一种电线电缆防护材料及其制备方法与流程

专利2022-06-29 129

本发明涉及电线电缆技术领域，尤其涉及一种电线电缆防护材料及其制备方法。

背景技术：

电线电缆是电力输送及信息传递的载体，广泛用于工业、民用用电设施中。随着电线电缆使用环境或场合的不同，对电线电缆的电线电缆使要求各异，这就对包覆于电缆线外的电缆护套提出了较高的要求。理想的电线电缆防护材料不仅需要优异的电绝缘性能和机械力学性能，还需要其耐腐蚀性能、耐化学腐蚀性、耐候性、耐磨性和防水性能优异，以防在恶劣的环境下产生开裂或破损，导致电缆线传输失常或产生安全隐患。

与其他材料相比，聚合物具有比重轻、易于成型、良好的综合力学性能和电绝缘性能优良等优点，成为各类电线电缆的护套的首选基体材料。然而，目前市场上高质量的电线电缆绝缘材料为热塑性弹性体(tpe)材质，这些绝缘材料普遍存在耐磨耐刮性差等问题。聚氨酯是近几年研究的热点，然而，其虽然能同时兼顾阻燃、耐腐蚀性能，但是，价格昂贵、加工性能特殊，批量使用较为困难。

申请号为201810128073.7的中国发明专利公开了一种阻燃电线电缆防护材料及其制备方法，涉及电线电缆护套技术领域，该材料包括以下原料：氯丁橡胶、交联绝缘聚乙烯、轻质氧化锆、高分散纳米改性白炭黑、煅烧铝矾土、三聚氰酸三烯丙酯、聚丙烯纤维、聚乙烯吡咯烷酮、增塑剂、硫化剂、交联剂、阻燃剂和促进剂。其制备方法是通过对原料的合炼和硫化制得的。该发明的电线电缆防护材料生产成本低廉，尺寸稳定，收缩率低，密度小，机械力学性能好，具有优良的阻燃耐热、耐油耐腐蚀、耐晒耐臭氧、防水抗冻性能，使用寿命大大延长，为电线电缆供电的安全可靠性提供了保障。然而，这种这种电线电缆防护材料组成原料较多，填料较多，加工流动性不好，各原料之间的相容性有待进一步提高，导致性能稳定性有待进一步提高。材质含氯，在燃烧时会产生有毒有害的烟气，对环境造成污染，不利于发生火灾时逃生，给人们的生命财产安全造成威胁。

因此，开发一种综合性能佳、抗腐蚀性和耐候性好，耐磨性、机械力学性能和阻燃性能优异的电线电缆防护材料显得尤为重要，对促进电线电缆行业的发展意义重大。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提供一种电线电缆防护材料，该电线电缆防护材料对电缆芯层导电体的防护效果好，机械力学性能、耐磨性和耐候性佳，除此之外，还具有优良的阻燃耐热、耐油耐腐蚀、耐晒耐臭氧、防水抗冻性能，使用安全环保、寿命长，其广泛使用具有较高的经济价值、社会价值和生态价值。同时，本发明还公开了所述电线电缆防护材料的制备方法。

为达到以上目的，本发明采用的技术方案为：

一种电线电缆防护材料，其特征在于，由如下重量份计的各原料制成：端氨基sbs/二氢-2,4,6-三氧代-1,3,5-三嗪-1,3(2h,4h)-二丙酸缩聚物40-50份、天然橡胶10-20份、1,5-二甲基-1h,5h-[1,2,4]噻唑并[1,2-a][1,2,4]噻唑-3,7-二硫醇3-6份、三元乙丙橡胶20-30份、酒槽粉8-12份、硼化硅2-4份、稀土氧化物3-6份、氟化钙粉1-3份、偶联剂1-3份、引发剂1-3份。

进一步的，所述引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异丁腈、过氧化环己酮、过氧化二碳酸二环己酯中的至少一种。

进一步的，所述偶联剂为硅烷偶联剂kh550、硅烷偶联剂kh560、硅烷偶联剂kh570中的至少一种。

进一步的，所述稀土氧化物为三氧化二铈、氧化镧、氧化镨中的至少一种。

优选的，所述酒槽粉的粒径为300-500目；所述硼化硅的粒径为200-400目；所述稀土氧化物的粒径为300-400目；所述氟化钙粉的粒径为400-500目。

优选的，所述端氨基sbs/二氢-2,4,6-三氧代-1,3,5-三嗪-1,3(2h,4h)-二丙酸缩聚物的制备，包括如下步骤：将端氨基sbs、二氢-2,4,6-三氧代-1,3,5-三嗪-1,3(2h,4h)-二丙酸、分子筛、3-(二乙氧基磷酰氧基)-1,2,3-苯并三嗪-4-酮、n,n-二异丙基乙胺混合后，得到混合物料，然后将混合物料加入到双螺杆挤出中挤出成型，得到端氨基sbs/二氢-2,4,6-三氧代-1,3,5-三嗪-1,3(2h,4h)-二丙酸缩聚物。

优选的，所述端氨基sbs、二氢-2,4,6-三氧代-1,3,5-三嗪-1,3(2h,4h)-二丙酸、分子筛、3-(二乙氧基磷酰氧基)-1,2,3-苯并三嗪-4-酮、n,n-二异丙基乙胺的摩尔比为1:1:(0.1-0.2):(0.8-1.3)。

