CN105355286A - 一种高效抗损伤耐低温特种橡套软电缆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高效抗损伤耐低温特种橡套软电缆，包括多根绝缘线芯，绝缘线芯包括导体，导体包括纤维和镀锡铜线，镀锡铜线绞合在纤维的外侧，导体外依次设置聚酯带绕包层、三元乙丙橡胶绝缘层和聚乙烯隔离层，绝缘线芯外直接挤包填充型氯磺化聚乙烯内护套，氯磺化聚乙烯内护套外设置编织层，编织层外挤包外护套。本发明的高效抗损伤耐低温特种橡套软电缆的导体采用镀锡铜丝绞合在纤维外侧，从而提高导体的抗拉和抗弯曲性能。绝缘线芯成缆时，不再采用额外的其他填充料进行填充，也不再在缆芯外绕包色带材料，而是直接紧压挤包填充型内护套，将各绝缘线芯的位置固定，在内护套外采用编织层，然后再挤包外护套，从而使外护套、编织层和内护套融为一体，极大地增强了产品的耐低温抗拉能力。

Description

一种高效抗损伤耐低温特种橡套软电缆

技术领域

本发明属于特种电缆领域，涉及一种高效抗损伤耐低温特种橡套软电缆。

背景技术

电缆装配的设备和工具用于我国东、西北地区的矿山，冬季气温经常处于-25℃以下，甚至达到-40℃左右。现阶段大多使用的是按照GB/T5013.4中YZW(中型橡套软电缆)进行改良的软电缆，但通常情况下都存在以下几个问题：电缆僵硬，拖拉、弯曲比较困难；电缆易脆化，常有开裂或断裂现象；电缆抗损伤性差，在受夹挤、压碾时出现破裂；电缆使用寿命短，1～2年内就出现开裂或断芯，严重影响其正常使用。

因此，需要一种高效抗损伤耐低温特种橡套软电缆以解决上述问题。

发明内容

发明目的：本发明针对现有技术中电力电缆抗损伤性差的缺陷，提供一种高效抗损伤耐低温特种橡套软电缆。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种高效抗损伤耐低温特种橡套软电缆，包括多根绝缘线芯，所述绝缘线芯包括导体，所述导体包括纤维和镀锡铜线，所述镀锡铜线绞合在所述纤维的外侧，所述导体外依次设置聚酯带绕包层、三元乙丙橡胶绝缘层和聚乙烯隔离层，所述绝缘线芯外直接挤包填充型氯磺化聚乙烯内护套，所述氯磺化聚乙烯内护套外设置编织层，所述编织层外挤包外护套，所述外护套从内到外依次包括玻璃纤维基层、氯化聚氯乙烯层和保护层，所述保护层包括以下重量组份的原料：37-39份聚氨酯树脂、25-27份氟硅树脂、17-18份有机硅交联剂、17-18份二氧化硅、13-14份氢氧化硅、12-13份氢氧化镁、6-7份氧化铁、5-6份硫酸钡、4.5-5份抗氧剂、2.5-3份相容剂、1.5-2份有机硅流平剂和0.8-1.3份纳米材料，所述纳米材料均匀分布在所述外护套材料中，所述纳米材料包括纳米银和纳米氧化锌，其中，纳米银与纳米氧化锌的重量比为2～4：6～9。

更进一步的，所述三元乙丙橡胶绝缘层为蒸汽硫化三元乙丙橡胶绝缘层。

更进一步的，所述编织层为麻纱编织层。

更进一步的，所述绝缘线芯的数量为3根。

更进一步的，所述聚乙烯隔离层为线性低密度聚乙烯隔离层。隔离层选用低温性、冲击性和疲劳性均较好的线性低密度聚乙烯。LLDPE作为隔离层不仅能提高耐冲击能力，而且还具有润滑性，在一定程度上能提高电缆的耐应变弯曲性能，能够满足电缆在-400C的多腐蚀恶劣环境条件下安全作业的要求。

更进一步的，所述保护层包括以下重量组份的原料：38份聚氨酯树脂、26份氟硅树脂、17份有机硅交联剂、18份二氧化硅、14份氢氧化硅、13份氢氧化镁、6份氧化铁、5份硫酸钡、4份润滑剂、5份抗氧剂、2.5份相容剂、1.5份有机硅流平剂和1.1份纳米材料。

