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CN107815169A - 一种抗紫外电缆 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种抗紫外电缆，采用在电缆外层喷涂抗紫外涂料方式制得。所述抗紫外涂料的重量份数比配方为：改性纳米氧化锌2‑5份、改性纳米二氧化钛2‑5份、电缆涂料80‑100份。抗紫外电缆制备方法包括以下步骤：1)抗紫外涂料制备。将改性纳米氧化锌和改性纳米二氧化锌与电缆涂料按比例混合，置于高速搅拌机内搅拌均匀，得抗紫外涂料；2)抗紫外电缆的制备，将抗紫外涂料与电缆涂料专用固化剂和稀释液按比例混合均匀后，采用喷涂的方式涂于电缆表面，风干，即得抗紫外电缆。本电缆外涂层致密性提高，减少其孔隙，可以防止电缆过早腐蚀，延长其使用寿命；同时，其抗UV能力明显提高，实现UVB和UVA的全面防护，从而具有更优越的耐候性，减缓电缆的老化。

Description

一种抗紫外电缆
技术领域
本发明涉及电缆技术领域，具体涉及一种抗紫外电缆。
背景技术
电缆广泛应用于电力、通信传输，随着技术的不断发展，电缆 适用的场合不断复杂化，多样化。
电缆室外敷设时，电缆长期暴露在强烈紫外线照射下，因紫外 线的波长很短，具有能引起高分子链上各种化学键断裂所需的能量， 从而引起电缆老化。电缆的老化是威胁设备安全运行的重大隐患， 由老化引起的绝缘故障在电气设备运行故障中占有很大的比例，绝 缘故障轻则造成电气设备的误动作或损坏，重则引发火灾、爆炸等 灾难的发生。
目前抗紫外电缆研究的方向主要是电缆保护层材料添加一种屏 蔽紫外线单一粉体，同时也较少在电缆料中添加纳米TiO2和ZnO。 虽然纳米TiO2和ZnO都有良好的屏蔽紫外线性能，但在紫外长波段 (315-400nm，UVA)纳米TiO2不如纳米ZnO；而在紫外中波段 (290-315nm，UVB)，纳米TiO2的屏蔽紫外线能力大大高于纳米 ZnO。
发明内容
本发明为了克服现有技术中存在的上述缺陷，提供了一种抗紫 外电缆，提高了电缆的防腐蚀、耐候性能。
为解决上述问题，本发明提出的一种抗紫外电缆，采用在电缆 外层喷涂抗紫外涂料方式制得，所述抗紫外涂料由下述重量份数的 原料制得：
改性纳米氧化锌2-5份、改性纳米二氧化钛2-5份、电缆涂料 80-100份；
所述改性纳米氧化锌的制备方法为：用异丙醇配置质量分数 0.1-0.5％的钛酸酯偶联剂稀溶液，搅拌均匀，加入纳米氧化锌，在 90℃恒温低速搅拌1-1.5h，过滤，用无水乙醇洗涤数次，置于真空干 燥箱60℃干燥后，得改性纳米氧化锌；
所述改性纳米二氧化钛的制备方法为：取纳米二氧化钛溶解于 去离子水，加入质量分数0.5％六偏磷酸钠，经超声分散后，加入60％ 的乙醇溶液配置的质量分数1-3％的硅烷偶联剂稀溶液，80℃恒温低 速搅拌0.5-1h，过滤洗涤，干燥后得改性纳米二氧化钛。
优选的，所述抗紫外涂料由下述重量份数的原料制得：改性纳 米氧化锌3份、改性纳米二氧化钛3份、电缆涂料90份。
优选的，所述所述硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水 甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷或γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷 中的一种。
优选的，所述电缆涂料为氟碳涂料或聚氨酯涂料。
优选的，改性纳米氧化锌中钛酸酯偶联剂与纳米氧化锌的质量 比为1：25-30。
优选的，改性纳米二氧化钛中硅烷偶联剂溶液与纳米二氧化钛 的质量比为1：8-12。
优选的，所述改性纳米氧化锌的粒径为20-60nm，改性纳米二氧 化钛的粒径为20-45nm。
一种抗紫外电缆的制作方法，包括以下步骤：
步骤一，抗紫外涂料制备：将改性纳米氧化锌和改性纳米二氧 化钛与电缆涂料按2-5：2-5：80-100的质量份数比混合，置于高速 搅拌机内搅拌均匀，得抗紫外涂料；
