利用制革含铬污泥制备的高强度、高阻燃性电缆护套管本申请是申请日为2016年4月6日提交的申请号为201610209039.3 ,发明名称为
利用制革含铬污泥制备环保型高强度、高阻燃性电缆的中国发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及到一种高强度电缆,特别是利用制革含铬污泥制备环保型高强度、高
阻燃性电缆的护套管。
技术背景
随着城市化进程的逐步加快,城市规划越来越趋于现代化。在城市建设过程中,电
缆入地成为了最低的建设要求。同时,在城市改造过程中,也需要将架设在空中的各种电缆
入地。电缆入地目前往往会采用非开挖技术进行施工,这种施工方法具有不影响交通、对地
层结构破坏小,周期短等优点,同时适用于,采用非开挖施工方法,对于电缆的要求高,具有
表现为:电缆需要具有强度高、刚性韧性好等,另外,由于电缆本身的特点,还需要具有高阻
燃性的特点,以防电路短路等造成火灾,引起安全事故。对于野外的电缆,也同样具有上述
要求。电缆要达到上述要求,对其护套管也就具有同样的要求,因为护套管位于电缆的
最外层。目前常见的电缆护套管,大都是主要采用聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等高分子
材料,并加入了一定的添加剂,以改善其相关性能。但是,目前的这些电缆护套管,在强度、
刚性任性以及阻燃性方面,仍然不理想,或者仅仅在某一方面的性能上面有一定的改进,存
在很大的进一步改进的空间。
制革污泥由于产生量大,其处理成本已占到末端处理成本的一半甚至更高。目前
大陆地区制革工业每年约产生250万吨的固体废弃物,其中无铬皮革副产物约为80多万吨,
含铬副产物70多万吨,制革污泥100万吨,含铬污泥7.5万吨。
发明内容
本发明利用丙烯腈/乙烯/苯乙烯共聚物在制革污泥的作用下,膨润土增加辛基三
乙氧基硅烷与丙烯腈/乙烯/苯乙烯共聚物、制革污泥、白炭黑的分散,碳纤维也增加了电缆
的力学强度,氧化锌让所有波段的紫外线攻击无效,海藻酸钠增加了氧化锌与丙烯腈/乙
烯/苯乙烯共聚物、制革污泥、膨润土、碳纤维、辛基三乙氧基硅烷、硬脂酸、氧化锌、白炭黑
相互间的相容性,同时使制革污泥、膨润土之间发生螯和,双酚芴增加了电缆的强度,六苯
氧环三磷腈具有独特的P、N难燃元素组成的环状结构,是具有高热稳定性、高氧指数(LOI)
和低烟释放性能等特点的阻燃剂,同时可以提高电缆的力学强度来提高强度、耐光性、阻燃
性。
利用制革含铬污泥制备环保型高强度、高阻燃性电缆,从内到外依次包括线芯、绝
缘层、内护层和护套管,护套管的原料,包括:
丙烯腈/乙烯/苯乙烯共聚物70~80重量份
制革含铬污泥5~9重量份
改性栲胶颗粒2~3重量份
膨润土2~3重量份
碳纳米管1.2~1.6重量份
甲基三乙氧基硅烷0.8~1.2重量份
硬脂酸3重量份
氧化锌2~5重量份
海藻酸钠0.2~0.8重量份;
双酚芴1~3.2重量份
六苯氧环三磷腈2.2~3.6重量份
N,N-亚甲基双丙烯酰胺0.6~2.2重量份
N-羟甲基丙烯酰胺0.1~0.5重量份
钼酸钠0.2~0.5重量份
铋酸钠0.1~0.2重量份
双酚A0.1~0.3重量份
制备方法:包括以下步骤:
(1)熔融共混:将上述成份按照比例混合,以600r/min的速度搅拌10min,然后在190℃
下熔融共混10min,得到胶料;
(2)交联:将步骤(1)所得的胶料在200℃下交联30min后,再按照加入阿拉伯树胶3~4重
量份和白炭黑0.4重量份,反应10min,得到混合料;
