一種耐紫外老化的鋼帶鎧裝鋁合金電力電纜的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種耐紫外老化的鋼帶鎧裝鋁合金電力電纜，包括由鋁合金導體和絕緣層構成的絕緣線芯、填充物、PTFE繞包層、鋼帶鎧裝層及PVC護套，按重量份計，所述PVC護套由以下組分混合制成：PVC樹脂100份，三元乙丙橡膠15?20份，耐熱增強劑10?15份，聚異丁烯5?10份，煅燒陶土20?30份，硬脂酸1?3份，石蠟油10?15份，熱穩定劑1?2份，光穩定劑1?3份，抗氧劑1?2份，增韌劑5?8份。本發明在戶外具有優異的抗紫外老化性能，使用壽命長。
【專利說明】
一種耐紫外老化的鋼帶鎧裝鋁合金電力電纜
技術領域
[0001]本發明涉及一種鋁合金電力電纜，特別涉及一種耐紫外老化的鋼帶鎧裝鋁合金電力電纜。
【背景技術】
[0002]目前的電線電纜行業中主導產品是銅芯電纜，這種電纜原料價格高，資源短缺，并且銅合金還有一些缺陷，比如造價較高、機械性能較差等。而鋁礦資源和稀土資源相對較為豐富，為了緩解銅資源的緊張局面，利用鋁合金等材料制作高性能的電纜可以作為一種很好的解決方案。鋁合金的導電率是最常用基準材料銅IACS的61.8%，載流量是銅的79%，優于純鋁標準。在同樣體積下，鋁合金的實際重量大約是銅的三分之一，因此，相同載流量時鋁合金電纜的重量大約是銅纜的一半。采用鋁合金電纜取代銅纜，可以減輕電纜重量，降低安裝成本，減少設備和電纜的磨損，使安裝工作更輕松。鋁合金電力電纜所具備的良好的機械性能和電性能，使得它可以廣泛應用于國民經濟的各個領域，如普通民宅、高層建筑、電梯、大小型超市商場、地鐵、機場、車站、醫院、銀行、寫字樓、賓館酒店、郵政電信大樓、展覽館、圖書館、博物館、古代建筑、學校、電力大樓、公共娛樂場所、隧道、地下建筑、倉庫等，還可以用于冶金、鋼鐵、焦炭、煤礦、電廠、輸變電站、造船、石油、化工、醫藥、核電站、航空航天、軍事、造紙等行業，以及家電、汽車、公共交通設施等等。
[0003]戶外環境使用的鋁合金電力電纜，面臨著長期紫外輻射和高溫的共同侵蝕，導致電纜表面開裂變形，嚴重影響著鋁合金電力電纜的使用壽命。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在于提供一種耐紫外老化的鋼帶鎧裝鋁合金電力電纜，在戶外具有優異的抗紫外老化性能，使用壽命長。
[0005]本發明解決其技術問題所采用的技術方案是:
[0006]—種耐紫外老化的鋼帶鎧裝鋁合金電力電纜，包括由鋁合金導體和絕緣層(交聯聚乙烯)構成的絕緣線芯、填充物(玻璃纖維線繩)、PTFE繞包層、鋼帶鎧裝層及PVC護套，按重量份計，所述PVC護套由以下組分混合制成:PVC樹脂100份，三元乙丙橡膠15-20份，耐熱增強劑10-15份，聚異丁烯5-10份，煅燒陶土 20-30份，硬脂酸1_3份，石蠟油10-15份，熱穩定劑1-2份，光穩定劑1-3份，抗氧劑1-2份，增韌劑5-8份。
[0007]作為優選，所述耐熱增強劑為納米沸石粉與凹凸棒土的混合物經改性處理后而得，其中納米沸石粉與凹凸棒土質量比為0.3-0.5:1。
[0008]本發明在材料中特別添加耐熱增強劑，納米沸石粉主要起到耐熱作用，凹凸棒土對材料體系有明顯增強和增韌作用，本發明將納米沸石粉與凹凸棒土配合，協同發揮作用，并進行特定的改性處理，使得耐熱增強劑對材料的耐熱及增強、增韌作用明顯提升，從而大大提升了產品的使用壽命。
[0009]煅燒陶土為補強材料，三元乙丙橡膠、聚異丁烯提供耐熱抗老化性能。作為優選，所述耐熱增強劑的具體制備步驟如下:
[0010](I)將凹凸棒土在420-440°C下煅燒100-120min，冷卻后，粉碎，過篩得凹凸棒粉；[0011 ] (2)將凹凸棒粉與納米沸石粉混勻后得混合物；
[0012](3)將混合物與質量濃度10-15%的二甲基亞砜溶液中，攪拌混合均勻得混合物分散液；
[0013](4)向混合物分散液中加入酸溶液攪拌混勻后，超聲處理15-25min，過濾，分別用水和無水乙醇洗滌，然后在75-85°C下真空干燥2-4h得初級改性物；
[0014](5)將質量濃度為35-45%的鈦酸酯偶聯劑無水乙醇溶液與初級改性物混合25-35min，然后再加入質量濃度為40-50%硅烷偶聯劑KH570的無水乙醇溶液混合35-45min，然后80-90°C下真空干燥30-60min，粉碎后得耐熱增強劑。
[0015]通過將混合物加入二甲基亞砜溶液中，能夠使得混合物分散均勻，這樣利于后續的酸溶液氧化改性。酸溶液能夠使得沸石粉、凹凸棒土親水性降低，親油性增加，從而提高沸石粉、凹凸棒土與PVC樹脂的結合力。初級改性物由于顆粒較細，容易團聚，這樣不利于后續加工，且對復合材料的性能有較大影響。發明人通過長期的實驗研究后發現，先通過使用鈦酸酯偶聯劑對初級改性物進行第一次表面處理，后再通過添加硅烷偶聯劑對處理過的初級改性物進行第二次表面處理，這樣能有效解決初級改性物團聚的問題，使硅烷偶聯劑有效的包裹初級改性物，進一步的防止了初級改性物的團聚，為與PVC樹脂的混合做好了有效的鋪墊作用，由于偶聯劑的處理，初級改性物與PVC樹脂混合的更均勻，結合強度更好，形成的復合材料成分均勻，力學性能佳。鈦酸酯偶聯劑、硅烷偶聯劑均配成無水乙醇溶液的形式添加，這樣與初級改性物的混合均勻性好，起效好。
[0016]作為優選，步驟(3)中質量濃度10-15 %的二甲基亞砜溶液用量為每克混合物使用10-15mLo
[0017]作為優選，步驟(4)中所述酸溶液為質量濃度為5-10%的硝酸溶液與質量濃度為10-15%的乙酸溶液按照1: 3-5體積比的混合物。本發明的特定酸溶液是針對凹凸棒土、沸石粉的改性設計的，能夠使得沸石粉、凹凸棒土親水性降低，親油性增加，從而提高沸石粉、凹凸棒土與氯化丁基橡膠的結合力。
[0018]作為優選，步驟(5)中鈦酸酯偶聯劑的用量為初級改性物重量的0.3-0.5%，娃烷偶聯劑KH570的用量為初級改性物重量的1-1.5%。
[0019]作為優選，所述熱穩定劑選自二甲基氯化錫、二月桂酸二丁基錫、甲基硫醇錫、馬來酸二丁基錫中的一種或幾種。
[°02°] 作為優選，所述光穩定劑選自受阻胺類光穩定劑Tinuvin 622、Tinuvin 770、chimassorb 944中的一種或幾種。
[0021]作為優選，所述抗氧劑選自抗氧劑1010、抗氧劑1076、抗氧劑168中的一種或幾種。
[0022]作為優選，所述增韌劑為改性竹纖維，改性竹纖維制備方法為:將竹纖維加水調節含水量至65-70%，再在竹纖維上噴灑均勻噴灑EM菌液，EM菌液用量為竹纖維重量的3-5%，建堆發酵，在溫度25-28°C的環境溫度下，發酵3-5天，發酵后的竹纖維放75-85°C下干燥至水分含量在3%以下。采用EM發酵竹纖維，能減少竹纖維中纖維素游離羥基數量，增強同PVC樹脂的結合強度。
[0023]本發明的有益效果是:在戶外具有優異的抗紫外老化性能，使用壽命長，護套材料的機械性能良好。
【附圖說明】
[0024]圖1是本發明一種結構示意圖。
[0025]圖中:1、鋁合金導體，2、絕緣層，3、填充物，4、PTFE繞包層，5、鋼帶鎧裝層，6、PVC護套。
