CN105336427B - 一种含有纳米材料的耐辐照电缆 - Google Patents
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Abstract
本发明属于电缆材料领域，公开了一种含有纳米材料的耐辐照电缆，其由绝缘外层包裹铝合金导体或铜导体制备而成。本发明电缆具备较好的耐辐照性能，并且能够维持较好的绝缘性能好、机械性能和耐火性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种含有纳米材料的耐辐照电缆，属于电缆材料领域。
背景技术
电线电缆是一种用以传输电（磁）能，信息和实现电磁能转换的线材产品。电线电缆作为电力传输的主要载体，广泛应用于电器装备、照明线路、家用电器等方面，其质量的好坏直接影响到工程质量及消费者的生命财产安全。电线电缆行业虽然只是一个配套行业，却占据着中国电工行业1/4的产值。它产品种类众多，应用范围十分广泛，涉及到电力、建筑、通信、制造等行业，与国民经济的各个部门都密切相关。电线电缆还被称为国民经济的“动脉”与“神经”，是输送电能、传递信息和制造各种电机、仪器、仪表，实现电磁能量转换所不可缺少的基础性器材，是未来电气化、信息化社会中必要的基础产品。
目前的电线电缆行业面对特殊场合需求不断衍生出新的产品，如耐火线缆、阻燃线缆、低烟无卤/低烟低卤线缆、防白蚁、防老鼠线缆、耐油/耐寒/耐温/耐磨线缆、医用/农用/矿用线缆、薄壁电线等。 普通无卤阻燃线缆材料在受到高剂量辐照后会发生裂解，导致材料性能严重下降，因此，有必要提高电线电缆料的耐辐照性能。
纳米材料是一种新型材料，目前研究的越来越多，可以考虑将纳米材料应用到电缆中以提高其性能。
发明内容
为了解决上述存在的诸多问题，本发明旨在提供一种含有纳米材料的耐辐照电缆，该电缆绝缘层具备较好的耐辐照性能，并且能够维持较好的绝缘性能好、机械性能和耐火性能。
为了实现上述目的，本发明通过如下技术方案来完成的：
一种含有纳米材料的耐辐照电缆，其由绝缘外层包裹导体制备而成，所述绝缘外层按照如下方法制备而得：
步骤1）称取原料：按照重量份取各原料备用；氢氧化镁1-2份，氧化铝1-2份，锂基膨润土1-2份，凸凹棒土2-3份，光稳定剂2-3份，二硫化钼2-3份，硼砂3-4份，钠水玻璃5-7份，纳米碳化硅5-7份，磷酸三苯酯5-7份，柠檬酸三正丁酯（3-羟基-3-羧基戊二酸三丁酯）6-8份，聚乙烯蜡6-8份，鸡蛋壳8-10份，溴化聚苯乙烯10-12份，氯化丁基橡胶30-40份，三元乙丙橡胶45-55份；
步骤2）制备物料A：往锂基膨润土添加同等重量的70%（v/v）的乙醇，500转/min搅拌3min，然后静置30min，即为物料A；
步骤3）制备物料B：往凸凹棒土添加同等重量的1M盐酸，500转/min搅拌5min，80℃烘干，研磨至粒径为100目，即为物料B；
步骤4）制备物料C：将鸡蛋壳添加到破碎机中进行破碎，然后进行研磨，得到粒径为100目的粉末，即为物料C；
步骤5）制备物料D：将氢氧化镁，氧化铝，光稳定剂，二硫化钼，硼砂，钠水玻璃以及纳米碳化硅依次投入到搅拌机中，300转/min搅拌10min，得到物料D；
步骤6）制备物料E：将磷酸三苯酯，柠檬酸三正丁酯，聚乙烯蜡，溴化聚苯乙烯，氯化丁基橡胶以及三元乙丙橡胶依次投入到反应罐中，反应罐温度控制在60℃，搅拌处理，搅拌时间为15min，搅拌速度为200转/min，然后静置30min，得到物料E；
步骤7）制备绝缘外层：将物料A，物料B，物料C，物料D以及物料E依次投入到离心机中，1500转/min离心搅拌3分钟，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，注塑成型即得。
优选地，氢氧化镁，氧化铝，锂基膨润土、二硫化钼以及硼砂的粒径均为100目；纳米碳化硅的粒径为100-200nm；光稳定剂的型号为UV-3346或UV-3529或UV-2908；钠水玻璃的模数为2。
本发明取得的有益效果主要包括：