(3)造粒:将步骤(2)所得的混合料加入到双螺杆挤出机中进行共混挤出,然后进行造
粒,得到颗粒料;
(4)制备护套管:将步骤(3)中所得的颗粒料加入到挤出成型机中进行成型、定径、牵
引、切割后,得到护套管A;
制备电缆:将步骤(4)所得的护套管用于电缆的最外层,得到电缆。
本发明的优势在于
(1)乙烯-丙烯-苯乙烯-丙烯腈共聚物来自于常州市安得鑫化工有限公司,具有优良的
耐候性、热稳定性、尺寸稳定和坚韧性;
制革污泥来自于莱阳制革厂,其制革污泥中含铬,三氧化二铬含量为11.20g/L,该污泥
经过加热到105℃,保温4h,除掉水分,其他制革的含铬污泥也能得到本发明的实际效果,制
革污泥中含有大量有机物,增加氧化锌、丙烯腈/乙烯/苯乙烯共聚物、制革污泥、膨润土、石
墨烯、辛基三乙氧基硅烷、硬脂酸、氧化锌、白炭黑中有机物和无机物的相容性,改性栲胶颗
粒对污泥中的铬进行固定,为制革中含铬污泥处理提供一种新的资源化利用方式。
(2)膨润土增加辛基三乙氧基硅烷与丙烯腈/乙烯/苯乙烯共聚物、制革污泥、白炭
黑的分散;
(3)碳纤维也增加了电缆的强度,N,N-亚甲基双丙烯酰胺(N,Nˊ-亚甲基双丙烯酰胺)增
加所有组分材料粘结性,N-羟甲基丙烯酰胺增加了碳纤维和丙烯腈/乙烯/苯乙烯共聚物的
相容性;
(5)氧化锌吸收几乎可以让所有波段的紫外线攻击无效,而且不致敏;
(6)海藻酸钠增加了氧化锌、丙烯腈/乙烯/苯乙烯共聚物、制革污泥、膨润土、碳纤维、
辛基三乙氧基硅烷、氧化锌、白炭黑相互间的相容性,同时使制革污泥、膨润土之间发生螯
和,葡萄糖酸增加了铬、钼、铋的络合,季戊四醇对葡萄糖酸进行协效,增加了葡萄糖酸的络
合。
(7)双酚芴增加了电缆的强度,厂家为济南福景化工有限公司。
(8)六苯氧基环三磷腈具有独特的P、N难燃元素组成的环状结构,是具有高热稳定
性、高氧指数(LOI)和低烟释放性能等特点的阻燃剂,同时可以提高电缆的力学强度,钼酸
钠和铋酸钠对电缆抑制烟雾,双酚A对其进行协效抑制烟雾。
(9)改性栲胶颗粒参见(一种改性栲胶颗粒的制备方法201410652049.5)的实例一
获得。
(10)本发明所用的原料不限于上述厂家,只要主要成分相近均可达到上述效果。
具体实施方式
实例1
利用制革含铬污泥制备环保型高强度、高阻燃性电缆,从内到外依次包括线芯、绝缘
层、内护层和护套管,护套管的原料,包括:
丙烯腈/乙烯/苯乙烯共聚物70kg
制革含铬污泥5kg
改性栲胶颗粒2kg
膨润土2kg
碳纳米管1.2kg
甲基三乙氧基硅烷0.8kg
硬脂酸3kg
氧化锌2kg
海藻酸钠0.2kg
双酚芴1kg
六苯氧环三磷腈2.2kg
N,N-亚甲基双丙烯酰胺0.6kg
N-羟甲基丙烯酰胺0.1kg
钼酸钠0.2kg
铋酸钠0.1kg
双酚A0.1kg
制备方法:包括以下步骤:
(1)熔融共混:将上述成份按照比例混合,以600r/min的速度搅拌10min,然后在190℃
下熔融共混10min,得到胶料;
(2)交联:将步骤(1)所得的胶料在200℃下交联30min后,再按照加入阿拉伯树胶3kg和
白炭黑0.4kg,反应10min,得到混合料;
(3)造粒:将步骤(2)所得的混合料加入到双螺杆挤出机中进行共混挤出,然后进行造
粒,得到颗粒料;
(4)制备护套管:将步骤(3)中所得的颗粒料加入到挤出成型机中进行成型、定径、牵
引、切割后,得到护套管1;
制备电缆:将步骤(4)所得的护套管用于电缆的最外层,得到电缆。
实例2
利用制革含铬污泥制备环保型高强度、高阻燃性电缆,从内到外依次包括线芯、绝缘
