本發(fā)明涉及帶電作業(yè)用防潮桑蠶絲絕緣繩及其制備方法；屬于帶電作業(yè)用絕緣繩索開發(fā)與制備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，我國(guó)帶電作業(yè)使用的普通桑蠶絲絕緣繩容易受潮，在相對(duì)濕度大于85％以上時(shí)就不能正常使用，儲(chǔ)存保管必須置于干燥房中，而在運(yùn)輸途中及使用過程中受潮，會(huì)造成中途無法作業(yè)，必須經(jīng)烘箱烘干后才能繼續(xù)使用；如果在帶電作業(yè)過程中,突遇陰雨天氣，絕緣繩無法及時(shí)安全拆撤,則對(duì)電氣設(shè)備會(huì)造成極大的危害和損失，并且直接威脅電力設(shè)備和人身安全，這是長(zhǎng)期困擾帶電作業(yè)行業(yè)的難題。
其中采用全氟辛酸類防水劑(簡(jiǎn)稱碳8防水劑)對(duì)蠶絲表面處理，能起到較好效果，相關(guān)產(chǎn)品的發(fā)明我們也申請(qǐng)了中國(guó)專利(申請(qǐng)?zhí)枺篊N 02104814.2)，但由于近年發(fā)現(xiàn)碳8防水劑會(huì)對(duì)環(huán)境排放PFOS(perfluorooctanesulphonate：是全氟辛烷磺酸鹽的英文縮寫)和PFOA(Perfluorooctanoic Acid：是全氟辛酸銨的英文縮寫)，PFOS和PFOA已被國(guó)際相關(guān)組織確認(rèn)具有環(huán)境危害和生物毒性，且無法在排放前快速降解處理，所以碳8防水劑在2015年12月31日后將全球停產(chǎn)。
防水如果將氟碳化合物C8側(cè)鏈長(zhǎng)度減少到C6或C4，就可避免相關(guān)的PFOA和PFOS問題，短鏈氟化工業(yè)的副產(chǎn)物，如全氟己酸(PFHxA)、全氟丁基磺酸鹽(PFBS)的毒性和生物蓄積性均很低，且可在排放前快速降解處理。但與C8氟碳化合物相比，減少全氟烷基鏈長(zhǎng)度會(huì)使得防水效果明顯變差，也使得防潮絕緣繩的性能無法符合GB/T 13035-2003《帶電作業(yè)用絕緣繩索》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，本發(fā)明主要為了解決這個(gè)問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種防潮性能比現(xiàn)有技術(shù)有較大提高，保管和運(yùn)輸更省心，使用更安全，并且在高濕度環(huán)境下，可以使用的帶電作業(yè)絕緣繩。
本發(fā)明帶電作業(yè)用防潮桑蠶絲絕緣繩；包括染色芯材、均勻包覆在染色芯材上的過渡層以及均勻包覆在過渡層上的防水劑層組成；所述染色芯材為染成黃色的桑蠶絲線；所述過渡層以偶聯(lián)劑與水性聚氨酯和/或聚丙烯酸酯為原料，在80-100℃反應(yīng)得到；所述偶聯(lián)劑的通式為YSiX3，其中Y為非水解基團(tuán)、X為可水解基團(tuán)；所述聚丙烯酸酯的通式為其中R基團(tuán)上碳原子個(gè)數(shù)大于等于8；所述防水劑為全氟六碳防水劑和/或全氟四碳防水劑。
本發(fā)明帶電作業(yè)用防潮桑蠶絲絕緣繩；所述水性聚氨酯優(yōu)選為A，所述A的結(jié)構(gòu)式為其中R1、R2優(yōu)選為烷基。
本發(fā)明帶電作業(yè)用防潮桑蠶絲絕緣繩；所述全氟六碳防水劑為全氟己酸；所述全氟四碳防水劑為全氟丁基磺酸和/或全氟丁基磺酸鹽。
本發(fā)明帶電作業(yè)用防潮桑蠶絲絕緣繩；所述過渡層的質(zhì)量為染色芯材質(zhì)量的1％-20％；優(yōu)選為5-15％、進(jìn)一步優(yōu)選為5-8％。。
