CN104091630B - 一种地下电缆及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于电力电缆领域，公开了一种地下电缆，其由电缆绝缘层包裹导线而成，所述电缆绝缘层由如下原料制备而成：聚氯乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、双环戊二烯、聚硅氧烷、三烯丙基异氰脲酸酯、石墨、硼砂、钠水玻璃、硅藻土、腐殖酸以及碳化硅粉。本发明地下电缆能够有效地抗腐蚀；适合多种不同的恶劣环境下使用，保持了较好的机械性能以及绝缘性能等，优于一般电缆产品，杜绝了电缆保护管道损坏后带来的安全隐患。
Description
技术领域
本发明属于电力材料领域，公开了一种地下电缆及其制备方法。
背景技术
地下电缆，和常见的架空线相比，因其常埋于地下，故又称地下电缆。电缆是由一根或多根相互绝缘的导体外包绝缘层和保护层制成，用于将电力或信息从一处传递到另一处的导线。地下电缆不同于高架高压线路，电缆常铺设于电缆沟、隧道、管道或室内。进入现代社会后，由于城市用地紧张，交通压力大，市容建设等原因，大城市普遍采用地下电缆输电方式。相对于架空线，电缆具有占地小、输电可靠、抗干扰能力强等优点。
地下电缆由于处于地下环境，极容易被破坏或腐蚀，因此，绝大多数的地下电缆都会装于管道中，由管道来隔绝外界环境，从而达到保护电缆的目的；但是很多不可控因素会导致管道破损，从而使得电缆暴露于外部地下环境中，这样容易导致电缆进水或者腐蚀，大大减少了电缆的使用寿命以及地下工作的安全性。目前，现有技术的电缆大多不是针对地下环境设计的，人们对地下电缆的安全性仅仅依赖管道保护，但是我们无法时刻监控管道的是否损坏，而且即使监控到管道损坏，也需要较长时间的维修，此时，对电缆的要求比较高。
因此，鉴于上述原因，公共安全对地下输电电缆及机器用电缆的要求越来越高，越来越重视，要求电缆耐磨性好、阻水以及耐腐蚀，现有的电缆在这些方面还有待改进。
发明内容
本发明的目的是解决现有技术中电缆的诸多缺陷，经过大量试验和探索，改变现有的原料组成及制备方法，提供一种地下电缆，该电缆具备耐磨性好、阻水以及耐腐蚀好等优点，而且，该电缆使用的材料成本低廉以及制备工艺简单等优点。
为了实现上述目的，本发明的技术方案通过如下方式来实现的：
一种地下电缆，其由电缆绝缘层包裹导线而成，其特征在于，所述电缆绝缘层由如下原料制备而成：
聚氯乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、双环戊二烯、聚硅氧烷、三烯丙基异氰脲酸酯、石墨、硼砂、钠水玻璃、硅藻土、腐殖酸以及碳化硅粉。
所述电缆绝缘层的制备方法包括如下步骤：
步骤1）：按重量份取聚氯乙烯100－120份、乙烯-醋酸乙烯共聚物30－40份、双环戊二烯10－15份、聚硅氧烷7－9份以及三烯丙基异氰脲酸酯3－5份混合均匀得到主料，将主料置于单螺杆挤出机中共混，造粒得到基础树脂，打开密炼机并预热至60-65℃，然后加入上述基础树脂进行密炼，密炼时间为2-3min，得到复合物1；
步骤2）：将石墨以及硼砂混合均匀，投入到含有无水乙醇的球磨罐中，按照球料比为30:１的重量比加入氧化铝陶瓷球，球磨时间为12小时，球磨温度为室温，球磨机转速500转/分钟，磨至粉末粒径为500目左右，蒸发掉无水乙醇，然后与钠水玻璃混合均匀，得到复合物2；其中，石墨，硼砂以及钠水玻璃的重量比为3：2：1；
步骤3）：将硅藻土和腐殖酸按照2：1的重量比混合均匀，然后添加5%（V/V）的盐酸浸泡5min，以没过原料为准，500转离心3分钟，收集沉淀，烘干后，研磨成粒径为500目的粉末，即为复合物3；
步骤4）：将复合物1、复合物2、复合物3以及碳化硅粉依次投入到离心机中，1000转/min离心搅拌5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；其中，复合物1、复合物2、复合物3以及碳化硅粉的重量比为50-60：6-8：4-5：2-3；
