CN106674824A - 一种伴热电缆防腐护套料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种伴热电缆防腐护套料及其制备方法，涉及海洋腐蚀领域。本发明提供的伴热电缆防腐护套料的制备方法通过在含有聚氯乙烯、丁腈橡胶、氧化聚乙烯蜡、增塑剂和玄武岩纤维的混合料基材中添加碳酸钙、铅盐、铅盐稳定剂、锡盐和钨酸盐，使得制造所得的伴热电缆防腐护套料具有很强的防水和耐腐蚀性能，延长了伴热电缆防腐护套料的使用寿命。通过上述伴热电缆防腐护套料的制备方法制得的伴热电缆防腐护套料主要应用于海事海防领域，解决伴热电缆的海洋腐蚀问题。
Description
技术领域
本发明涉及海洋腐蚀领域，具体而言，涉及一种伴热电缆防腐护套料及其制备方法。
背景技术
伴热作为一种有效的管道保温及防冻方案一直被广泛应用。其工作原理是通过伴热媒体散发一定的热量，通过直接或间接的热交换补充被伴热管道的损失，以达到升温、保温或防冻的正常工作要求。伴热电缆是应用伴热技术对电缆实现温度控制的一种电缆，通常，由于伴热电缆特殊的使用环境，需要通过设置护套层对伴热电缆进行保护。
然而，目前使用在海事海防领域的伴热电缆护套层材料在防水性和耐腐蚀性存在较大缺陷，通常，在水、酸、碱、盐等介质服役的伴热电缆护套层很容易被腐蚀失效，严重影响伴热电缆的使用性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种伴热电缆防腐护套料，其能够防水和耐腐蚀。
本发明的另一目的在于提供一种伴热电缆防腐护套料的制备方法，其能够制造出具有防水和耐腐蚀的伴热电缆防腐护套料，有利于延长伴热电缆防腐护套料的使用寿命。
本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现。
本发明提出一种伴热电缆防腐护套料，其由多种原料制成，多种原料按重量份计包括：聚氯乙烯90-110份、碳酸钙50-60份、丁腈橡胶20-30份、氧化聚乙烯蜡30-50份、增塑剂10-20份、铅盐5-15份、铅盐稳定剂2-5份、玄武岩纤维30-40份、锡盐50-65份以及钨酸盐50-65份。
本发明还提出一种伴热电缆防腐护套料的制备方法，其包括以下步骤：
按重量份计，将90-110份聚氯乙烯、20-30份丁腈橡胶、30-50份氧化聚乙烯蜡、20-30份增塑剂、30-40份玄武岩纤维共混并依次进行塑炼、一次混炼得到混合料基材。
将混合料基材与碳酸钙、铅盐、铅盐稳定剂、锡盐和钨酸盐进行二次混炼，出料后得到护套料基材。
将护套料基材通过挤出设备挤出造粒，进行冷却干燥后，筛选得到伴热电缆防腐护套料。
本发明实施例的伴热电缆防腐护套料及其制备方法的有益效果是：通过在含有聚氯乙烯、丁腈橡胶、氧化聚乙烯蜡、增塑剂和玄武岩纤维的混合料基材中添加碳酸钙、铅盐、铅盐稳定剂、锡盐和钨酸盐，使得制造所得的伴热电缆防腐护套料具有很强的防水和耐腐蚀性能，延长了伴热电缆防腐护套料的使用寿命；通过上述伴热电缆防腐护套料的制备方法制得的伴热电缆防腐护套料可针对海洋腐蚀应用在伴热电缆的腐蚀防护上。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
下面对本发明实施例的伴热电缆防腐护套料及其制备方法进行具体说明。
本发明实施例提供的一种伴热电缆防腐护套料，其由多种原料制成，多种原料按重量份计包括：聚氯乙烯90-110份、碳酸钙50-60份、丁腈橡胶20-30份、氧化聚乙烯蜡30-50份、增塑剂10-20份、铅盐5-15份、铅盐稳定剂2-5份、玄武岩纤维30-40份、锡盐50-65份以及钨酸盐50-65份。
