CN116836487A

CN116836487A - 一种高柔性电缆料及其制备方法

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Publication number: CN116836487A
Application number: CN202310799016.2A
Authority: CN
Inventors: 徐承花; 张玉林; 徐文标
Original assignee: Anhui Great Wall Instrument Cable Co ltd
Current assignee: Anhui Great Wall Instrument Cable Co ltd
Priority date: 2023-07-03
Filing date: 2023-07-03
Publication date: 2023-10-03

Abstract

本发明属于高柔性电缆技术领域，且公开了一种高柔性电缆料，所述高柔性电缆料按重量配比包括：聚氯乙烯60％‑75％、硬质炭黑6.2％‑8％、酚醛树脂2％‑4.5％。本发明提供了一种高柔性电缆料及其制备方法，通过将聚氯乙烯注入反应釜内部，再分别将三唑二巯基胺盐、阻燃剂、填充剂与金属粉混合物、氧化铅、防护剂、添加剂、软化剂与改性共聚物依次注入反应釜的内部，注入反应后，将启动反应釜内搅拌装置，并对反应釜内进行真空处理，使反应釜内部气压为30Pa，直至转速为150r/min，并搅拌1h后注入改性共聚物，并将反应釜内部的温度降至200℃，并搅拌1h，高柔性电缆料制备完成，从而提高电缆的柔性，使其提高电缆的使用寿命，从而满足电缆多角度弯折。

Description

一种高柔性电缆料及其制备方法

技术领域

本发明属于高柔性电缆技术领域，具体是一种高柔性电缆料及其制备方法。

背景技术

电线电缆：通常是由几根或几组导线(每组至少两根)绞合而成的，类似绳索；每组导线之间相互绝缘，并常围绕着一根中心扭成，整个外面包有高度绝缘的覆盖层；多用于传输、分配电能或传送电信号；电缆用材料按其使用部位与功能、可分为导电材料、绝缘材料、护层材料、屏蔽材料、填充材料等；按材料属性来分可分为金属(铜、铝、铝合金、钢)，塑料(PVC、PE、PP、XLPE/XL-PVC、PU、TPE/PO)、橡胶等；但其中有些材料是几个结构件通用的；尤其是热塑性材料，如聚氯乙稀、聚乙烯等只要改变部分配方成份就可用在绝缘或护套上；本发明用于电缆外绝缘层材料进行改进，同时本发明电缆用于机器人通电与信号传输使用。

公开号为CN106977778A的发明专利，公开了一种柔性电缆护套材料的制备方法，该专利要解决的问题为现在的柔性电缆不仅用于输电，还能由于信号传输。拖链电缆由于其良好的移动性能，因此又被称为移动电缆，机器人电缆和拖曳电缆。现有电缆考虑到柔软性而采用乙丙橡胶绝缘料制造绝缘层，但乙丙橡胶为非极性材料，耐油性能很差，仅依靠护套耐油很难保证长期使用安全。该专利通过采用加入硅橡胶解决柔性电缆材料的弹性和拉伸性能较低的问题，同时通过对填料白炭黑采用改性的方式，解决了白炭黑填料的加入造成的电缆材料耐溶剂性不好的问题；制备得到的电缆护套材料具有拉伸性能好、绝缘性好、耐溶剂腐蚀性能好的优点。

目前智能机器人它作为人类的新型工具，在减轻劳动强度、提高生产率、改变生产模式、把人从危险、恶劣的工作环境下解放出来，显示了极大的优越性，但目前智能机器人为了更加灵活，通常需要安装较多的关节，从而使机器人多角度活动，而在安装关节的过程中，需要使用电缆对其连接，才能实现通电、信号传输与执行命令，但机器人接受到命令时，根据命令使关节进行旋转，在旋转的过程中将对关节处电缆进行弯折，长时间使用智能机器人，从而不断的对电缆进行弯折与拉伸，从而使电缆的外部损坏，同时影响电缆的正常使用，增加智能机器人的维护成本。

发明内容

(一)解决的技术问题

为解决上述背景技术中提出的问题，本发明提供了一种高柔性电缆料及其制备方法，通过将聚氯乙烯注入反应釜内部，并对聚氯乙烯进行加热，在搅拌的过程中注入硬质炭黑与酚醛树脂，搅拌完成后，停止加热，再分别将三唑二巯基胺盐、阻燃剂、填充剂与金属粉混合物、氧化铅、防护剂、添加剂、软化剂与改性共聚物依次注入反应釜的内部，注入反应后，将启动反应釜内搅拌装置，并搅拌1h后注入改性共聚物，并将反应釜内部的温度降至200℃，并搅拌1h，高柔性电缆料制备完成，从而提高电缆的柔性，使其提高电缆的使用寿命，具有高柔性的优点。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高柔性电缆料，所述高柔性电缆料按重量配比包括：聚氯乙烯60％-75％、硬质炭黑6.2％-8％、酚醛树脂2％-4.5％、三唑二巯基胺盐15％-20％、阻燃剂8.7％-10％、填充剂10％-12.2％、氧化铅15％-30％、防护剂6.3％-13％、添加剂25％-26％、软化剂2.2％-3.6％、改性共聚物20％-30％。

