CN113897129A - 一种电缆接头防水密封材料 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种电缆接头防水密封材料，属于防水密封技术领域。一种电缆接头防水密封材料，由如下重量份的原料制成：丙烯酸多元醇树脂10‑20重量份，苯乙烯6‑12重量份，聚醚二醇20‑30重量份，1,6‑己二异氰酸酯23‑35重量份，交联剂5‑18重量份，催化剂0.5‑3重量份，填料0.01‑5重量份。本发明电缆接头防水密封材料流平性好，下垂度(N型)≤3mm，流平性(L型)光滑平整，固化后的水汽透过率低，防水效果好；挤出性适中，进一步改善了材料的水汽透过性能；适用于改善现有电缆接头的防水密封问题，用于维护或加强电缆接头处的防水密封性能。

Description

一种电缆接头防水密封材料
技术领域
本发明属于防水密封材料技术领域，具体涉及一种电缆接头防水密封材料。
背景技术
电缆接头又称电缆头。电缆铺设好后，为了使其成为一个连续的线路，各段线必须连接为一个整体，这些连接点就称为电缆接头。电缆线路中间部位的电缆接头称为中间接头，而线路两末端的电缆接头称为终端头。电缆接头是用来锁紧和固定进出线，起到防水防尘防震动的作用。
电力电缆中间接头长期运行后的主要缺陷类型包括羊角开裂、接头进水、铝护套腐蚀，其中进水可能引起接头周边铝护套腐蚀，引起绝缘发热，进一步劣化电缆运行可靠性；密封不严会致使外部水汽潮气通过附属设备与电缆之间的缝隙处浸入电缆内部，最终引起“水树枝”、“电化学腐蚀”等问题；电缆在水中长期浸泡，特别是在一些自然地理环境恶劣、高山湖泊密集的地区铺设电缆线时，受地理地质因素的影响，将直接导致电缆遭到破坏。
关于防水材料，在现有技术中，如公开号为CN112694796A的专利文献提供了一种复合防水涂料，包括液料和粉料，所述液料和粉料的质量比为1：(1-1.5)；按重量份计，所述液料包括苯丙乳液30-50份、纳米硅丙乳液10-20份、环氧改性有机硅树脂乳液5-10份、分散剂0.5-1份、有机硅消泡剂0.4-0.8份、成膜助剂0.4-0.6份、增稠剂0.4-0.6份、去离子水20-30份；按重量份计，所述粉料包括白水泥30-50份、偏硅酸钠10-20份、重质碳酸钙10-20份。该涂料在阳光暴晒或盐冻环境下涂料与混凝土之间的稳定性好，且潮湿基面粘结强度和断裂伸长率高。再如，公开号为CN112375536A的专利文献提供一种防水弹性密封材料，包括：液态聚硫橡胶，其数均分子量为1000～7500，交联度为0～2；交联剂为活性二氧化锰；液态聚硫橡胶与交联剂的重量比例为6～14：1；所述液态聚硫橡胶占防水弹性密封材料总重量的25～60％，所述交联剂占防水弹性密封材料总重量的 2～5％。该嵌缝防水密封材料在长期浸水工况下，与混凝土粘接的力学性能保持率高；适合于改善现有嵌缝密封弹性材料因长期浸水工况下粘接强度衰减大导致工程需频繁维护的情况，以改善防水工程的质量，包括隧道、桥梁、道路、污水处理池、渠道等。上述防水材料均用于混凝土的粘结，在电缆接头的防水密封应用中效果不佳。因此，非常有必要改进防水材料以使其更好地应用于电缆接头的防水密封，提高电缆的整体性能。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种电缆接头防水密封材料，以提高电缆接头的防水性能。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种电缆接头防水密封材料，包括如下重量份的原料：
Figure BDA0003376787750000021
优选地，所述1,6-己二异氰酸酯中异氰酸酯基团的含量≥49.7％。
优选地，所述交联剂选自三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯或季戊四醇三烯丙基醚。
优选地，所述催化剂选自二月桂酸二辛基锡、对甲苯磺酸和二乙酸二丁基锡的一种以上。更优选地，所述催化剂为对甲苯磺酸。采用对甲苯磺酸比有机锡类催化剂的环保型更佳，同时可以缩短反应时间，更好地提高产品的防水性能。
