CN104861414A - 一种用于配电系统的电缆材料 - Google Patents
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Abstract
本发明属于材料加工技术领域，公开了一种用于配电系统的电缆，由电缆导体和包裹在电缆导体上的绝缘材料组成，该绝缘材料由酚醛树脂粉，双酚F型环氧树脂，聚丙烯树脂，碳化硅，白炭黑，N-乙基-N-苯基二硫代氨基甲酸锌，碳酸钙，冰晶石，N-苯基-2-萘胺，硬脂酸，氢氧化镁，硼酸锌，三烯丙基异氰脲酸酯，邻苯二甲酸酐以及短肽制备而成。本发明制备的电缆绝缘阻燃性能较好，并且重量减轻，减少了资源浪费。
Description
技术领域
本发明属于材料加工技术领域，涉及一种用于配电系统的电缆材料。
背景技术
电缆一般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。电缆的型号主要有：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、聚氯己烯绝缘电线、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配电系统。配电系统是由多种配电设备和配电设施所组成的变换电压和直接向终端用户分配电能的一个电力网络系统，其中配电系统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。
随着现有技术的不断发展，高机械力高阻燃绝缘电力电缆等改良产品已广泛应用到日常生活中。然而，目前市售的阻燃电缆主要为PV C护套和绝缘的阻燃PV C电缆，或添加有害阻燃剂的阻燃聚烯烃电缆。随着社会的进步和安全环保意识的深入，各国政府对含卤阻燃体系燃烧时产生的二次污染给予了空前的关注，研究发现这些烟雾足以使人因窒息而死，并使重要设备(计算机等)因腐蚀而瘫痪。无卤阻燃聚烯烃电缆不但可克服卤、锑系阻燃电缆燃烧时烟雾大、放出有毒气体及腐蚀性气体等缺陷，还可克服普通卤、锑系电缆料易老化，低温脆性差等问题，受到世界各国科研人员的广泛重视。除了上述问题之外，现有技术中的电缆还存在拉伸强度以及硬度不够等缺陷，导致常常出现断裂或者破损；同时，室外用电缆线还常常会由于辐射等原因，使得电缆的各方面性能大幅降低，存在较大的安全隐患。
发明内容
本发明的目的是解决现有技术存在的配电系统用电缆的抗辐射以及绝缘阻燃性能差，拉伸强度以及硬度不高等缺陷，提供了一种用于配电系统的电缆及其应用。
为了实现上述目的，本发明通过如下技术方案来完成的：
一种用于配电系统的电缆，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，所述绝缘材料由如下重量份的原料制备而成：酚醛树脂粉120-100份，双酚F型环氧树脂(液 态双酚F型环氧树脂)100-90份，聚丙烯树脂50-40份，碳化硅30-25份，白炭黑20-18份，N-乙基-N-苯基二硫代氨基甲酸锌15-12份，碳酸钙10-8份，冰晶石10-8份，N-苯基-2-萘胺8-6份，硬脂酸7-5份，氢氧化镁6-4份，硼酸锌6-4份，三烯丙基异氰脲酸酯3-2份，邻苯二甲酸酐2份，短肽2份。
优选地，酚醛树脂粉以及白炭黑的粒径均控制在10um以下；碳化硅、碳酸钙以及冰晶石的粒径均控制在1um以下；短肽为10个氨基酸以下的短肽，例如Gly-Thr-Gly-Gly或者Pro-Gly-Val-Thr-Val。
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的材料，例如镀银铜、铜包铝以及铜包钢等。
本发明还公开了上述绝缘材料制备方法如下：
按照重量比例取各原料，倒入高速搅拌机中，室温下先以800转/分钟的速度搅拌混合30-40min，然后在65-85℃下以5000转/分钟的速度搅拌10-15min；将搅拌均匀的混料排到双螺杆挤出机中，待混料完全熔融后挤出到注塑机中，在200℃下注塑成型即得。
本发明还公开了一种电缆用绝缘材料，由如下重量份的原料制备而成：酚醛树脂粉120-100份，双酚F型环氧树脂(液态双酚F型环氧树脂)100-90份，聚丙烯树脂50-40份，碳化硅30-25份，白炭黑20-18份，N-乙基-N-苯基二硫代氨基甲酸锌15-12份，碳酸钙10-8份，冰晶石10-8份，N-苯基-2-萘胺8-6份，硬脂酸7-5份，氢氧化镁6-4份，硼酸锌6-4份，三烯丙基异氰脲酸酯3-2.份，邻苯二甲酸酐2份，短肽2份。
本发明取得了如下有益的技术效果：
本发明制备的电缆材料阻燃绝缘抗辐射性能较佳，具备广泛的应用前景；
本发明制备的电缆材料拉伸强度以及硬度等机械性能大大提高，断裂和损坏的可能性降低，提高了安全系数；