由上述多种原料制成的伴热电缆防腐护套料可以防水且具有很强的耐腐蚀性，这对于延长伴热电缆防腐护套料的使用寿命以及提升其使用的整体性能具有很强的促进作用。
进一步地，本发明较佳的实施例中，为了提高伴热电缆防腐护套料的防水性能，本发明提供的实施例中是通过添加氧化聚乙烯蜡来实现的。添加有原材料氧化聚乙烯蜡的伴热电缆防腐护套料具有抗湿性强、性能稳定、绿色环保等特点。
进一步地，在本发明较佳实施例中，玄武岩纤维和锡盐主要是用于增强伴热电缆防腐护套料的防腐蚀能力。其中，玄武岩纤维抗氧化、耐腐蚀、耐高温等性能优良，且具有较高的强度和韧性，添加到护套料的原材料中，其与其它原材料混合混炼过程中形成玄武岩纤维基复合材料，提高了护套料的耐腐蚀性能。另外，实施例中的锡盐包括硫酸亚锡、硫酸锡和氯化亚锡中的至少一种。锡盐混合到伴热电缆防腐护套料的原材料中，能够使得伴热电缆防腐护套料具有很强的耐腐蚀性，其作用原理为：通常，锡盐可溶性强，其溶解后的阳离子在伴热电缆防腐护套料制备后很容易形成具有较强防腐蚀能力的单质锡或氧化锡，从而以致密的缓蚀膜的形式覆盖在伴热电缆防腐护套料的表面，阻止伴热电缆防腐护套料表面化学和/或电化学腐蚀的发生，起到防腐蚀作用。
优选地，钨酸盐为钨酸钠。我国的钨酸盐储量是世界第一，而钨酸钠是钨酸盐中最为常见也最为常用的一种，更重要的是钨酸钠可溶性好，溶解形成的钨酸根离子很容易形成聚钨阴离子，聚钨阴离子具有较多的孤对电子能够提供给具有较多空轨道的锡离子，因此，聚钨阴离子和锡离子的结合成对形成分子量更大的络合物对进一步提高伴热电缆防腐护套料的防腐蚀性能具有极强的促进作用。另外，为了进一步提高伴热电缆防腐护套料的防腐蚀性能，还可以在伴热电缆防腐护套料的原材料中添加二氧化钛，这主要是由于熔点高、粘附力强，化学性质稳定，其与其它原材料形成稳定的伴热电缆防腐护套料后，不但能够提高起到更佳的耐蚀性，还能提高伴热电缆防腐护套料的整体强度。
优选地，上述多种原料按以下重量份的原料制成计包括：聚氯乙烯90-100份、碳酸钙50-55份、丁腈橡胶20-25份、氧化聚乙烯蜡30-40份、增塑剂10-15份、铅盐5-10份、铅盐稳定剂3-4份、锡盐55-65份以及钨酸盐55-65份。按照此优选方案提供的原材料之间相容性好，且几种其耐腐蚀性的原材料之间具有缓蚀协同作用，整体上使得伴热电缆防腐护套料的防水性能和防腐蚀性能更加优异。
进一步地，在本发明较佳实施例中，上述增塑剂为酞酸酯。酞酸酯作为增塑剂主要是为了提高伴热电缆防腐护套料的韧性、抗疲劳性和可加工性。
进一步地，在本发明较佳实施例中，上述铅盐稳定剂为复合铅盐热稳定剂。复合铅盐热稳定剂具有卓越的络合能力，能够与伴热电缆防腐护套料中的其它原材料发生配位化学反应形成分子量较大的络合物，增强了伴热电缆防腐护套料原材料各组分之间的相互作用；另外，其优良的电绝缘性和低廉的价格更是让它成为伴热电缆防腐护套料原材料的重要组分。
本发明还提供了一种伴热电缆防腐护套料的制备方法，其包括以下步骤：
S1、按重量份计，称取90-110份聚氯乙烯、20-30份丁腈橡胶、30-50份氧化聚乙烯蜡、20-30份增塑剂、30-40份玄武岩纤维进行共混，并通过炼胶机依次进行塑炼、一次混炼得到混合料基材。需要说明的是，塑炼是进行一次混炼的基础，只有将上述高分子材料的粘度降低，提高其可塑性和流动性，才能够使得在一次混炼中将上述聚氯乙烯、丁腈橡胶、氧化聚乙烯蜡、增塑剂和玄武岩纤维进行充分混合，得到优质的混合料基材。
