一种抗弯折电缆及其制备方法与流程

1.本技术涉及电缆生产技术领域，尤其是涉及一种抗弯折电缆及其制备方法。


背景技术：

2.电缆是一种电能或信号传输装置，通常是由几根或者几组导线组成，而抗弯折电缆是一种为自动化设备提供持续供电控制的特殊电缆，需要在同轴面完成循环弯折的动作。
3.电缆通常由导电线芯、绝缘层以及保护层材料组成，其中导电线芯主要用于传导电流，通常为铜或者铝；绝缘层是用于保护线芯与外界的绝缘，使电流沿线芯传输；保护层主要用于保护电缆不受机械损坏或化学腐蚀等问题。
4.通过上述相关技术，电缆在使用过程中容易弯折造成变形等问题，进而容易使得电缆出现破损等问题，导致电缆导电性能较差。


技术实现要素：

5.为了增强电缆的抗弯折性能，本技术提供了一种抗弯折电缆及其制备方法。
6.第一方面，本技术提供一种抗弯折电缆，采用如下的技术方案：一种抗弯折电缆，由里层至外层依次同轴设置的填充材料、电缆导体、内护套、屏蔽层以及外护套，所述填充材料为钢丝，所述内护套包括以下重量份的原料：pvc弹性体 45-60份；丁腈 8-12份；增韧剂 2-4份；凹凸棒土 3-6份；珍珠母粉 1-3份；所述外护套包括以下重量份的原料：聚氯乙烯 40-60份；丁腈 5-10份；玄武岩纤维 3-5份；稳定剂 1-3份；钛白粉 0.5-1份；硼酸锌 1-2份。
7.通过采用上述技术方案，采用钢丝作为填充材料设置于中心，便于增强电缆的横向强度，使得在电缆弯曲过程中，中心的钢丝构成支撑，提高电缆导体的稳定性。内护套的原料中采用pvc弹性体和丁腈作为主要原料，赋予内护套较好的韧性，提高电缆的抗弯折性能。加入的凹凸棒土是一种粘土物质，具有层链状结构特征，珍珠母粉是贝壳最内层的物质，珍珠母粉中层层交错排列，当两者加入后，共同协同配合，赋予内护套较好的耐候性和韧性，进而和pvc弹性体、丁腈、增韧剂共同增强电缆的抗弯折性能。
8.外护套依旧采用pvc弹性体和丁腈作为主要原料，加入玄武岩纤维、钛白粉、稳定剂等组分增强外护套的抗弯折性能和耐候性能。玄武岩纤维是一种新型无机环保高性能纤维材料，当加入外护套原料中后，赋予外护套较好的耐候和高强度的性能，进一步增强电缆的抗弯折性能。稳定剂和钛白粉共同与玄武岩纤维作用，进一步增强电缆的抗弯折性能和耐候性能。
9.综上所述，通过在内护套中加入珍珠母粉和凹凸棒土，在外护套的原料中加入玄武岩纤维、稳定剂以及钛白粉等物质，通过填充材料、内护套、外护套的共同配合，增强电缆的抗弯折性能。
10.优选的，所述增韧剂为石墨烯、炭黑n770中的至少一种。
11.通过采用上述技术方案，增韧剂中的石墨烯作为强度最高的材料之一，具有较好的韧性和弯曲度；增韧剂中的炭黑n770也同样具有较好的强度，当与凹凸棒土、珍珠母粉共同组合，增强内护套的抗弯折性能，进而提高电缆的抗弯折性能。
12.优选的，所述稳定剂为由重量百分比为1:(2-3)的山梨醇酐单硬脂酸酯和二月桂酸二丁基锡组成。
13.通过采用上述技术方案，采用有机锡类稳定剂二月桂酸二丁基锡和有机辅助稳定剂山梨醇酐单硬脂酸酯共同配合，保证润滑性的同时，也可增强外护套的稳定性，进一步增强电缆的耐候性和抗弯折性能。
14.优选的，所述外护套的原料中还包括重量份数为0.5-1份的促进剂，所述促进剂为莫来石粉、纳米蛭石粉中的至少一种。
