一種抗靜電高分子電力電纜材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種抗靜電高分子電力電纜材料及其制備方法，該電纜包括電力導電體以及外絕緣材料，所述電力導電體由銅、錳、硼化鋯、鏑、鐵等材料制成，其外絕緣材料由玻璃纖維，PBO纖維，聚酰亞胺纖維，聚丙烯，季戊四醇四巰基乙酸酯，硅烷偶聯(lián)劑，硫酸鋇，聚乙烯，紅磷，石蠟以及納米碳酸鈣等材料制成。本發(fā)明的導電體具有良好的導電性能，且抗拉強度高、力學強度良好，且具有良好的可加工性能和較少的電能損耗；同時制備得到的高分子材料具有較高的彎曲強度、彎曲模量和拉伸強度，且有很強的耐侯性，降低了環(huán)境對電纜護套的影響，而且強度高，硬度好，抗沖擊性強，穩(wěn)定性能優(yōu)異，使用壽命長，值得推廣。
【專利說明】
一種抗靜電高分子電力電纜材料及其制備方法
技術領域
[0001]本發(fā)明屬于電纜生產技術領域，具體涉及一種抗靜電高分子電力電纜材料及其制備方法?！颈尘凹夹g】
[0002]常用的金屬導電材料可分為金屬元素、合金(銅合金、鋁合金等)、復合金屬等。金屬導電材料具有良好的各項性能，如熱導率、接觸電位差、溫差電動勢、機械強度、耐高溫特性、耐腐蝕性、耐磨性等。
[0003]近年來，由于電子技術的不斷發(fā)展，采用銅基材料的合金也需要不同的特性，包括良好的機械加工型、導電性和彎曲性能，對于精密零部件的不斷發(fā)展，對于銅材料的抗拉強度和彎曲性能的要求也越來越多。
[0004]常用的電線、電纜按用途可分為裸導線、絕緣電線、耐熱電線、屏蔽電線、電力電纜、控制電纜、通信電纜、射頻電纜等。電力系統(tǒng)采用的電線電纜產品主要有架空裸電線、匯流排(母線)、電力電纜(塑料線纜、油紙力纜(基本被塑料電力電纜代替)、橡套線纜、架空絕緣電纜)、分支電纜(取代部分母線)、電磁線以及電力設備用電氣裝備電線電纜等。用于電力電纜的絕緣層材料需要具備以下性能:(1)高的擊穿強度；(2)低的介質損耗；(3)相當高的絕緣電阻；(4)優(yōu)良的耐放電性能；(5)具有一定的柔軟性和機械強度；(6)絕緣性能長期穩(wěn)定。高分子材料在電纜材料中有著較廣的用途，由于上述性質的要求，用于電纜材料的高分子材料也需要具備較高的機械強度如彎曲強度、拉伸強度等。
[0005]通訊、電力是國家建設的重點，無論哪個地方的發(fā)展，通訊、電力建設總是先行，所以通訊、電力事業(yè)發(fā)展很快。通訊、電力事業(yè)的發(fā)展，自燃要各個方面的互相配合，其中電纜料就是一個方面，通用的電線電纜被覆料主要是塑料盒橡膠，電線電纜用熱塑性塑料只要有聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、氟塑料、氯化聚醚和聚酰胺，其中應用廣泛的是聚乙烯和聚氯乙烯。在我國聚氯乙烯電纜料發(fā)展較早，品種型號較多，用于制造各種耐熱等級的電線電纜絕緣和護套。由于聚乙烯密度小、電性能優(yōu)良，易于成型加工。聚乙烯是熱塑性塑料中的一大品種，具有質輕、無毒、耐化學腐蝕性優(yōu)異等特點，但是聚乙烯的氧指數(shù)很低，屬于易燃材料，聚乙烯在燃燒時會產生嚴重的熔融滴落行為，這給阻燃性帶來很大的困難，除易燃外， 聚乙烯的體積電阻率和表面電阻率很高，這就使其在加工和使用過程中一旦帶上靜電就很難消除，以上的兩個缺點給聚乙烯的使用帶來了很大的安全隱患和降低了使用范圍。