本发明涉及电缆,具体涉及一种耐腐蚀架空电缆。
背景技术:
1、架空电缆是装有绝缘层和保护外皮的架空导线,是一种介于架空导线和地下电缆之间的新的高压输电方式,按照结构可分为硬铝线结构、硬拉铜线结构、铝合金线结构、钢芯或铝合金芯支撑结构和自承式三芯纹合结构等,具有供电可靠性高、供电安全性好、架设和维修方便和经济性合理等主要特点。
2、申请号为202310124413.x的专利公开了一种具有耐腐蚀外壳的架空电缆及其制备方法,以聚氯乙烯树脂为基体,添加低密度聚乙烯、改性粒子等,获得了防老化性能、耐腐蚀性优异的架空电缆,但仍然存在不足之处:(1)低密度聚乙烯分子链极性较小,与分子链极性较大的聚氯乙烯树脂基体的相容分散性不佳;(2)聚氯乙烯具有一定的阻燃性能,但是不符合当下电缆无卤阻燃性能的要求,且聚乙烯阻燃性能较差。在一些雨水过于充沛、日晒时间过长等恶劣气候的地区,架空电缆的抵抗外力的力学性能、防水性、抗老化性及抗菌性也被提出了更高的要求,因此需要合适的改性方法,解决当前架空电缆在使用过程中遇到的问题。
技术实现思路
1、为了解决上述技术问题,本发明提供一种耐腐蚀架空电缆。
2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现:
3、一种耐腐蚀架空电缆,由内而外包括导体、绝缘层和护套层,所述导体位于最内层,所述绝缘层包覆在导体的外周,所述护套层包覆在绝缘层的外周;
4、所述导体为若干根铝合金导线绞合而成;所述绝缘层为尼龙绝缘材料制成;
5、所述护套层包括如下重量份原料:聚氯乙烯树脂90-110份、改性聚乙烯10-15份、改性填料8-10份、热稳定剂2-4份、润滑剂0.2-0.4份、增塑剂3-5份和紫外线吸收剂0.6-0.8份;所述热稳定剂为硬脂酸钙和硬脂酸锌按照1:1的质量比例混合配制而成,润滑剂为硬脂酸,增塑剂为环氧大豆油,紫外线吸收剂为2-(2’-羟基-5’-甲基苯基)苯并三氮唑;
6、所述耐腐蚀架空电缆,其制备包括如下步骤:
7、步骤s1:将聚氯乙烯树脂和改性聚乙烯加入混合机中,以900-1000r/min转速高速搅拌,边搅拌边加入改性填料、热稳定剂、润滑剂、增塑剂和紫外吸收剂,搅拌30-40min后降速至600-700r/min,搅拌并升温至120℃,3min后出料,制得护套层材料;
8、步骤s2:将若干根铝合金导线绞合形成导体;在导体的外周挤包尼龙绝缘材料,形成绝缘层;最后在绝缘层的外周挤包所述护套层材料,形成护套层,得到耐腐蚀架空电缆。
9、所述改性聚乙烯,其制备包括如下步骤:
10、步骤a1:将2-羧基-5-硝基苯磺酸钾加入dmf中,搅拌下加入二氯亚砜,于50℃下回流搅拌反应4-5h,即得到酰氯产物;将10h-吩噻嗪-3,7-二胺、碳酸钾和二甲基亚砜加入烧瓶中得混合液1,然后将上述酰氯产物加入二甲基亚砜中得混合液2,在0℃冰水浴下,向混合液1中缓慢滴加混合液2,滴加完毕后,升温至40℃,恒温搅拌反应8-10h,减压蒸馏,即得到酰胺产物;
11、进一步地,2-羧基-5-硝基苯磺酸钾、dmf、二氯亚砜的用量比为0.2mol:120ml:0.22-0.25mol;10h-吩噻嗪-3,7-二胺、碳酸钾、二甲基亚砜的用量比为0.1mol:0.005-0.007mol:45-55ml;酰氯产物、二甲基亚砜的用量比为0.1mol:130-140ml;混合液1、混合液2的用量比为50-60ml:135-145ml;
12、步骤a1反应过程中,2-羧基-5-硝基苯磺酸钾的羧基与二氯亚砜反应生成酰氯产物;酰氯产物的酰氯与10h-吩噻嗪-3,7-二胺的伯氨基反应,得到含硝基的酰胺产物;
13、步骤a2:将酰胺产物、乙酸乙酯加入三口烧瓶中,升温至45-55℃,开启回流搅拌,然后加入连二亚硫酸钠,再回流搅拌反应1-1.5h,即得到氨基产物;
14、进一步地,酰胺产物、乙酸乙酯、连二亚硫酸钠的用量比为0.1mol:190-210ml:0.2-0.25mol;
15、步骤a2反应过程中,酰胺产物的硝基被还原成氨基,得到氨基产物;
16、步骤a3:将氨基产物、碳酸钾和二甲基亚砜加入烧瓶中得混合液3,然后将甲基丙烯酰氯加入二甲基亚砜中得混合液4,在0℃冰水浴下,向混合液3中缓慢滴加混合液4,滴加完毕后,升温至40℃,恒温搅拌反应8-10h,减压蒸馏,即得到功能单体;
17、进一步地,氨基产物、碳酸钾、二甲基亚砜的用量比为0.1mol:0.007-0.009mol:195-215ml;甲基丙烯酰氯、二甲基亚砜的用量比为0.2mol:50-60ml;混合液3、混合液4的用量比为200-220ml:55-65ml;