15.通过采用上述技术方案，莫来石粉是一种优质的耐火材料，且强度也较高；纳米蛭石粉具有一定的强度，也具有一定耐火等作用，当加入纳米蛭石粉、莫来石粉后，进一步增强电缆的抗弯折性能和耐候性能。
16.优选的，所述电缆导体由5根内电缆导体和包裹5根内电缆导体的11根外电缆导体组成，所述内电缆导体和外电缆导体均由导体和包裹导体的导体护套组成。
17.通过采用上述技术方案，优选电缆导体的内部结构，导体的外径为1.45mm左右，节距12.8mm；绝缘护套外径不超过2.55mm；且与填充材料配合成缆后的成缆外径不超过12.2mm，内电缆导体形成的内层节距不超过内电缆导体形成的内层外径的14-16倍；外电缆成缆方向为右向，外电缆导体形成的外层节距不超过外电缆导体形成的内层外径的10-12倍；有效控制电缆导体的结构，进一步增强电缆的抗弯折性能的同时，提升电缆的导电性能。
18.优选的，所述导体为铜丝，所述导体护套包括以下重量份的原料：聚乙烯50-70份；纳米氧化镁3-5份；纳米蒙脱土1-3份；十二烷基苯磺酸钠0.5-1份；助剂1-3份。
19.通过采用上述技术方案，采用聚乙烯作为主要原料，加入纳米氧化镁、纳米蒙脱土，两者均属于纳米级材料，通过十二烷基苯磺酸钠进行分散，使得两者均匀分散于聚乙烯中，也均匀有效地抑制空间电荷的注入，从而进一步保障绝缘性能；同时也有助于提高导体
护套的韧性，进而增强导体护套的抗弯折性能。
20.优选的，所述助剂由重量比为1:(1-2)的沸石粉和氧化锌晶须组成。
21.通过采用上述技术方案，沸石粉和氧化锌晶须组成的助剂，加入后和纳米氧化镁、纳米蒙脱土组合后，进一步增强导体护套的绝缘性能和抗弯折性能，从而提升电缆整体的抗弯折性能。
22.优选的，所述屏蔽层为纯铜编织屏蔽层。
23.通过采用上述技术方案，优选屏蔽层后，减少电流周围产生的磁场对其他元件的影响，提高导电性能；同时也可起到一定的接地保护作用，提高安全性。
24.第二方面，本技术提供一种抗弯折电缆的制备方法，采用如下的技术方案：一种抗弯折电缆的制备方法，包括以下制备步骤：s1:将内护套的原料进行混合、螺杆挤出、冷却、切粒得到内护套混料、将外护套的原料进行混合、螺杆挤出、冷却、切粒得到外护套混料；s2:对电缆和导体护套进行挤压工艺制得电缆导体，后采用填充材料、电缆导体进行成缆步骤得到电缆导体成品；s3:将内护套混料采用挤出工艺制得包裹电缆导体成品的内护套；后将屏蔽层套设于内护套外；s4:将外护套混料进行挤管工艺制备得到包裹屏蔽层的外护套，得到抗弯折电缆。
25.通过采用上述技术方案，采用挤压工艺制备得到电缆导体、并采用挤压工艺得到包裹电缆导体的内护套，后套设屏蔽层用于提高导电性能；最后通过挤管工艺，得到最终的抗弯折电缆，赋予抗弯折电缆较好的抗弯折性能。其中，电缆导体成品的外径不超过12.2mm，加入内护套后的外径不超过14.9mm，加入屏蔽层后的外径不超过15.9mm，最终抗弯折电缆的成品外径不超过18.4mm。
26.综上所述，本技术具有以下有益效果：1.在本技术中，选择电缆的具体结构以及优选各层之间的厚度，并在内护套的原料中加入增韧剂、凹凸棒土以及珍珠母粉等组分，在外护套的原料中加入玄武岩纤维、钛白粉等组分，通过内护套与外护套的共同配合，进一步提高电缆的抗弯折性能。
