技术领域
[0001] 本
发明涉及电线制造领域,特别涉及一种透明型复合PVC电线。
背景技术
[0002] 电线电线是工农业生产和现代生活中不可或缺的重要材料,我国是全世界最大的电线电线生产国家,电线电线行业在我国的国民经济中占有非常重要的地位。电线电线主要包括导体、屏蔽层、绝缘层和护套,用不透光材料制成电线电线的绝缘层或护套,在使用过程中如果出现故障或损坏,检修维护时很不方便,采用透明的电线绝缘材料则有助于快速排查故障,找出受损部位。传统的透明电线绝缘层存在透明持久性差,容易发糊、发雾且透明度下降、机械性能较差的问题。同时,电线具有传输
信号和传输
电能的作用,在安装及长期使用过程中,可能会因为外
力损伤、绝缘和护套老化、长期负荷运作及环境和
温度等原因使电线发生漏电或
短路等故障,而由于电线敷设的距离较长,有些还在高空,因此较难准确迅速地发现故障部位,也给检测修复工作造成了比较大的困难。特别是在电线敷设的集中区,很难直观区别哪些电线是处于正常运行状态,哪些电线处于漏电状态,哪些电线处于短路停运状态。不能有效地监测电线的运行状态,不能保证电线的安全运行,从而导致短路断电甚至引发火灾等事故,造成经济损失和人员伤亡。
发明内容
[0003] 本发明提供了一种透明型复合PVC电线,解决了以上所述的技术问题。
[0004] 本发明解决上述技术问题的技术方案如下:一种透明型复合PVC电线,包括沿径向由内到外依次设置的电线内芯、屏蔽层、复合绝缘层和保护层,所述复合绝缘层外侧包覆有热敏变色层,所述复合绝缘层和/或所述保护层由以下重量组份的原料制备而成:透明聚氯乙烯100份、聚
氨基
甲酸酯40-50份、复合相容剂30-35份和改性
纳米纤维素8-12份,所述透明聚氯乙烯由以下方法制备而成:
[0005] (1)按重量份称取以下原料:聚氯乙烯
树脂100份、复合
增塑剂52-61份、复合稳定剂3-4份和复合抗
氧剂0.3-0.6份,所述复合增塑剂由邻苯二甲酸二(2-丙基庚)酯、偏苯三酸三辛酯和环氧
大豆油混合构成,所述复合稳定剂由掺杂乙酰丙
酮稀土改性的固体PVC热稳定剂和透明
钙锌稳定剂混合构成;
[0006] (2)将所述聚氯乙烯树脂、所述复合稳定剂和所述复合抗氧剂加入高速捏合机,低速运转混合0.5-2min后加入所述复合增塑剂,由低速转向高速运转并110-120℃温度下搅拌20-25min得到混合料;
[0007] (3)将混合料加入双螺杆
挤出机中挤出
造粒。
[0008] 本发明的有益效果包括:
[0009] (1)本发明复合绝缘层和保护层的电线基料采用了透明遮光的改性聚氯乙烯材料,同时加入了聚氨基甲酸酯(TPU)等透明性较好的含酯
聚合物,并严格控制各原料的重量配比,使制得的电线料不仅
稳定性高、透明持久性好,而且还具有较好的抗氧化性能,且耐温和耐候性能优良、强度高、抗冲击性能优异、综合性能优异。
[0010] (2)本发明在复合绝缘层外侧包覆热敏变色层,当电线发生漏电、短路或长期过荷运行导致电线局部温度升高时,设置在复合绝缘层外的热敏变色层可在较高温度下,比如60摄氏度或者70摄氏度下由无色透明变换为红色等
颜色,同时因电线的透明性,这种变色情况也方便被检修人员观察到,以便出现短路等故障而导致电线温度过高时能迅速切断电源,避免引发火灾等事故,造成经济损失和人员伤亡。
[0011] 进一步,所述热敏变色层由以下重量组份的原料制备而成:透明聚氯乙烯74-82份、聚氨基甲酸酯23-36份、环己烷1,2-二甲酸二异壬酯30-50份、热发色型感温变色粉1.8~2.5份,2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮0.8-1.2份、2'-(2'-羟基-3'-叔丁基-5'-甲基苯基)-5-氯苯并三唑0.6-1.3份、二酚基丙烷6-8份和
硬脂酸钡3.0~4.0份。
[0012] 进一步,所述复合增塑剂包括环氧大豆油4-8份,邻苯二甲酸二(2-丙基庚)酯和偏苯三酸三辛酯的混合物48-53份,其中邻苯二甲酸二(2-丙基庚)酯和偏苯三酸三辛酯的
质量比为1.5-2.5:1。