进一步地，为了保证一次混炼过程中物料能够得到充分的混炼，一次混炼的温度控制在90-95℃，时间控制在10-15min。需要说明的是，一次混炼的温度应当尽量控制90-95℃以保证混合料基材的质量，但在其它实施例中，一次混炼的时间可以在10-15min的基础上进行缩短或延长，只要在8-20min范围之内，且通过检测可以判断已经满足一次混炼的相应要求，则均可结束一次混炼。
S2、将S1中制得的混合料基材与50-55份碳酸钙、5-15份铅盐、2-5份铅盐稳定剂、50-65份锡盐和50-65份钨酸盐混合，并通过炼胶机进行二次混炼，出料后得到护套料基材。
优选地，二次混炼过程中，还添加有二氧化钛。在二次混炼过程中，添加二氧化钛的主要目的是由于二氧化钛的熔点高、粘附力强，化学性质稳定，其与其它原材料形成稳定的伴热电缆防腐护套料后，不但能够提高起到更佳的耐蚀性，还能提高伴热电缆防腐护套料的整体强度。
进一步地，为了保证二次混炼过程中物料能够得到充分的混炼，二次混炼的温度控制在115-125℃，时间控制在10-25min。需要说明的是，二次混炼的温度应当尽量控制115-125℃以保证护套料基材的质量，但在其它实施例中，二次混炼的时间可以在10-25min的基础上进行缩短或延长，只要在8-30min范围之内，且通过检测可以判断已经满足二次混炼对于护套料基材的相应要求，则均可结束二次混炼。
S3、将上述护套料基材通过双螺杆挤出机挤出造粒，并在室温下进行冷却，冷却后用鼓风干燥箱对其进行干燥，最终，通过选取标准样本并与标准样本进行对比，筛选得到伴热电缆防腐护套料。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
本实施例提供的一种伴热电缆防腐护套料，其由多种原料制成，多种原料按重量计包括：聚氯乙烯90g、碳酸钙50g、丁腈橡胶20g、氧化聚乙烯蜡30g、增塑剂10g、铅盐5g、铅盐稳定剂2g、玄武岩纤维30g、锡盐50g及钨酸盐50g。需要说的是，增塑剂为酞酸酯，锡盐为硫酸亚锡、硫酸锡和氯化亚锡中的至少一种，钨酸盐为钨酸钠，铅盐稳定剂为复合铅盐热稳定剂。
本实施例还提供了一种伴热电缆防腐护套料的制备方法，其包括以下步骤：
S1、按重量份计，称取90g聚氯乙烯、20g丁腈橡胶、30g氧化聚乙烯蜡、20g增塑剂、30g玄武岩纤维进行共混，并通过炼胶机进行塑炼、一次混炼得到混合料基材，其中，一次混炼的温度控制在90-95℃，时间控制在10-15min。
S2、将S1中制得的混合料基材与50g碳酸钙、5g铅盐、2g铅盐稳定剂、50g锡盐和50g钨酸盐混合，并通过炼胶机进行二次混炼，出料后得到护套料基材，其中，二次混炼的温度控制在115-125℃，时间控制在10-25min。
S3、将上述护套料基材通过双螺杆挤出机挤出造粒，并在室温下进行冷却，冷却后用鼓风干燥箱对其进行干燥，最终，通过选取标准样本并与标准样本进行对比，筛选得到伴热电缆防腐护套料。
实施例2
本实施例提供的伴热电缆防腐护套料与实施例1提供的伴热电缆防腐护套料大致相同，不同之处在于，本实施例中的原材料还包括10g二氧化钛；对应的本实施提供的伴热电缆防腐护套料的制备方法与实施例1也大致相同，其不同之处在于，本实施例在二次混炼过程中，还添加有10g二氧化钛。
实施例3
本实施例提供的伴热电缆防腐护套料及制备方法与实施例2大致相同，其不同之处在于，本实施例原材料的质量与实施例2不同，具体地，本实施例原材料的各组分质量为：聚氯乙烯90g、碳酸钙50g、丁腈橡胶20g、氧化聚乙烯蜡40g、增塑剂10g、铅盐5g、铅盐稳定剂2g、玄武岩纤维35g、锡盐55g、钨酸盐55g及二氧化钛13g。
