一种抗拉伸复合电缆及其生产工艺的制作方法

[0001]
本发明涉及电缆技术领域，具体涉及一种抗拉伸复合电缆及其生产工艺。


背景技术：

[0002]
电线电缆行业作为国民经济支柱行业之一的电力行业的配套行业，在国民经济中具有极其重要的作用和地位。目前，电缆广泛应用于电力、通信传输等领域，随着科学技术的不断发展，电缆在各个领域中都有着广泛的应用，但是现在工业中所使用的电缆，一些电缆不具有很好的抗拉伸性能，从而导致使用寿命较短，导致电缆出现断裂的情况，给行业造成较大的损失。而对于制备抗拉伸性能优异的电缆，其电缆用外护套材料对其整体的抗拉伸性能尤为重要。
[0003]
同时，随着世界各国环保和安全意识的提高，无卤型的电缆得到了广泛应用并具有很大的发展潜力。超高压电缆用护套有部分要求采用无卤型的电缆料制作，性能也要求比较高，如断裂伸长率、断裂强度、体积电阻率、阻燃性能等等。
[0004]
无卤的聚乙烯电缆料因其质量轻、力学性能好、同时还具有非常良好的耐低温性能、良好的耐环境应力开裂性能、良好的加工性、优秀的电绝缘性能等突出性能特点，在电线电缆领域中有着非常广泛的应用。聚乙烯电缆料是电缆料中不可或缺的重要组成部分之一。
[0005]
申请号为201410835702.1的国内专利公开了一种柔软聚乙烯电缆护套料，包括以下组分：聚乙烯树脂、柔性改性剂、润滑剂、抗氧剂、抗耐紫外线母料；该发明提供的一种柔软聚乙烯电缆护套料具有良好的柔韧性，可以有效的改善聚乙烯电缆料原有的脆性和不易弯曲性，从而可以有效的扩展聚乙烯电缆料的应用范围。但是护套的拉伸性能还可进一步提升。


技术实现要素：

[0006]
本发明的目的在于提供一种抗拉伸复合电缆及其生产工艺，该复合电缆的外护套材料抗拉伸性能优异，强度高，使生产得到的电缆综合性能优异。
[0007]
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
[0008]
一种抗拉伸复合电缆，所述电缆包括导体、绝缘层、屏蔽层和外护套，电缆内部设置有多根导体，多根导体构成缆芯，缆芯外设有绝缘层，绝缘层和缆芯之间间隙部分设置有填充层，绝缘层外设置有屏蔽层，屏蔽层外紧密设置有外护套，所述外护套由以下重量份的原料制成：
[0009]
高密度聚乙烯100份、苯二甲酸二辛酯10-18份、马来酸酐接枝eva 12-18份、zro2/sio2复合纳米材料2-3.5份、改性硅藻土3.5-6.5份、氢氧化镁6-10份、季戊四醇磷酸酯3-5份、氧化锌1-1.5份、环氧大豆油3-6份、润滑剂2-3份、抗氧剂0.2-0.3份。
[0010]
优选地，所述外护套由以下重量份的原料制成：高密度聚乙烯100份、苯二甲酸二辛酯15份、马来酸酐接枝eva 15份、zro2/sio2复合纳米材料3份、改性硅藻土4份、氢氧化镁8
份、季戊四醇磷酸酯3份、氧化锌1.3份、环氧大豆油5份、润滑剂3份、抗氧剂0.25份。
[0011]
优选地，所述马来酸酐接枝eva中马来酸酐的含量为0.7％，熔融指数为1.2g/min。
[0012]
优选地，所述zro2/sio2复合纳米材料由以下方法制备得到：
[0013]
(1)将乙醇与水按质量比5-6：1混合后得乙醇水溶液，升温至40-45℃后，边搅拌边加入其质量20-25％的正硅酸乙酯，加入适量稀盐酸促进反应，保温反应3.5-4.5h后，得sio2溶胶；
[0014]
(2)向sio2溶胶中加入其质量13-17％的纳米zro2，边搅拌边超声分散2-3h，再使用无水乙醇洗涤，然后将所得物质在60-70℃的烘箱中干燥，之后进行研磨，然后置于500-520℃的马弗炉中煅烧，即得所述zro2/sio2复合纳米材料。
[0015]
优选地，所述纳米zro2的平均粒径d50为30-40nm。
[0016]
优选地，所述改性硅藻土的制备方法为：将2份十八烷基三甲基溴化铵加入至1000份水中，然后加入100份硅藻土，搅拌3h，过滤，将滤饼干燥后进行粉碎，即得所述改性硅藻土。