优选地，所述填料选自纳米碳酸钙、重钙、气相二氧化硅和空心玻璃微珠的一种以上。更优选地，填料选自纳米碳酸钙和空心玻璃微珠的一种以上；进一步优选为纳米碳酸钙和空心玻璃微珠的组合物，二者的重量比为1：(1-3)；上述填料的合理搭配与使用可增强材料的挤出性及使用耐久性，对防水性能的提高也具有较为明显的促进作用。
优选地，所述电缆接头防水密封材料还包括：其它助剂，所述其它助剂选自消泡剂、流平剂和分散剂的一种以上；
其中，消泡剂选自聚醚消泡剂和聚醚改性聚硅氧烷消泡剂的一种；
流平剂选自有机硅类流平剂或丙烯酸酯类流平剂；优选地，流平剂选用丙烯酸酯类流平剂，该类流平剂与本体系相容性适中，不仅可以推动材料的流动性，还不会影响材料的层间粘合力，还有破乳的作用；
分散剂选自聚乙二醇200或400；
优选地，所述其它助剂的重量份为0.01-3重量份。其它助剂的使用能够改善材料的加工性能，使其具有更佳的防水效果。
优选地，所述电缆接头防水密封材料，由如下重量份的原料制成：
Figure BDA0003376787750000031
优选地，所述电缆接头防水密封材料，由如下重量份的原料制成：
Figure BDA0003376787750000041
其中：所述填料为纳米碳酸钙和空心玻璃微珠的混合物，所述纳米碳酸钙与空心玻璃微珠的重量比为1：(1.5-2)；所述空心玻璃微珠的粒径为 30-50μm。
所述其它助剂为丙烯酸酯类流平剂和聚乙二醇200，所述丙烯酸酯类流平剂与聚乙二醇的重量比为1：(0.1-0.5)。
优选地，所述电缆接头防水密封材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：提供上述原料，将聚醚二醇、1,6-己二异氰酸酯、交联剂和部分催化剂混合，加热至35-40℃，慢速搅拌40-50min，得到第一混合物；
S2：保持温度不变，在所述第一混合物中依次加入丙烯酸多元醇树脂和苯乙烯，搅拌30-40min，得到第二混合物；
S3：保持温度不变，在所述第二混合物中加入余量催化剂、填料和其它助剂，快速搅拌10-30min，静置冷却，得到产物；
所述部分催化剂和余量催化剂的重量比为1：(3-4)。
本发明在第一混合物的制备中使用部分催化剂可以使反应在更低的温度下进行，条件更为温和，同时所得第一混合物与S2加入的丙烯酸多元醇树脂和苯乙烯具有较好的容和效果，最后加入余量催化剂和其它助剂，不仅能够改善第二混合物与填料的界面结合能力，而且能够明显提高体系的整体性能。上述步骤作为一个有序的整体对材料的制备及其性能的提高具有关键的作用，不可调换。
优选地，步骤S1的搅拌转速为200-250rpm，步骤S2的搅拌转速为 200-300rpm，步骤S3的搅拌转速为800-1200rpm。
本发明电缆接头防水密封材料属于聚氨酯类密封材料，以三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯或季戊四醇三烯丙基醚作为交联剂，保证了体系中原料的交联活性，提高了材料性能的可靠性；并在体系中加入了适量的苯乙烯，改善体系的整体性能及加工性能，在保证与电缆粘结性能的基础上，改善了材料的流动性和挤出性；采用合适的填料或其组成，使材料具有较佳的挤出性，改善其水汽透过性能，提高防水性；采用二月桂酸二辛基锡、对甲苯磺酸、二乙酸二丁基锡或其组合作为催化剂，并在工艺中优选加入时机，使催化剂不仅起到了缩短反应时间，提高经济性的目的，还能够提高材料的防水性能，改善了材料对电缆的粘结性。
本发明电缆接头防水密封材料流平性好，下垂度(N型)≤3mm，流平性(L型)光滑平整，固化后的水汽透过率低，防水效果好；挤出性适中，进一步改善了材料的水汽透过性能；适用于改善现有电缆接头的防水密封问题，用于维护或加强电缆接头处的防水密封性能。
附图说明
图1电缆接头密封结构示意图；
其中，1-电缆；2-接头；3-壳体；4-防水密封材料。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步清楚阐述本发明的内容，但本发明的保护内容不仅仅局限于下面的实施例。在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。
如无特别说明，本发明所用原料均为市售或通过现有方法制备得到。
所述及的1,6-己二异氰酸酯中异氰酸酯基团的含量≥49.7％；