本发明通过大量的试验，选择的原料低廉并且配伍合理，制备方法简单；
本发明创新性地采用了短肽，采用其独特的物理性能，提高了各原料的络合能力，改善了复合材料的绝缘性能以及拉伸强度和硬度。
本发明制备的电缆通过添加低密度聚丙烯树脂，使得产品的重量减轻，可以延长两个电线杆之间的距离，减少了土地的资源浪费。
具体实施方式
下面将采用具体实施例的方式对本发明作进一步的描述，但是其并不能理解为是对本发明创新核心精神的限制。
实施例1
一种用于配电系统的电缆，由电缆导体和包裹在电缆导体上的绝缘材料组成，该绝缘材料由如下重量份的原料制备而成：酚醛树脂粉120份，液态双酚F型环氧树脂100份，聚丙烯树脂50份，碳化硅30份，白炭黑20份，N-乙基-N-苯基二硫代氨基甲酸锌15份，碳酸钙10份，冰晶石10份，N-苯基-2-萘胺8份，硬脂酸7份，氢氧化镁6份，硼酸锌6份，三烯丙基异氰脲酸酯3份，邻苯二甲酸酐2份，短肽2份。
优选地，酚醛树脂粉以及白炭黑的粒径均控制在10um以下；碳化硅、碳酸钙以及冰晶石的粒径均控制在1um以下；短肽为Gly-Thr-Gly-Gly。
上述绝缘材料制备方法如下：
按照重量比例取各原料，倒入高速搅拌机中，室温下先以800转/分钟的速度搅拌混合30min，然后在65℃下以5000转/分钟的速度搅拌15min；将搅拌均匀的混料排到双螺杆挤出机中，待混料完全熔融后挤出到注塑机中，在200℃下注塑成型即得。
实施例2
一种用于配电系统的电缆，由电缆导体和包裹在电缆导体上的绝缘材料组成，该绝缘材料由如下重量份的原料制备而成：酚醛树脂粉100份，液态双酚F型环氧树脂90份，聚丙烯树脂40份，碳化硅25份，白炭黑18份，N-乙基-N-苯基二硫代氨基甲酸锌12份，碳酸钙8份，冰晶石8份，N-苯基-2-萘胺6份，硬脂酸5份，氢氧化镁4份，硼酸锌4份，三烯丙基异氰脲酸酯2份，邻苯二甲酸酐2份，短肽2份。
其中，酚醛树脂粉以及白炭黑的粒径均控制在10um以下；碳化硅、碳酸钙以及冰晶石的粒径均控制在1um以下；短肽为Pro-Gly-Val-Thr-Val。
上述绝缘材料制备方法如下：
按照重量比例取各原料，倒入高速搅拌机中，室温下先以800转/分钟的速度搅拌混合30-40min，然后在65-85℃下以5000转/分钟的速度搅拌10-15min；将搅拌均匀的混料排到双螺杆挤出机中，待混料完全熔融后挤出到注塑机中，在200℃下注塑成型即得。
实施例3
本发明制备的电缆绝缘材料的性能测试
1.阻燃性能测试：
表1
结论：本发明制备的电缆绝缘材料的机械性能较好，可应用于各种电缆材料。
2．γ射线照射后（辐射量为1000kGy），机械性能的改变，见表2：
表2
| 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 | 91.4 | 93.6 | 87.6 |
| 实施例2 | 90.8 | 92.9 | 88.1 |
结论：γ射线照射后，抗张强度、断裂伸长率以及硬度并没有明显下降，抗辐射性能较佳。
3.阻燃和绝缘性能：
表3
| 组别 | 体积电阻率×10-15（Ω·cm） | 水平垂直燃烧等级 | 氧指数（%） |
| 实施例1 | 2.71 | UL94V-0 | 30 |
| 实施例2 | 2.73 | UL94V-0 | 31 |
结论：绝缘性能好，氧指数较高，属于难燃材料，阻燃效果较佳。
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 (1)
1.一种用于电缆的绝缘材料，其特征在于，所述绝缘材料由如下重量份的原料制备而成：酚醛树脂粉120-100份，双酚F型环氧树脂100-90份，聚丙烯树脂50-40份，碳化硅30-25份，白炭黑20-18份，N-乙基-N-苯基二硫代氨基甲酸锌15-12份，碳酸钙10-8份，冰晶石10-8份，N-苯基-2-萘胺8-6份，硬脂酸7-5份，氢氧化镁6-4份，硼酸锌6-4份，三烯丙基异氰脲酸酯3-2份，邻苯二甲酸酐2份，短肽2份；
所述酚醛树脂粉以及白炭黑的粒径均控制在10um以下；所述碳化硅、所述碳酸钙以及所述冰晶石的粒径均控制在1um以下；所述短肽为10个氨基酸以下的短肽，优选Gly-Thr-Gly-Gly或者Pro-Gly-Val-Thr-Val；
所述绝缘材料制备方法如下：按照重量份称取各原料，倒入高速搅拌机中，室温下先以800转/分钟的速度搅拌混合30-40min，然后在65-85℃下以5000转/分钟的速度搅拌10-15min；将搅拌均匀的混料排到双螺杆挤出机中，待混料完全熔融后挤出到注塑机中，在200℃下注塑成型即得。
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