一种防腐蚀电缆及其制备方法与流程

[0001]
本申请涉及电线电缆技术领域，更具体地说，它涉及一种防腐蚀电缆及其制备方法。


背景技术：

[0002]
随着我国石油化工、通讯、交通、建筑、电力等工业的发展，近年来发电厂、变电站、冶炼以及石油化工等行业对电缆的需求量极大。电线电缆应用到越来越多的领域中，对其负载量及工作时长的要求越来越高，很多电线电缆需要暴露在室外和环境恶劣的情况下工作，所以对电线电缆所使用的材料的性能要求非常严格，要求其必须具备耐腐蚀、耐高温及阻燃等优点。
[0003]
相关技术中，电缆的制作原料多为普通的pvc电缆料，耐腐蚀和耐磨损性能差，当电缆在室外环境下，尤其是湿热或者酸性环境中，容易遭受腐蚀，造成线路的老化，导致电缆的使用寿命大大缩短，而且容易引起输电线路的故障，给周围的居民带来极大的不便，也给电力部门造成较大的损失。当电力维修人员检修电路时，若存在电缆腐蚀老化而漏电，也会导致电力维修人员的作业过程存在安全隐患，这样必然会导致其工作量的加大。
[0004]
针对上述中的相关技术，发明人认为电缆在实际应用中，受酸性环境影响，易被腐蚀老化，电缆的耐腐蚀性能有待提升。


技术实现要素：

[0005]
为了提高电缆的耐腐蚀性能，减少在酸性环境下电缆腐蚀老化的问题发生，本申请提供一种防腐蚀电缆及其制备方法。
[0006]
第一方面，本申请提供一种防腐蚀电缆，采用如下的技术方案。
[0007]
一种防腐蚀电缆，包括如下重量份数的组分：聚丙烯树脂200-300份；二甘醇胺40-60份；改性纳米二氧化硅30-80份；氢氧化铝100-150份；增塑剂10-20份；抗氧剂5-10份；硅油5-10份；马来酸酐接枝乙烯-醋酸乙烯共聚物20-50份；所述改性纳米二氧化硅由以下步骤制得，a，将纳米二氧化硅加入无水乙醇中，搅拌均匀；b，加入硅烷偶联剂，升温至50-60℃，反应3-4h；c，将纳米二氧化硅在100-120℃的温度下烘干，得到改性纳米二氧化硅。
[0008]
通过采用上述技术方案，通过聚丙烯树脂、改性纳米二氧化硅、氢氧化铝的混合，
10min，得到混合料a；s2，在混合料a中加入二甘醇胺，在400-600rpm转速下均匀混合5-10min，得到混合料b；s3，在混合料b中加入抗氧剂、增塑剂、马来酸酐接枝乙烯-醋酸乙烯共聚物、硅油，在400-600rpm转速下继续混合5-10min，得到混合料c；s4，将混合料c挤出造粒，得到电缆料；s5，将电缆料熔融挤出，包覆在线材表面，冷却固化后，得到耐腐蚀电缆。
[0023]
通过采用上述技术方案，先将聚丙烯树脂、改性纳米二氧化硅、氢氧化铝混合得到混合料a，使改性纳米二氧化硅和氢氧化铝可以较好的分散在基材中，提高制得电缆料的抗腐蚀性能和阻燃性能，后加入二甘醇胺进行混合，使二甘醇胺可以较好地包裹在改性纳米二氧化硅和氢氧化铝的表面，进一步提高了电缆料的耐腐蚀性能。分多个步骤搅拌，使各原料在基材中的分散性较好，提高制得电缆料的耐腐蚀性能。
[0024]
优选的，所述s4中，使用双螺杆挤出机挤出造粒，双螺杆挤出机的温度设定为160-190℃，螺杆转速设定为200-300rpm。
[0025]
通过采用上述技术方案，经性能检测试验结果表明，采用上述范围内的挤出温度和螺杆转速，制得的电缆料的耐腐蚀性、耐热性能和力学性能较好。
[0026]
优选的，所述s1中还加入云母粉，云母粉与聚丙烯树脂、改性纳米二氧化硅、氢氧化铝一起混合。
[0027]
通过采用上述技术方案，加入的云母粉与聚丙烯树脂混合，遇到高温可以转化为一种陶瓷物质，这种物质具有很好的强度和绝缘性能，在保证了制得电缆强度的同时，提高制得电缆的耐腐蚀性能。
[0028]