优选的，所述分子筛为分子筛为分子筛3a、分子筛4a、分子筛5a中的一种。

优选的，所述挤出成型的温度控制在180-230℃；模具温度为110-130℃，主机转速为30-38r/min，喂料转速为32-42r/min。

本发明的另一个目的，在于提供一种所述电线电缆防护材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将各原料按重量份混合，后输送至密炼机中，在温度为88-98℃下混炼25-35min；再升温至105-110℃下继续混炼20-30min；混炼后的胶料卸料到开料机上出片，得到线电缆防护材料。

本发明的另一个目的，在于提供一种电线电缆，其特征在于，包括位于芯层的铜导体以及包覆于铜导体表层的如上所述的电线电缆防护材料。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

(1)本发明的电线电缆防护材料，端氨基sbs/二氢-2,4,6-三氧代-1,3,5-三嗪-1,3(2h,4h)-二丙酸缩聚物的反应过程是在双螺杆挤出机熔融状态下进行，反应速度更快，反应效率更高，反应程度更深，采用3-(二乙氧基磷酰氧基)-1,2,3-苯并三嗪-4-酮/n,n-二异丙基乙胺催化体系，更有利于反应的进行，添加的分子筛一方面可以用于增强，另一方面，由于其多孔结构以吸水，促进反应进行。

(2)本发明的电线电缆防护材料，通过对端氨基sbs再扩链，在分子链上引入三嗪结构，有效改善了材料的耐候性、阻燃性，在电子效应和位阻效应的双重作用下，使得性能材料抗腐蚀性能更佳，耐化学稳定更好，耐老化性能更优异。

(3)本发明的电线电缆防护材料，端氨基sbs/二氢-2,4,6-三氧代-1,3,5-三嗪-1,3(2h,4h)-二丙酸缩聚物、天然橡胶、三元乙丙橡胶在引发剂作用下发生接枝反应，形成三维网络结构，进一步改善综合性能；结合了三者的优势，添加的1,5-二甲基-1h,5h-[1,2,4]噻唑并[1,2-a][1,2,4]噻唑-3,7-二硫醇也能与这些分子链上的不饱和键反应，进一步提高交联密度，改善综合性能，无需后续硫化操作，制备工艺更简易，操作更方便，制备效率更高，生产成本更低。

(4)本发明的电线电缆防护材料，带有不饱和键的端氨基sbs/二氢-2,4,6-三氧代-1,3,5-三嗪-1,3(2h,4h)-二丙酸缩聚物、天然橡胶通过交联反应，小部分双键被加成，降低了其被氧化的概率，改善了材料抗氧化性能。

(5)本发明的电线电缆防护材料，通过添加酒槽粉、硼化硅、稀土氧化物和氟化钙粉进行共填充，有效改善了材料的强度，变废为宝，起到节能减排的效果，其中，硼化硅、稀土氧化物协同作用能改善材料的耐磨性、硬度和耐后性。

具体实施方式

以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。

本发明实施例所述原料均为商业购买。

实施例1

一种电线电缆防护材料，其特征在于，由如下重量份计的各原料制成：端氨基sbs/二氢-2,4,6-三氧代-1,3,5-三嗪-1,3(2h,4h)-二丙酸缩聚物40份、天然橡胶10份、1,5-二甲基-1h,5h-[1,2,4]噻唑并[1,2-a][1,2,4]噻唑-3,7-二硫醇3份、三元乙丙橡胶20份、酒槽粉8份、硼化硅2份、三氧化二铈3份、氟化钙粉1份、硅烷偶联剂kh5501份、偶氮二异丁腈1份。

所述酒槽粉的粒径为300目；所述硼化硅的粒径为200目；所述稀土氧化物的粒径为300目；所述氟化钙粉的粒径为400目。

所述端氨基sbs/二氢-2,4,6-三氧代-1,3,5-三嗪-1,3(2h,4h)-二丙酸缩聚物的制备，包括如下步骤：将端氨基sbs、二氢-2,4,6-三氧代-1,3,5-三嗪-1,3(2h,4h)-二丙酸、分子筛3a、3-(二乙氧基磷酰氧基)-1,2,3-苯并三嗪-4-酮、n,n-二异丙基乙胺混合后，得到混合物料，然后将混合物料加入到双螺杆挤出中挤出成型，得到端氨基sbs/二氢-2,4,6-三氧代-1,3,5-三嗪-1,3(2h,4h)-二丙酸缩聚物；所述端氨基sbs、二氢-2,4,6-三氧代-1,3,5-三嗪-1,3(2h,4h)-二丙酸、分子筛3a、3-(二乙氧基磷酰氧基)-1,2,3-苯并三嗪-4-酮、n,n-二异丙基乙胺的摩尔比为1:1:0.1:0.8；所述挤出成型的温度控制在180℃；模具温度为110℃，主机转速为30r/min，喂料转速为32r/min。

一种所述电线电缆防护材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将各原料按重量份混合，后输送至密炼机中，在温度为88℃下混炼25min；再升温至105℃下继续混炼20min；混炼后的胶料卸料到开料机上出片，得到线电缆防护材料。