27.2.本技术中，优选石墨烯、炭黑n770中的至少一种作为增韧剂，和凹凸棒土、珍珠粉等共同配合，有助于增强电缆的抗弯折性能。优选外护套原料中的稳定剂组分，进一步增强外护套的稳定性，增强电缆的耐候性和抗弯折性能；同时在外护套原料中加入由莫来石粉、纳米蛭石粉中的至少一种作为促进金，进一步增强外护套的耐候性能和抗弯折性能。
28.3.本技术中，优选了电缆的具体结构，优选导体护套的原料，同时控制节距等，进一步增强电缆的抗弯折性能。
具体实施方式
29.以下对本技术作进一步详细说明。
30.各实施例中的组分及生产厂家如表1所示。
31.表1组分及生产厂家
实施例
32.实施例1:一种抗弯折电缆，所包括的具体组分及重量如表2所示，屏蔽层为铝箔屏蔽层；由以下步骤制得：s1:将内护套的原料进行混合、螺杆挤出、冷却、切粒得到内护套混料、将外护套的原料进行混合、螺杆挤出、冷却、切粒得到外护套混料；s2:对电缆和导体护套进行挤压工艺制得电缆导体，挤出速度为1400rpm，线速度
为40m/min；挤出温度共四区，分别为162℃-171℃-185℃-190℃；后采用填充材料、电缆导体进行成缆步骤得到电缆导体；s3:将内护套混料采用挤出工艺制得包裹电缆导体的内护套，挤出速度为1400rpm，线速度为40m/min；后将铝箔屏蔽层套设于内护套外；s4:将外护套混料进行挤管工艺制备得到包裹铝箔屏蔽层的外护套，得到抗弯折电缆；其中电缆导体由5根内电缆导体和包裹5根内电缆导体的11根外电缆导体组成；导体的外径为1.45mm，节距12.8mm；绝缘护套外径2.55mm；且与填充材料配合成缆后的成缆外径不超过12.2mm，内电缆导体形成的内层节距为内电缆导体形成的内层外径的14倍；外电缆成缆方向为右向，外电缆导体形成的外层节距为外电缆导体形成的内层外径的10倍。
33.加入内护套后的外径为14.9mm，加入屏蔽层后的外径为15.9mm，最终抗弯折电缆的成品外径为18.4mm。
34.实施例2:一种抗弯折电缆，与实施例1的区别在于，具体组分及重量不同，屏蔽层依旧为铝箔屏蔽层；所包括的具体组分及重量如表2所示。
35.实施例3-4:一种抗弯折电缆，与实施例1的区别在于，增韧剂的具体组分不同，所包括的具体组分及重量如表2所示。
36.实施例5-6:一种抗弯折电缆，与实施例4的区别在于，稳定剂的具体组分不同，所包括的具体组分及重量如表2所示。
37.实施例7-8:一种抗弯折电缆，与实施例6的区别在于，在步骤s2中的外护套的原料中加入促进剂，所包括的具体组分及重量如表2所示。
38.实施例9:一种抗弯折电缆，与实施例8的区别在于，电缆导体由3根内电缆导体和6根外电缆导体组成，6根外电缆导体包裹3根内电缆导体。
39.实施例10-11:一种抗弯折电缆，与实施例8的区别在于，电缆导体中，导体护套的具体组分不同，所包括的具体组分及重量如表2所示。
40.实施例12-13:一种抗弯折电缆，与实施例11的区别在于，助剂的具体组分不同，所包括的具体组分及重量如表2所示。
41.实施例14:一种抗弯折电缆，与实施例13的区别在于，采用等量的纯铜编织屏蔽层替代铝箔屏蔽层。
42.实施例15-16:一种抗弯折电缆，与实施例14的区别在于，各组分及重量不同，所包括的具体组分及重量如表2所示。
43.表2实施例1-8、实施例10-13、实施例15-16中的具体组分及重量
对比例
对比例1:一种抗弯折电缆，与实施例1的区别在于，内护套的原料中不含有凹凸棒土。