本发明原料配伍合理，大大提高了电线绝缘外层的各方面性能；本发明通过添加一定量的纳米材料，其特殊的分子结构可以与各原料紧密嵌合到一起，提高了电缆的耐辐照和机械性能；磷酸三苯酯属于环保阻燃剂；光稳定剂可以提高耐辐照性能；柠檬酸三正丁酯属于环保型增塑剂；聚乙烯蜡又称高分子蜡简称聚乙烯蜡，具备优良的耐寒性、耐热性、耐化学性和耐磨性；溴化聚苯乙烯是一种溴系有机阻燃剂，具有高阻燃性、热稳定性及光稳定性等良好的机械物理和化学性质；三元乙丙橡胶是乙烯、丙烯和少量的非共轭二烯烃的共聚物，耐臭氧、耐热、耐候等耐老化性能优异；氯化丁基橡胶具良好的耐热耐曲以及耐天候性能；鸡蛋壳属于生活废弃物，本发明对其进行了有效利用，原料低廉，提高了机械性能，变废为宝，一举两得；钠水玻璃提高了材料的耐腐蚀性能；本发明还对锂基膨润土进行了改性，提高了原料之间的结合力，增加了机械性能；对凸凹棒土进行了改性，提高了绝热性能和耐腐蚀性能；本发明制备的绝缘外层耐辐照，并且具备较好的绝缘性能和耐腐蚀性能；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
一种含有纳米材料的耐辐照电缆，其由绝缘外层包裹铜导体制备而成，所述绝缘外层按照如下方法制备而得：
步骤1）称取原料：按照重量份取各原料备用；氢氧化镁1份，氧化铝1份，锂基膨润土1份，凸凹棒土2份，光稳定剂2份，二硫化钼2份，硼砂3份，钠水玻璃5份，纳米碳化硅5份，磷酸三苯酯5份，柠檬酸三正丁酯（3-羟基-3-羧基戊二酸三丁酯）6份，聚乙烯蜡6份，鸡蛋壳8份，溴化聚苯乙烯10份，氯化丁基橡胶30份，三元乙丙橡胶45份；其中，氢氧化镁，氧化铝，锂基膨润土、二硫化钼以及硼砂的粒径均为100目；纳米碳化硅的粒径为100；光稳定剂的型号为UV-3346；钠水玻璃的模数为2；
步骤2）制备物料A：往锂基膨润土添加同等重量的70%（v/v）的乙醇，500转/min搅拌3min，然后静置30min，即为物料A；
步骤3）制备物料B：往凸凹棒土添加同等重量的1M盐酸，500转/min搅拌5min，80℃烘干，研磨至粒径为100目，即为物料B；
步骤4）制备物料C：将鸡蛋壳添加到破碎机中进行破碎，然后进行研磨，得到粒径为100目的粉末，即为物料C；
步骤5）制备物料D：将氢氧化镁，氧化铝，光稳定剂，二硫化钼，硼砂，钠水玻璃以及纳米碳化硅依次投入到搅拌机中，300转/min搅拌10min，得到物料D；
步骤6）制备物料E：将磷酸三苯酯，柠檬酸三正丁酯，聚乙烯蜡，溴化聚苯乙烯，氯化丁基橡胶以及三元乙丙橡胶依次投入到反应罐中，反应罐温度控制在60℃，搅拌处理，搅拌时间为15min，搅拌速度为200转/min，然后静置30min，得到物料E；
步骤7）制备绝缘外层：将物料A，物料B，物料C，物料D以及物料E依次投入到离心机中，1500转/min离心搅拌3分钟，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，注塑成型即得。
实施例2
一种含有纳米材料的耐辐照电缆，其由绝缘外层包裹铝合金导体制备而成，所述绝缘外层按照如下方法制备而得：
步骤1）称取原料：按照重量份取各原料备用；氢氧化镁2份，氧化铝2份，锂基膨润土2份，凸凹棒土3份，光稳定剂3份，二硫化钼3份，硼砂4份，钠水玻璃7份，纳米碳化硅7份，磷酸三苯酯7份，柠檬酸三正丁酯（3-羟基-3-羧基戊二酸三丁酯）8份，聚乙烯蜡8份，鸡蛋壳10份，溴化聚苯乙烯12份，氯化丁基橡胶40份，三元乙丙橡胶55份；其中，氢氧化镁，氧化铝，锂基膨润土、二硫化钼以及硼砂的粒径均为100目；纳米碳化硅的粒径为200nm；光稳定剂的型号为UV-2908；钠水玻璃的模数为2。
步骤2）制备物料A：往锂基膨润土添加同等重量的70%（v/v）的乙醇，500转/min搅拌3min，然后静置30min，即为物料A；
步骤3）制备物料B：往凸凹棒土添加同等重量的1M盐酸，500转/min搅拌5min，80℃烘干，研磨至粒径为100目，即为物料B；
步骤4）制备物料C：将鸡蛋壳添加到破碎机中进行破碎，然后进行研磨，得到粒径为100目的粉末，即为物料C；
步骤5）制备物料D：将氢氧化镁，氧化铝，光稳定剂，二硫化钼，硼砂，钠水玻璃以及纳米碳化硅依次投入到搅拌机中，300转/min搅拌10min，得到物料D；
