一种具有抗静电效果的电线电缆材料及电缆的制作方法

1.本发明属于电缆材料领域，具体公开了一种具有抗静电效果的电线电缆材料及电缆。


背景技术：

2.静电，就是一种处于静止状态的电荷或者说不流动的电荷、。当电荷聚集在某个物体上或表面时就形成了静电，而电荷分为正电荷和负电荷两种，也就是说静电现象也分为两种即正静电和负静电。当正电荷聚集在某个物体上时就形成了正静电，当负电荷聚集在某个物体上时就形成了负静电，但无论是正静电还是负静电，当带静电物体接触零电位物体或与其有电位差的物体时都会发生电荷转移。电缆由一根或多根相互绝缘的导体和外包绝缘保护层制成，将电力或信息从一处传输到另一处的导线。如果没有及时对线缆放电，那么内导体和外导体上均带有电荷。电荷的多少取决于所施加的电压，以及同轴线缆等效电容的大小，而等效电容又正比于同轴线缆的长度。因此，当对长达几十米甚至更长的线缆完成介质耐压测试后，内导体上将会积聚大量的电荷。如果不进行妥善处理，无疑会对与之接触的器件或者测试设备带来不可挽回的损害。公开号为cn108461185a，专利名称为“一种防静电拖曳电缆”的中国发明专利，公开的防静电拖曳电缆采用聚醚型聚氨酯作为外护套的基材并采用与超细导电炭黑均匀混合构成半导电外护套，消除因摩擦而产生静电电荷的效率，从而使电缆具备了良好的静电消除能力。现有的电缆均是通过将最外面的保护层设置成半导电的方式减少静电产生，但是采用这种方式由于导电材料大多分布在外护套内部，而静电产生在电缆外护套表面，因此防静电效果并不是特别理想，且这种线缆的抗压能力也较弱。


技术实现要素：

3.为了解决上述问题，本发明公开了一种具有抗静电效果的电线电缆材料及电缆。
4.本发明的技术方案如下：
5.一种具有抗静电效果的电线电缆材料，由以下重量份的原料制成；
6.[0007][0008]
所述复合助剂选用二甲基硅油和醇类溶剂混合而成的混合液，二甲基硅油和醇类溶剂的重量份配比为1∶1-3。
[0009]
优选的，由以下重量份的原料制成；
[0010]
聚氧化乙烯
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
100份
[0011]
丙烯酸酯多元醇 50份
[0012]
改性丙烯酸树脂
ꢀꢀ
25份
[0013]
聚乙二醇
ꢀꢀ
25份
[0014]
氧化铁粉
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15份
[0015]
复合助剂
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15份
[0016]
n-甲基吡咯烷酮
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
15份
[0017]
润湿分散剂
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15份
[0018]
纳米二氧化钛7份
[0019]
石墨烯粉末6份
[0020]
进一步的，上述一种具有抗静电效果的电线电缆材料，所述纳米二氧化钛为锐钛型纳米级钛白粉，平均粒径范围为15-50nm。
[0021]
进一步的，上述一种具有抗静电效果的电线电缆材料，所述石墨烯粉末的比表面积为比表面积：80-120m2/g。
[0022]
进一步的，上述一种具有抗静电效果的电线电缆材料，所述改性丙烯酸树脂由以下步骤制备获得：
[0023]
(1)在溶剂中加入对甲基苯乙烯20-30份、丙烯酸乙酯10-20份、和4-乙酰丙烯酰吗啉5-10份；在温度为85℃-95℃条件下进行自由基聚合反应即得到聚合物溶液；
[0024]
(2)将步骤(1)制得的聚合物溶液转移至分散釜，然后在高速分散下滴加30-50份纳米二氧化钛水分散液，滴加时间为30-60min；然后再滴加去离子水50-80份，滴加时间为60-90min；
[0025]
(3)在真空度为-0.6mpa～-0.9mpa、50℃-60℃条件下减压蒸馏，脱去溶剂，得改性丙烯酸树脂。
[0026]
优选的，所述改性丙烯酸树脂由以下步骤制备获得：
[0027]
(1)在溶剂中加入对甲基苯乙烯25份、丙烯酸乙酯15份、和4-乙酰丙烯酰吗啉8份；在温度为90℃条件下进行自由基聚合反应即得到聚合物溶液；