综上所述，本申请具有以下有益效果：1、由于本申请加入的二甘醇胺可以较好的包裹在改性纳米二氧化硅和氢氧化铝表面，且二甘醇胺可以吸收酸性气体，从而提高电缆的耐腐蚀性能，提高电缆在酸性环境下的使用寿命；2、本申请中优选采用改性纳米二氧化硅，由于纳米二氧化硅经过硅烷偶联剂的表面改性，减少了纳米二氧化硅的粉体团聚现象的发生，使纳米二氧化硅在基材中以纳米的形态存在，提高纳米二氧化硅的分散性，提高电缆料的耐热阻燃性能和力学性能；3、本申请的制备方法，分多步骤混合原料，使原料的混合更加充分，提高各原料在基材中的分散性，同时，使二甘醇胺可以较好地包裹在改性纳米二氧化硅和氢氧化铝的表面，提高制得电缆料的耐腐蚀性能。
具体实施方式
[0029]
以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。
[0030]
本申请实施例中双螺杆挤出机为张家港君尔机械有限公司生产，型号为sjz65/132；搅拌机为青州市和利源建材机械厂生产的化工搅拌机。
[0031]
聚丙烯树脂采自东莞市凯全塑胶原料有限公司；硅油、二甘醇胺采自凯茵化工广州公司；硫代二丙酸双月桂酯、三(2,4-二叔丁基-4-羟基苯基)亚磷酸酯、马来酸酐接枝乙烯-醋酸乙烯共聚物均采自东莞市滔滔塑胶原料有限公司；
对苯二甲酸二辛酯采自武汉鑫动益化工有限公司；纳米二氧化硅、氢氧化铝均采自山东赛立科新材料有限公司；硅烷偶联剂采自山东赛立科新材料有限公司，为硅烷偶联剂kh550；云母粉采自重庆市九龙坡区宏久化工经营部。
[0032]
原料的制备例制备例1：一种改性纳米二氧化硅，其制备步骤如下，a，将40kg纳米二氧化硅加入4000ml无水乙醇中，搅拌均匀；b，加入200ml硅烷偶联剂kh550，升温至50℃，反应3h；c，将纳米二氧化硅在100℃的温度下烘干30min，得到改性纳米二氧化硅。
[0033]
制备例2：一种改性纳米二氧化硅，其制备步骤如下，a，将40kg纳米二氧化硅加入4000ml无水乙醇中，搅拌均匀；b，加入200ml硅烷偶联剂kh550，升温至55℃，反应3.5h；c，将纳米二氧化硅在110℃的温度下烘干30min，得到改性纳米二氧化硅。
[0034]
制备例3：一种改性纳米二氧化硅，其制备步骤如下，a，将40kg纳米二氧化硅加入4000ml无水乙醇中，搅拌均匀；b，加入200ml硅烷偶联剂kh550，升温至60℃，反应4h；c，将纳米二氧化硅在120℃的温度下烘干30min，得到改性纳米二氧化硅。实施例
[0035]
实施例1：一种防腐蚀电缆，上述防腐蚀电缆各组分及其相应的重量份数如表1所示，并通过如下步骤制备获得，s1，将聚丙烯树脂、制备例1中制得的改性纳米二氧化硅、氢氧化铝加入搅拌机中，在400rpm转速下均匀混合5min，得到混合料a；s2，在混合料a中加入二甘醇胺，在400rpm转速下均匀混合5min，得到混合料b；s3，在混合料b中加入抗氧剂、增塑剂、马来酸酐接枝乙烯-醋酸乙烯共聚物、硅油，在400rpm转速下继续混合5min，得到混合料c；s4，将混合料c投入双螺杆挤出机中挤出造粒，得到电缆料，双螺杆各段设定温度分别为，160℃，160℃，165℃，175℃,180℃,180℃,180℃,螺杆转速为200rpm；s5，将电缆料熔融挤出，包覆在线材表面，冷却固化后，得到耐腐蚀电缆。
[0036]
其中，抗氧剂由硫代二丙酸双月桂酯和三(2,4-二叔丁基-4-羟基苯基)亚磷酸酯按照重量比1:1混合组成；增塑剂使用对苯二甲酸二辛酯。
[0037]
实施例2-6：一种防腐蚀电缆，与实施例1的不同之处在于，各组分及其相应的重量份数如表1所示。
[0038]
表1实施例1-6中各组分及其重量(kg)
实施例7：一种防腐蚀电缆，与实施例1的不同之处在于，采用制备例2中制得的改性纳米二氧化硅。
[0039]
实施例8：一种防腐蚀电缆，与实施例1的不同之处在于，采用制备例3中制得的改性纳米二氧化硅。