[0013] 本进一步技术方案的有益效果:本进一步技术方案选用三种增塑剂构成增塑体系,这三种增塑剂都可以用于聚氯乙烯中,配合使用时不仅增塑效果好,而且具有非常好的强化热稳定时间,从而增加电线的透明性。
[0014] 进一步,复合稳定剂中所述固体PVC热稳定剂和所述透明钙锌稳定剂的质量比为1:2,其中所述固体PVC热稳定剂由乙酰丙酮镧系
金属化合物、乙酰丙酮钙、氨基脲嘧啶和高氯酸钠组成,乙酰丙酮镧系金属化合物、乙酰丙酮钙、氨基脲嘧啶和高氯酸钠的重量为1.4-
1.6:1.4-1.6:0.8-1.2:0.8-1.2。
[0015] 本进一步技术方案的有益效果:本进一步技术方案为钙锌复合稳定剂和掺杂乙酰丙酮稀土改性的固体PVC热稳定剂按比例配比添加,具有良好的耐湿耐温性能,在85℃温度和85%的湿度条件下老化后颜色基本不变,具有良好的耐温耐黄变特性。
[0016] 进一步,所述复合抗氧剂包括0.05-0.1份
亚磷酸4,4-二异叉双酚(12-14)
碳烷基酯和0.1-0.55份四[亚甲基-3,5-(二叔丁基-4-羟基-苯基)丙酸酯]季戊四醇酯。
[0017] 本进一步技术方案的有益效果:本进一步技术方案选用复合抗氧剂,提高了热稳定时间,而且可以防止制备出的电线料“黄变”,稳定了透明性。
[0018] 进一步,制备所述透明聚氯乙烯的原料还包括0-1份
光稳定剂,所述光稳定剂中纳米氧化锌和2-(2ˊ-羟基-5ˊ-甲基苯基)苯并三氮唑的质量比为1-1.5:1。
[0019] 进一步,复合相容剂包括聚甲基
丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸羟乙酯和对甲基苯乙烯的混合物,其中所述聚甲基丙烯酸甲酯、所述聚甲基丙烯酸羟乙酯和所述对甲基苯乙烯的质量比为1.5-2:2-2.5:1。
[0020] 本进一步技术方案的有益效果:上述优选方案采用了复合相容剂,并对复合相容剂的组分进行优化设计,提高了聚氯乙烯和聚氨基甲酸酯共聚物的相溶性,从而进一步提高了复合电线料的性能。
[0021] 进一步,所述改性纳米
纤维素先采用混合改性剂进行表面改性,所述混合改性剂为γ-氨丙基三乙氧基
硅烷和γ-氨丙基甲基的共混物,所述γ-氨丙基三乙氧基硅烷和γ-氨丙基甲基质量分数比为1.5-2.5:1。
[0022] 本进一步技术方案的有益效果:上述优选方案采用了纳米纤维素,纳米纤维素具有高聚合度、高
杨氏模量、高强度和高透明性等优良性能,可以提高本发明复合电线料的物理力学性能。同时通过对纳米纤维素进行表面改性,提高了纳米纤维素的表面活性,以致提高纳米纤维素和共混物基体间界面结合能力,使纳米纤维素不易从共混物基体中脱离,减少了复合电线料疲劳裂纹和剥落的产生,降低了复合电线料的磨损。
具体实施方式
[0023] 以下结合对本发明的原理和特征进行描述,所举实例只用于解释本发明,并非用于限定本发明的范围。
[0025] 本实施例的透明型复合PVC电线,包括沿径向由内到外依次设置的电线内芯、屏蔽层、复合绝缘层和保护层,所述复合绝缘层外侧包覆有热敏变色层。
[0026] 所述热敏变色层由以下重量组份的原料制备而成:透明聚氯乙烯74份、聚氨基甲酸酯36份、环己烷1,2-二甲酸二异壬酯30份、热发色型感温变色1.8份,2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮1.2份、2'-(2'-羟基-3'-叔丁基-5'-甲基苯基)-5-氯苯并三唑0.6份、二酚基丙烷8份和硬脂酸钡3份。
[0027] 所述复合绝缘层和所述保护层由以下重量组份的原料制备而成:透明聚氯乙烯100份、聚氨基甲酸酯40份、复合相容剂30份和改性纳米纤维素12份,所述复合相容剂中聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸羟乙酯和对甲基苯乙烯的质量比为1.5:2:1。其中,所述透明聚氯乙烯由以下方法制备而成:
[0028] (1)按重量份称取以下原料:聚氯乙烯树脂100份、复合增塑剂52份、复合稳定剂4份和复合抗氧剂0.3份,所述复合增塑剂中环氧大豆油4份,邻苯二甲酸二(2-丙基庚)酯和偏苯三酸三辛酯的混合物48份,其中邻苯二甲酸二(2-丙基庚)酯和偏苯三酸三辛酯的重量比为1.5:1;所述复合稳定剂中固体PVC热稳定剂和透明钙锌稳定剂的质量比为1:2,其中固体PVC热稳定剂中乙酰丙酮镧系金属化合物、乙酰丙酮钙、氨基脲嘧啶和高氯酸钠的重量为1.4:1.6:0.8:0.8;所述复合抗氧剂包括0.05份亚磷酸4,4-二异叉双酚(12-14)碳烷基酯和
