一种电缆用膨胀阻水无纺布及其制备方法和应用与流程

本发明涉及阻水材料，具体地，涉及一种电缆用膨胀阻水无纺布及其制备方法和应用。

背景技术：

1、随着时代的发展，用于供电的电缆被越来越多的用于各种潮湿的环境中，在这些环境下，水分的侵蚀会引起电缆外包的老化、破裂，因此具有吸水阻水功能的电缆外包无纺布的开发势在必行。现在多采用高吸水树脂为主要成份的阻水粉(聚丙烯酸钠、聚乙烯醇、羧甲基纤维素等)涂覆于聚酯、玻璃纤维等纤维上，制成阻水纱，从而当水气侵入时，可快速吸水、膨胀形成凝胶，阻塞所有可能存在的渗水通道，从而提供完全可靠的密封防水性能。如专利cn111172760a公开了一种高膨胀率阻水纱及其生产工艺，阻水纱包括纤维、纤维表面形成的粘合剂层及粘合层表面的超吸水树脂层，超吸水树脂层是后交联吸水树脂溶液、聚乙二醇及去离子水的混合溶液在粘合剂层上干燥后形成。

2、纤维表面的涂层材料的强度随着胶黏剂含量增加而提高，而涂层材料的吸水膨胀性能受高吸水树脂含量的影响。胶黏剂含量较高时涂层材料的强度较高，但形成的致密表面包裹住高吸水树脂，容易抑制涂层的膨胀性能，导致初期吸水倍率降低，造成指标不合格，达不到对电缆和光缆的保护效果。为确保初期吸水倍率，阻水纱配方中胶黏剂含量通常偏低，则阻水纱涂层中高吸水树脂部分暴露于空气中，造成阻水纱使用过程中容易吸潮发粘、掉粉等不良现象，后续生产使用过程中需要对环境湿度进行控制，无疑推高了生产成本。而且因为胶黏剂含量偏低，导致吸水组分和基体结合性不好，各个区域的阻水能力差异较大。此外，目前使用的吸水树脂层存在凝水量小的问题，导致电缆使用寿命较短。

技术实现思路

1、针对上述阻水纱因胶黏剂含量偏低存在的诸多问题以及凝水量小的问题，本发明提供了一种电缆用膨胀阻水无纺布及其制备方法和应用，该阻水无纺布采用具有高吸水性的纤维素海绵，不仅具有高凝水量，还可以作为吸水树脂的封层，减少粘合剂的用量，避免吸水树脂暴露掉粉。

2、为了实现上述目的，本发明一方面提供一种电缆用膨胀阻水无纺布的制备方法，其包括如下步骤：

3、s1、将微晶纤维素溶解在碱性溶液中，然后加入成孔剂，冷冻干燥后制得纤维素海绵，再压缩定型，厚度控制在3mm以下；

4、s2、采用氨纶短纤维和涤纶短纤维进行混纺，将其梳理后采用针刺成型，得到氨纶-涤纶无纺布；

5、s3、在制得的氨纶-涤纶无纺布表面涂覆吸水树脂粉，然后将压缩定型的纤维素海绵用针刺法固定在氨纶-涤纶无纺布涂覆吸水树脂粉的一面，形成纤维素海绵层；

6、s4、将涂有粘合剂的盖层无纺布覆盖在纤维素海绵层上，经热压得到吸水膨胀无纺布。

7、上述技术方案中，以吸水树脂粉和纤维素海绵作为吸水料，兼具了吸水和阻水功能，既可以吸收水分，又可以通过膨胀阻断后续水分的进入。纤维素海绵内的氢键与无纺布氨纶纤维内的氢键相互作用，有效提高了吸水料和无纺布基体的结合强度。纤维素海绵的膨胀倍数和存水效果好，不仅自身具有阻水效果，还为吸水树脂粉的膨胀提供良好湿度环境，进而提升阻水无纺布的阻水性能，且使用寿命长。

8、优选地，步骤s1中，所述碱性溶液为尿素与氢氧化钠的混合溶液或尿素与氢氧化钾的混合溶液，混合溶液中尿素的浓80~100g/l，氢氧化钠或氢氧化钾的浓度是100~120g/l。