紅磷是塑料、橡膠、樹脂和合成纖維等高聚物的高效阻燃劑，紅磷本身易燃，嚴重影響到紅磷的阻燃效果。碳酸鈣填充改性高密度聚乙烯，較早的研究重點集中于如何實現(xiàn)最大限度的填充，降低成本，雖然提高了材料的剛度，卻極大的降低了材料的強度和斷裂韌性，并不適用于承載高密度聚乙烯護套材料，本發(fā)明采用特殊工藝改性納米碳酸鈣不僅改善了填料在基體中的分散效果并增強了二者的粘結強度，改善了聚乙烯材料的強度和韌性，極大的增強了承載力，力學性能得到極大的改善。
【發(fā)明內容】

[0006]發(fā)明目的:本發(fā)明針對現(xiàn)有技術中的不足，提出一種具有良好的導電性能，且抗拉強度高、力學強度良好，且具有良好的可加工性能和較少的電能損耗;同時制備得到的高分子材料具有較高的彎曲強度、彎曲模量和拉伸強度，且有很強的耐侯性，降低了環(huán)境對電纜護套的影響，而且強度高，硬度好，抗沖擊性強，穩(wěn)定性能優(yōu)異，使用壽命長，值得推廣的電力電纜材料及其制備方法。
[0007]技術方案:本發(fā)明所述的一種抗靜電高分子電力電纜材料，包括如下質量份的材料:玻璃纖維20-40份，PB0纖維10-15份，聚酰亞胺纖維5-10份，聚丙烯20-50份，季戊四醇四巰基乙酸酯3-10份，硅烷偶聯(lián)劑3-10份，硫酸鋇3-8份，聚乙烯50-80份，紅磷10-15份，石蠟3-5份，納米碳酸鈣15-25份，聚乙烯醇1-2份，聚苯乙烯樹脂5-8份，硼酸鋅1-3份，季戊四醇硬酯酰胺5-10份，膨脹石墨3-5份，凡士林2-4份，甲殼素1-3份，增塑劑2-5份，填料 3-5份，穩(wěn)定劑1-3份，潤滑劑1-2份，無水乙醇適量。
[0008]進一步的，所述增塑劑為偏苯三酸三壬酯。
[0009] 進一步的，所述填料按質量份包括:煅燒高嶺土 10-25份，碳酸鈣10-30份。
[0010]進一步的，所述穩(wěn)定劑為|丐鋅復合穩(wěn)定劑。
[0011]進一步的，所述潤滑劑為硬脂酸或硬脂酸鈣或者聚乙烯蠟。
[0012]本發(fā)明還公開了上述一種抗靜電、纖維增強高分子電力電纜材料的制備方法，包括:(1)將硅烷偶聯(lián)劑加到置于水浴鍋的燒瓶內，加入適量的無水乙醇并緩慢升溫至完全溶解，再加入烘干的納米碳酸鈣攪拌均勻，控制溫度在70-90°C范圍內，再加入聚乙烯醇、銅粉加熱攪拌回流0.5-1.5h，反應結束后進行多次抽濾、醇洗循環(huán)多次，再置于烘箱中在 110-150°C下烘干，研磨備用；(2)將紅磷和石蠟混合，再升高溫度至50-60°C時攪拌均勻，迅速冷卻至室溫后加到熔融的聚苯乙烯樹脂中，再加入硼酸鋅和步驟(1)制備的產物混合攪拌均勻自然冷卻至室溫后備用；(3)將開放式煉塑機升高溫度至160-170°C，將聚乙烯、季戊四醇硬酯酰胺加到雙輥中間熔融塑煉，待其混合均勻后加入步驟(2)制備的物料，調整雙輥間距，輥煉、薄通多次使二者混合均勻，再加入膨脹石墨、凡士林、甲殼素繼續(xù)混合攪拌均勻；(4)將步驟(3)的混合物與玻璃纖維、PB0纖維、聚酰亞胺纖維、聚丙烯、一起混合并加入到攪拌機中攪拌，攪拌時間為15min-30min;(5)再向高速攪拌機中加入季戊四醇四巰基乙酸酯、硅烷偶聯(lián)劑、硫酸鋇3-8份、增塑劑、填料、穩(wěn)定劑、潤滑劑加入上述成分后再進行攪拌，攪拌均勻；(6)將步驟(5)的混合材料用雙螺桿擠出機熔融擠出，雙螺桿擠出機螺桿長徑比為10-18:1，雙螺桿擠出機擠出溫度為:一區(qū)溫度165-175°C，二區(qū)溫度為185-195°C，三區(qū)溫度為200-205°C，四區(qū)溫度為210-215°C ;雙螺桿擠出機的機頭溫度為155-165°C ;(7)將步驟(6)熔融擠出料再進行切粒，制備為抗靜電、纖維增強高分子電纜材料。 [0〇13] 進一步的，所述高速攪拌機轉速為200-500r/min。[〇〇14] 進一步的，所述雙螺桿擠出機螺桿長徑比為12-14:1。
[0015]有益效果:本發(fā)明的導電體具有良好的導電性能，且抗拉強度高、力學強度良好， 且具有良好的可加工性能和$父少的電能損耗；同時制備得到的尚分子材料具有$父尚的彎曲強度、彎曲模量和拉伸強度，且有很強的耐侯性，降低了環(huán)境對電纜護套的影響，而且強度高，硬度好，抗沖擊性強，穩(wěn)定性能優(yōu)異，使用壽命長，值得推廣?！揪唧w實施方式】
[0016]下面結合具體實施例對本發(fā)明作進一步說明:實施例1一種抗靜電高分子電力電纜材料，該電纜包括電力導電體以及外絕緣材料，包括如下質量份的材料:玻璃纖維20份，PB0纖維10份，聚酰亞胺纖維5份，聚丙烯20份，季戊四醇四巰基乙酸酯3份，硅烷偶聯(lián)劑3份，硫酸鋇3份，聚乙烯50份，紅磷10份，石蠟3份，納米碳酸鈣 15份，聚乙烯醇1份，聚苯乙烯樹脂5份，硼酸鋅1份，季戊四醇硬酯酰胺5份，膨脹石墨3 份，凡士林2份，甲殼素1份，增塑劑2份，填料3份，穩(wěn)定劑1份，潤滑劑1份，無水乙醇適量。 [〇〇17]進一步的，所述增塑劑為偏苯三酸三壬酯。
[0018]進一步的，所述填料按質量份包括:煅燒高嶺土 10份，碳酸鈣10份。
[0019]進一步的，所述穩(wěn)定劑為|丐鋅復合穩(wěn)定劑。
[0020]進一步的，所述潤滑劑為硬脂酸或硬脂酸鈣或者聚乙烯蠟。
[0021]本發(fā)明還公開了上述一種抗靜電高分子電力電纜材料的制備方法，包括:(1)將硅烷偶聯(lián)劑加到置于水浴鍋的燒瓶內，加入適量的無水乙醇并緩慢升溫至完全溶解，再加入烘干的納米碳酸鈣攪拌均勻，控制溫度在70°C范圍內，再加入聚乙烯醇、銅粉加熱攪拌回流〇.5h，反應結束后進行多次抽濾、醇洗循環(huán)多次，再置于烘箱中在110°C下烘干，研磨備用；(2)將紅磷和石蠟混合，再升高溫度至50°C時攪拌均勻，迅速冷卻至室溫后加到熔融的聚苯乙烯樹脂中，再加入硼酸鋅和步驟(1)制備的產物混合攪拌均勻自然冷卻至室溫后備用；(3)將開放式煉塑機升高溫度至160°C，將聚乙烯、季戊四醇硬酯酰胺加到雙輥中間熔融塑煉，待其混合均勻后加入步驟(2)制備的物料，調整雙輥間距，輥煉、薄通多次使二者混合均勾，再加入膨脹石墨、凡士林、甲殼素繼續(xù)混合攪拌均勾；(4)將步驟(3)的混合物與玻璃纖維、PB0纖維、聚酰亞胺纖維、聚丙烯、一起混合并加入到攪拌機中攪拌，攪拌時間為15min;(5)再向高速攪拌機中加入季戊四醇四巰基乙酸酯、硅烷偶聯(lián)劑、硫酸鋇、增塑劑、填料、穩(wěn)定劑、潤滑劑加入上述成分后再進行攪拌，攪拌均勻；(6)將步驟(5)的混合材料用雙螺桿擠出機熔融擠出，雙螺桿擠出機螺桿長徑比為10: 1，雙螺桿擠出機擠出溫度為:一區(qū)溫度165°C，二區(qū)溫度為185°C，三區(qū)溫度為200°C，四區(qū)溫度為210°C ;雙螺桿擠出機的機頭溫度為155°C ;(7)將步驟(6)熔融擠出料再進行切粒，制備為抗靜電、纖維增強高分子電纜材料。