[0017]
优选地，所述润滑剂为硬脂酸镁、聚乙烯蜡按质量比2：1组成。
[0018]
优选地，所述抗氧剂为抗氧剂1010或抗氧剂168。
[0019]
本发明抗拉伸复合电缆的生产工艺，包括以下步骤：
[0020]
(1)按配比称取外护套的各原料；
[0021]
先将高密度聚乙烯与苯二甲酸二辛酯、马来酸酐接枝eva、季戊四醇磷酸酯、氧化锌、抗氧剂置于挤出机中共混挤出，制备得共混物ⅰ；
[0022]
然后将zro2/sio2复合纳米材料、改性硅藻土、氢氧化镁、环氧大豆油、润滑剂混合均匀，得共混物ⅱ；
[0023]
将共混物ⅰ、共混物ⅱ混合均匀后，经双螺杆混炼机混炼后挤出造粒，得外护套料，并制成外护套；
[0024]
(2)制作缆芯后，在缆芯外包覆绝缘层；绝缘层和缆芯之间的间隙部分设置填充层，然后在绝缘层外设置屏蔽层，并与屏蔽层外紧密设置有外护套，即得电缆。
[0025]
本发明的有益效果是：
[0026]
1、本发明电缆中的外护套中，加入有zro2/sio2复合纳米材料，其在聚乙烯中分散性好，其整体刚性强，可有效增加外护套得强度，且其比表面积大，表面原子所占比例大，可与高密度聚乙烯充分地吸附、键合，从而有效增强外护套的抗拉伸性能。
[0027]
2、本发明加入的马来酸酐接枝eva与高密度聚乙烯配合，形成更紧密的高分子网络结构，有效提升高密度聚乙烯的抗拉伸性能和强度。
[0028]
3、本发明在加入马来酸酐接枝eva、zro2/sio2复合纳米材料的基础上，再加入改性硅藻土、氢氧化镁、季戊四醇磷酸酯、氧化锌、环氧大豆油等物质，使电缆外护套不仅具有优异的机械性能，且耐老化性能好，阻燃性能佳，使生产得到的电缆综合性能优异。同时本发明涉及的各原料均不含有卤元素，环保性能好，安全性能高。
具体实施方式
[0029]
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，都属于本发明保护的范围。
[0030]
实施例1：
[0031]
一种抗拉伸复合电缆，电缆包括导体、绝缘层、屏蔽层和外护套，电缆内部设置有多根导体，多根导体构成缆芯，缆芯外设有绝缘层，绝缘层和缆芯之间间隙部分设置有填充层，绝缘层外设置有屏蔽层，屏蔽层外紧密设置有外护套。
[0032]
外护套由以下重量份的原料制成：高密度聚乙烯100份、苯二甲酸二辛酯15份、马来酸酐接枝eva 15份、zro2/sio2复合纳米材料3份、改性硅藻土4份、氢氧化镁8份、季戊四醇磷酸酯3份、氧化锌1.3份、环氧大豆油5份、润滑剂3份、抗氧剂168 0.25份。
[0033]
马来酸酐接枝eva中马来酸酐的含量为0.7％，熔融指数为1.2g/min。润滑剂为硬脂酸镁、聚乙烯蜡按质量比2：1组成。
[0034]
改性硅藻土的制备方法为：将2份十八烷基三甲基溴化铵加入至1000份水中，然后加入100份硅藻土，搅拌3h，过滤，将滤饼干燥后进行粉碎，即得改性硅藻土；
[0035]
zro2/sio2复合纳米材料由以下方法制备得到：
[0036]
(1)将乙醇与水按质量比6：1混合后得乙醇水溶液，升温至45℃后，边搅拌边加入其质量25％的正硅酸乙酯，加入适量稀盐酸促进反应，保温反应4h后，得sio2溶胶；
[0037]
(2)向sio2溶胶中加入其质量16％的纳米zro2(zro2的平均粒径d50为40nm)，边搅拌边超声分散3h，再使用无水乙醇洗涤，然后将所得物质在70℃的烘箱中干燥，之后进行研磨，然后置于510℃的马弗炉中煅烧，即得所述zro2/sio2复合纳米材料。
[0038]
上述抗拉伸复合电缆的生产工艺，包括以下步骤：
[0039]
(1)按配比称取外护套的各原料；
[0040]
先将高密度聚乙烯与苯二甲酸二辛酯、马来酸酐接枝eva、季戊四醇磷酸酯、氧化锌、抗氧剂置于挤出机中共混挤出，制备得共混物ⅰ；
[0041]
然后将zro2/sio2复合纳米材料、改性硅藻土、氢氧化镁、环氧大豆油、润滑剂混合均匀，得共混物ⅱ；
[0042]