步骤6）制备物料E：将磷酸三苯酯，柠檬酸三正丁酯，聚乙烯蜡，溴化聚苯乙烯，氯化丁基橡胶以及三元乙丙橡胶依次投入到反应罐中，反应罐温度控制在60℃，搅拌处理，搅拌时间为15min，搅拌速度为200转/min，然后静置30min，得到物料E；
步骤7）制备绝缘外层：将物料A，物料B，物料C，物料D以及物料E依次投入到离心机中，1500转/min离心搅拌3分钟，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，注塑成型即得。
实施例3
本发明工艺制备的电缆的绝缘外层的性能测试：
1.针对本发明实施例1和2的耐辐照电缆的绝缘外层进行各方面性能测试，具体结果见表1：
表1
| 组别 | 厚度（mm） | 体积电阻率×10-15（Ω•cm） | 氧指数（%） | 抗张强度（N/mm2） | 断裂伸长率（%） | 硬度（A） |
| 实施例1 | 2.0 | 2.53 | 34 | 17.3 | 377 | 78 |
| 实施例2 | 2.0 | 2.57 | 35 | 17.6 | 383 | 80 |
2.γ射线辐照后（辐射量为1000kGy），机械性能的变化情况，结果见表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 | 96.1 | 97.4 | 94.3 |
| 实施例2 | 96.3 | 97.6 | 93.9 |
结论：通过上述数据显示，γ射线照射后，绝缘外层材料的抗张强度、断裂伸长率以及硬度并没有明显下降，抗辐照性能较佳，能够应用于辐照环境下的输电线路，拓宽了适用范围。
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 (4)
1.一种含有纳米材料的耐辐照电缆，其由绝缘外层包裹铝合金导体或铜导体制备而成，
其特征在于，所述绝缘外层按照如下方法制备而得：
步骤1）称取原料：按照重量份取各原料备用；氢氧化镁1-2份，氧化铝1-2份，锂基膨润土1-2份，凸凹棒土2-3份，光稳定剂2-3份，二硫化钼2-3份，硼砂3-4份，钠水玻璃5-7份，纳米碳化硅5-7份，磷酸三苯酯5-7份，柠檬酸三正丁酯（3-羟基-3-羧基戊二酸三丁酯）6-8份，聚乙烯蜡6-8份，鸡蛋壳8-10份，溴化聚苯乙烯10-12份，氯化丁基橡胶30-40份，三元乙丙橡胶45-55份；
步骤2）制备物料A：往锂基膨润土添加同等重量的70%的乙醇，500转/min搅拌3min，然后静置30min，即为物料A；
步骤3）制备物料B：往凸凹棒土添加同等重量的1M盐酸，500转/min搅拌5min，80℃烘干，研磨至粒径为100目，即为物料B；
步骤4）制备物料C：将鸡蛋壳添加到破碎机中进行破碎，然后进行研磨，得到粒径为100目的粉末，即为物料C；
步骤5）制备物料D：将氢氧化镁，氧化铝，光稳定剂，二硫化钼，硼砂，钠水玻璃以及纳米碳化硅依次投入到搅拌机中，300转/min搅拌10min，得到物料D；
步骤6）制备物料E：将磷酸三苯酯，柠檬酸三正丁酯，聚乙烯蜡，溴化聚苯乙烯，氯化丁基橡胶以及三元乙丙橡胶依次投入到反应罐中，反应罐温度控制在60℃，搅拌处理，搅拌时间为15min，搅拌速度为200转/min，然后静置30min，得到物料E；
步骤7）制备绝缘外层：将物料A，物料B，物料C，物料D以及物料E依次投入到离心机中，1500转/min离心搅拌3分钟，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，注塑成型即得。
2.根据权利要求1所述的电缆，其特征在于，所述氢氧化镁，氧化铝，锂基膨润土、二硫化钼以及硼砂的粒径均为100目。
3.根据权利要求1所述的电缆，其特征在于，所述纳米碳化硅的粒径为100-200nm。
4.根据权利要求1所述的电缆，其特征在于，所述光稳定剂的型号为UV-3346或UV-3529或UV-2908。
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