出后，包覆于导体表面，得到耐腐蚀电缆。
改性氢氧化铝的制备方法，包括以下步骤：
A1、将50g氢氧化铝加入到600mL乙醇溶液中，混合均匀后，加入2.5g甲基2-(S)-乙酰氧基-3-羧基丙酸酯，65℃下改性45min后，过滤，固体经乙醇溶液洗涤，在80℃真空烘箱中干燥，得到改性氢氧化铝。
实施例3
一种耐腐蚀电缆的制备方法，包括以下步骤：
S1、将环氧树脂40份、聚四氟乙烯20份、聚丙烯增强纤维20份、聚偏氟乙烯22份、过氧化二苯甲酰10份、3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷8份、聚二烯基丙二甲基氯化铵6份、3-氨基-4-[(羧甲基)氨基]苯甲酸6份、5-氨基壬烷-5-羧酸6份、改性氢氧化铝20份、己二酸二辛酯12份和白炭黑30份加入到密炼机中混合均匀后，120℃下混炼30min，制得混炼胶；
S2、将混炼胶转移到挤出机中，180℃下挤出后，包覆于导体表面，得到耐腐蚀电缆。
改性氢氧化铝的制备方法，包括以下步骤：
A1、将50g氢氧化铝加入到600mL乙醇溶液中，混合均匀后，加入2.5g甲基2-(S)-乙酰氧基-3-羧基丙酸酯，70℃下改性40min后，过滤，固体经乙醇溶液洗涤，在80℃真空烘箱中干燥，得到改性氢氧化铝。
实施例4
本实施例和实施例3相比，区别仅在于添加3-氨基-4-[(羧甲基)氨基]苯甲酸4份和5-氨基壬烷-5-羧酸8份。
实施例5
本实施例和实施例3相比，区别仅在于添加3-氨基-4-[(羧甲基)氨基]苯甲酸3份和5-氨基壬烷-5-羧酸9份。
实施例6
本实施例和实施例3相比，区别仅在于添加3-氨基-4-[(羧甲基)氨基]苯甲酸8份和5-氨基壬烷-5-羧酸4份。
实施例7
本实施例和实施例3相比，区别仅在于添加3-氨基-4-[(羧甲基)氨基]苯甲酸2.4份和5-氨基壬烷-5-羧酸9.6份。
实施例8
本实施例和实施例3相比，区别仅在于添加3g甲基2-(S)-乙酰氧基-3-羧基丙酸酯。
实施例9
本实施例和实施例3相比，区别仅在于添加3.5g甲基2-(S)-乙酰氧基-3-羧基丙酸酯。
实施例10
本实施例和实施例3相比，区别仅在于添加2g甲基2-(S)-乙酰氧基-3-羧基丙酸酯。
实施例11
本实施例和实施例3相比，区别仅在于添加4g甲基2-(S)-乙酰氧基-3-羧基丙酸酯。
对比例1
本对比例与实施例3相比，区别仅在于将改性氢氧化铝替换成等量的氢氧化铝。
对比例2
本对比例与实施例3相比，区别仅在于不添加3-氨基-4-[(羧甲基)氨基]苯甲酸和5-氨基壬烷-5-羧酸。
对比例3
本对比例与实施例3相比，区别仅在于不添加3-氨基-4-[(羧甲基)氨基]苯甲酸。
对比例4
本对比例与实施例3相比，区别仅在于不添加5-氨基壬烷-5-羧酸。
性能测试：
将实施例1~11和对比例1~4所得的耐腐蚀电缆按照GB/T 2951.11-2008《电缆和光缆绝缘和护套材料通用试验方法》中规定的测试方法，先测定抗张强度和断裂伸长率，然后进行耐腐蚀性试验，具体测试方法如下：将试样于25℃下在20wt%盐酸水溶液中浸泡30d后取出，测定其抗张强度变化率和断裂伸长率变化率，其中抗张强度变化率（%）＝（试验后抗张强度/试验前抗张强度-1）×100%，断裂伸长率变化率（%）＝（试验后断裂伸长率/试验前断裂伸长率-1）×100%，按照GB/T 18173.3-2014《高分子防水材料 第3部分：遇水膨胀橡胶》中规定的测试方法，测定体积膨胀倍率，测试结果如表1所示：
表1 实施例1~11和对比例1~4所得的耐腐蚀电缆性能测试结果
在本发明中，与实施例3相比，对比例1将改性氢氧化铝替换成等量的氢氧化铝、对比例2不添加3-氨基-4-[(羧甲基)氨基]苯甲酸和5-氨基壬烷-5-羧酸、对比例3不添加3-氨基-4-[(羧甲基)氨基]苯甲酸、对比例4不添加5-氨基壬烷-5-羧酸，结果对比例1~4中抗张强度和断裂伸长率小于实施例3，经酸腐蚀后抗张强度变化率、断裂伸长率变化率和体积膨胀倍率均高于实施例3，说明在电缆的绝缘层中添加由3-氨基-4-[(羧甲基)氨基]苯甲酸和5-氨基壬烷-5-羧酸组成的耐腐蚀剂，以及经甲基2-(S)-乙酰氧基-3-羧基丙酸酯改性的氢氧化铝，可以提高电缆的抗张强度和断裂伸长率，以及降低电缆经酸腐蚀后的抗张强度变化率、断裂伸长率变化率和体积膨胀倍率，从而提高电缆的耐腐蚀性和防水性。