实施例4
本实施例提供的伴热电缆防腐护套料及制备方法与实施例3大致相同，其不同之处在于，本实施例原材料的质量与实施例3不同，具体地，本实施例原材料的各组分质量为：聚氯乙烯90g、碳酸钙50g、丁腈橡胶20g、氧化聚乙烯蜡50g、增塑剂10g、铅盐5g、铅盐稳定剂2g、玄武岩纤维40g、锡盐65g、钨酸盐65g及二氧化钛15g。
实施例5
本实施例提供的伴热电缆防腐护套料及制备方法与实施例4大致相同，其不同之处在于，本实施例原材料的质量与实施例4不同，具体地，本实施例原材料的各组分质量为：聚氯乙烯100g、碳酸钙55g、丁腈橡胶25g、氧化聚乙烯蜡30g、增塑剂15g、铅盐10g、铅盐稳定剂3.5g、玄武岩纤维30g、锡盐55g、钨酸盐55g及二氧化钛10g。
实施例6
本实施例提供的伴热电缆防腐护套料及制备方法与实施例5大致相同，其不同之处在于，本实施例原材料的质量与实施例5不同，具体地，本实施例原材料的各组分质量为：聚氯乙烯100g、碳酸钙55g、丁腈橡胶25g、氧化聚乙烯蜡40g、增塑剂15g、铅盐10g、铅盐稳定剂3.5g、玄武岩纤维35g、锡盐60g、钨酸盐60g及二氧化钛13g。
实施例7
本实施例提供的伴热电缆防腐护套料及制备方法与实施例6大致相同，其不同之处在于，本实施例原材料的质量与实施例6不同，具体地，本实施例原材料的各组分质量为：聚氯乙烯100g、碳酸钙55g、丁腈橡胶25g、氧化聚乙烯蜡50g、增塑剂15g、铅盐10g、铅盐稳定剂3.5g、玄武岩纤维40g、锡盐65g、钨酸盐65g及二氧化钛15g。
实施例8
本实施例提供的伴热电缆防腐护套料及制备方法与实施例7大致相同，其不同之处在于，本实施例原材料的质量与实施例7不同，具体地，本实施例原材料的各组分质量为：聚氯乙烯110g、碳酸钙60g、丁腈橡胶30g、氧化聚乙烯蜡30g、增塑剂20g、铅盐15g、铅盐稳定剂5g、玄武岩纤维30g、锡盐50g、钨酸盐50g及二氧化钛10g。
实施例9
本实施例提供的伴热电缆防腐护套料及制备方法与实施例8大致相同，其不同之处在于，本实施例原材料的质量与实施例8不同，具体地，本实施例原材料的各组分质量为：聚氯乙烯110g、碳酸钙60g、丁腈橡胶30g、氧化聚乙烯蜡40g、增塑剂20g、铅盐15g、铅盐稳定剂5g、玄武岩纤维35g、锡盐55g、钨酸盐55g及二氧化钛13g。
实施例10
本实施例提供的伴热电缆防腐护套料及制备方法与实施例9大致相同，其不同之处在于，本实施例原材料的质量与实施例9不同，具体地，本实施例原材料的各组分质量为：聚氯乙烯110g、碳酸钙60g、丁腈橡胶30g、氧化聚乙烯蜡50g、增塑剂20g、铅盐15g、铅盐稳定剂5g、玄武岩纤维40g、锡盐65g、钨酸盐65g及二氧化钛15g。
对比例
将市场上平常使用的PVC/ST1型热塑性聚氯乙烯制作成对比样品，准备与实施例1-10做试验例进行对比。
试验例
将上述的实施例1-10和对比例在同一条件下进行模拟试验。具体地，配置11份质量浓度均为3.5％的NaCl溶液，每一份NaCl溶液均按照1000ml的量置于1000ml的烧杯中，选取实施例1-10以及对比例的试验样品共计11个，每一个样品大小相等，且分别置于对应的盛有NaCl溶液的烧杯中，每一个样品完全浸入到NaCl溶液，浸泡7天后，取出用去离子水进行冲洗，观察和分析每一个试验样品的防水性和耐腐蚀情况。其中，在试验中，除过直接的观察和分析以外，还可以利用失重法对试验样品的耐腐蚀性进行评价，通过防水测试仪对试验样品的防水性进行测试。以上试验重复多次，得到的试验结果如表1所示。需要说明的是，取用质量浓度为3.5％的NaCl溶液作为实验样品的腐蚀环境，主要是由于海洋腐蚀中，质量浓度为3.5％的NaCl溶液是海水环境模拟的基本标准。