优选的，所述高柔性电缆料按重量配比为：聚氯乙烯65％、硬质炭黑8％、酚醛树脂3.5％、三唑二巯基胺盐15％、阻燃剂9.3％、填充剂12.2％、氧化铅25.6％、防护剂12.5％、添加剂25％、软化剂2.2％、改性共聚物26.8％。

优选的，所述聚氯乙烯的制备工艺为：S1、选用30％-50％的石油与25％-46％的原盐为原料，所述原盐为工业盐；

S2、石油裂解，裂解温度控制850-1000℃制得乙烯；

S3、将原盐进行分筛，研磨15-30min再进行二次分筛；

S4、分筛后的原盐进行干燥20-50min，冷却至室温研磨10-15min；

S4、再进行乙烯与研磨后的原盐进行混合反应制得氯乙烯，其中在混合过程中加热至110-130℃，同时在800-1200r/min转速搅拌1h；

S5、氯乙烯聚合得到聚录乙烯。

优选的，所述硬质炭黑的原料为：煤焦油、乙烯焦油、蒽油、天然气与高炉煤气中的一种多或多种混合；

采用炉法工艺：选用天然气与乙烯焦油为原料在反应炉中不完全燃烧或热解炉内生成炭黑，所述反应炉内温度控制320-400℃。

优选的，所述炭黑制备完成后对其进行研磨30-40min，研磨速度控制200-350r/min，并进行分筛，炭黑颗粒值为0.05μm。

优选的，所述阻燃剂为三氧化锑、氢氧化镁与氢氧化铝中的一种或多种混合；所述防护剂为对苯二胺；

优选的，所述填充剂采用锶铁氧粉、铝镍铁粉、铁钡粉、硫酸钡、陶土中的一种或多种混合；所述填充剂与金属粉10％-12％进行配比。

本发明还提出了一种高柔性电缆料的制备方法，所述高柔性电缆料的制备方法具体步骤如下：

S1、首先将制备完成后的聚氯乙烯注入反应釜内部，并对聚氯乙烯进行加热，加热速度控制50℃/min，加热至650℃，在搅拌的过程中注入硬质炭黑与酚醛树脂，并搅拌30min，搅拌速度为100r/min，同时保持650℃；

S2、步骤S1搅拌完成后，此时停止加热，使反应釜内部的温度降温至400摄氏度，并静置30min，再分别将三唑二巯基胺盐、阻燃剂、填充剂与金属粉混合物、氧化铅、防护剂、添加剂、软化剂与改性共聚物依次注入反应釜的内部；

S3、注入反应后，将启动反应釜内搅拌装置，并对反应釜内进行真空处理，使反应釜内部气压为30Pa，搅拌前10min转速为50r/min，10min后转速每间隔20min逐渐提升50r/min，直至转速为150r/min，并搅拌1h后注入改性共聚物，并将反应釜内部的温度降至200℃，并搅拌1h，高柔性电缆料制备完成，同时高柔性电缆料将呈粘稠状；

S4、高柔性电缆料制备完成，将反应釜内部的气体与大气压保持一致，通过挤出装置将高柔性电缆料挤出呈条状，并经过水冷对其进行降温，再通过切割装置对其进行等距剪切，从而形成高柔性电缆颗粒料；

S5、电缆在制备过程中，通过将高柔性电缆料进行加热，并包裹至电缆芯的外部，从而形成绝缘保护层。

优选的，所述反应釜采用不锈钢，且内置电加热片，所述反应釜的容量为35m³。

优选的，所述反应釜搅拌形式采用双螺旋式搅拌杆，所述S2中冷却方式采用自然冷却并与双螺旋搅拌杆配合使用。

(三)有益效果

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

本发明提供了一种高柔性电缆料及其制备方法，通过将聚氯乙烯注入反应釜内部，并对聚氯乙烯进行加热，加热速度控制50℃/min，加热至650℃，在搅拌的过程中注入硬质炭黑与酚醛树脂，并搅拌30min，搅拌速度为100r/min，同时保持650℃，搅拌完成后，停止加热，使反应釜内部的温度降温至400摄氏度，并静置30min，再分别将三唑二巯基胺盐、阻燃剂、填充剂与金属粉混合物、氧化铅、防护剂、添加剂、软化剂与改性共聚物依次注入反应釜的内部，注入反应后，将启动反应釜内搅拌装置，并对反应釜内进行真空处理，使反应釜内部气压为30Pa，搅拌前10min转速为50r/min，10min后转速每间隔20min逐渐提升50r/min，直至转速为150r/min，并搅拌1h后注入改性共聚物，并将反应釜内部的温度降至200℃，并搅拌1h，高柔性电缆料制备完成，从而提高电缆的柔性，使其提高电缆的使用寿命，从而满足电缆多角度弯折。