与实施例3相比，实施例4~7改变了3-氨基-4-[(羧甲基)氨基]苯甲酸和5-氨基壬烷-5-羧酸的添加量，结果实施例6~7中抗张强度和断裂伸长率小于实施例3~5，经酸腐蚀后抗张强度变化率、断裂伸长率变化率和体积膨胀倍率高于实施例3~5，说明当3-氨基-4-[(羧甲基)氨基]苯甲酸和5-氨基壬烷-5-羧酸的质量比为1:1~3时，可以进一步提高电缆的抗张强度和断裂伸长率，以及降低电缆经酸腐蚀后的抗张强度变化率、断裂伸长率变化率和体积膨胀倍率，并且实施例4中抗张强度和断裂伸长率高于实施例3和实施例5，经酸腐蚀后抗张强度变化率、断裂伸长率变化率和体积膨胀倍率低于实施例3和实施例5，说明当3-氨基-4-[(羧甲基)氨基]苯甲酸和5-氨基壬烷-5-羧酸的质量比为1:2时，可以更进一步提高电缆的抗张强度和断裂伸长率，以及降低电缆经酸腐蚀后的抗张强度变化率、断裂伸长率变化率和体积膨胀倍率。
与实施例3相比，实施例8~11改变了甲基2-(S)-乙酰氧基-3-羧基丙酸酯的添加量，结果实施例10~11中抗张强度和断裂伸长率小于实施例3和实施例8~9，经酸腐蚀后抗张强度变化率、断裂伸长率变化率和体积膨胀倍率高于实施例3和实施例8~9，说明当甲基2-(S)-乙酰氧基-3-羧基丙酸酯的质量为氢氧化铝质量的5%~7%时，可以进一步提高电缆的抗张强度和断裂伸长率，以及降低电缆经酸腐蚀后的抗张强度变化率、断裂伸长率变化率和体积膨胀倍率，并且实施例8中抗张强度和断裂伸长率高于实施例3和实施例9，经酸腐蚀后抗张强度变化率、断裂伸长率变化率和体积膨胀倍率低于实施例3和实施例9，说明当甲基2-(S)-乙酰氧基-3-羧基丙酸酯的质量为氢氧化铝质量的6%时，可以更进一步提高电缆的抗张强度和断裂伸长率，以及降低电缆经酸腐蚀后的抗张强度变化率、断裂伸长率变化率和体积膨胀倍率。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种耐腐蚀电缆，包括导体和绝缘层，其特征在于，所述绝缘层包括以下重量份组分的原料：环氧树脂30~40份、聚四氟乙烯15~20份、聚丙烯增强纤维15~20份、聚偏氟乙烯18~22份、过氧化二苯甲酰8~10份、硅烷偶联剂5~8份、聚二烯基丙二甲基氯化铵4~6份、耐腐蚀剂10~12份、改性氢氧化铝15~20份、增塑剂8~12份、填料25~30份；
所述耐腐蚀剂由3-氨基-4-[(羧甲基)氨基]苯甲酸和5-氨基壬烷-5-羧酸组成；
所述改性氢氧化铝为氢氧化铝经甲基2-(S)-乙酰氧基-3-羧基丙酸酯改性得到。
2.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀电缆，其特征在于，所述3-氨基-4-[(羧甲基)氨基]苯甲酸和5-氨基壬烷-5-羧酸的质量比为1:1~3。
3.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀电缆，其特征在于，所述甲基2-(S)-乙酰氧基-3-羧基丙酸酯的质量为氢氧化铝质量的5%~7%。
4.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀电缆，其特征在于，所述改性氢氧化铝的制备方法，包括以下步骤：将氢氧化铝加入到乙醇溶液中，混合均匀后，加入甲基2-(S)-乙酰氧基-3-羧基丙酸酯，进行改性，得到改性氢氧化铝。
5.根据权利要求4所述的一种耐腐蚀电缆，其特征在于，所述改性的温度为60~70℃，改性的时间为40~50min。
6.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀电缆，其特征在于，所述硅烷偶联剂包括3-氨基丙基三乙氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷中的一种或两种。
7.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀电缆，其特征在于，所述增塑剂包括邻苯二甲酸二辛酯、己二酸二辛酯中的一种或两种。
8.根据权利要求1~7中任意一项所述的一种耐腐蚀电缆的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将所述绝缘层中各原料组分混合均匀后，进行混炼，制得混炼胶；
S2、将混炼胶挤出后，包覆于导体表面，得到耐腐蚀电缆。
9.根据权利要求8所述的一种耐腐蚀电缆的制备方法，其特征在于，所述混炼的温度为100~120℃，混炼的时间为30~40min。
10.根据权利要求8所述的一种耐腐蚀电缆的制备方法，其特征在于，所述挤出的温度为160~180℃。
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