0.1份四[亚甲基-3,5-(二叔丁基-4-羟基-苯基)丙酸酯]季戊四醇酯;
[0029] (2)将所述聚氯乙烯树脂、所述复合稳定剂和所述复合抗氧剂加入高速捏合机,低速运转混合2min后加入所述复合增塑剂,由低速转向高速运转并110℃温度下搅拌25min得到混合料;
[0030] (3)将混合料加入双
螺杆挤出机中挤出造粒。
[0031] 制备所述改性纳米纤维素包括以下步骤:将所述纳米纤维素置于所述混合改性剂中,在30℃下经超声处理后3分钟后,继续在40℃下浸泡2小时,然后干燥后
热处理活化2小时,所述混合改性剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷和γ-氨丙基甲基的共混物,所述γ-氨丙基三乙氧基硅烷和γ-氨丙基甲基质量分数比为1.5:1。
[0032] 实施例2
[0033] 本实施例的透明型复合PVC电线,包括沿径向由内到外依次设置的电线内芯、屏蔽层、复合绝缘层和保护层,所述复合绝缘层外侧包覆有热敏变色层。
[0034] 所述热敏变色层由以下重量组份的原料制备而成:透明聚氯乙烯82份、聚氨基甲酸酯23份、环己烷1,2-二甲酸二异壬酯50份、热发色型感温变色粉2.5份,2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮0.8份、2'-(2'-羟基-3'-叔丁基-5'-甲基苯基)-5-氯苯并三唑1.3份、二酚基丙烷8份和硬脂酸钡4份。
[0035] 所述复合绝缘层和所述保护层由以下重量组份的原料制备而成:透明聚氯乙烯100份、聚氨基甲酸酯50份、复合相容剂35份和改性纳米纤维素8份,所述复合相容剂中聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸羟乙酯和对甲基苯乙烯的质量比为2:2.5:1。其中,所述透明聚氯乙烯由以下方法制备而成:
[0036] (1)按重量份称取以下原料:聚氯乙烯树脂100份、复合增塑剂61份、复合稳定剂3份和复合抗氧剂0.6份,所述复合增塑剂中环氧大豆油8份,邻苯二甲酸二(2-丙基庚)酯和偏苯三酸三辛酯的混合物53份,其中邻苯二甲酸二(2-丙基庚)酯和偏苯三酸三辛酯的重量比为2.5:1;所述复合稳定剂中固体PVC热稳定剂和透明钙锌稳定剂的质量比为1:2,其中固体PVC热稳定剂中乙酰丙酮镧系金属化合物、乙酰丙酮钙、氨基脲嘧啶和高氯酸钠的重量为1.6:1.4:1.2:1.2;所述复合抗氧剂包括0.1份亚磷酸4,4-二异叉双酚(12-14)碳烷基酯和
0.55份四[亚甲基-3,5-(二叔丁基-4-羟基-苯基)丙酸酯]季戊四醇酯;
[0037] (2)将所述聚氯乙烯树脂、所述复合稳定剂和所述复合抗氧剂加入高速捏合机,低速运转混合0.5min后加入所述复合增塑剂,由低速转向高速运转并120℃温度下搅拌20min得到混合料;
[0038] (3)将混合料加入
双螺杆挤出机中挤出造粒。
[0039] 制备所述改性纳米纤维素包括以下步骤:将所述纳米纤维素置于所述混合改性剂中,在30℃下经超声处理后3分钟后,继续在40℃下浸泡2小时,然后干燥后热处理活化2小时,所述混合改性剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷和γ-氨丙基甲基的共混物,所述γ-氨丙基三乙氧基硅烷和γ-氨丙基甲基质量分数比为2.5:1。
[0040] 实施例3
[0041] 本实施例的透明型复合PVC电线,包括沿径向由内到外依次设置的电线内芯、屏蔽层、复合绝缘层和保护层,所述复合绝缘层外侧包覆有热敏变色层。
[0042] 所述热敏变色层由以下重量组份的原料制备而成:透明聚氯乙烯80份、聚氨基甲酸酯32份、环己烷1,2-二甲酸二异壬酯37份、热发色型感温变色粉2.1份,2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮1.1份、2'-(2'-羟基-3'-叔丁基-5'-甲基苯基)-5-氯苯并三唑0.8份、二酚基丙烷6-8份和硬脂酸钡4份。