[0022]進一步的，所述高速攪拌機轉速為200r/min。[〇〇23] 實施例2一種抗靜電高分子電力電纜材料，該電纜包括電力導電體以及外絕緣材料，包括如下質量份的材料:玻璃纖維40份，PBO纖維15份，聚酰亞胺纖維10份，聚丙烯50份，季戊四醇四巰基乙酸酯10份，硅烷偶聯(lián)劑10份，硫酸鋇8份，聚乙烯80份，紅磷15份，石蠟5份，納米碳酸鈣25份，聚乙烯醇2份，聚苯乙烯樹脂8份，硼酸鋅3份，季戊四醇硬酯酰胺10份，膨脹石墨5份，凡士林4份，甲殼素3份，增塑劑5份，填料5份，穩(wěn)定劑3份，潤滑劑2份，無水乙醇適量。[〇〇24]進一步的，所述增塑劑為偏苯三酸三壬酯。[〇〇25]進一步的，所述填料按質量份包括:煅燒高嶺土 25份，碳酸鈣30份。
[0026]進一步的，所述穩(wěn)定劑為|丐鋅復合穩(wěn)定劑。
[0027]進一步的，所述潤滑劑為硬脂酸或硬脂酸鈣或者聚乙烯蠟。
[0028]本發(fā)明還公開了上述一種抗靜電高分子電力電纜材料的制備方法，包括:(1)將硅烷偶聯(lián)劑加到置于水浴鍋的燒瓶內，加入適量的無水乙醇并緩慢升溫至完全溶解，再加入烘干的納米碳酸鈣攪拌均勻，控制溫度在90°C范圍內，再加入聚乙烯醇、銅粉加熱攪拌回流1.5h，反應結束后進行多次抽濾、醇洗循環(huán)多次，再置于烘箱中在150°C下烘干，研磨備用；(2)將紅磷和石蠟混合，再升高溫度至60°C時攪拌均勻，迅速冷卻至室溫后加到熔融的聚苯乙烯樹脂中，再加入硼酸鋅和步驟(1)制備的產物混合攪拌均勻自然冷卻至室溫后備用；(3)將開放式煉塑機升高溫度至170°C，將聚乙烯、季戊四醇硬酯酰胺加到雙輥中間熔融塑煉，待其混合均勻后加入步驟(2)制備的物料，調整雙輥間距，輥煉、薄通多次使二者混合均勾，再加入膨脹石墨、凡士林、甲殼素繼續(xù)混合攪拌均勾；(4)將步驟(3)的混合物與玻璃纖維、PB0纖維、聚酰亞胺纖維、聚丙烯、一起混合并加入到攪拌機中攪拌，攪拌時間為30min;(5)再向高速攪拌機中加入季戊四醇四巰基乙酸酯、硅烷偶聯(lián)劑、硫酸鋇、增塑劑、填料、穩(wěn)定劑、潤滑劑加入上述成分后再進行攪拌，攪拌均勻；(6)將步驟(5)的混合材料用雙螺桿擠出機熔融擠出，雙螺桿擠出機螺桿長徑比為18: 1，雙螺桿擠出機擠出溫度為:一區(qū)溫度175°C，二區(qū)溫度為195°C，三區(qū)溫度為205°C，四區(qū)溫度為215°C ;雙螺桿擠出機的機頭溫度為165°C ;(7)將步驟(6)熔融擠出料再進行切粒，制備為抗靜電、纖維增強高分子電纜材料。 [0〇29] 進一步的，所述高速攪拌機轉速為500r/min。
[0030] 實施例3一種抗靜電高分子電力電纜材料，該電纜包括電力導電體以及外絕緣材料，包括如下質量份的材料:玻璃纖維30份，PB0纖維12份，聚酰亞胺纖維7份，聚丙烯35份，季戊四醇四巰基乙酸酯6份，硅烷偶聯(lián)劑6份，硫酸鋇5份，聚乙烯65份，紅磷12份，石蠟4份，納米碳酸鈣 20份，聚乙烯醇1.5份，聚苯乙烯樹脂6份，硼酸鋅2份，季戊四醇硬酯酰胺7份，膨脹石墨4 份，凡士林3份，甲殼素2份，增塑劑3份，填料4份，穩(wěn)定劑2份，潤滑劑1.5份，無水乙醇適量。[〇〇31]進一步的，所述增塑劑為偏苯三酸三壬酯。[〇〇32]進一步的，所述填料按質量份包括:煅燒高嶺土 15份，碳酸鈣20份。