[0028]
(2)将步骤(1)制得的聚合物溶液转移至分散釜，然后在高速分散下滴加40份纳米二氧化钛水分散液，滴加时间为45min；然后再滴加去离子水65份，滴加时间为75min；
[0029]
(3)在真空度为-0.75mpa、55℃条件下减压蒸馏，脱去溶剂，得改性丙烯酸树脂。
[0030]
进一步的，上述一种具有抗静电效果的电线电缆材料，所述复合助剂选用二甲基硅油和乙醇溶剂混合而成的混合液，二甲基硅油和乙醇的重量比为1∶1。
[0031]
进一步的，上述一种具有抗静电效果的电线电缆材料，所述润湿分散剂为水性润湿分散剂。
[0032]
进一步的，上述一种具有抗静电效果的电线电缆材料的制备方法，包括以下步骤：
[0033]
1)按重量份数称取聚氧化乙烯、丙烯酸酯多元醇、改性丙烯酸树脂、聚乙二醇、氧化铁粉、n-甲基吡咯烷酮；
[0034]
2)将聚氧化乙烯、丙烯酸酯多元醇、改性丙烯酸树脂、聚乙二醇、氧化铁粉、n-甲基吡咯烷酮依次加入混料机中，以每分钟200～400转的速度搅拌10～30min，温度60-80℃，搅拌均匀，得混合料a；
[0035]
3)然后依次加入复合助剂，润湿分散剂、纳米二氧化钛、石墨烯粉末、再以每分钟600～800转的速度搅拌30～50min，温度60-80℃，得混合料b；
[0036]
4)将混合料b放入双螺杆挤出机熔融挤出，双螺杆挤出机螺杆长径比为10-18:1，双螺杆挤出机挤出温度为：一区温度165-175℃，二区温度为185-195℃，三区温度为200-210℃，四区温度为210-220℃；双螺杆挤出机的机头温度为155-165℃。
[0037]
优选的，包括以下步骤：1)按重量份数称取聚氧化乙烯、丙烯酸酯多元醇、改性丙烯酸树脂、聚乙二醇、氧化铁粉、n-甲基吡咯烷酮；
[0038]
2)将聚氧化乙烯、丙烯酸酯多元醇、改性丙烯酸树脂、聚乙二醇、氧化铁粉、n-甲基吡咯烷酮依次加入混料机中，以每分钟300转的速度搅拌20min，温度70℃，搅拌均匀，得混合料a；
[0039]
3)然后依次加入复合助剂，润湿分散剂、纳米二氧化钛、石墨烯粉末、再以每分钟700转的速度搅拌40min，温度70℃，得混合料b；
[0040]
4)将混合料b放入双螺杆挤出机熔融挤出，双螺杆挤出机螺杆长径比为14:1，双螺杆挤出机挤出温度为：一区温度170℃，二区温度为190℃，三区温度为205℃，四区温度为215℃；双螺杆挤出机的机头温度为160℃。
[0041]
进一步的，一种电线电缆，由上述具有抗静电效果的电线电缆材料制备而成，所述的电线电缆的制备方法，使用现有技术中电线电缆的制备方法即可，不必增加设备获得需要特别的流程，对现有设备的兼容性好，改造成本低。
[0042]
相比现有技术，本发明具有如下有益效果:
[0043]
本发明公开了一种具有抗静电效果的电线电缆材料，以现有材料中的聚氧化乙烯和丙烯酸酯多元醇为主要原料，添加了申请人特别改性的丙烯酸树脂和复合助剂的组合，增加了电缆材料机械性能和耐候性，同时，加入了氧化铁粉、纳米二氧化钛和石墨烯粉末的组合用于增加其抗静电效果，并加入n-甲基吡咯烷酮和润湿分散剂作为多种聚合物反应的溶剂，并进一步增加最终电缆材料的韧性。由上述电线电缆材料制备的电线电缆的机械性
能好，耐候性和防静电效果突出，并且，上述制备使用现有技术中电线电缆的制备方法即可，不必增加设备获得需要特别的流程，对现有设备的兼容性好，改造成本低。
附图说明
[0044]
图1为本发明中实施例1-3和对比例1-4的材料制备的电缆的拉伸强度(mpa)的比较；
[0045]
图2为本发明中实施例1-3和对比例1-4的材料制备的电缆的断裂伸长率(％)的比较；
[0046]
图3为本发明中实施例1-3和对比例1-4的材料制备的电缆的介电强度mv/m的比较；
[0047]
图4为本发明中实施例1-3和对比例1-4的材料制备的电缆的20℃表面电阻率ω(108)的比较。
具体实施方式
[0048]
下面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它实施例，都属于本发明保护的范围。
[0049]
本发明实施例中使用的试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规试剂产品。