优选地，钠水玻璃的模数n为2.5-3.0。
优选地，碳化硅粉的粒径控制在500目以上。
导线可以根据需要选择常规的导线，例如铜导线或铝导线等。
本发明取得的有益效果主要包括：
本发明电缆为地下专用电缆，具有高耐磨性能，高机械强度，防水耐腐蚀，符合地下环境对电缆的要求，提高电缆的使用寿命和地下工作的安全性；本发明通过添加多种辅助原料助剂，改善了一些材料本身的缺陷，提高了防水以及抗腐蚀性能；本发明制备工艺简单，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
一种地下电缆，其由电缆绝缘层包裹导线而成，其特征在于，所述电缆绝缘层由如下原料制备而成：
聚氯乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、双环戊二烯、聚硅氧烷、三烯丙基异氰脲酸酯、石墨、硼砂、钠水玻璃、硅藻土、腐殖酸以及碳化硅粉。
所述电缆绝缘层的制备方法包括如下步骤：
步骤1）：按重量份取聚氯乙烯120份、乙烯-醋酸乙烯共聚物40份、双环戊二烯15份、聚硅氧烷9份以及三烯丙基异氰脲酸酯5份混合均匀得到主料，将主料置于单螺杆挤出机中共混，造粒得到基础树脂，打开密炼机并预热至65℃，然后加入上述基础树脂进行密炼，密炼时间为3min，得到复合物1；
步骤2）：将石墨以及硼砂混合均匀，投入到含有无水乙醇的球磨罐中，按照球料比为30:1的重量比加入氧化铝陶瓷球，球磨时间为12小时，球磨温度为室温，球磨机转速500转/分钟，磨至粉末粒径为500目，蒸发掉无水乙醇，然后与钠水玻璃混合均匀，得到复合物2；其中，石墨，硼砂以及钠水玻璃的重量比为3：2：1；
步骤3）：将硅藻土和腐殖酸按照2：1的重量比混合均匀，然后添加5%（V/V）的盐酸浸泡5min，以没过原料为准，500转/min离心3分钟，收集沉淀，烘干后，研磨成粒径为500目的粉末，即为复合物3；
步骤4）：将复合物1、复合物2、复合物3以及碳化硅粉依次投入到离心机中，1000转/min离心搅拌5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；其中，复合物1、复合物2、复合物3以及碳化硅粉的重量比为60：8：5：3，碳化硅粉的粒径控制在500目。
实施例2
一种地下电缆，其由电缆绝缘层包裹导线而成，其特征在于，所述电缆绝缘层由如下原料制备而成：
聚氯乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、双环戊二烯、聚硅氧烷、三烯丙基异氰脲酸酯、石墨、硼砂、钠水玻璃、硅藻土、腐殖酸以及碳化硅粉。
所述电缆绝缘层的制备方法包括如下步骤：
步骤1）：按重量份取聚氯乙烯100份、乙烯-醋酸乙烯共聚物30份、双环戊二烯10份、聚硅氧烷7份以及三烯丙基异氰脲酸酯3份混合均匀得到主料，将主料置于单螺杆挤出机中共混，造粒得到基础树脂，打开密炼机并预热至60℃，然后加入上述基础树脂进行密炼，密炼时间为2min，得到复合物1；
步骤2）：将石墨以及硼砂混合均匀，投入到含有无水乙醇的球磨罐中，按照球料比为30:1的重量比加入氧化铝陶瓷球，球磨时间为12小时，球磨温度为室温，球磨机转速500转/分钟，磨至粉末粒径为500目，蒸发掉无水乙醇，然后与钠水玻璃混合均匀，得到复合物2；其中，石墨，硼砂以及钠水玻璃的重量比为3：2：1；
步骤3）：将硅藻土和腐殖酸按照2：1的重量比混合均匀，然后添加5%（V/V）的盐酸浸泡5min，以没过原料为准，500转离心3分钟，收集沉淀，烘干后，研磨成粒径为500目的粉末，即为复合物3；