本發(fā)明帶電作業(yè)用防潮桑蠶絲絕緣繩；按質(zhì)量比，水性聚氨酯和/或聚丙烯酸酯：偶聯(lián)劑＝1:1-1:20混合均勻后，在80-100℃反應(yīng)得到所述過渡層。
本發(fā)明帶電作業(yè)用防潮桑蠶絲絕緣繩；防水劑層的質(zhì)量為染色芯材質(zhì)量的1％-20％；優(yōu)選為5-15％、進(jìn)一步優(yōu)選為10-12％；。
本發(fā)明帶電作業(yè)用防潮桑蠶絲絕緣繩；所述偶聯(lián)劑的通式為YSiX3，其中Y為非水解基團(tuán)，所述非水解基團(tuán)包括鏈烯基(主要為乙烯基)，以及末端帶有Cl、NH2、SH、環(huán)氧、N3、(甲基)丙烯酰氧基、異氰酸酯基等官能團(tuán)的烴基；
X為可水解基團(tuán)；所述可水解基團(tuán)包括-Cl,-OMe,-OEt,-OC2H4OCH3,-OSiMe3,及-OAc等。
本發(fā)明帶電作業(yè)用防潮桑蠶絲絕緣繩的制備方法，包括下述步驟：
步驟一
桑蠶長(zhǎng)絲經(jīng)并絲、加捻制成線，浸漬酸性染料染色后加工成桔黃色，得到染色芯材；步驟二
將步驟一所得染色芯材置于液體B中，在80-100℃浸漬0.5-1小時(shí)后，得到帶有過渡層的染色芯材；所述液體B由偶聯(lián)劑與水性聚氨酯和/或聚丙烯酸酯組成；所述偶聯(lián)劑的通式為YSiX3，其中Y為非水解基團(tuán)、X為可水解基團(tuán)；所述聚丙烯酸酯的通式為其中R基團(tuán)上碳原子個(gè)數(shù)大于等于8；
步驟三
將步驟二所的帶有過渡層的染色芯材置于防水劑中浸漬至少0.5-1小時(shí)后，在100-150℃焙烘，最后制成繩索；得到所述帶電作業(yè)用防潮桑蠶絲絕緣繩；所述防水劑為全氟六碳防水劑和/或全氟四碳防水劑。
本發(fā)明帶電作業(yè)用防潮桑蠶絲絕緣繩的制備方法，步驟一中所用酸性染料是通過冰醋酸、檸檬酸、蘋果酸、單寧酸等酸中的至少一種來調(diào)整酸度的。
本發(fā)明帶電作業(yè)用防潮桑蠶絲絕緣繩的制備方法，步驟一中所用酸性染料選自酸性普拉黃GN、酸性普拉紅B等普通酸性染料中的一種；其用量為所用桑蠶長(zhǎng)絲質(zhì)量的1％-2％。為了便于工業(yè)化應(yīng)用，一般采用絞紗染色機(jī)進(jìn)行染色；采用絞紗染色機(jī)進(jìn)行染色時(shí)，控制浴比為1:10-1:30。
本發(fā)明帶電作業(yè)用防潮桑蠶絲絕緣繩的制備方法，步驟二中，水性聚氨酯和/或聚丙烯酸酯的粒度為5-200納米。
本發(fā)明帶電作業(yè)用防潮桑蠶絲絕緣繩的制備方法，步驟二中，按質(zhì)量比，水性聚氨酯和/或聚丙烯酸酯：偶聯(lián)劑＝1:1-1:20混合均勻后，得到液體B。
為了防止水性聚氨酯和/或聚丙烯酸酯團(tuán)聚以及均勻分布，在工業(yè)化應(yīng)用時(shí)也采用絞紗染色機(jī)進(jìn)行過渡層的浸漬涂覆操作；采用絞紗染色機(jī)進(jìn)行過渡層的浸漬涂覆操作時(shí)，控制水性聚氨酯和/或聚丙烯酸酯與偶聯(lián)劑的總質(zhì)量為步驟一所用桑蠶長(zhǎng)絲質(zhì)量的1％-20％。為了進(jìn)步提升涂覆效果，控制浴比為1:10-1:30。
所述聚丙烯酸酯的R基團(tuán)上碳原子個(gè)數(shù)優(yōu)選為8-12。
所述聚丙烯酸酯的聚合度為的平均分子量為1-8萬、優(yōu)選為3-5萬。
所述全氟六碳防水劑優(yōu)選為為全氟己酸(PFHxA)。
所述全氟四碳防水劑優(yōu)選為全氟丁基磺酸鹽(PFBS)。
本發(fā)明帶電作業(yè)用防潮桑蠶絲絕緣繩的制備方法，所用防水劑的質(zhì)量為步驟一所用桑蠶長(zhǎng)絲質(zhì)量的1％-20％；優(yōu)選為5-15％、進(jìn)一步優(yōu)選為10-12％。