【具體實施方式】
[0026]下面通過具體實施例，對本發明的技術方案作進一步的具體說明。
[0027]本發明中，若非特指，所采用的原料和設備等均可從市場購得或是本領域常用的。下述實施例中的方法，如無特別說明，均為本領域的常規方法。
[0028]實施例1:
[0029]如圖1所示的一種耐紫外老化的鋼帶鎧裝鋁合金電力電纜，包括由鋁合金導體I和絕緣層2構成的絕緣線芯、填充物3、PTFE繞包層4、鋼帶鎧裝層5及PVC護套6，按重量份計，所述PVC護套由以下組分混合制成:PVC樹脂100份，三元乙丙橡膠15份，耐熱增強劑1份，聚異丁烯5份，煅燒陶土 20份，硬脂酸I份，石蠟油10份，熱穩定劑(二甲基氯化錫)1份，光穩定劑(Tinuvin 622) I份，抗氧劑(抗氧劑11、抗氧劑1076、抗氧劑168) I份，增韌劑5份。
[0030]所述耐熱增強劑為納米沸石粉與凹凸棒土的混合物經改性處理后而得，其中納米沸石粉與凹凸棒土質量比為0.3:1。耐熱增強劑的具體制備步驟如下:
[0031](I)將凹凸棒土在420 °C下煅燒120min，冷卻后，粉碎，過篩得凹凸棒粉。
[0032](2)將凹凸棒粉與納米沸石粉混勻后得混合物。
[0033](3)將混合物與質量濃度10%的二甲基亞砜溶液中，攪拌混合均勻得混合物分散液;質量濃度1 %的二甲基亞砜溶液用量為每克混合物使用15mL。
[0034](4)向混合物分散液中加入酸溶液攪拌混勻后，超聲處理15min，過濾，分別用水和無水乙醇洗滌，然后在75°C下真空干燥4h得初級改性物;所述酸溶液為質量濃度為5%的硝酸溶液與質量濃度為15%的乙酸溶液按照1:3體積比的混合物。
[0035](5)將質量濃度為35%的鈦酸酯偶聯劑無水乙醇溶液與初級改性物混合25min，然后再加入質量濃度為40%硅烷偶聯劑KH570的無水乙醇溶液混合35min，然后80°C下真空干燥60min，粉碎后得耐熱增強劑。鈦酸酯偶聯劑的用量為初級改性物重量的0.3%，硅烷偶聯劑KH570的用量為初級改性物重量的I %。
[0036]所述增韌劑為改性竹纖維，改性竹纖維制備方法為:將竹纖維加水調節含水量至65%，再在竹纖維上噴灑均勻噴灑EM菌液(市售)，EM菌液用量為竹纖維重量的3%，建堆發酵，在溫度25 °C的環境溫度下，發酵5天，發酵后的竹纖維放75 °C下干燥至水分含量在3 %以下。
[0037]實施例2:
[0038]如圖1所示的一種耐紫外老化的鋼帶鎧裝鋁合金電力電纜，包括由鋁合金導體I和絕緣層2構成的絕緣線芯、填充物3、PTFE繞包層4、鋼帶鎧裝層5及PVC護套6，按重量份計，所述PVC護套由以下組分混合制成:PVC樹脂100份，三元乙丙橡膠20份，耐熱增強劑15份，聚異丁烯10份，煅燒陶土 30份，硬脂酸3份，石蠟油15份，熱穩定劑(甲基硫醇錫)2份，光穩定劑(Tinuvin 770) 3份，抗氧劑(抗氧劑1076) 2份，增韌劑8份。
[0039]所述耐熱增強劑為納米沸石粉與凹凸棒土的混合物經改性處理后而得，其中納米沸石粉與凹凸棒土質量比為0.5:1。耐熱增強劑的具體制備步驟如下:
[0040](I)將凹凸棒土在440 °C下煅燒10min，冷卻后，粉碎，過篩得凹凸棒粉。
[0041 ] (2)將凹凸棒粉與納米沸石粉混勻后得混合物。
[0042](3)將混合物與質量濃度15 %的二甲基亞砜溶液中，攪拌混合均勻得混合物分散液;質量濃度15 %的二甲基亞砜溶液用量為每克混合物使用I OmL。