空心玻璃微珠的粒径为30-50μm。
实施例1
提供表1所示原料，将聚醚二醇、1,6-己二异氰酸酯、交联剂和部分催化剂混合，加热至35℃，200rpm搅拌50min，得到第一混合物；保持温度不变，在所述第一混合物中依次加入丙烯酸多元醇树脂和苯乙烯，230rpm 搅拌30min，得到第二混合物；保持温度不变，在所述第二混合物中加入余量催化剂、填料和其它助剂，1200rpm搅拌10min，静置冷却，得到产物；
所述部分催化剂和余量催化剂的重量比为1：3。
实施例2
提供表1所示原料，将聚醚二醇、1,6-己二异氰酸酯、交联剂和部分催化剂混合，加热至36℃，210rpm搅拌48min，得到第一混合物；保持温度不变，在所述第一混合物中依次加入丙烯酸多元醇树脂和苯乙烯，250rpm 搅拌32min，得到第二混合物；保持温度不变，在所述第二混合物中加入余量催化剂、填料和其它助剂，1100rpm搅拌15min，静置冷却，得到产物；
所述部分催化剂和余量催化剂的重量比为1：3.2。
实施例3
提供表1所示原料，将聚醚二醇、1,6-己二异氰酸酯、交联剂和部分催化剂混合，加热至37℃，200rpm搅拌45min，得到第一混合物；保持温度不变，在所述第一混合物中依次加入丙烯酸多元醇树脂和苯乙烯，200rpm 搅拌35min，得到第二混合物；保持温度不变，在所述第二混合物中加入余量催化剂、填料和其它助剂，1000rpm搅拌20min，静置冷却，得到产物；
所述部分催化剂和余量催化剂的重量比为1：3.5。
实施例4
提供表1所示原料，将聚醚二醇、1,6-己二异氰酸酯、交联剂和部分催化剂混合，加热至38℃，230rpm搅拌43min，得到第一混合物；保持温度不变，在所述第一混合物中依次加入丙烯酸多元醇树脂和苯乙烯，280rpm 搅拌38min，得到第二混合物；保持温度不变，在所述第二混合物中加入余量催化剂、填料和其它助剂，900rpm搅拌25min，静置冷却，得到产物；
所述部分催化剂和余量催化剂的重量比为1：4。
实施例5
提供表1所示原料，将聚醚二醇、1,6-己二异氰酸酯、交联剂和部分催化剂混合，加热至40℃，250rpm搅拌40min，得到第一混合物；保持温度不变，在所述第一混合物中依次加入丙烯酸多元醇树脂和苯乙烯，300rpm 搅拌40min，得到第二混合物；保持温度不变，在所述第二混合物中加入余量催化剂、填料和其它助剂，800rpm搅拌30min，静置冷却，得到产物；
所述部分催化剂和余量催化剂的重量比为1：3.5。
实施例6
本实施例制备方法同实施例1，各原料的重量份组成参见表1。
实施例7
本实施例制备方法同实施例2，各原料的重量份组成参见表1。
实施例8
本实施例制备方法同实施例3，各原料的重量份组成参见表1。
表1实施例1-实施例8中各原料的重量份组成
Figure BDA0003376787750000081
其中，实施例1中消泡剂为聚醚消泡剂，流平剂为毕克BYK331有机硅表面助剂，分散剂为聚乙二醇200；
实施例2中消泡剂为聚醚改性聚硅氧烷消泡剂，流平剂为有机硅流平剂ZH-5002，分散剂为聚乙二醇200；
实施例3中流平剂为海名斯德谦839丙烯酸酯流平剂，分散剂为聚乙二醇400；
实施例4中流平剂为丙烯酸酯类流平剂BMC-1077，分散剂为聚乙二醇 200；
实施例5和实施例6中流平剂为839丙烯酸酯流平剂，分散剂为聚乙二醇200；
实施例7中消泡剂为聚醚改性聚硅氧烷消泡剂，分散剂为聚乙二醇400；
实施例8中消泡剂为聚醚消泡剂，流平剂为有机硅流平剂ZH-5002。
对比例1
本对比例制备方法同实施例1，各原料的重量份组成参见表2。
对比例2
本对比例制备方法同实施例5，各原料的重量份组成参见表2。
对比例3
本对比例制备方法同实施例2，各原料的重量份组成参见表2。
对比例4
本对比例制备方法同实施例3，各原料的重量份组成参见表2。
对比例5
提供表2所示原料，将聚醚二醇、1,6-己二异氰酸酯和交联剂混合，加热至40℃，250rpm搅拌40min，得到第一混合物；保持温度不变，在所述第一混合物中依次加入丙烯酸多元醇树脂、苯乙烯、催化剂、填料和其它助剂，500rpm搅拌90min，静置冷却，得到产物。
本对比例所用原料组成与实施例5相同，不再赘述。