[0040]
实施例9：一种防腐蚀电缆，与实施例1的不同之处在于，通过如下步骤制备获得，s1，将聚丙烯树脂、制备例1中制得的改性纳米二氧化硅、氢氧化铝加入搅拌机中，在500rpm转速下均匀混合8min，得到混合料a；s2，在混合料a中加入二甘醇胺，在500rpm转速下均匀混合8min，得到混合料b；s3，在混合料b中加入抗氧剂、增塑剂、马来酸酐接枝乙烯-醋酸乙烯共聚物、硅油，在500rpm转速下继续混合8min，得到混合料c；s4，将混合料c投入双螺杆挤出机中挤出造粒，得到电缆料，双螺杆各段设定温度分别为，160℃，160℃，175℃，180℃,190℃,190℃,190℃,螺杆转速为250rpm；s5，将电缆料熔融挤出，包覆在线材表面，冷却固化后，得到耐腐蚀电缆。
[0041]
实施例10：一种防腐蚀电缆，与实施例1的不同之处在于，通过如下步骤制备获得，s1，将聚丙烯树脂、制备例1中制得的改性纳米二氧化硅、氢氧化铝加入搅拌机中，在600rpm转速下均匀混合10min，得到混合料a；s2，在混合料a中加入二甘醇胺，在600rpm转速下均匀混合10min，得到混合料b；s3，在混合料b中加入抗氧剂、增塑剂、马来酸酐接枝乙烯-醋酸乙烯共聚物、硅油，在600rpm转速下继续混合10min，得到混合料c；s4，将混合料c投入双螺杆挤出机中挤出造粒，得到电缆料，双螺杆各段设定温度分别为，170℃，170℃，175℃，185℃,190℃,190℃,190℃,螺杆转速为300rpm；s5，将电缆料熔融挤出，包覆在线材表面，冷却固化后，得到耐腐蚀电缆。
[0042]
实施例11：一种防腐蚀电缆，与实施例1的不同之处在于，抗氧剂由硫代二丙酸双月桂酯和三(2,4-二叔丁基-4-羟基苯基)亚磷酸酯按照重量比1:1.3混合组成。
[0043]
实施例12：一种防腐蚀电缆，与实施例1的不同之处在于，抗氧剂由硫代二丙酸双月桂酯和三(2,4-二叔丁基-4-羟基苯基)亚磷酸酯按照重量比1:1.5混合组成。
[0044]
实施例13：一种防腐蚀电缆，与实施例1的不同之处在于，采用的氢氧化铝为经过硅烷偶联剂kh550表面改性，过滤、干燥后粉碎，制得的氢氧化铝粉末，氢氧化铝粉末采自廊坊鹏彩精细化工有限公司，粉末粒径为80nm。
[0045]
实施例14：一种防腐蚀电缆，与实施例1的不同之处在于，采用的氢氧化铝为经过硅烷偶联剂kh550表面改性，过滤、干燥后粉碎，制得的氢氧化铝粉末，氢氧化铝粉末采自廊坊鹏彩精细化工有限公司，粉末粒径为90nm。
[0046]
实施例15：一种防腐蚀电缆，与实施例1的不同之处在于，采用的氢氧化铝为经过硅烷偶联剂kh550表面改性，过滤、干燥后粉碎，制得的氢氧化铝粉末，氢氧化铝粉末采自廊坊鹏彩精细化工有限公司，粉末粒径为100nm。
[0047]
实施例16，一种防腐蚀电缆，与实施例1的不同之处在于，还加入40kg云母粉，云母粉在s1中加入搅拌机与原料一起混合。
[0048]
实施例17，一种防腐蚀电缆，与实施例1的不同之处在于，还加入50kg云母粉，云母粉在s1中加入搅拌机与原料一起混合。
[0049]
实施例18，一种防腐蚀电缆，与实施例1的不同之处在于，还加入60kg云母粉，云母粉在s1中加入搅拌机与原料一起混合。
[0050]
对比例对比例1：一种电缆，与实施例1的不同之处在于，未加入二乙醇胺。
[0051]
对比例2：一种电缆，与实施例1的不同之处在于，加入未改性的纳米二氧化硅。
[0052]
对比例3：一种电缆，与实施例1的不同之处在于，所采用的改性纳米二氧化硅的制备步骤如下，a，将20份纳米二氧化硅加入200份无水乙醇中，搅拌均匀；b，加入100份硅烷偶联剂kh550，升温至40℃，反应2h；c，将纳米二氧化硅在80℃的温度下烘干30min，得到改性纳米二氧化硅。