[0043](4)向混合物分散液中加入酸溶液攪拌混勻后，超聲處理25min，過濾，分別用水和無水乙醇洗滌，然后在85°C下真空干燥2h得初級改性物;所述酸溶液為質量濃度為10%的硝酸溶液與質量濃度為10%的乙酸溶液按照1:5體積比的混合物。
[0044](5)將質量濃度為45%的鈦酸酯偶聯劑無水乙醇溶液與初級改性物混合35min，然后再加入質量濃度為50%硅烷偶聯劑KH570的無水乙醇溶液混合45min，然后90°C下真空干燥30min，粉碎后得耐熱增強劑。鈦酸酯偶聯劑的用量為初級改性物重量的0.5%，硅烷偶聯劑KH570的用量為初級改性物重量的1.5%。
[0045]所述增韌劑為改性竹纖維，改性竹纖維制備方法為:將竹纖維加水調節含水量至70%，再在竹纖維上噴灑均勻噴灑EM菌液(市售)，EM菌液用量為竹纖維重量的5%，建堆發酵，在溫度28°C的環境溫度下，發酵3天，發酵后的竹纖維放85 °C下干燥至水分含量在3 %以下。
[0046]實施例3:
[0047]如圖1所示的一種耐紫外老化的鋼帶鎧裝鋁合金電力電纜，包括由鋁合金導體I和絕緣層2構成的絕緣線芯、填充物3、PTFE繞包層4、鋼帶鎧裝層5及PVC護套6，按重量份計，所述PVC護套由以下組分混合制成:PVC樹脂100份，三元乙丙橡膠18份，耐熱增強劑12份，聚異丁烯8份，煅燒陶土 25份，硬脂酸2份，石蠟油12份，熱穩定劑(馬來酸二丁基錫)1-2份，光穩定劑(Tinuvin 770) 1_3份，抗氧劑(抗氧劑168) 1.5份，增韌劑7份。
[0048]所述耐熱增強劑為納米沸石粉與凹凸棒土的混合物經改性處理后而得，其中納米沸石粉與凹凸棒土質量比為0.4:1。耐熱增強劑的具體制備步驟如下:
[0049](I)將凹凸棒土在430 °C下煅燒I 1min，冷卻后，粉碎，過篩得凹凸棒粉。
[0050](2)將凹凸棒粉與納米沸石粉混勻后得混合物。
[0051 ] (3)將混合物與質量濃度12%的二甲基亞砜溶液中，攪拌混合均勻得混合物分散液;質量濃度12 %的二甲基亞砜溶液用量為每克混合物使用12mL。
[0052](4)向混合物分散液中加入酸溶液攪拌混勻后，超聲處理20min，過濾，分別用水和無水乙醇洗滌，然后在80°C下真空干燥3h得初級改性物;所述酸溶液為質量濃度為7 %的硝酸溶液與質量濃度為12%的乙酸溶液按照1:4體積比的混合物。
[0053](5)將質量濃度為40%的鈦酸酯偶聯劑無水乙醇溶液與初級改性物混合30min，然后再加入質量濃度為45%硅烷偶聯劑KH570的無水乙醇溶液混合40min，然后85°C下真空干燥40min，粉碎后得耐熱增強劑。鈦酸酯偶聯劑的用量為初級改性物重量的0.4%，硅烷偶聯劑KH570的用量為初級改性物重量的1.2%。
[0054]所述增韌劑為改性竹纖維，改性竹纖維制備方法為:將竹纖維加水調節含水量至65%，再在竹纖維上噴灑均勻噴灑EM菌液(市售)，EM菌液用量為竹纖維重量的4%，建堆發酵，在溫度27°C的環境溫度下，發酵4天，發酵后的竹纖維放80°C下干燥至水分含量在3%以下。
[0055]本發明的PVC護套材料在0.45ff/m2，340nm紫外光老化6000小時后斷裂伸長率保持率>70%。本發明的PVC護套材料的拉伸強度>25MPa，斷裂伸長率>350%，經136°CX168h熱空氣老化后，拉伸強度保持率>97%，斷裂伸長率保持率>97%。經1000小時的人工氣候老化試驗后，拉伸強度變化率為25 ± I %，斷裂伸長率變化率為27 ± I %。
[0056]以上所述的實施例只是本發明的一種較佳的方案，并非對本發明作任何形式上的限制，在不超出權利要求所記載的技術方案的前提下還有其它的變體及改型。
【主權項】