18、步骤a3反应过程中,甲基丙烯酰氯与氨基产物的伯氨基反应,得到含末端碳碳双键的功能单体;
19、步骤a4:将低密度聚乙烯、功能单体、过氧化二异丙苯混合搅拌20min后,在180℃下,于双螺杆挤出机中熔融接枝,5min后挤出得到改性聚乙烯;
20、进一步地,低密度聚乙烯、功能单体、过氧化二异丙苯的用量比为100g:12g:0.12g,挤出机的螺杆转速频率为5hz;
21、步骤a4反应过程中,通过熔融接枝的方法将功能单体接枝到低密度聚乙烯中,得到改性聚乙烯。
22、所述改性填料,其制备包括如下步骤:
23、步骤b1:将纳米氧化锌加入甲苯中,超声分散30min,然后于室温下搅拌加入16-去甲-15-氧代脱氢松香酸和n,n’-二环己基二亚胺,升温至110-120℃恒温回流搅拌48-51h,然后离心10-15min,将下层沉淀用异丙醇和无水乙醇分别离心一次,最后将下层沉淀于80℃下真空干燥12h,即得改性氧化锌;
24、进一步地,纳米氧化锌、甲苯、16-去甲-15-氧代脱氢松香酸、n,n’-二环己基二亚胺、异丙醇和无水乙醇的用量比为5g;110ml:12g:2g:10ml:10ml;
25、步骤b1反应过程中,纳米氧化锌与16-去甲-15-氧代脱氢松香酸通过拓扑反应,生成脱氢松香酸改性的纳米氧化锌,即改性氧化锌;
26、步骤b2:在氮气氛围中,将改性氧化锌、亚甲基三苯基膦加入无水四氢呋喃中,在40-50℃下回流搅拌反应3-4h,即得到含末端双键的改性氧化锌;
27、进一步地,改性氧化锌、亚甲基三苯基膦和无水四氢呋喃的用量比为8g:0.1mol:75-85ml;
28、步骤b2反应过程中,改性氧化锌中的酮羰基与亚甲基三苯基膦发生叶立德反应,生成含末端双键的改性氧化锌;
29、步骤b3:将含末端双键的改性氧化锌加入二氯甲烷中,开启搅拌,再加入3-氯过氧苯甲酸,在室温下搅拌反应4-5h,即得环氧产物;将6-氨基-2(3h)苯并噻唑酮与环氧产物加至圆底烧瓶中,再加入二甲基亚砜,60℃下搅拌反应24h,过滤,干燥即得改性填料;
30、进一步地,含末端双键的改性氧化锌、二氯甲烷和3-氯过氧苯甲酸的用量比为13-15g:60-70ml:0.1mol;6-氨基-2(3h)苯并噻唑酮、环氧产物、二甲基亚砜的用量比为33-35g:32-36g:140-160ml;
31、步骤b3反应过程中,含末端双键的改性氧化锌中的碳碳双键被氧化成环氧基,得环氧产物;6-氨基-2(3h)苯并噻唑酮的氨基与环氧产物的环氧基反应,得到改性填料。
32、本发明的有益效果:本发明公开了一种耐腐蚀架空电缆,由内而外包括导体、绝缘层和护套层,所述护套层包括如下原料:聚氯乙烯树脂、改性聚乙烯、改性填料、热稳定剂、润滑剂、增塑剂和紫外线吸收剂。改性聚乙烯与聚乙烯均具有良好的耐腐蚀性,满足电缆耐腐蚀性的要求。
33、所述改性聚乙烯,是由含吩噻嗪结构、磺酸钾基、酰胺基、末端碳碳双键的功能单体与低密度聚乙烯通过熔融接枝得到;酰胺基、吩噻嗪结构中的仲胺基的引入,增大了低密度聚乙烯分子链的极性,使其与聚氯乙烯树脂的相容分散性增强;吩噻嗪结构在聚合物的氧化降解反应中,兼具有过氧自由基终止剂和过氧化物分解剂的作用,将其接枝到聚乙烯链中,随着改性聚乙烯在基体中的分散而分散,避免小分子吩噻嗪化合物的迁移,能快速终止聚合物降解,使电缆护套层具有良好的抗氧化老化性;磺酸钾基中的硫元素在燃烧时生成二氧化硫等不燃气体,稀释可燃气体浓度,且以硫酸钾和亚硫酸钾化合物形式固化在碳层中,形成致密厚实的保护碳层,减少燃烧部位热量传递,在气相和固相协同有效阻止基体的进一步燃烧,同时抑制烟的释放;添加改性聚乙烯,提升电缆的抗氧化老化性和阻燃性。
34、所述改性填料中包括纳米氧化锌、苯并噻唑啉酮结构和脱氢松香酸结构;纳米氧化锌可以缓慢释放能进入微生物细胞内部的锌离子,锌离子与微生物体内的羧基、巯基等官能团反应,破坏微生物的细胞结构和电子传递系统,从而杀死细菌,当细菌被杀死后,锌离子还能从死细胞内游离出来,继续发挥抗菌作用;改性填料中纳米氧化锌的团聚现象得以改善,在基体中分散更加均匀,提升护套层力学性能和抗菌性;苯并噻唑啉酮结构与微生物接触后,能迅速向细胞内渗透,通过断开细菌和藻类蛋白质的键而起杀菌作用,具有添加量小、起效快、杀菌力强的优点,弥补如纳米氧化锌等无机抗菌剂抗菌速度慢的缺点,与氧化性锌协同提升抗菌性;脱氢松香酸是松香的衍生物中的一种,由于其分子中的三环二萜结构,具有较强的疏水性,使护套层具有良好的防水性;添加所述改性填料提升电缆的力学性能、抗菌性和防水性。