[0053]
对比例4：一种电缆，与实施例1的不同之处在于，所采用的改性纳米二氧化硅的制备步骤如下，a，将20份纳米二氧化硅加入200份无水乙醇中，搅拌均匀；b，加入100份硅烷偶联剂kh550，升温至70℃，反应5h；c，将纳米二氧化硅在130℃的温度下烘干30min，得到改性纳米二氧化硅。
[0054]
对比例5：一种电缆，与实施例1的不同之处在于，通过如下步骤制备获得，s1，将聚丙烯树脂、制备例1中制得的改性纳米二氧化硅、氢氧化铝、二甘醇胺加入搅拌机中，在500rpm转速下均匀混合8min，得到混合料a；s2，在混合料a中加入抗氧剂、增塑剂、马来酸酐接枝乙烯-醋酸乙烯共聚物、硅油，在500rpm转速下继续混合8min，得到混合料b；s3，将混合料b投入双螺杆挤出机中挤出造粒，得到电缆料，双螺杆各段设定温度分别为，160℃，160℃，175℃，180℃,190℃,190℃,190℃,螺杆转速为250rpm；s4，将电缆料熔融挤出，包覆在线材表面，冷却固化后，得到电缆。
[0055]
对比例6：一种电缆，与实施例1的不同之处在于，通过如下步骤制备获得，
s1，将聚丙烯树脂、制备例1中制得的改性纳米二氧化硅、氢氧化铝加入搅拌机中，在300rpm转速下均匀混合3min，得到混合料a；s2，在混合料a中加入二甘醇胺，在300rpm转速下均匀混合3min，得到混合料b；s3，在混合料b中加入抗氧剂、增塑剂、马来酸酐接枝乙烯-醋酸乙烯共聚物、硅油，在300rpm转速下继续混合3min，得到混合料c；s4，将混合料c投入双螺杆挤出机中挤出造粒，得到电缆料，双螺杆各段设定温度分别为，130℃，130℃，145℃，150℃,160℃,160℃,160℃,螺杆转速为180rpm；s5，将电缆料熔融挤出，包覆在线材表面，冷却固化后，得到电缆。
[0056]
对比例7：一种电缆，与实施例1的不同之处在于，通过如下步骤制备获得，s1，将聚丙烯树脂、制备例1中制得的改性纳米二氧化硅、氢氧化铝加入搅拌机中，在700rpm转速下均匀混合12min，得到混合料a；s2，在混合料a中加入二甘醇胺，在700rpm转速下均匀混合12min，得到混合料b；s3，在混合料b中加入抗氧剂、增塑剂、马来酸酐接枝乙烯-醋酸乙烯共聚物、硅油，在700rpm转速下继续混合12min，得到混合料c；s4，将混合料c投入双螺杆挤出机中挤出造粒，得到电缆料，双螺杆各段设定温度分别为，170℃，170℃，185℃，190℃,200℃,200℃,200℃,螺杆转速为400rpm；s5，将电缆料熔融挤出，包覆在线材表面，冷却固化后，得到电缆。
[0057]
对比例8：一种电缆，与实施例1的不同之处在于，抗氧剂由硫代二丙酸双月桂酯和三(2,4-二叔丁基-4-羟基苯基)亚磷酸酯按照重量比1:0.8混合组成。
[0058]
对比例9：一种电缆，与实施例1的不同之处在于，抗氧剂由硫代二丙酸双月桂酯和三(2,4-二叔丁基-4-羟基苯基)亚磷酸酯按照重量比1:1.8混合组成。
[0059]
对比例10：一种电缆，与实施例1的不同之处在于，采用的氢氧化铝为经过硅烷偶联剂kh550表面改性，过滤、干燥后粉碎，制得的氢氧化铝粉末，氢氧化铝粉末采自廊坊鹏彩精细化工有限公司，粉末粒径为50nm。
[0060]
对比例11：一种电缆，与实施例1的不同之处在于，采用的氢氧化铝为经过硅烷偶联剂kh550表面改性，过滤、干燥后粉碎，制得的氢氧化铝粉末，氢氧化铝粉末采自廊坊鹏彩精细化工有限公司，粉末粒径为120nm。
[0061]
对比例12：一种电缆，与实施例1的不同之处在于，还加入30kg云母粉，云母粉在s1中加入搅拌机与原料一起混合。
[0062]
对比例13：一种电缆，与实施例1的不同之处在于，还加入70kg云母粉，云母粉在s1中加入搅拌机与原料一起混合。