[0033]進一步的，所述穩(wěn)定劑為|丐鋅復合穩(wěn)定劑。
[0034]進一步的，所述潤滑劑為硬脂酸或硬脂酸鈣或者聚乙烯蠟。
[0035]本發(fā)明還公開了上述一種抗靜電高分子電力電纜材料的制備方法，包括:(1)將硅烷偶聯(lián)劑加到置于水浴鍋的燒瓶內，加入適量的無水乙醇并緩慢升溫至完全溶解，再加入烘干的納米碳酸鈣攪拌均勻，控制溫度在80°C范圍內，再加入聚乙烯醇、銅粉加熱攪拌回流lh，反應結束后進行多次抽濾、醇洗循環(huán)多次，再置于烘箱中在130°C下烘干，研磨備用；(2)將紅磷和石蠟混合，再升高溫度至55°C時攪拌均勻，迅速冷卻至室溫后加到熔融的聚苯乙烯樹脂中，再加入硼酸鋅和步驟(1)制備的產物混合攪拌均勻自然冷卻至室溫后備用；(3)將開放式煉塑機升高溫度至165°C，將聚乙烯、季戊四醇硬酯酰胺加到雙輥中間熔融塑煉，待其混合均勻后加入步驟(2)制備的物料，調整雙輥間距，輥煉、薄通多次使二者混合均勾，再加入膨脹石墨、凡士林、甲殼素繼續(xù)混合攪拌均勾；(4)將步驟(3)的混合物與玻璃纖維、PB0纖維、聚酰亞胺纖維、聚丙烯、一起混合并加入到攪拌機中攪拌，攪拌時間為20min;(5)再向高速攪拌機中加入季戊四醇四巰基乙酸酯、硅烷偶聯(lián)劑、硫酸鋇、增塑劑、填料、穩(wěn)定劑、潤滑劑加入上述成分后再進行攪拌，攪拌均勻；(6)將步驟(5)的混合材料用雙螺桿擠出機熔融擠出，雙螺桿擠出機螺桿長徑比為14: 1，雙螺桿擠出機擠出溫度為:一區(qū)溫度170°C，二區(qū)溫度為190°C，三區(qū)溫度為202°C，四區(qū)溫度為212°C ;雙螺桿擠出機的機頭溫度為160°C ;(7)將步驟(6)熔融擠出料再進行切粒，制備為抗靜電、纖維增強高分子電纜材料。 [0〇36] 進一步的，所述高速攪拌機轉速為350r/min。
[0037]本發(fā)明的導電體具有良好的導電性能，且抗拉強度高、力學強度良好，且具有良好的可加工性能和較少的電能損耗；同時制備得到的高分子材料具有較高的彎曲強度、彎曲模量和拉伸強度，且有很強的耐侯性，降低了環(huán)境對電纜護套的影響，而且強度高，硬度好， 抗沖擊性強，穩(wěn)定性能優(yōu)異，使用壽命長，值得推廣。
[0038]以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術人員，在不脫離本發(fā)明技術方案范圍內，當可利用上述揭示的技術內容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術方案的內容，依據(jù)本發(fā)明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術方案的范圍內。
【主權項】