44.对比例2:一种抗弯折电缆，与实施例1的区别在于，内护套的原料中不含有珍珠母粉。
45.对比例3:一种抗弯折电缆，与实施例1的区别在于，内护套的原料中不含有凹凸棒土和珍珠母粉。
46.对比例4:一种抗弯折电缆，与实施例1的区别在于，外护套的原料中不含有玄武岩纤维。
47.对比例5:一种抗弯折电缆，与实施例1的区别在于，内护套的原料中不含有凹凸棒土和珍珠母粉，外护套的原料中不含有玄武岩纤维。
48.对比例6:一种电缆，具有中心导体、包裹导体的牛皮纸、硅橡胶绝缘层、聚合物防腐蚀涂层以及金属防腐蚀涂层；聚合物防腐蚀涂层的成分包括聚氨酯和聚合物防腐蚀剂，聚合物防腐蚀剂为由以下单体结构合成的共聚物，其包重量百分比15％的丙烯腈、25％的衣康酸、5％的苯乙烯、15％的丁烯；金属防腐蚀层由铜、铝和银三种金属均匀喷涂而成，且这三种金属的重量百分比为铜20％，铝77％，银3％。其中聚合物防腐蚀涂层的厚度为20微米，金属防腐蚀涂层的厚度至少为10微米。
49.检测方法实验一：抗弯折性能评价实验实验样品：由实施例1-16和对比例1-6得到的抗弯折线缆，分别命名为实验样品1-16和对比样品1-6。
50.实验仪器：360度弯折试验机。
51.实验方法：采用弯折试验机分别对实验样品1-16以及对比样品1-6进行抗弯折性能摇摆实验。电缆进入接口处不会过度弯曲，将电缆加上一个重物作负载，使所施加的力为5n，使用夹板r＝10mm摆动机构摆动180
°
角(铅垂线两侧各90
°
)，摇摆次数为5000，摇摆速率为每分钟30次。试验期间，需通电流0.5a；实验后未发生断裂的，记为
‘0’
，发生断裂或裂痕，记为
‘1’
。采用上述实验方法分别得到实验样品1-16以及对比样品1-6的实验结果。
52.实验结果：实验样品1-16以及对比样品1-6的实验结果如表3所示。
53.实验二：拉伸强度实验实验样品：由实施例1-16和对比例1-6得到的抗弯折线缆，分别命名为实验样品1-16和对比样品1-6。
54.实验仪器：拉伸强度试验机。
55.实验方法：参照国标gb/t 528-1998的《硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变性能的测定》中的拉伸强度实验对实验样品1-16和对比样品1-7进行拉伸强度测试；将实验样品以最小的张力置于两个滑轮上。开启试验机，在整个试验过程中连续监测两滑轮之间的距离和力值的变化。可动滑轮的移动速度为500mm/min；后进行拉伸强度读数和计算。
56.通过取每种实验样品的拉伸强度的平均值作为该实验样品拉伸强度的最终数据；例如，对6个实验样品1分别进行测试后，取6个数据的平均值作为实验样品1最终的拉伸强度数据。
57.采用上述实验方法分别得到实验样品1-16以及对比样品1-6的实验结果。
58.实验结果：实验样品1-16以及对比样品1-6的实验结果如表3所示。
59.实验三：耐候性评价实验实验样品：由实施例1-16和对比例1-6得到的抗弯折线缆，分别命名为实验样品1-16和对比样品1-6。
60.实验仪器：氙弧灯，试验箱(符合iso 4892-1要求的湿度控制)，辐照仪(符合iso 4892-1的要求)，温度计。