层、内护层和护套管,护套管的原料,包括:
丙烯腈/乙烯/苯乙烯共聚物80kg
制革含铬污泥9kg
改性栲胶颗粒3kg
膨润土3kg
碳纳米管1.6kg
甲基三乙氧基硅烷1.2kg
硬脂酸3kg
氧化锌5kg
海藻酸钠0.8kg
双酚芴3.2kg
六苯氧环三磷腈3.6kg
N,N-亚甲基双丙烯酰胺2.2kg
N-羟甲基丙烯酰胺0.5kg
钼酸钠0.5kg
铋酸钠0.2kg
双酚A0.3kg
制备方法:包括以下步骤:
(1)熔融共混:将上述成份按照比例混合,以600r/min的速度搅拌10min,然后在190℃
下熔融共混10min,得到胶料;
(2)交联:将步骤(1)所得的胶料在200℃下交联30min后,再按照加入阿拉伯树胶4kg和
白炭黑0.4kg,反应10min,得到混合料;
(3)造粒:将步骤(2)所得的混合料加入到双螺杆挤出机中进行共混挤出,然后进行造
粒,得到颗粒料;
(4)制备护套管:将步骤(3)中所得的颗粒料加入到挤出成型机中进行成型、定径、牵
引、切割后,得到护套管2;
制备电缆:将步骤(4)所得的护套管用于电缆的最外层,得到电缆。
实例3
利用制革含铬污泥制备环保型高强度、高阻燃性电缆,从内到外依次包括线芯、绝缘
层、内护层和护套管,护套管的原料,包括:
丙烯腈/乙烯/苯乙烯共聚物75kg
制革含铬污泥7kg
改性栲胶颗粒2.5kg
膨润土2.5kg
碳纳米管1.4kg
甲基三乙氧基硅烷1kg
硬脂酸3kg
氧化锌3.5kg
海藻酸钠0.5kg
双酚芴2.1kg
六苯氧环三磷腈2.9kg
N,N-亚甲基双丙烯酰胺1.4kg
N-羟甲基丙烯酰胺0.3kg
钼酸钠0.35kg
铋酸钠0.15kg
双酚A0.2kg
制备方法:包括以下步骤:
(1)熔融共混:将上述成份按照比例混合,以600r/min的速度搅拌10min,然后在190℃
下熔融共混10min,得到胶料;
(2)交联:将步骤(1)所得的胶料在200℃下交联30min后,再按照加入阿拉伯树胶3.5kg
和白炭黑0.4kg,反应10min,得到混合料;
(3)造粒:将步骤(2)所得的混合料加入到双螺杆挤出机中进行共混挤出,然后进行造
粒,得到颗粒料;
(4)制备护套管:将步骤(3)中所得的颗粒料加入到挤出成型机中进行成型、定径、牵
引、切割后,得到护套管3;
制备电缆:将步骤(4)所得的护套管用于电缆的最外层,得到电缆。
强度性能和阻燃性能测试标准:按照GB/T1040.1-2006的标准测试本发明实施例
1-3所得的护套管A、护套管B、护套管C的拉伸强度和断裂伸长率,按照GB/T2406-1993的标
准测试本发明实施例1-3所得的护套管1、护套管2、护套管3的氧指数;按照GB12666.5的标
准测试本发明实施例1-3所得的护套管1、护套管2、护套管2的阻燃等级,GB/T8627-2007建
筑材料烟密度,并以市场上买到的普通护套管作为对比例,其结果如表1所示。
表1高强度、高阻燃性电缆护套管性能
护套管1
护套管1
护套管1
普通护套管1
|
拉伸强度(MPa)
37
35
33
22
断裂身长率(%)
898
801
764
598
氧指数/%
39
42
43
28
阻燃等级
B
B
A
C
烟密度等级
36
36
29
75
以上所述仅为本发明的较佳实施例,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则
之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。