附图说明

图1为本发明结构电缆截面示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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做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。

实施例一

如图1所示，本发明提供一种高柔性电缆料，高柔性电缆料按重量配比包括：聚氯乙烯60％-75％、硬质炭黑6.2％-8％、酚醛树脂2％-4.5％、三唑二巯基胺盐15％-20％、阻燃剂8.7％-10％、填充剂10％-12.2％、氧化铅15％-30％、防护剂6.3％-13％、添加剂25％-26％、软化剂2.2％-3.6％、改性共聚物20％-30％；

高柔性电缆料按重量配比为：聚氯乙烯65％、硬质炭黑8％、酚醛树脂3.5％、三唑二巯基胺盐15％、阻燃剂9.3％、填充剂12.2％、氧化铅25.6％、防护剂12.5％、添加剂25％、软化剂2.2％、改性共聚物26.8％。

实施例二

本发明提供一种高柔性电缆料，高柔性电缆料按重量配比包括：聚氯乙烯60％-75％、硬质炭黑6.2％-8％、酚醛树脂2％-4.5％、三唑二巯基胺盐15％-20％、阻燃剂8.7％-10％、填充剂10％-12.2％、氧化铅15％-30％、防护剂6.3％-13％、添加剂25％-26％、软化剂2.2％-3.6％、改性共聚物20％-30％；

高柔性电缆料按重量配比为：聚氯乙烯60％、硬质炭黑6.2％、酚醛树脂4.5％、三唑二巯基胺盐15％、阻燃剂8.8％、填充剂12％、氧化铅25.6％、防护剂12.5％、添加剂25％、软化剂3.6％、改性共聚物26.8％。

实施例三

高柔性电缆料按重量配比为：聚氯乙烯75％、硬质炭黑8％、酚醛树脂3.5％、三唑二巯基胺盐20％、阻燃剂10％、填充剂11％、氧化铅30％、防护剂12.5％、添加剂25％、软化剂2.2％、改性共聚物30％。

实施例四

高柔性电缆料按重量配比为：聚氯乙烯65％、硬质炭黑6.2％、酚醛树脂4.5％、三唑二巯基胺盐18.5％、阻燃剂9.8％、填充剂12.2％、氧化铅25.6％、防护剂12.5％、添加剂25％、软化剂2.2％、改性共聚物26.8％。

材料比例试验数据表

(1)

电缆料制备试验结果对比表

	实施例一	实施例二	实施例三	实施例四
					韧性值J/m³	536	420	413	503
拉伸强度Mpa	605	550	582	312
					耐热值℃	320	50	120	200

(2)

上述所提出的四个实施例中选用了不同比例的材料(如表(1))进行试验，经试验结果(如表(2))比对可知实施例一试验制备的电缆料具备柔性的效果，优于其他两个实施例试验材料中的比例。

其中，聚氯乙烯的制备工艺为：S1、选用30％-50％的石油与25％-46％的原盐为原料，原盐为工业盐；

S2、石油裂解，裂解温度控制850-1000℃制得乙烯；

S3、将原盐进行分筛，研磨15-30min再进行二次分筛；

S4、分筛后的原盐进行干燥20-50min，冷却至室温研磨10-15min；

S5、氯乙烯聚合得到聚录乙烯。

采用上述方案：聚氯乙烯一般用做绝缘和护层材料，聚氯乙烯作为电线电缆绝缘用之性能，不易燃、耐老化、耐油、耐化学药品、耐冲击、易着色；但由于介电常数大，一般只作为低压电缆的绝缘材料和控制电缆的绝缘材料，同时智能机器人对电压的要求较低，聚氯乙烯将满足智能机器人的电缆使用需求。

其中，硬质炭黑的原料为：煤焦油、乙烯焦油、蒽油、天然气与高炉煤气中的一种多或多种混合；

采用炉法工艺：选用天然气与乙烯焦油为原料在反应炉中不完全燃烧或热解炉内生成炭黑，反应炉内温度控制320-400℃；

炭黑制备完成后对其进行研磨30-40min，研磨速度控制200-350r/min，并进行分筛，炭黑颗粒值为0.05μm。

采用上述方案：硬质炭黑在橡胶制品中做重要补强剂，它可以改善电缆的磨耗性能，提高了电缆的拉伸强度和撕裂强度等。同时炭黑主要在电缆中可以起到防紫外线老化、导电的作用。