将共混物ⅰ、共混物ⅱ混合均匀后，经双螺杆混炼机混炼后挤出造粒，得外护套料，并制成外护套；
[0043]
(2)制作缆芯后，在缆芯外包覆绝缘层；绝缘层和缆芯之间的间隙部分设置填充层，然后在绝缘层外设置屏蔽层，并与屏蔽层外紧密设置有外护套，即得电缆。
[0044]
实施例2：
[0045]
一种抗拉伸复合电缆，电缆包括导体、绝缘层、屏蔽层和外护套，电缆内部设置有多根导体，多根导体构成缆芯，缆芯外设有绝缘层，绝缘层和缆芯之间间隙部分设置有填充层，绝缘层外设置有屏蔽层，屏蔽层外紧密设置有外护套。
[0046]
外护套由以下重量份的原料制成：高密度聚乙烯100份、苯二甲酸二辛酯18份、马来酸酐接枝eva 15份、zro2/sio2复合纳米材料3.5份、改性硅藻土6份、氢氧化镁7份、季戊四醇磷酸酯5份、氧化锌1份、环氧大豆油6份、润滑剂2份、抗氧剂1010 0.2份。
[0047]
马来酸酐接枝eva中马来酸酐的含量为0.7％，熔融指数为1.2g/min。润滑剂为硬脂酸镁、聚乙烯蜡按质量比2：1组成。
[0048]
改性硅藻土的制备方法同实施例1。
[0049]
zro2/sio2复合纳米材料由以下方法制备得到：
[0050]
(1)将乙醇与水按质量比6：1混合后得乙醇水溶液，升温至40℃后，边搅拌边加入其质量25％的正硅酸乙酯，加入适量稀盐酸促进反应，保温反应4h后，得sio2溶胶；
[0051]
(2)向sio2溶胶中加入其质量16％的纳米zro2(zro2的平均粒径d50为33nm)，边搅拌边超声分散3h，再使用无水乙醇洗涤，然后将所得物质在70℃的烘箱中干燥，之后进行研磨，然后置于500℃的马弗炉中煅烧，即得所述zro2/sio2复合纳米材料。
[0052]
上述抗拉伸复合电缆的生产工艺同实施例1。
[0053]
实施例3：
[0054]
一种抗拉伸复合电缆，电缆包括导体、绝缘层、屏蔽层和外护套，电缆内部设置有多根导体，多根导体构成缆芯，缆芯外设有绝缘层，绝缘层和缆芯之间间隙部分设置有填充层，绝缘层外设置有屏蔽层，屏蔽层外紧密设置有外护套。
[0055]
外护套由以下重量份的原料制成：高密度聚乙烯100份、苯二甲酸二辛酯10份、马来酸酐接枝eva 12份、zro2/sio2复合纳米材料2份、改性硅藻土6.5份、氢氧化镁10份、季戊四醇磷酸酯4份、氧化锌1.5份、环氧大豆油5份、润滑剂3份、抗氧剂1010 0.3份。
[0056]
马来酸酐接枝eva中马来酸酐的含量为0.7％，熔融指数为1.2g/min。润滑剂为硬脂酸镁、聚乙烯蜡按质量比2：1组成。
[0057]
改性硅藻土的制备方法同实施例1。
[0058]
zro2/sio2复合纳米材料由以下方法制备得到：
[0059]
(1)将乙醇与水按质量比5：1混合后得乙醇水溶液，升温至45℃后，边搅拌边加入其质量22％的正硅酸乙酯，加入适量稀盐酸促进反应，保温反应3.5h后，得sio2溶胶；
[0060]
(2)向sio2溶胶中加入其质量13％的纳米zro2(zro2的平均粒径d50为30nm)，边搅拌边超声分散2h，再使用无水乙醇洗涤，然后将所得物质在60℃的烘箱中干燥，之后进行研磨，然后置于520℃的马弗炉中煅烧，即得所述zro2/sio2复合纳米材料。
[0061]
上述抗拉伸复合电缆的生产工艺同实施例1。
[0062]
实施例4：
[0063]
一种抗拉伸复合电缆，电缆包括导体、绝缘层、屏蔽层和外护套，电缆内部设置有多根导体，多根导体构成缆芯，缆芯外设有绝缘层，绝缘层和缆芯之间间隙部分设置有填充层，绝缘层外设置有屏蔽层，屏蔽层外紧密设置有外护套。
[0064]
外护套由以下重量份的原料制成：高密度聚乙烯100份、苯二甲酸二辛酯3份、马来酸酐接枝eva 18份、zro2/sio2复合纳米材料2.2份、改性硅藻土3.5份、氢氧化镁6份、季戊四醇磷酸酯3份、氧化锌1.2份、环氧大豆油3份、润滑剂2.5份、抗氧剂168 0.3份。
[0065]