[0050]
特别的，其中聚氧化乙烯购自阿拉丁，货号p101344-250g，
[0051]
丙烯酸酯多元醇购自湛新货号setalux 1753。
[0052]
实施例1
[0053]
一种具有抗静电效果的电线电缆材料，由以下重量份的原料制成；
[0054][0055]
所述复合助剂选用二甲基硅油和醇类溶剂混合而成的混合液，二甲基硅油和醇类溶剂的重量份配比为1∶1，醇类溶剂为乙醇。
[0056]
所述纳米二氧化钛为锐钛型纳米级钛白粉，平均粒径范围为15-50nm。
[0057]
所述石墨烯粉末的比表面积为比表面积：80-120m2/g
[0058]
所述改性丙烯酸树脂由以下步骤制备获得：
[0059]
(1)在溶剂中加入对甲基苯乙烯20份、丙烯酸乙酯10份、和4-乙酰丙烯酰吗啉5份；在温度为85℃-95℃条件下进行自由基聚合反应即得到聚合物溶液；
[0060]
(2)将步骤(1)制得的聚合物溶液转移至分散釜，然后在高速分散下滴加30份纳米二氧化钛水分散液，滴加时间为30-60min；然后再滴加去离子水50份，滴加时间为60-90min；
[0061]
(3)在真空度为-0.6mpa～-0.9mpa、50℃-60℃条件下减压蒸馏，脱去溶剂，得改性丙烯酸树脂。
[0062]
所述润湿分散剂为水性润湿分散剂。
[0063]
上述具有抗静电效果的电线电缆材料的制备方法，包括以下步骤：
[0064]
1)按重量份数称取聚氧化乙烯、丙烯酸酯多元醇、改性丙烯酸树脂、聚乙二醇、氧化铁粉、n-甲基吡咯烷酮；
[0065]
2)将聚氧化乙烯、丙烯酸酯多元醇、改性丙烯酸树脂、聚乙二醇、氧化铁粉、n-甲基吡咯烷酮依次加入混料机中，以每分钟200～400转的速度搅拌10～30min，温度60-80℃，搅拌均匀，得混合料a；
[0066]
3)然后依次加入复合助剂，润湿分散剂、纳米二氧化钛、石墨烯粉末、再以每分钟600～800转的速度搅拌30～50min，温度60-80℃，得混合料b；
[0067]
4)将混合料b放入双螺杆挤出机熔融挤出，双螺杆挤出机螺杆长径比为10-18:1，双螺杆挤出机挤出温度为：一区温度165-175℃，二区温度为185-195℃，三区温度为200-210℃，四区温度为210-220℃；双螺杆挤出机的机头温度为155-165℃。
[0068]
实施例2
[0069]
一种具有抗静电效果的电线电缆材料，由以下重量份的原料制成；
[0070][0071][0072]
纳米二氧化钛8份
[0073]
石墨烯粉末6份
[0074]
所述复合助剂选用二甲基硅油和醇类溶剂混合而成的混合液，二甲基硅油和醇类溶剂的重量份配比为1∶2，醇类溶剂为乙醇。
[0075]
所述纳米二氧化钛为锐钛型纳米级钛白粉，平均粒径范围为15-50nm。
[0076]
所述石墨烯粉末的比表面积为比表面积：80-120m2/g
[0077]
所述改性丙烯酸树脂由以下步骤制备获得：
[0078]
(1)在溶剂中加入对甲基苯乙烯25份、丙烯酸乙酯15份、和4-乙酰丙烯酰吗啉8份；在温度为85℃-95℃条件下进行自由基聚合反应即得到聚合物溶液；
[0079]
(2)将步骤(1)制得的聚合物溶液转移至分散釜，然后在高速分散下滴加40份纳米二氧化钛水分散液，滴加时间为30-60min；然后再滴加去离子水65份，滴加时间为60-90min；
[0080]
(3)在真空度为-0.6mpa～-0.9mpa、50℃-60℃条件下减压蒸馏，脱去溶剂，得改性丙烯酸树脂。
[0081]
所述润湿分散剂为水性润湿分散剂。
[0082]
上述具有抗静电效果的电线电缆材料的制备方法，包括以下步骤：
[0083]
1)按重量份数称取聚氧化乙烯、丙烯酸酯多元醇、改性丙烯酸树脂、聚乙二醇、氧化铁粉、n-甲基吡咯烷酮；
[0084]
2)将聚氧化乙烯、丙烯酸酯多元醇、改性丙烯酸树脂、聚乙二醇、氧化铁粉、n-甲基吡咯烷酮依次加入混料机中，以每分钟200～400转的速度搅拌10～30min，温度60-80℃，搅拌均匀，得混合料a；
[0085]
3)然后依次加入复合助剂，润湿分散剂、纳米二氧化钛、石墨烯粉末、再以每分钟600～800转的速度搅拌30～50min，温度60-80℃，得混合料b；
[0086]