其中，阻燃剂为三氧化锑、氢氧化镁与氢氧化铝中的一种或多种混合；防护剂为对苯二胺；

填充剂采用锶铁氧粉、铝镍铁粉、铁钡粉、硫酸钡、陶土中的一种或多种混合；填充剂与金属粉10％-12％进行配比。

采用上述方案：通过阻燃剂能够提高电缆的耐燃性，同时对苯二胺能够较好的提高电缆料的耐氧性与耐臭氧性；填充剂与金属粉混合有效的提高了电缆料的抗静电性，提高电缆的电绝缘性；锶铁氧粉、铝镍铁粉、铁钡粉、硫酸钡、陶土能够有效的提高电缆的耐水性同时提高磁性。

本发明还提出了一种高柔性电缆料的制备方法，高柔性电缆料的制备方法具体步骤如下：

其中，反应釜采用不锈钢，且内置电加热片，反应釜的容量为35m³，反应釜搅拌形式采用双螺旋式搅拌杆，S2中冷却方式采用自然冷却并与双螺旋搅拌杆配合使用。

采用上述方案：通过将各种原料分别注入反应釜的内部，通过双螺旋搅拌杆对其进行搅拌，由于搅拌杆呈双螺旋式，在高速搅拌的过程中将对反应釜的原料进行搅动，同时形成旋涡，使原料混合的效果更好，同时提高原料混合的效率，同时在反应釜内部的原料在自然冷却的过程各种通过双螺纹搅拌杆对其内部的原料进行搅动，由于反应釜为保温结构，原料在内部散热的过程中，热量将从顶部进行排出，从而使原料顶部的冷却速度大于底部冷却的速度，通过双螺旋搅拌杆使其冷却的效果更好，同时冷却的效率更高。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims

1.一种高柔性电缆料，其特征在于：所述高柔性电缆料按重量配比包括：聚氯乙烯60％-75％、硬质炭黑6.2％-8％、酚醛树脂2％-4.5％、三唑二巯基胺盐15％-20％、阻燃剂8.7％-10％、填充剂10％-12.2％、氧化铅15％-30％、防护剂6.3％-13％、添加剂25％-26％、软化剂2.2％-3.6％、改性共聚物20％-30％。

2.根据权利要求1所述的一种高柔性电缆料，其特征在于：所述高柔性电缆料按重量配比为：聚氯乙烯65％、硬质炭黑8％、酚醛树脂3.5％、三唑二巯基胺盐15％、阻燃剂9.3％、填充剂12.2％、氧化铅25.6％、防护剂12.5％、添加剂25％、软化剂2.2％、改性共聚物26.8％。

3.根据权利要求1所述的一种高柔性电缆料，其特征在于：所述聚氯乙烯的制备工艺为：S1、选用30％-50％的石油与25％-46％的原盐为原料，所述原盐为工业盐；

S2、石油裂解，裂解温度控制850-1000℃制得乙烯；

S3、将原盐进行分筛，研磨15-30min再进行二次分筛；

S4、分筛后的原盐进行干燥20-50min，冷却至室温研磨10-15min；

S5、氯乙烯聚合得到聚录乙烯。

4.根据权利要求1所述的一种高柔性电缆料，其特征在于：所述硬质炭黑的原料为：煤焦油、乙烯焦油、蒽油、天然气与高炉煤气中的一种多或多种混合；

5.根据权利要求1所述的一种高柔性电缆料，其特征在于：所述炭黑制备完成后对其进行研磨30-40min，研磨速度控制200-350r/min，并进行分筛，炭黑颗粒值为0.05μm。

6.根据权利要求1所述的一种高柔性电缆料，其特征在于：所述阻燃剂为三氧化锑、氢氧化镁与氢氧化铝中的一种或多种混合；所述防护剂为对苯二胺。

7.根据权利要求1所述的一种高柔性电缆料，其特征在于：所述填充剂采用锶铁氧粉、铝镍铁粉、铁钡粉、硫酸钡、陶土中的一种或多种混合；所述填充剂与金属粉10％-12％进行配比。

8.根据权利要求1-7其中任意一项所述的一种高柔性电缆料的制备方法，其特征在于：所述高柔性电缆料的制备方法具体步骤如下：

9.根据权利要求8所述的一种高柔性电缆料的制备方法，其特征在于：所述反应釜采用不锈钢，且内置电加热片，所述反应釜的容量为35m³。

10.根据权利要求8所述的一种高柔性电缆料的制备方法，其特征在于：所述反应釜搅拌形式采用双螺旋式搅拌杆，所述S2中冷却方式采用自然冷却并与双螺旋搅拌杆配合使用。