步骤二，抗紫外电缆的制备：将抗紫外涂料、电缆涂料专用固 化剂和电缆涂料专用稀释液以10-15：1：3-5的质量份数比混合均匀 后，采用喷涂的方式涂于电缆表面，风干，即得抗紫外电缆。
本发明与现有技术方案相比具有以下有益效果和优点：
1、改性后的纳米氧化锌和纳米二氧化钛在涂料中分散性好，同 时纳米粒子具有较高的表明活性和较小的尺寸，能够在其表面吸附 更高的基体树脂，提高涂层的致密性，减少其孔隙，可以防止电缆 过早腐蚀，延长其使用寿命；
2、添加改性纳米氧化锌和纳米二氧化钛的涂料，其抗UV能力 明显提高，同时纳米氧化锌和纳米二氧化钛的联合使用可以达到 UVB和UVA的全面防护，从而具有更优越的耐候性，减缓电缆的老 化。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步的详细描述：
主要材料：
纳米氧化锌(粒径为20-50nm，上海乃欧纳米科技有限公司)、 纳米二氧化钛(粒径为15-30nm，锐钛矿型，上海尼原实业有限公司)、 氟碳涂料(于市场购买，固化剂，稀释液为氟碳涂料专用)、聚氨 酯涂料(于市场购买，固化剂，稀释液为聚氨酯涂料专用)。
实施例1：
一种抗紫外电缆，采取在电缆外层喷涂抗紫外涂料方式制备， 抗紫外涂料由下述重量份数的原料制得：
改性纳米氧化锌2份、改性纳米二氧化钛5份、氟碳涂料80份；
其中，改性纳米氧化锌的制备方法为：用异丙醇配置质量分数0.1-0.5％的钛酸酯偶联剂稀溶液，搅拌均匀，加入纳米氧化锌，在 90℃恒温低速搅拌1-1.5h，过滤，用无水乙醇洗涤数次，置于真空干 燥箱60℃干燥后，得改性纳米氧化锌，测得改性纳米氧化锌的粒径 为20-40nm；其中，钛酸酯偶联剂与纳米氧化锌的质量比为1：25。
改性纳米二氧化钛的制备方法为：取纳米二氧化钛溶解于去离 子水，加入质量分数0.5％六偏磷酸钠，经超声分散后，加入60％的 乙醇溶液配置的质量分数1-3％的γ-氨丙基三乙氧基硅烷稀溶液， 80℃恒温低速搅拌0.5-1h，过滤洗涤，干燥后得改性纳米二氧化钛， 测得改性纳米二氧化钛的粒径为30-45nm。其中，硅烷偶联剂溶液与 纳米二氧化钛的质量比为1：12。
一种抗紫外电缆的制作方法，包括以下步骤：
步骤一，抗紫外涂料制备：将改性纳米氧化锌、改性纳米二氧 化钛与氟碳涂料按2：5：80的质量份数比混合，置于高速搅拌机内 搅拌均匀，得抗紫外涂料；
步骤二，抗紫外电缆的制备：将抗紫外涂料、氟碳涂料专用固 化剂和氟碳涂料专用稀释液以10：1：3的质量份数比混合均匀后， 采用喷涂的方式涂于电缆表面，风干，即得抗紫外电缆。
实施例2
一种抗紫外电缆，采取在电缆外层喷涂抗紫外涂料方式制备， 抗紫外涂料由下述重量份数的原料制得：
改性纳米氧化锌3份、改性纳米二氧化钛3份、氟碳涂料90份；
其中，改性纳米氧化锌的制备方法为：用异丙醇配置质量分数 0.1-0.5％的钛酸酯偶联剂稀溶液，搅拌均匀，加入纳米氧化锌，在 90℃恒温低速搅拌1-1.5h，过滤，用无水乙醇洗涤数次，置于真空干 燥箱60℃干燥后，得改性纳米氧化锌，测得改性纳米氧化锌的粒径 为30-60nm；其中，钛酸酯偶联剂与纳米氧化锌的质量比为1：30。
改性纳米二氧化钛的制备方法为：取纳米二氧化钛溶解于去离 子水，加入质量分数0.5％六偏磷酸钠，经超声分散后，加入60％的 乙醇溶液配置的质量分数1-3％的γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷 稀溶液，80℃恒温低速搅拌0.5-1h，过滤洗涤，干燥后得改性纳米二 氧化钛，测得改性后纳米二氧化钛的粒径为20-30nm。其中，硅烷偶 联剂溶液与纳米二氧化钛的质量比为1：8。
一种抗紫外电缆的制作方法，包括以下步骤：
步骤一，抗紫外涂料制备：将改性纳米氧化锌、改性纳米二氧 化钛与氟碳涂料按3：3：90的质量份数比混合，置于高速搅拌机内 搅拌均匀，得抗紫外涂料；
步骤二，抗紫外电缆的制备：将抗紫外涂料、氟碳涂料专用固 化剂和氟碳涂料专用稀释液以12：1：5的质量份数比混合均匀后， 采用喷涂的方式涂于电缆表面，风干，即得抗紫外电缆。