1.一種抗靜電高分子電力電纜材料，其特征在于:包括如下質量份的材料:玻璃纖維 20-40份，PBO纖維10-15份，聚酰亞胺纖維5-10份，聚丙烯20-50份，季戊四醇四巰基乙酸酯 3-10份，硅烷偶聯(lián)劑3-10份，硫酸鋇3-8份，聚乙烯50-80份，紅磷10-15份，石蠟3-5份，納 米碳酸鈣15-25份，聚乙烯醇1-2份，聚苯乙烯樹脂5-8份，硼酸鋅1-3份，季戊四醇硬酯酰 胺5-10份，膨脹石墨3-5份，凡士林2-4份，甲殼素1-3份，增塑劑2-5份，填料3-5份，穩(wěn)定 劑1-3份，潤滑劑1-2份，無水乙醇適量。2.根據(jù)權利要求1所述的一種抗靜電高分子電力電纜材料，其特征在于:所述增塑劑為偏苯三酸三壬酯。3.根據(jù)權利要求1所述的一種抗靜電高分子電力電纜材料，其特征在于:所述填料按質 量份包括:煅燒高嶺土 10-25份，碳酸鈣10-30份。4.根據(jù)權利要求1所述的一種抗靜電高分子電力電纜材料，其特征在于:所述穩(wěn)定劑為 鈣鋅復合穩(wěn)定劑。5.根據(jù)權利要求1所述的一種抗靜電高分子電力電纜材料，其特征在于:所述潤滑劑為 硬脂酸或硬脂酸鈣或者聚乙烯蠟。6.根據(jù)權利要求1 _5任意一項所述的一種抗靜電高分子電力電纜材料的制備方法，其 特征在于:包括:(1)將硅烷偶聯(lián)劑加到置于水浴鍋的燒瓶內，加入適量的無水乙醇并緩慢升溫至完全 溶解，再加入烘干的納米碳酸鈣攪拌均勻，控制溫度在70-90°C范圍內，再加入聚乙烯醇、銅 粉加熱攪拌回流0.5-1.5h，反應結束后進行多次抽濾、醇洗循環(huán)多次，再置于烘箱中在 110-150°C下烘干，研磨備用；(2)將紅磷和石蠟混合，再升高溫度至50-60°C時攪拌均勻，迅速冷卻至室溫后加到熔 融的聚苯乙烯樹脂中，再加入硼酸鋅和步驟(1)制備的產物混合攪拌均勻自然冷卻至室溫 后備用；(3)將開放式煉塑機升高溫度至160-170°C，將聚乙烯、季戊四醇硬酯酰胺加到雙輥 中間熔融塑煉，待其混合均勻后加入步驟(2)制備的物料，調整雙輥間距，輥煉、薄通多次使 二者混合均勻，再加入膨脹石墨、凡士林、甲殼素繼續(xù)混合攪拌均勻；(4)將步驟(3)的混合物與玻璃纖維、PBO纖維、聚酰亞胺纖維、聚丙烯、一起混合并加入 到攪拌機中攪拌，攪拌時間為15min-30min;(5)再向高速攪拌機中加入季戊四醇四巰基乙酸酯、硅烷偶聯(lián)劑、硫酸鋇3-8份、增塑 劑、填料、穩(wěn)定劑、潤滑劑加入上述成分后再進行攪拌，攪拌均勻；(6)將步驟(5)的混合材料用雙螺桿擠出機熔融擠出，雙螺桿擠出機螺桿長徑比為10-18:1，雙螺桿擠出機擠出溫度為:一區(qū)溫度165-175°C，二區(qū)溫度為185-195°C，三區(qū)溫度 為200-205°C，四區(qū)溫度為210-215°C ;雙螺桿擠出機的機頭溫度為155-165°C ;(7)將步驟(6)熔融擠出料再進行切粒，制備為抗靜電、纖維增強高分子電纜材料。7.根據(jù)權利要求6所述的一種抗靜電高分子電力電纜材料的制備方法，其特征在于:所 述高速攪拌機轉速為200-500r/min。8.根據(jù)權利要求6所述的一種抗靜電高分子電力電纜材料的制備方法，其特征在于:所 述雙螺桿擠出機螺桿長徑比為12-14:1。
【文檔編號】C08L79/08GK106009196SQ201610579086
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年7月22日
【發(fā)明人】姹や寒, 湯亮
【申請人】姹や寒, 湯亮