9、碱性溶液的作用是使纤维素溶解，机理是：碱液中碱金属离子的水合离子半径很小，较容易进入纤维素，打开氢键，破坏相互之间存在的作用力，使得纤维素溶于碱液

10、优选地，步骤s1中，所述成孔剂为无水硫酸钠、无水氯化钙、无水氯化镁或聚乙烯醇，粒径为0.125~0.18mm，相较于100g微晶纤维素，其添加量是120~140g。

11、成孔剂的作用是占据一定的体积形成孔隙，经过后续的洗涤或溶剂去除，硫酸钠会被去除，留下孔隙。

12、优选地，步骤s2中，氨纶和涤纶短纤维长度为12~15cm，梳理速度为10~30m/min。

13、优选地，步骤s2中，所述氨纶-涤纶无纺布的厚度为1.2~2.0mm，克重为25~30g/㎡。

14、优选地，步骤s3中，所述吸水树脂粉为丙烯酸甲酯和醋酸乙烯酯的共聚物，配比是（2~3）：1，用量是40~50g/㎡。

15、丙烯酸甲酯和醋酸乙烯酯的共聚物相较于其他吸水树脂的优势是：

16、（1）优良的机械性能：共聚物通常具有较好的韧性和强度，能够承受较大的外力而不易破裂，适用于需要承受机械应力的应用。

17、（2）优异的耐候性：该共聚物对紫外线和环境因素的抵抗力较强，能够在户外环境中保持稳定性，适用于户外应用。

18、（3）良好的吸水性：相较于其他树脂，丙烯酸甲酯和醋酸乙烯酯的共聚物在吸水性方面表现良好，能够有效吸收水分，适用于水凝胶和吸水材料。

19、优选地，步骤s3中，所述粘合剂为醋丙乳胶或苯丙乳胶，用量是20~30g/㎡。

20、具体地，步骤s4中，所述热压的条件为70~80℃，20~30mpa，20~30min，环境湿度≤30%。

21、本发明第二方面提供上述的制备方法制得的膨胀阻水无纺布。

22、本发明第三方面提供上述的膨胀阻水无纺布在电缆制备中的应用。

23、通过上述技术方案，本发明实现了以下有益效果：

24、本发明以吸水树脂粉和纤维素海绵作为吸水料，兼具了吸水和阻水功能，既可以吸收水分，又可以通过膨胀阻断后续水分的进入。纤维素海绵内的氢键与无纺布氨纶纤维内的氢键相互作用，有效提高了吸水料和无纺布基体的结合强度。纤维素海绵的膨胀倍数和存水效果好，不仅自身具有阻水效果，还为吸水树脂粉的膨胀提供良好湿度环境，进而提升阻水无纺布的阻水性能，且使用寿命长。

1.一种电缆用膨胀阻水无纺布的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述碱性溶液为尿素与氢氧化钠的混合溶液或尿素与氢氧化钾的混合溶液，混合溶液中尿素的浓80~100g/l，氢氧化钠或氢氧化钾的浓度是100~120g/l。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述成孔剂为无水硫酸钠、无水氯化钙、无水氯化镁或聚乙烯醇，粒径为0.125~0.18mm，相较于100g微晶纤维素，其添加量是120~140g。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤s2中，氨纶和涤纶短纤维长度为12~15cm，梳理速度为10~30m/min。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤s2中，所述氨纶-涤纶无纺布的厚度为1.2~2.0mm，克重为25~30g/㎡。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤s3中，所述吸水树脂粉为丙烯酸甲酯和醋酸乙烯酯的共聚物，配比是（2~3）：1，用量是40~50g/㎡。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤s3中，所述粘合剂为醋丙乳胶或苯丙乳胶，用量是20~30g/㎡。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤s4中，所述热压的条件为70~80℃，20~30mpa，20~30min，环境湿度≤30%。

9.权利要求1至8中任一项所述的制备方法制得的膨胀阻水无纺布。

10.权利要求9所述的膨胀阻水无纺布在电缆制备中的应用。