1.一種耐紫外老化的鋼帶鎧裝鋁合金電力電纜，包括由鋁合金導體和絕緣層構成的絕緣線芯、填充物、PTFE繞包層、鋼帶鎧裝層及PVC護套，其特征在于，按重量份計，所述PVC護套由以下組分混合制成:PVC樹脂100份，三元乙丙橡膠15-20份，耐熱增強劑10-15份，聚異丁烯5-10份，煅燒陶土 20-30份，硬脂酸1-3份，石蠟油10-15份，熱穩定劑1_2份，光穩定劑1_3份，抗氧劑1-2份，增韌劑5-8份。2.根據權利要求1所述的一種耐紫外老化的鋼帶鎧裝鋁合金電力電纜，其特征在于:所述耐熱增強劑為納米沸石粉與凹凸棒土的混合物經改性處理后而得，其中納米沸石粉與凹凸棒土質量比為0.3-0.5:1。3.根據權利要求1或2所述的一種耐紫外老化的鋼帶鎧裝鋁合金電力電纜，其特征在于:所述耐熱增強劑的具體制備步驟如下: (1)將凹凸棒土在420-4400C下煅燒100-120min，冷卻后，粉碎，過篩得凹凸棒粉； (2)將凹凸棒粉與納米沸石粉混勻后得混合物； (3)將混合物與質量濃度10-15%的二甲基亞砜溶液中，攪拌混合均勻得混合物分散液； (4)向混合物分散液中加入酸溶液攪拌混勾后，超聲處理15-25min，過濾，分別用水和無水乙醇洗滌，然后在75-85°C下真空干燥2-4h得初級改性物； (5)將質量濃度為35-45%的鈦酸酯偶聯劑無水乙醇溶液與初級改性物混合25-35min，然后再加入質量濃度為40-50%硅烷偶聯劑KH570的無水乙醇溶液混合35-45min，然后80-90°C下真空干燥30-60min，粉碎后得耐熱增強劑。4.根據權利要求3所述的一種耐紫外老化的鋼帶鎧裝鋁合金電力電纜，其特征在于:步驟⑶中質量濃度10-15 %的二甲基亞砜溶液用量為每克混合物使用10-15mL。5.根據權利要求3所述的一種耐紫外老化的鋼帶鎧裝鋁合金電力電纜，其特征在于:步驟(4)中所述酸溶液為質量濃度為5-10%的硝酸溶液與質量濃度為10-15%的乙酸溶液按照1:3-5體積比的混合物。6.根據權利要求3所述的一種耐紫外老化的鋼帶鎧裝鋁合金電力電纜，其特征在于:步驟(5)中鈦酸酯偶聯劑的用量為初級改性物重量的0.3-0.5%，硅烷偶聯劑KH570的用量為初級改性物重量的1-1.5%。7.根據權利要求1所述的一種耐紫外老化的鋼帶鎧裝鋁合金電力電纜，其特征在于:所述熱穩定劑選自二甲基氯化錫、二月桂酸二丁基錫、甲基硫醇錫、馬來酸二丁基錫中的一種或幾種。8.根據權利要求1所述的一種耐紫外老化的鋼帶鎧裝鋁合金電力電纜，其特征在于:所述光穩定劑選自受阻胺類光穩定劑Tinuvin 622、Tinuvin 770、chimassorb 944中的一種或幾種。9.根據權利要求1所述的一種耐紫外老化的鋼帶鎧裝鋁合金電力電纜，其特征在于:所述抗氧劑選自抗氧劑1010、抗氧劑1076、抗氧劑168中的一種或幾種。10.根據權利要求1所述的一種耐紫外老化的鋼帶鎧裝鋁合金電力電纜，其特征在于:所述增韌劑為改性竹纖維，改性竹纖維制備方法為:將竹纖維加水調節含水量至65-70%，再在竹纖維上噴灑均勻噴灑EM菌液，EM菌液用量為竹纖維重量的3-5%，建堆發酵，在溫度25-28°C的環境溫度下，發酵3-5天，發酵后的竹纖維放75-85°C下干燥至水分含量在3%以 bo I
【文檔編號】H01B7/22GK105885303SQ201610493169
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年6月24日
【發明人】張文春, 張文楊, 張岳江, 張濤
【申請人】浙江英美達電纜科技有限公司