[0043] 所述复合绝缘层和所述保护层由以下重量组份的原料制备而成:透明聚氯乙烯100份、聚氨基甲酸酯42份、复合相容剂32份和改性纳米纤维素10份,所述复合相容剂中聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸羟乙酯和对甲基苯乙烯的质量比为1.8:2:1。其中,所述透明聚氯乙烯由以下方法制备而成:
[0044] (1)按重量份称取以下原料:聚氯乙烯树脂100份、复合增塑剂56份、复合稳定剂3.5份、复合抗氧剂0.5份和光稳定剂1份,所述复合增塑剂中环氧大豆油6份,邻苯二甲酸二(2-丙基庚)酯和偏苯三酸三辛酯的混合物50份,其中邻苯二甲酸二(2-丙基庚)酯和偏苯三酸三辛酯的重量比为2:1;所述复合稳定剂中固体PVC热稳定剂和透明钙锌稳定剂的质量比为1:2,其中固体PVC热稳定剂中乙酰丙酮镧系金属化合物、乙酰丙酮钙、氨基脲嘧啶和高氯酸钠的重量为1.5:1.4:1:1.2;所述复合抗氧剂包括0.08份亚磷酸4,4-二异叉双酚(12-14)碳烷基酯和0.2份四[亚甲基-3,5-(二叔丁基-4-羟基-苯基)丙酸酯]季戊四醇酯;所述光稳定剂中纳米氧化锌和2-(2ˊ-羟基-5ˊ-甲基苯基)苯并三氮唑的质量比为1:1;
[0045] (2)将所述聚氯乙烯树脂、所述复合稳定剂、所述光稳定剂和所述复合抗氧剂加入高速捏合机,低速运转混合1min后加入所述复合增塑剂,由低速转向高速运转并110℃温度下搅拌20min得到混合料;
[0046] (3)将混合料加入双螺杆挤出机中挤出造粒。
[0047] 制备所述改性纳米纤维素包括以下步骤:将所述纳米纤维素置于所述混合改性剂中,在30℃下经超声处理后3分钟后,继续在40℃下浸泡2小时,然后干燥后热处理活化2小时,所述混合改性剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷和γ-氨丙基甲基的共混物,所述γ-氨丙基三乙氧基硅烷和γ-氨丙基甲基质量分数比为2:1。
[0048] 实施例4
[0049] 本实施例的透明型复合PVC电线,包括沿径向由内到外依次设置的电线内芯、屏蔽层、复合绝缘层和保护层,所述复合绝缘层外侧包覆有热敏变色层。
[0050] 所述热敏变色层由以下重量组份的原料制备而成:透明聚氯乙烯76份、聚氨基甲酸酯27份、环己烷1,2-二甲酸二异壬酯38份、热发色型感温变色粉2.3份,2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮0.9份、2'-(2'-羟基-3'-叔丁基-5'-甲基苯基)-5-氯苯并三唑1.1份、二酚基丙烷6-8份和硬脂酸钡3.7份。
[0051] 所述复合绝缘层和所述保护层由以下重量组份的原料制备而成:透明聚氯乙烯100份、聚氨基甲酸酯45份、复合相容剂34份和改性纳米纤维素9份,所述复合相容剂中聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸羟乙酯和对甲基苯乙烯的质量比为1.6:2.3:1。其中,所述透明聚氯乙烯由以下方法制备而成:
[0052] (1)按重量份称取以下原料:聚氯乙烯树脂100份、复合增塑剂58份、复合稳定剂3份、复合抗氧剂0.4份和光稳定剂0.5份,所述复合增塑剂中环氧大豆油8份,邻苯二甲酸二(2-丙基庚)酯和偏苯三酸三辛酯的混合物52份,其中邻苯二甲酸二(2-丙基庚)酯和偏苯三酸三辛酯的重量比为2.2:1;所述复合稳定剂中固体PVC热稳定剂和透明钙锌稳定剂的质量比为1:2,其中固体PVC热稳定剂中乙酰丙酮镧系金属化合物、乙酰丙酮钙、氨基脲嘧啶和高氯酸钠的重量为1.5:1.5:1.1:1;所述复合抗氧剂包括0.06份亚磷酸4,4-二异叉双酚(12-14)碳烷基酯和0.45份四[亚甲基-3,5-(二叔丁基-4-羟基-苯基)丙酸酯]季戊四醇酯;所述光稳定剂中纳米氧化锌和2-(2ˊ-羟基-5ˊ-甲基苯基)苯并三氮唑的质量比为1.5:1;
