CN104008809A - 一种用于输电线路的电缆及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于电缆技术领域，公开了一种用于输电线路的电缆，该电缆由电缆导体和包裹在电缆导体上的绝缘材料组成。本发明还公开了该电缆在输电线路中的应用。本发明制备的电缆耐寒耐高温性能较佳，应用地域广泛；受极端温度条件影响较小，拉伸强度、断裂参数以及硬度等性能参数没有明显改变。
Description
技术领域
本发明属于电线电缆领域，具体涉及一种用于输电线路的电缆及其应用。
背景技术
电缆通常是由一根或多根相互绝缘的导体外包绝缘和保护层制成，将电力或信息从一处传输到另一处的导线，广泛应用于电力系统。电缆的型号有很多种，目前应用较为广泛的主要包括：交联聚乙烯绝缘电力电缆、橡套软电缆、煤矿用阻电缆、船用电缆、铝绞线及钢芯铝绞线、聚氯乙烯绝缘控制电缆、聚氯已烯绝缘电线、潜油泵电缆、电梯电缆、铁路信号电缆、计算机专用电缆等。
将电力系统中从降压配电变电站出口到用户端的这一段系统称为输电线路。输电线路中对电缆大多架于两个电线杆之间，而且暴露于室外，因此对电缆的性能要求极高，应该具备较好的机械性能和绝缘阻燃性能。
目前，电缆广泛应用于不同的地域和时空，包括极端温度条件下，在低温雨雪天气里，天气寒冷时，由于湿度高，大量水气凝聚在导线表面造成覆冰，结冰的电线遇冷会收缩，风吹引起震荡，电线有时会因不胜重荷而断裂，即使不断舞动时间过长，也会使导线、塔杆、绝缘子和金具等受到不平衡冲击而疲劳损伤。电缆大多架于两个电线杆之间，而且暴露于室外，一旦损坏，将会对供电系统以及人们安全造成隐患，因此供电部门对电缆的性能要求极高，应该具备较好的耐高温和寒冷性能。因此，如何在极端温度条件下保持较好的性能参数是对电缆材料生产厂家提出的新要求。然而，目前市售的耐高温耐寒冷电缆主要为硅橡胶电缆，该电缆材料具备一定的耐高温耐寒冷性能，但是使用一段时间后，容易断裂，中国发明专利CN201310044263公开了一种碳纤维复合材料电缆线，该电缆材料具备较好的耐高温性能，但是极端寒冷状态下，收缩程度较大，容易发生断裂。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种用于输电线路的电缆，该电缆耐寒耐高温性能较佳，应用地域广泛；受极端温度条件影响较小，拉伸强度、断裂参数以及绝缘性等性能没有明显改变。
为了实现上述目的，本发明通过如下技术方案来完成的：
一种用于输电线路的电缆，由电缆导体和包裹在电缆导体上的绝缘材料组成，其中，所述绝缘材料其由如下重量份的原料制备而成：
双环戊二烯苯酚环氧树脂80-100份、聚丙烯树脂50-60份、γ-氨丙基三乙氧基硅烷20-30份、邻苯二甲酸酐15-20份、α-甲基丙烯酸12-14份、改性高岭土12-14份、改性硅藻土10-12份、二甲氨基乙氧基乙醇8-10份、玻璃纤维6-9份、聚乙二醇5-6份、聚羟基乙酸5-6份、三烯丙基异氰脲酸酯3-4份、氢氧化铝3-4份、三氧化二锑2-3份、碳化钛2-3份以及硅胶粉1-2份。
所述改性高岭土的制备方法为：先用10%（V/V）盐酸浸泡高岭土15min，以没过高岭土为准，200转离心3分钟，收集沉淀，烘干后，研磨成粒径为300-400目的粉末，即得。
所述改性硅藻土的制备方法为：先用10%（V/V）盐酸浸泡硅藻土30min，以没过硅藻土为准，200转离心3分钟，收集沉淀，烘干后，研磨成粒径为300-400目的粉末，即得。
所述玻璃纤维的直径为5-10um，长度为10-15mm，所述氢氧化铝、三氧化二锑以及碳化钛的粒径均控制在300-400目。
所述硅胶粉的粒径为300-400目，孔体积为0.35-0.45mL/g，比表面积为600-800㎡/g；
本发明还公开了上述绝缘材料的制备方法，包括以下步骤：
1）按照重量份称取各原料；
2）将双环戊二烯苯酚环氧树脂80-100份、聚丙烯树脂50-60份、γ-氨丙基三乙氧基硅烷20-30份、邻苯二甲酸酐15-20份、α-甲基丙烯酸12-14份、二甲氨基乙氧基乙醇8-10份、聚羟基乙酸5-6份以及三烯丙基异氰脲酸酯3-4份，混合均匀，加入密炼机，在温度为90℃下混炼5分钟，得到复合物1；
3）将改性高岭土12-14份、改性硅藻土10-12份、玻璃纤维6-9份、聚乙二醇5-6份、氢氧化铝3-4份、三氧化二锑2-3份、碳化钛2-3份以及硅胶粉1-2份，依次投入到搅拌机中，搅拌均匀，然后置于温度为80℃，相对湿度为85％的湿热环境中24小时，得到复合物2；