实施例3
一种抗紫外电缆，采取在电缆外层喷涂抗紫外涂料方式制备， 抗紫外涂料由下述重量份数的原料制得：
改性纳米氧化锌5份、改性纳米二氧化钛2份、聚氨酯涂料100 份；
其中，改性纳米氧化锌的制备方法为：用异丙醇配置质量分数 0.1-0.5％的钛酸酯偶联剂稀溶液，搅拌均匀，加入纳米氧化锌，在 90℃恒温低速搅拌1-1.5h，过滤，用无水乙醇洗涤数次，置于真空干 燥箱60℃干燥后，得改性纳米氧化锌，测得改性纳米氧化锌的粒径 为25-50nm；其中，钛酸酯偶联剂与纳米氧化锌的质量比为1：28。
改性纳米二氧化钛的制备方法为：取纳米二氧化钛溶解于去离 子水，加入质量分数0.5％六偏磷酸钠，经超声分散后，加入60％的 乙醇溶液配置的质量分数1-3％的γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅 烷稀溶液，80℃恒温低速搅拌0.5-1h，过滤洗涤，干燥后得改性纳米 二氧化钛，测得改性后纳米二氧化钛的粒径为25-40nm。其中，硅烷 偶联剂溶液与纳米二氧化钛的质量比为1：10。
一种抗紫外电缆的制作方法，包括以下步骤：
步骤一，抗紫外涂料制备：将改性纳米氧化锌、改性纳米二氧 化钛与聚氨酯涂料按5：2：100的质量份数比混合，置于高速搅拌 机内搅拌均匀，得抗紫外涂料；
步骤二，抗紫外电缆的制备：将抗紫外涂料、聚氨酯涂料专用 固化剂和聚氨酯涂料专用稀释液以15：1：4的质量份数比混合均匀 后，采用喷涂的方式涂于电缆表面，风干，即得抗紫外电缆。
实施例4
一种抗紫外电缆，采取在电缆外层喷涂抗紫外涂料方式制备， 抗紫外涂料由下述重量份数的原料制得：
改性纳米氧化锌3份、氟碳涂料90份；
其中，改性纳米氧化锌的制备方法为：用异丙醇配置质量分数 0.1-0.5％的钛酸酯偶联剂稀溶液，搅拌均匀，加入纳米氧化锌，在 90℃恒温低速搅拌1-1.5h，过滤，用无水乙醇洗涤数次，置于真空干 燥箱60℃干燥后，得改性纳米氧化锌，测得改性纳米氧化锌的粒径 为30-60nm；其中，钛酸酯偶联剂与纳米氧化锌的质量比为1：30。
一种抗紫外电缆的制作方法，包括以下步骤：
步骤一，抗紫外涂料制备：将改性纳米氧化锌与氟碳涂料按3： 90的质量份数比混合，置于高速搅拌机内搅拌均匀，得抗紫外涂料；
步骤二，抗紫外电缆的制备：将抗紫外涂料、氟碳涂料专用固 化剂和氟碳涂料专用稀释液以12：1：5的质量份数比混合均匀后， 采用喷涂的方式涂于电缆表面，风干，即得抗紫外电缆。
实施例5
一种抗紫外电缆，采取在电缆外层喷涂抗紫外涂料方式制备， 抗紫外涂料由下述重量份数的原料制得：
改性纳米二氧化钛3份、氟碳涂料90份；
其中，改性纳米二氧化钛的制备方法为：取纳米二氧化钛溶解 于去离子水，加入质量分数0.5％六偏磷酸钠，经超声分散后，加入 60％的乙醇溶液配置的质量分数1-3％的γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧 基硅烷稀溶液，80℃恒温低速搅拌0.5-1h，过滤洗涤，干燥后得改性 纳米二氧化钛，测得改性后纳米二氧化钛的粒径为20-30nm。其中， 硅烷偶联剂溶液与纳米二氧化钛的质量比为1：8。
一种抗紫外电缆的制作方法，包括以下步骤：
步骤一，抗紫外涂料制备：将改性纳米氧化锌与氟碳涂料按3： 90的质量份数比混合，置于高速搅拌机内搅拌均匀，得抗紫外涂料；
步骤二，抗紫外电缆的制备：将抗紫外涂料、氟碳涂料专用固 化剂和氟碳涂料专用稀释液以12：1：5的质量份数比混合均匀后， 采用喷涂的方式涂于电缆表面，风干，即得抗紫外电缆。
实施例6
一种抗紫外电缆，采取在电缆外层喷涂抗紫外涂料方式制备， 抗紫外涂料由下述重量份数的原料制得：
纳米氧化锌3份、纳米二氧化钛3份、氟碳涂料90份；
一种抗紫外电缆的制作方法，包括以下步骤：
步骤一，抗紫外涂料制备：将纳米氧化锌、纳米二氧化钛与氟 碳涂料按3：3：90的质量份数比混合，置于高速搅拌机内搅拌均匀， 得抗紫外涂料；