步骤4）：将复合物1、复合物2、复合物3以及碳化硅粉依次投入到离心机中，1000转/min离心搅拌5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；其中，复合物1、复合物2、复合物3以及碳化硅粉的重量比为50：6：4：2，碳化硅粉的粒径控制在600目。
实施例3
本发明制备的地下电缆的性能测试：
1.实施例和实施例2制备的地下电缆的绝缘层机械性能抗腐蚀性能以及绝缘性能较好，具体检测结果可见表1，其中绝缘层厚度均为2mm：
表1
| 组别 | 抗张强度（N/mm2） | 断裂伸长率（%） | 硬度（A） | 体积电阻率×10-15（Ω·cm） |
| 实施例1 | 17.6 | 478 | 82 | 2.61 |
| 实施例2 | 18.1 | 469 | 83 | 2.57 |
2.防腐蚀性能测试：将试验材料浸泡到10%的氯化钠溶液中50天，各主要性能参数测定，见表2：试验材料浸泡到10%的硫酸溶液中50天，各主要性能参数测定，见表3。
表2
| 组别 | 体积电阻率保持率（%） | 抗张强度保持率（%） | 断裂伸长率（%） | 硬度保持率（%） |
| 实施例1 | 98.4 | 95.3 | 93.2 | 97.3 |
| 实施例2 | 98.1 | 96.1 | 94.7 | 97.6 |
表3
| 组别 | 体积电阻率保持率（%） | 抗张强度保持率（%） | 断裂伸长率保持率（%） | 硬度保持率（%） |
| 实施例1 | 95.0 | 94.3 | 95.9 | 93.1 |
| 实施例2 | 95.7 | 94.1 | 94.8 | 92.6 |
结论：本发明地下电缆能够有效地抗腐蚀；适合多种不同的恶劣环境下使用，保持了较好的机械性能以及绝缘性能等，优于一般电缆产品，杜绝了保护管道损坏后带来的安全隐患。
以上结合具体的实施方式对本发明进行了描述，但本领域技术人员应该清楚，这些描述都是示例性的，并不是对本发明保护范围的限制。本领域技术人员可以根据本发明的精神和原理对本发明做出各种变型和修改，这些变型和修改也在本发明的范围内。
Claims (1)
1.一种地下电缆，由电缆绝缘层包裹导线而成，其特征在于，所述电缆绝缘层由如下原料制备而成：
聚氯乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、双环戊二烯、聚硅氧烷、三烯丙基异氰脲酸酯、石墨、硼砂、钠水玻璃、硅藻土、腐殖酸以及碳化硅粉；
所述电缆绝缘层的制备方法包括如下步骤：
步骤1）：按重量份取聚氯乙烯100－120份、乙烯-醋酸乙烯共聚物30－40份、双环戊二烯10－15份、聚硅氧烷7－9份以及三烯丙基异氰脲酸酯3－5份，混合均匀得到主料，将主料置于单螺杆挤出机中共混，造粒得到基础树脂，打开密炼机并预热至60-65℃，然后加入上述基础树脂进行密炼，密炼时间为2-3min，得到复合物1；
步骤2）：将石墨以及硼砂混合均匀，投入到含有无水乙醇的球磨罐中，按照球料比为30:１的重量比加入氧化铝陶瓷球，球磨时间为12小时，球磨温度为室温，球磨机转速500转/分钟，磨至粉末粒径为500目，蒸发掉无水乙醇，然后与钠水玻璃混合均匀，得到复合物2；其中，石墨，硼砂以及钠水玻璃的重量比为3：2：1；
步骤3）：将硅藻土和腐殖酸按照2：1的重量比混合均匀，然后添加5%的盐酸浸泡5min，随后500转/min离心3min，收集沉淀，烘干后，研磨成粒径为500目的粉末，即为复合物3；
步骤4）：将复合物1、复合物2、复合物3以及碳化硅粉依次投入到离心机中，1000转/min离心搅拌5min，混合均匀后，进入双螺杆挤出机挤压成熔融状态，然后挤出到注塑机中,在300℃下注塑成型即得；其中，复合物1、复合物2、复合物3以及碳化硅粉的重量比为50-60：6-8：4-5：2-3。
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