4）将复合物1和复合物2投入到离心机中，500转/min离心搅拌10分钟，混合均匀后，进入双螺杆挤出机挤压成熔融状态，待混料完全熔融后挤出到注塑机中, 在300℃下注塑成型即得。
本发明对电缆导体没有任何限制，可以是现有技术中常用的用于导电导体，例如镀银铜、铜包铝以及铜包钢等。
本发明取得的有益效果主要包括：
本发明制备的电缆绝缘材料耐寒耐高温性能较佳，应用地域广泛；本发明电缆材料受极端温度条件影响较小，拉伸强度、断裂参数以及绝缘性等性能没有明显改变；本发明通过大量的试验步骤，选择的原料低廉并且配伍合理，制备方法简单可行，适合大规模工业化生产。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请具体实施例，对本发明进行更加清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。
实施例1
一种用于输电线路的电缆，由电缆导体和包裹在电缆导体上的绝缘材料组成，其中，绝缘材料其由如下重量份的原料制备而成：
双环戊二烯苯酚环氧树脂80份、聚丙烯树脂50份、γ-氨丙基三乙氧基硅烷20份、邻苯二甲酸酐15份、α-甲基丙烯酸12份、改性高岭土12份、改性硅藻土10份、二甲氨基乙氧基乙醇8份、玻璃纤维6份、聚乙二醇5份、聚羟基乙酸5份、三烯丙基异氰脲酸酯3份、氢氧化铝3份、三氧化二锑2份、碳化钛2份以及硅胶粉1。上述改性高岭土的制备方法为：先用10%（V/V）盐酸浸泡高岭土15min，以没过高岭土为准，200转离心3分钟，收集沉淀，烘干后，研磨成粒径为300目的粉末，即得。上述改性硅藻土的制备方法为：先用10%（V/V）盐酸浸泡硅藻土30min，以没过硅藻土为准，200转离心3分钟，收集沉淀，烘干后，研磨成粒径为300目的粉末，即得。上述玻璃纤维的直径为5um，长度为10mm，所述氢氧化铝、三氧化二锑以及碳化钛的粒径均控制在300目。上述硅胶粉的粒径为300目，孔体积为0.35mL/g，比表面积为600㎡/g；
上述绝缘材料的制备方法，包括以下步骤：
1）按照重量份称取各原料；
2）将双环戊二烯苯酚环氧树脂、聚丙烯树脂、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、邻苯二甲酸酐、α-甲基丙烯酸、二甲氨基乙氧基乙醇、聚羟基乙酸以及三烯丙基异氰脲酸酯，混合均匀，加入密炼机，在温度为90℃下混炼5分钟，得到复合物1；
3）将改性高岭土、改性硅藻土、玻璃纤维、聚乙二醇、氢氧化铝、三氧化二锑、碳化钛以及硅胶粉，依次投入到搅拌机中，搅拌均匀，然后置于温度为80℃，相对湿度为85％的湿热环境中24小时，得到复合物2；
4）将复合物1和复合物2投入到离心机中，500转/min离心搅拌10分钟，混合均匀后，进入双螺杆挤出机挤压成熔融状态，待混料完全熔融后挤出到注塑机中, 在300℃下注塑成型即得。经检测，制得电缆绝缘材料的厚度为2mm，热变形温度℃为187，水平垂直燃烧等级UL94V-0，抗张强度（N/mm2）为16.1，断裂伸长率（%）479，硬度（A）80，体积电阻率×10-15（Ω·cm）为2.03，氧指数为34。
实施例2
一种用于输电线路的电缆，由电缆导体和包裹在电缆导体上的绝缘材料组成，其中，所述绝缘材料其由如下重量份的原料制备而成：
双环戊二烯苯酚环氧树脂100份、聚丙烯树脂60份、γ-氨丙基三乙氧基硅烷30份、邻苯二甲酸酐20份、α-甲基丙烯酸14份、改性高岭土14份、改性硅藻土12份、二甲氨基乙氧基乙醇10份、玻璃纤维9份、聚乙二醇6份、聚羟基乙酸6份、三烯丙基异氰脲酸酯4份、氢氧化铝4份、三氧化二锑3份、碳化钛3份以及硅胶粉2份。上述改性高岭土的制备方法为：先用10%（V/V）盐酸浸泡高岭土15min，以没过高岭土为准，200转离心3分钟，收集沉淀，烘干后，研磨成粒径为400目的粉末，即得。上述改性硅藻土的制备方法为：先用10%（V/V）盐酸浸泡硅藻土30min，以没过硅藻土为准，200转离心3分钟，收集沉淀，烘干后，研磨成粒径为400目的粉末，即得。上述玻璃纤维的直径为10um，长度为15mm，所述氢氧化铝、三氧化二锑以及碳化钛的粒径均控制在400目。上述硅胶粉的粒径为400目，孔体积为0.45mL/g，比表面积为800㎡/g；
上述绝缘材料的制备方法，包括以下步骤：
1）按照重量份称取各原料；