表2对比例1-对比例4中各原料的重量份组成
Figure BDA0003376787750000101
测试例：
1、依据JC/T482和ASTM-E96对所得密封胶的性能进行检测，结果见表3：
表3实施例1-6和对比例1-5的性能测试结果
Figure BDA0003376787750000102
由以上测试结果可以看出，对比例1-5中原料、或含量、或工艺步骤改变，导致所得密封胶的防水性不能满足技术指标要求；而本发明实施例1-6 的密封胶的防水性能则明显提升，满足技术指标要求，加工性满足要求。
2、为验证本发明防水材料对电缆防水的适应性，参阅图1，在现有电缆接头2基础上加装壳体3，并在壳体3与电缆1之间涂覆防水密封材料4；
按国家标准GB/T18890.1-2015附录G的要求，先将产品置于水下1米，经过20个浸水冷热循环，随后进行标准规定的电气试验，最后解剖已通过电气试验的接头，实验发现电缆接头及其内部无水分进入或腐蚀的迹象，表明本发明防水密封材料适用于电缆接头的防水密封。
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，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种电缆接头防水密封材料，包括如下重量份的原料：
Figure FDA0003376787740000011
2.如权利要求1所述的一种电缆接头防水密封材料，其特征在于：所述1,6-己二异氰酸酯中异氰酸酯基团的含量≥49.7％。
3.如权利要求2所述的一种电缆接头防水密封材料，其特征在于：所述交联剂选自三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯或季戊四醇三烯丙基醚。
4.如权利要求3所述的一种电缆接头防水密封材料，其特征在于：所述催化剂选自二月桂酸二辛基锡、对甲苯磺酸和二乙酸二丁基锡的一种以上。
5.如权利要求4所述的一种电缆接头防水密封材料，其特征在于：所述填料选自纳米碳酸钙、重钙、气相二氧化硅和空心玻璃微珠的一种以上；优选为纳米碳酸钙和空心玻璃微珠的组合物，二者的重量比为1：(1-3)。
6.如权利要求5所述的一种电缆接头防水密封材料，其特征在于：还包括：其它助剂，所述其它助剂选自消泡剂、流平剂和分散剂的一种以上；
其中，消泡剂选自聚醚消泡剂和聚醚改性聚硅氧烷消泡剂的一种；
流平剂选自有机硅类流平剂或丙烯酸酯类流平剂；
分散剂选自聚乙二醇200或400。
7.如权利要求6所述的一种电缆接头防水密封材料，其特征在于：所述其它助剂的重量份为0.01-3重量份。
8.如权利要求7所述的一种电缆接头防水密封材料，其特征在于：由如下重量份的原料制成：
Figure FDA0003376787740000021
9.如权利要求8所述的一种电缆接头防水密封材料，其特征在于：由如下重量份的原料制成：
Figure FDA0003376787740000022
其中：所述填料为纳米碳酸钙和空心玻璃微珠的混合物，所述纳米碳酸钙与空心玻璃微珠的重量比为1：(1.5-2)；所述空心玻璃微珠的粒径为30-50μm。
所述其它助剂为丙烯酸酯类流平剂和聚乙二醇200，所述丙烯酸酯类流平剂与聚乙二醇的重量比为1：(0.1-0.5)。
10.如权利要求1-9任一项所述的一种电缆接头防水密封材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：提供上述原料，将聚醚二醇、1,6-己二异氰酸酯、交联剂和部分催化剂混合，加热至35-40℃，慢速搅拌40-50min，得到第一混合物；
S2：保持温度不变，在所述第一混合物中依次加入丙烯酸多元醇树脂和苯乙烯，搅拌30-40min，得到第二混合物；
S3：保持温度不变，在所述第二混合物中加入余量催化剂、填料和其它助剂，快速搅拌10-30min，静置冷却，得到产物；
所述部分催化剂和余量催化剂的重量比为1：(3-4)；
优选地，步骤S1的搅拌转速为200-250rpm，步骤S2的搅拌转速为200-300rpm，步骤S3的搅拌转速为800-1200rpm。
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