[0063]
性能检测试验分别取实施例1-18和对比例1-13中制得的电缆各10根，加工成规格为10cm长的试验样品，测量其相关性能，取每组测试结果的平均数作为该组试样的测试结果。
[0064]
采用gb/t 1040.3-2006中规定的方法测试样品的拉伸性能。
[0065]
模拟酸性环境对试验样品进行耐腐蚀测试，具体方法如下：采用苏州欣汇宝仪器有限公司生产、型号为xb-ots-120的盐雾喷水试验机，在特定的试验箱内对样品进行酸性盐雾试验，向含有(5
±
0.5)％氯化钠的盐水中加入乙酸，使ph值降为3.2
±
0.1，通过喷雾装置进行持续喷雾，让盐雾沉降到待测试样品上，经过一定时间观察其表面腐蚀状态。试验箱
的温度设定为(35
±
1)℃，湿度大于85％，降雾量设定为2ml/h；测试结果计入下列表2中。
[0066]
由表2中测试数据可以看出：实施例1-18中制得的防腐蚀电缆的在经过酸性盐雾试验48h后均未被腐蚀，且拉伸强度均高于12mpa，说明本申请实施例制得的防腐蚀电缆的耐腐蚀性能和力学性能较好，可以较好的应用于酸性环境。
[0067]
结合实施例1和对比例1、2，并结合表2可以看出，相比于实施例1，对比例1中未加入二乙醇胺，导致制得的电缆在进过酸性盐雾试验38h后即被腐蚀，且拉伸强度下降明显，对比例2中加入未改性的纳米二氧化硅，其酸性盐雾试验40h后即被腐蚀，且拉伸强度下降明显，说明加入二乙醇胺可以显著提高电缆料的耐腐蚀性能，同时，改性后的纳米二氧化硅在基材内的分散性较好，使二乙醇胺可以更充分的包裹在纳米二氧化硅表面，从而起到良好的耐腐蚀效果，同时，提高电缆料的力学性能。
[0068]
结合实施例1、7、8和对比例3、4，并结合表2可以看出，通过不同制备条件下制得的改性纳米二氧化硅的耐腐蚀性能和拉伸性能有较明显不同，其中，对比例3、4中制得的电缆经过酸性盐雾试验43h后均被腐蚀，且拉伸强度略有下降，说明制备改性纳米二氧化硅的过程中，加入硅烷偶联剂kh550后，较优的反应温度为50-60℃，较优的反应时间为3-4h，烘干时，较优的温度为110-120℃。
[0069]
结合实施例9和对比例5，并结合表2可以看出，对比例5中制得的电缆耐腐蚀性能和拉伸强度相比于实施例9中制得的电缆均有降低，说明先将聚丙烯树脂、改性纳米二氧化硅、氢氧化铝搅拌均匀后，再加入二甘醇胺搅拌，有助于提高电缆料的耐腐蚀性和拉伸强度。
[0070]
结合实施例1、9、10和对比例6、7，并结合表2可以看出，电缆制备过程中，搅拌机的转速和时间，双螺杆挤出机的温度和转速，均对电缆料的耐腐蚀性能和力学性能均有不同程度的影响，制备电缆料时，搅拌机的较优转速为400-600rpm，较优混合时间为5-10min，双螺杆挤出机的较优设定温度为160-190℃，较优转速为200-300rpm。
[0071]
结合实施例1、11、12和对比例8、9，并结合表2可以看出，抗氧剂不同的原料配比可以影响电缆料的耐腐蚀性能和拉伸强度，其中，硫代二丙酸双月桂酯和三(2,4-二叔丁基-4-羟基苯基)亚磷酸酯的较优重量比为1：(1-1.5)。
[0072]
结合实施例1、13、14、15和对比例10、11，并结合表2可以看出，使用氢氧化铝粉末代替氢氧化铝可以提高制得电缆料的耐腐蚀性能和力学性能，其中，氢氧化铝粉末粒径为90nm时起到的提高效果最好，氢氧化铝粉末的最优范围为80-100nm。
[0073]
结合实施例1、16、17、18和对比例12、13，并结合表2可以看出，添加云母粉可以显著提高电缆料的拉伸强度，其中，当云母粉添加量为50份时，效果最好，云母粉的较优添加量为40-60份。
[0074]
表2性能测试结果
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。