[0053] (2)将所述聚氯乙烯树脂、所述复合稳定剂、所述光稳定剂和所述复合抗氧剂加入高速捏合机,低速运转混合2min后加入所述复合增塑剂,由低速转向高速运转并120℃温度下搅拌25min得到混合料;
[0054] (3)将混合料加入双螺杆挤出机中挤出造粒。
[0055] 制备所述改性纳米纤维素包括以下步骤:将所述纳米纤维素置于所述混合改性剂中,在30℃下经超声处理后3分钟后,继续在40℃下浸泡2小时,然后干燥后热处理活化2小时,所述混合改性剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷和γ-氨丙基甲基的共混物,所述γ-氨丙基三乙氧基硅烷和γ-氨丙基甲基质量分数比为1.8:1。
[0056] 实施例5
[0057] 本实施例的透明型复合PVC电线,包括沿径向由内到外依次设置的电线内芯、屏蔽层、复合绝缘层和保护层,所述复合绝缘层外侧包覆有热敏变色层。
[0058] 所述热敏变色层由以下重量组份的原料制备而成:透明聚氯乙烯78份、聚氨基甲酸酯30份、环己烷1,2-二甲酸二异壬酯40份、热发色型感温变色粉2份,2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮1份、2'-(2'-羟基-3'-叔丁基-5'-甲基苯基)-5-氯苯并三唑1份、二酚基丙烷6-8份和硬脂酸钡3.5份。
[0059] 所述复合绝缘层和所述保护层由以下重量组份的原料制备而成:透明聚氯乙烯100份、聚氨基甲酸酯48份、复合相容剂31份和改性纳米纤维素10份,所述复合相容剂中聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸羟乙酯和对甲基苯乙烯的质量比为1.5:2.5:1。其中,所述透明聚氯乙烯由以下方法制备而成:
[0060] (1)按重量份称取以下原料:聚氯乙烯树脂100份、复合增塑剂60份、复合稳定剂3.2份、复合抗氧剂0.5份和光稳定剂0.8份,所述复合增塑剂中环氧大豆油5份,邻苯二甲酸二(2-丙基庚)酯和偏苯三酸三辛酯的混合物49份,其中邻苯二甲酸二(2-丙基庚)酯和偏苯三酸三辛酯的重量比为1.8:1;所述复合稳定剂中固体PVC热稳定剂和透明钙锌稳定剂的质量比为1:2,其中固体PVC热稳定剂中乙酰丙酮镧系金属化合物、乙酰丙酮钙、氨基脲嘧啶和高氯酸钠的重量为1.6:1.4:0.8:1.1;所述复合抗氧剂包括0.1份亚磷酸4,4-二异叉双酚(12-14)碳烷基酯和0.3份四[亚甲基-3,5-(二叔丁基-4-羟基-苯基)丙酸酯]季戊四醇酯;
所述光稳定剂中纳米氧化锌和2-(2ˊ-羟基-5ˊ-甲基苯基)苯并三氮唑的质量比为1.2:1;
[0061] (2)将所述聚氯乙烯树脂、所述复合稳定剂、所述光稳定剂和所述复合抗氧剂加入高速捏合机,低速运转混合1min后加入所述复合增塑剂,由低速转向高速运转并120℃温度下搅拌20min得到混合料;
[0062] (3)将混合料加入双螺杆挤出机中挤出造粒。
[0063] 制备所述改性纳米纤维素包括以下步骤:将所述纳米纤维素置于所述混合改性剂中,在30℃下经超声处理后3分钟后,继续在40℃下浸泡2小时,然后干燥后热处理活化2小时,所述混合改性剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷和γ-氨丙基甲基的共混物,所述γ-氨丙基三乙氧基硅烷和γ-氨丙基甲基质量分数比为2.3:1。
[0064] 上述实施例中,保护层和复合绝缘层均采用相同的电线料进行制备,但是在其他实施例中,保护层和复合绝缘层也可以采用不同的电线料进行制备,比如保护层采用实施例1的电线料制备,复合绝缘层采用实施例4的电线料制备,这些实施例均在本发明的保护范围之中。
[0065] 以上,仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉
本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到各种等效的
修改或替换,这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应以
权利要求的保护范围为准。