马来酸酐接枝eva中马来酸酐的含量为0.7％，熔融指数为1.2g/min。润滑剂为硬脂酸镁、聚乙烯蜡按质量比2：1组成。
[0066]
改性硅藻土的制备方法同实施例1。
[0067]
zro2/sio2复合纳米材料由以下方法制备得到：
[0068]
(1)将乙醇与水按质量比5：1混合后得乙醇水溶液，升温至45℃后，边搅拌边加入其质量20％的正硅酸乙酯，加入适量稀盐酸促进反应，保温反应4.5h后，得sio2溶胶；
[0069]
(2)向sio2溶胶中加入其质量17％的纳米zro2(zro2的平均粒径d50为40nm)，边搅拌边超声分散2.5h，再使用无水乙醇洗涤，然后将所得物质在65℃的烘箱中干燥，之后进行
研磨，然后置于510℃的马弗炉中煅烧，即得所述zro2/sio2复合纳米材料。
[0070]
上述抗拉伸复合电缆的生产工艺同实施例1。
[0071]
实施例5：
[0072]
一种抗拉伸复合电缆，电缆包括导体、绝缘层、屏蔽层和外护套，电缆内部设置有多根导体，多根导体构成缆芯，缆芯外设有绝缘层，绝缘层和缆芯之间间隙部分设置有填充层，绝缘层外设置有屏蔽层，屏蔽层外紧密设置有外护套。
[0073]
外护套由以下重量份的原料制成：高密度聚乙烯100份、苯二甲酸二辛酯13份、马来酸酐接枝eva 15份、zro2/sio2复合纳米材料3份、改性硅藻土4份、氢氧化镁10份、季戊四醇磷酸酯5份、氧化锌1份、环氧大豆油5份、润滑剂3份、抗氧剂168 0.25份。
[0074]
马来酸酐接枝eva中马来酸酐的含量为0.7％，熔融指数为1.2g/min。润滑剂为硬脂酸镁、聚乙烯蜡按质量比2：1组成。
[0075]
改性硅藻土的制备方法同实施例1。
[0076]
zro2/sio2复合纳米材料的制备方法同实施例1。
[0077]
上述抗拉伸复合电缆的生产工艺同实施例1。
[0078]
实施例6：
[0079]
一种抗拉伸复合电缆，电缆包括导体、绝缘层、屏蔽层和外护套，电缆内部设置有多根导体，多根导体构成缆芯，缆芯外设有绝缘层，绝缘层和缆芯之间间隙部分设置有填充层，绝缘层外设置有屏蔽层，屏蔽层外紧密设置有外护套。
[0080]
外护套由以下重量份的原料制成：高密度聚乙烯100份、苯二甲酸二辛酯13.5份、马来酸酐接枝eva 13.5份、zro2/sio2复合纳米材料3.5份、改性硅藻土3.5份、氢氧化镁8份、季戊四醇磷酸酯3份、氧化锌1.2份、环氧大豆油4.5份、润滑剂3份、抗氧剂10100.2份。
[0081]
马来酸酐接枝eva中马来酸酐的含量为0.7％，熔融指数为1.2g/min。润滑剂为硬脂酸镁、聚乙烯蜡按质量比2：1组成。
[0082]
改性硅藻土的制备方法同实施例1。
[0083]
zro2/sio2复合纳米材料的制备方法同实施例1。
[0084]
上述抗拉伸复合电缆的生产工艺同实施例1。
[0085]
对比例1：
[0086]
一种电缆外护套，由以下重量份的原料制成：高密度聚乙烯100份、苯二甲酸二辛酯13.5份、马来酸酐接枝eva 13.5份、改性硅藻土7份、氢氧化镁8份、季戊四醇磷酸酯3份、氧化锌1.2份、环氧大豆油4.5份、润滑剂3份、抗氧剂1010 0.2份。
[0087]
外护套料的制备方法参考实施例1。
[0088]
性能测试：
[0089]
对于本发明中实施例1-6以及对比例1中的外护套料进行性能测试。试样性能测试按gb7594-1987、gb5013-2008、gb2951-2008标准进行测试，具体测试结果如表1所示。
[0090]
表1：
[0091][0092][0093]
由表1可知，本发明中的外护套料抗拉伸性能优异，强度高，由对比例6和对比例1，zro2/sio2复合纳米材料对于本发明外护套料拉伸性能的提升效果明显。
[0094]
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

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