本發(fā)明帶電作業(yè)用防潮桑蠶絲絕緣繩的制備方法，在100-150℃焙烘5-10分鐘。
原理和優(yōu)勢(shì)
含氟碳8防水劑處理后的纖維，氟碳鏈直立指向空氣側(cè)，使水分子無法接近纖維，但防水劑從碳8長(zhǎng)鏈降到碳6以下，會(huì)使全氟鏈段倒伏，也使水分子較易接近纖維，從而嚴(yán)重影響防水效果，本發(fā)明通過對(duì)纖維表面的陰離子化覆膜、遮蓋，使陽(yáng)離子防水劑不易錯(cuò)位，同時(shí)通過表面堆積較多的分子進(jìn)行空間擠壓，使碳6以下防水劑分子不產(chǎn)生倒伏現(xiàn)象，從而大大提高了防水性能。
本發(fā)明大大簡(jiǎn)化制備工藝，縮短制備流程。其所設(shè)計(jì)和制成的帶電作業(yè)用防潮絕緣繩，其主要技術(shù)指標(biāo)符合GB/T 13035-2003《帶電作業(yè)用絕緣繩索》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，尤其在耐漂洗性能和耐拉伸性能上，其防潮絕緣性能大大優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)，解決了帶電作業(yè)行業(yè)中長(zhǎng)期不能解決的難題。
附圖說明
附圖1為本發(fā)明的工藝流程圖。
圖中：1、染色 2、浸漬涂覆溶液B 3、防水處理 4、焙烘 5、制成繩索成品
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1：
步驟一
桑蠶長(zhǎng)絲經(jīng)并絲、加捻制成線，浸漬酸性染料染色后加工成桔黃色，得到染色芯材；所用酸為單寧酸2g/L,酸性染料為酸性普拉黃GN、酸性普拉紅B等普通酸性染料中的一種；其用量為所用桑蠶長(zhǎng)絲質(zhì)量的1％-2％。為了便于工業(yè)化應(yīng)用，一般采用絞紗染色機(jī)進(jìn)行染色；采用絞紗染色機(jī)進(jìn)行染色時(shí)，控制浴比為1:10
步驟二
按質(zhì)量比，水性聚氨酯和/或聚丙烯酸酯：偶聯(lián)劑＝1:1-1:20混合均勻后，得到液體B；
將步驟一所得染色芯材置于液體B中，在80-100℃浸漬0.5小時(shí)后，得到帶有過渡層的染色芯材；所述液體B由偶聯(lián)劑與水性聚氨酯和/或聚丙烯酸酯組成；所述偶聯(lián)劑的通式為YSiX3，其中Y為氨基、X為甲氧基(-OCH3)；所述聚丙烯酸酯的通式為其中R基團(tuán)上碳原子個(gè)數(shù)為8，平均分子量為3-5萬；所述水性聚氨酯以及聚丙烯酸酯的粒度為50-60納米；
為了防止水性聚氨酯和/或聚丙烯酸酯團(tuán)聚以及均勻分布，本實(shí)施例中采用絞紗染色機(jī)進(jìn)行過渡層的浸漬涂覆操作；采用絞紗染色機(jī)進(jìn)行過渡層的浸漬涂覆操作時(shí)，控制水性聚氨酯和/或聚丙烯酸酯與偶聯(lián)劑的總質(zhì)量為步驟一所用桑蠶長(zhǎng)絲質(zhì)量的5％。為了進(jìn)步提升涂覆效果，控制浴比為1:10。
步驟三
將步驟二所的帶有過渡層的染色芯材置于防水劑中浸漬0.5小時(shí)后，在135℃焙烘10分鐘，最后制成繩索；得到所述帶電作業(yè)用防潮桑蠶絲絕緣繩；所述防水劑為全氟己酸。所用防水劑的質(zhì)量為步驟一所用桑蠶長(zhǎng)絲質(zhì)量的10％。所得成品，水下15-20厘米處浸泡15分鐘后吸濕率的檢測(cè)結(jié)果見表1.
對(duì)比例1
其他條件與實(shí)施例1完全一致，省去了步驟二；所得成品水下15-20厘米處浸泡15分鐘后吸濕率的檢測(cè)結(jié)果見表1。
表1