表1.对比试验结果
从表1可以看出，实施例1-10的伴热电缆防腐护套料样品整体上较对比例的样品在防水性和耐腐蚀性能方面更优异，其中，实施例6的伴热电缆防腐护套料样品防水性和耐腐蚀性最好，缓蚀效率达到99.98％，防水率达到98.55％；另外，玄武岩纤维、氧化聚乙烯蜡、锡盐、钨酸盐以及二氧化钛量的总质量与聚氯乙烯、碳酸钙、丁腈橡胶、增塑剂、铅盐以及铅盐稳定剂的总质量比值过大或过小都不利于伴热电缆防腐护套料最佳性能的表现。
综上所述，本发明实施例通过在含有聚氯乙烯、丁腈橡胶、氧化聚乙烯蜡、增塑剂和玄武岩纤维的混合料基材中添加碳酸钙、铅盐、铅盐稳定剂、锡盐和钨酸盐，使得制造所得的伴热电缆防腐护套料具有很强的防水和耐腐蚀性能，延长了伴热电缆防腐护套料的使用寿命。通过上述伴热电缆防腐护套料的制备方法制得的伴热电缆防腐护套料主要应用于海事海防领域，解决伴热电缆的腐蚀问题。
以上所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
Claims (10)
1.一种伴热电缆防腐护套料，其特征在于，其由多种原料制成，所述多种原料按重量份计包括：
聚氯乙烯90-110份；
碳酸钙50-60份；
丁腈橡胶20-30份；
氧化聚乙烯蜡30-50份；
增塑剂10-20份；
铅盐5-15份；
铅盐稳定剂2-5份；
玄武岩纤维30-40份；
锡盐50-65份；及
钨酸盐50-65份。
2.根据权利要求1所述的伴热电缆防腐护套料，其特征在于，所述锡盐包括硫酸亚锡、硫酸锡和氯化亚锡中的至少一种。
3.根据权利要求2所述的伴热电缆防腐护套料，其特征在于，所述钨酸盐为钨酸钠。
4.根据权利要求1所述的伴热电缆防腐护套料，其特征在于，所述多种原料按以下重量份的原料制成计包括
所述聚氯乙烯为90-100份；
所述碳酸钙为50-55份；
所述丁腈橡胶为20-25份；
所述氧化聚乙烯蜡为30-40份；
所述增塑剂为10-15份；
所述铅盐为5-10份；
所述铅盐稳定剂为3-4份；
所述玄武岩纤维30-35份；
所述锡盐为55-65份；及
所述钨酸盐为55-65份。
5.根据权利要求4所述的伴热电缆防腐护套料，其特征在于，所述增塑剂为酞酸酯。
6.根据权利要求4所述的伴热电缆防腐护套料，其特征在于，所述铅盐稳定剂为复合铅盐热稳定剂。
7.根据权利要求1所述的伴热电缆防腐护套料，其特征在于，所述多种原料还包括10-15份的二氧化钛。
8.一种伴热电缆防腐护套料的制备方法，其特征在于，其包括以下步骤：
按重量份计，将90-110份聚氯乙烯、20-30份丁腈橡胶、30-50份氧化聚乙烯蜡、20-30份增塑剂、30-40份玄武岩纤维共混并依次进行塑炼、一次混炼得到混合料基材；
将所述混合料基材与碳酸钙、铅盐、铅盐稳定剂、锡盐和钨酸盐进行二次混炼，出料后得到护套料基材；
将所述护套料基材通过挤出设备挤出造粒，进行冷却干燥后，筛选得到伴热电缆防腐护套料。
9.根据权利要求8所述的伴热电缆防腐护套料的制备方法，其特征在于，所述二次混炼过程中，还添加有二氧化钛。
10.根据权利要求9所述的伴热电缆防腐护套料的制备方法，其特征在于，所述一次混炼的温度为90-95℃，时间为10-15min；所述二次混炼的温度为115-125℃，时间为10-25min。
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