61.实验方法：参照gb/t 16422.2-2014的《塑料实验室光源暴露试验方法第2部分：氙弧灯》中的实验方法分别对实验样品1-16和对比样品1-6进行耐候性实验，并进行评分。若表面无裂纹、无变色、无伤害，则记为
‘0’
，若表面有裂纹、变色等问题，则记为
‘1’
。采用上述实验方法分别得到实验样品1-16以及对比样品1-6的实验结果。
62.实验结果：实验样品1-16以及对比样品1-6的实验结果如表3所示。
63.实验四：电阻值实验实验样品：由实施例1-16和对比例1-6得到的抗弯折线缆，分别命名为实验样品1-16和对比样品1-6。
64.实验仪器：电阻值测试仪。
65.实验方法：采用电阻值检测仪，分别检测和计算实验样品1-16和对比样品1-6的电阻值，每个样品检测5次，并分别取5次的电阻值平均值所未最终的实验样品电阻值。
66.采用上述实验方法分别得到实验样品1-16和对比样品1-6的电阻值实验结果。
67.实验结果：实验样品1-16和对比样品1-6的实验结果如表3所示。
68.表3实验样品1-16和对比样品1-6的实验结果
根据表3的实验数据可知，实验样品1-16的抗弯折性能较好，拉伸强度为16.4-19.2mpa，耐候性能较好，电阻值为18.309-18.748ω/km。对比样品1-6的抗弯折评价有部分电缆抗弯折能力较差，拉伸强度为12.3-15.7mpa，耐候性能有部分出现裂纹、变色等情况，电阻值为18.814-19.216ω/km。相比于对比样品1-6，实验样品1-16的抗弯折性能和耐候性能均较高，且电阻值较小，说明导电性能较好。
69.对比实验样品1和对比样品1-3可知，加入凹凸棒土、珍珠母粉后，电缆的抗弯折性能、拉伸强度、耐候性都有了一定的提高，说明两者加入后，并一同配合，有助于增强电缆的抗弯折性能；对比实验样品1和对比样品3-5可知，加入凹凸棒土、珍珠母粉以及玄武岩纤维后，相比于分别单独加入，各组分之间相互配合，进一步增强电缆的抗弯折性能和拉伸强度。
70.对比实验样品1和实验样品3-4可知，优选石墨烯、炭黑n770作为增韧剂后，有助于增强内护套的抗弯折性能，进而提高电缆整体的抗弯折性能。对比实验样品4-6可知，优选山梨醇酐单硬脂酸酯和二月桂酸二丁基锡作为稳定剂后，具有一定的稳定作用，进而提升外护套的稳定性，增强电缆的耐候性和抗弯折性能。
71.对比实验样品6-8可知，加入莫来石粉、纳米蛭石粉组成的促进剂后，进一步增强了电缆的抗弯折性能和耐候性能。对比实验样品8-9可知，优选电缆的内部结构，有助于增强电缆的抗弯折性能。对比实验样品8和实验样品10-11可知，优选导体护套的具体组分后，
保证导体护套的绝缘性能，同时也提高了导体护套的韧性，进一步增强导体护套的抗弯折性能。
72.对比实验样品11-13可知，优选助剂的具体组分后，助剂和纳米氧化镁、纳米蒙脱土等组分组合，进一步提高了导体护套的绝缘性能，从而提高导电性能，并提高电缆整体的抗弯折性能；对比实验样品13-14可知，优选屏蔽层的具体结构后，有助于增强抗弯折性能和导电性能；对比实验样品1和实验样品15-16可知，优先电缆导体、内护套、屏蔽层以及外护套等组分，各层之间相互配合，提高电缆整体的抗弯折性能。
73.本具体实施例仅仅是对本技术的解释，其并不是对本技术的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本技术的权利要求范围内都受到专利法的保护。