步骤二，抗紫外电缆的制备：将抗紫外涂料、氟碳涂料专用固 化剂和氟碳涂料专用稀释液以12：1：5的质量份数比混合均匀后， 采用喷涂的方式涂于电缆表面，风干，即得抗紫外电缆。
将实施例1-6以及氟碳涂料、聚氨酯涂料制成膜，在紫外分光光 度计下检测UBA(315-400nm)和UVB(290-315nm)的透过率。实 验结果如表1所示。
表1
备注：UPF10-19：防护效果一般；UPF20-35：防护效果很好； UPF36-50：防护效果极好。
如表1所示，实施例1-6比氟碳涂料、聚氨酯涂料的紫外防护效 果好，实施例1-3比实施例4-6的紫外防护效果和抗老化性能好，这 说明添加了改性纳米氧化锌和改性纳米二氧化钛的电缆涂料比单一 电缆涂料的紫外防护效果和抗老化性能好；添加了改性纳米氧化锌 和改性纳米二氧化钛的电缆涂料比只添加其中一种改性纳米粒子的 电缆涂料的紫外防护效果和抗老化性能好；添加了改性纳米氧化锌 和改性纳米二氧化钛的电缆涂料比添加未改性的纳米氧化锌和纳米 二氧化钛的电缆涂料的紫外防护效果和抗老化性能好。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非 限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普 通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同 替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发 明的权利要求范围中。

Claims (8)

1.一种抗紫外电缆，其特征在于，在电缆外层喷涂抗紫外涂料，所述抗紫外涂料由下述重量份数的原料制得：
改性纳米氧化锌2-5份、改性纳米二氧化钛2-5份、电缆涂料80-100份；
所述改性纳米氧化锌的制备方法为：用异丙醇配置质量分数0.1-0.5％的钛酸酯偶联剂稀溶液，搅拌均匀，加入纳米氧化锌，在90℃恒温低速搅拌1-1.5h，过滤，用无水乙醇洗涤数次，置于真空干燥箱60℃干燥后，得改性纳米氧化锌；
所述改性纳米二氧化钛的制备方法为：取纳米二氧化钛溶解于去离子水，加入质量分数0.5％的六偏磷酸钠，经超声分散后，加入60％的乙醇溶液配置的质量分数1-3％的硅烷偶联剂稀溶液，80℃恒温低速搅拌0.5-1h，过滤洗涤，干燥后得改性纳米二氧化钛。
2.根据权利要求1所述的一种抗紫外电缆，其特征在于，所述抗紫外涂料由下述重量份数的原料制得：改性纳米氧化锌3份、改性纳米二氧化钛3份、电缆涂料90份。
3.根据权利要求1所述的一种抗紫外电缆，其特征在于，所述所述硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷或γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中的一种。
4.根据权利要求1所述的一种抗紫外电缆，其特征在于，所述电缆涂料为氟碳涂料或聚氨酯涂料。
5.根据权利要求1所述的一种抗紫外电缆，其特征在于：改性纳米氧化锌中钛酸酯偶联剂与纳米氧化锌的质量比为1：25-30。
6.根据权利要求1所述的一种抗紫外电缆，其特征在于：改性纳米二氧化钛中硅烷偶联剂溶液与纳米二氧化钛的质量比为1：8-12。
7.根据权利要求1所述的一种抗紫外电缆，其特征在于：所述改性纳米氧化锌的粒径为20-60nm，改性纳米二氧化钛的粒径为20-45nm。
8.根据权利要求1或2所述的一种抗紫外电缆的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，抗紫外涂料制备：将改性纳米氧化锌和改性纳米二氧化钛与电缆涂料按2-5：2-5：80-100的质量份数比混合，置于高速搅拌机内搅拌均匀，得抗紫外涂料；
步骤二，抗紫外电缆的制备：将抗紫外涂料、电缆涂料专用固化剂和电缆涂料专用稀释液以10-15：1：3-5的质量份数比混合均匀后，采用喷涂的方式涂于电缆表面，风干，即得抗紫外电缆。
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