2）将双环戊二烯苯酚环氧树脂、聚丙烯树脂、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、邻苯二甲酸酐、α-甲基丙烯酸、二甲氨基乙氧基乙醇、聚羟基乙酸以及三烯丙基异氰脲酸酯，混合均匀，加入密炼机，在温度为90℃下混炼5分钟，得到复合物1；
3）将改性高岭土、改性硅藻土、玻璃纤维、聚乙二醇、氢氧化铝、三氧化二锑、碳化钛以及硅胶粉，依次投入到搅拌机中，搅拌均匀，然后置于温度为80℃，相对湿度为85％的湿热环境中24小时，得到复合物2；
4）将复合物1和复合物2投入到离心机中，500转/min离心搅拌10分钟，混合均匀后，进入双螺杆挤出机挤压成熔融状态，待混料完全熔融后挤出到注塑机中, 在300℃下注塑成型即得。经检测，制得电缆绝缘材料的厚度为2mm，热变形温度℃为193，水平垂直燃烧等级UL94V-0，抗张强度（N/mm2）为16.8，断裂伸长率（%）513，硬度（A）83，体积电阻率×10-15（Ω·cm）为2.27，氧指数为33。
实施例3
本发明实施例1和2制备的绝缘材料的性能参数测定：
极端寒冷条件下：选择温度为零下80℃，将电缆材料置于该温度下30天进行测定，检测结果见表1：
表1
| 组别 | 抗张强度保持率（%） | 断裂伸长率保持率（%） | 硬度保持率（%） |
| 实施例1 | 96.4 | 96.3 | 97.2 |
| 实施例2 | 95.9 | 97.5 | 97.6 |
极端高温条件下：选择温度为120℃，将电缆材料置于该温度下30天进行测定，检测结果见表2：
表2
| 组别 | 抗张强度保持率（%） | 断裂伸长保持率（%） | 硬度保持率（%） |
| 实施例1 | 97.4 | 93.7 | 93.1 |
| 实施例2 | 98.2 | 94.3 | 92.8 |
结论：本发明制备的电缆绝缘材料各方面性能较佳，在极端寒冷和高温条件下各方面性能参数变化不大，适合极端条件长期使用。
上面结合具体实施例对本发明进行了示例性的描述，显然本发明的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围内。
Claims (3)
1.一种用于输电线路的电缆，由电缆导体和包裹在电缆导体上的绝缘材料组成，其特征在于，所述绝缘材料其由如下重量份的原料制备而成：
双环戊二烯苯酚环氧树脂80-100份、聚丙烯树脂50-60份、γ-氨丙基三乙氧基硅烷20-30份、邻苯二甲酸酐15-20份、α-甲基丙烯酸12-14份、改性高岭土12-14份、改性硅藻土10-12份、二甲氨基乙氧基乙醇8-10份、玻璃纤维6-9份、聚乙二醇5-6份、聚羟基乙酸5-6份、三烯丙基异氰脲酸酯3-4份、氢氧化铝3-4份、三氧化二锑2-3份、碳化钛2-3份以及硅胶粉1-2份；
所述改性高岭土的制备方法为：先用10%盐酸浸泡高岭土15min， 200转离心3分钟，收集沉淀，烘干后，研磨成粒径为300-400目的粉末，即得；
所述改性硅藻土的制备方法为：先用10%盐酸浸泡硅藻土30min，以没过硅藻土为准，200转离心3分钟，收集沉淀，烘干后，研磨成粒径为300-400目的粉末，即得；
所述玻璃纤维的直径为5-10um，长度为10-15mm；
所述氢氧化铝、三氧化二锑以及碳化钛的粒径均控制在300-400目；
所述硅胶粉的粒径为300-400目，孔体积为0.35-0.45mL/g，比表面积为600-800㎡/g。
2.如权利要求1所述的电缆，其特征在于，所述绝缘材料的制备方法包括以下步骤：
1）按照重量份称取各原料；
2）将双环戊二烯苯酚环氧树脂80-100份、聚丙烯树脂50-60份、γ-氨丙基三乙氧基硅烷20-30份、邻苯二甲酸酐15-20份、α-甲基丙烯酸12-14份、二甲氨基乙氧基乙醇8-10份、聚羟基乙酸5-6份以及三烯丙基异氰脲酸酯3-4份，混合均匀，加入密炼机，在温度为90℃下混炼5分钟，得到复合物1；
3）将改性高岭土12-14份、改性硅藻土10-12份、玻璃纤维6-9份、聚乙二醇5-6份、氢氧化铝3-4份、三氧化二锑2-3份、碳化钛2-3份以及硅胶粉1-2份，依次投入到搅拌机中，搅拌均匀，然后置于温度为80℃，相对湿度为85％的湿热环境中24小时，得到复合物2；
4）将复合物1和复合物2投入到离心机中，500转/min离心搅拌10分钟，混合均匀后，进入双螺杆挤出机挤压成熔融状态，待混料完全熔融后挤出到注塑机中, 在300℃下注塑成型即得。
3.权利要求1-3任其一所述的电缆在输电线路中的应用。
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