4)将混合料b放入双螺杆挤出机熔融挤出，双螺杆挤出机螺杆长径比为10-18:1，双螺杆挤出机挤出温度为：一区温度165-175℃，二区温度为185-195℃，三区温度为200-210℃，四区温度为210-220℃；双螺杆挤出机的机头温度为155-165℃。
[0087]
实施例3
[0088]
一种具有抗静电效果的电线电缆材料，由以下重量份的原料制成；
[0089][0090]
所述复合助剂选用二甲基硅油和醇类溶剂混合而成的混合液，二甲基硅油和醇类溶剂的重量份配比为1∶3，醇类溶剂为乙醇。
[0091]
所述纳米二氧化钛为锐钛型纳米级钛白粉，平均粒径范围为15-50nm。
[0092]
所述石墨烯粉末的比表面积为比表面积：80-120m2/g
[0093]
所述改性丙烯酸树脂由以下步骤制备获得：
[0094]
(1)在溶剂中加入对甲基苯乙烯30份、丙烯酸乙酯20份、和4-乙酰丙烯酰吗啉10份；在温度为85℃-95℃条件下进行自由基聚合反应即得到聚合物溶液；
[0095]
(2)将步骤(1)制得的聚合物溶液转移至分散釜，然后在高速分散下滴加50份纳米二氧化钛水分散液，滴加时间为30-60min；然后再滴加去离子水80份，滴加时间为60-90min；
[0096]
(3)在真空度为-0.6mpa～-0.9mpa、50℃-60℃条件下减压蒸馏，脱去溶剂，得改性丙烯酸树脂。
[0097]
所述润湿分散剂为水性润湿分散剂。
[0098]
上述具有抗静电效果的电线电缆材料的制备方法，包括以下步骤：
[0099]
1)按重量份数称取聚氧化乙烯、丙烯酸酯多元醇、改性丙烯酸树脂、聚乙二醇、氧化铁粉、n-甲基吡咯烷酮；
[0100]
2)将聚氧化乙烯、丙烯酸酯多元醇、改性丙烯酸树脂、聚乙二醇、氧化铁粉、n-甲基吡咯烷酮依次加入混料机中，以每分钟200～400转的速度搅拌10～30min，温度60-80℃，搅拌均匀，得混合料a；
[0101]
3)然后依次加入复合助剂，润湿分散剂、纳米二氧化钛、石墨烯粉末、再以每分钟600～800转的速度搅拌30～50min，温度60-80℃，得混合料b；
[0102]
4)将混合料b放入双螺杆挤出机熔融挤出，双螺杆挤出机螺杆长径比为10-18:1，双螺杆挤出机挤出温度为：一区温度165-175℃，二区温度为185-195℃，三区温度为200-210℃，四区温度为210-220℃；双螺杆挤出机的机头温度为155-165℃。
[0103]
对比例1
[0104]
一种具有抗静电效果的电线电缆材料，由以下重量份的原料制成；
[0105][0106]
本实施例中，未添加丙烯酸酯多元醇50份，其余同实施例2。
[0107]
对比例2
[0108]
一种具有抗静电效果的电线电缆材料，由以下重量份的原料制成；
[0109][0110][0111]
本实施例中，未添加改性丙烯酸树脂25份，其余同实施例2。
[0112]
对比例3
[0113]
一种具有抗静电效果的电线电缆材料，由以下重量份的原料制成；
[0114][0115]
本实施例中，未添加复合助剂15份，其余同实施例2。
[0116]
对比例4
[0117]
一种具有抗静电效果的电线电缆材料，由以下重量份的原料制成；
[0118][0119]
本实施例中，未添加石墨烯粉末6份，其余同实施例2。
[0120]
测试例
[0121]
本测试例对实施例1-3以及对比例1-4所制备的电线电缆材料，按照常规聚氧化乙烯电缆制备方法，制备成电线电缆的外皮，测试方法参照国标gb1040(拉伸强度，断裂伸长率)，gb1408(介电强度mv/m)gb/t2951.39(20℃表面电阻率ω),结果见表1和图1-4。
[0122]
表1电缆性能测试
[0123][0124]
从表1以及图1-4的测试数据可以看出，本发明以现有材料中的聚氧化乙烯和丙烯酸酯多元醇为主要原料，添加了申请人特别改性的丙烯酸树脂和复合助剂的组合，增加了电缆材料机械性能和耐候性，同时，加入了氧化铁粉、纳米二氧化钛和石墨烯粉末的组合用于增加其抗静电效果，并加入n-甲基吡咯烷酮和润湿分散剂作为多种聚合物反应的溶剂，并进一步增加最终电缆材料的韧性。由上述电线电缆材料制备的电线电缆的机械性能好，耐候性和防静电效果突出。
[0125]
发明的有限几种优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。