更进一步的，所述纳米材料包括纳米银和纳米氧化锌，其中，纳米银与纳米氧化锌的重量比为3：8。采用此比例的纳米银和纳米氧化锌经过试验可知其防污杀菌效果最佳。

更进一步的，所述玻璃纤维基层、氯化聚氯乙烯层和保护层的厚度比为1-2:1-2:3-4。厚度比合适，能够充分发挥各层材料的特性，将外护套材料的保护作用发挥至最大。

有益效果：本发明的高效抗损伤耐低温特种橡套软电缆的导体采用镀锡铜丝绞合在纤维外侧，从而提高导体的抗拉和抗弯曲性能。绝缘线芯成缆时，不再采用额外的其他填充料进行填充，也不再在缆芯外绕包色带材料，而是直接紧压挤包填充型内护套，将各绝缘线芯的位置固定，在内护套外采用编织层，然后再挤包外护套，从而使外护套、编织层和内护套融为一体，极大地增强了产品的耐低温抗拉能力。其中，外护套通过玻璃纤维基层、氯化聚氯乙烯层和保护层的有机结合，整合各层材料的特征，使得本发明的外护套材料能够满足各种情况下的需求。且本发明的外护套材料环保安全，耐候性能优良，拉伸强度较高，保护层采用树脂材料与纳米材料的结合，在对树脂材料进行有益改进的同时，利用纳米材料的杀菌防污功能，大幅度改进了树脂材料的特性。

附图说明

图1为本发明的高效抗损伤耐低温特种橡套软电缆的结构示意图；

图2为外护套的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行进一步说明。以下仅为本发明的较佳实施方式，本发明的保护范围并不以上述实施方式为限，但凡本领域普通技术人员根据本发明所揭示内容所作的等效修饰或变化，皆应纳入权利要求书中记载的保护范围内。

请参阅图1所示，本发明的高效抗损伤耐低温特种橡套软电缆，包括多根绝缘线芯1，绝缘线芯1包括导体11，导体11包括纤维和镀锡铜线，镀锡铜线绞合在纤维的外侧。具体的，导体选用HD383第6类镀锡铜丝，以20倍节距比绞合成股线；同时将特种合成纤维绞合成束，作为中心股将铜线股线绞合在其外边，并采用复绞结构，从而提高导体的抗拉和抗弯曲性能。

导体11外依次设置聚酯带绕包层12、三元乙丙橡胶绝缘层13和聚乙烯隔离层14，绝缘线芯1外直接挤包填充型氯磺化聚乙烯内护套2，氯磺化聚乙烯内护套2外设置编织层3，编织层3外挤包外护套4。其中，优选的，三元乙丙橡胶绝缘层13为蒸汽硫化三元乙丙橡胶绝缘层。编织层3为麻纱编织层。绝缘线芯1的数量为3根。

聚乙烯隔离层14为线性低密度聚乙烯隔离层。隔离层选用低温性、冲击性和疲劳性均较好的线性低密度聚乙烯LLDPE。LLDPE作为隔离层不仅能提高耐冲击能力，而且还具有润滑性，在一定程度上能提高电缆的耐应变弯曲性能，能够满足电缆在-400C的多腐蚀恶劣环境条件下安全作业的要求。

其中，外护套4从内到外依次包括玻璃纤维基层41、氯化聚氯乙烯层42和保护层43，保护层包括以下重量组份的原料：37-39份聚氨酯树脂、25-27份氟硅树脂、17-18份有机硅交联剂、17-18份二氧化硅、13-14份氢氧化硅、12-13份氢氧化镁、6-7份氧化铁、5-6份硫酸钡、4.5-5份抗氧剂、2.5-3份相容剂、1.5-2份有机硅流平剂和0.8-1.3份纳米材料，纳米材料均匀分布在外护套材料中，纳米材料包括纳米银和纳米氧化锌，其中，纳米银与纳米氧化锌的重量比为2～4：6～9。

优选的，保护层43包括以下重量组份的原料：38份聚氨酯树脂、26份氟硅树脂、17份有机硅交联剂、18份二氧化硅、14份氢氧化硅、13份氢氧化镁、6份氧化铁、5份硫酸钡、5份抗氧剂、2.5份相容剂、1.5份有机硅流平剂和1.1份纳米材料。

纳米材料包括纳米银和纳米氧化锌，其中，纳米银与纳米氧化锌的重量比为3：8。采用此比例的纳米银和纳米氧化锌经过试验可知其防污杀菌效果最佳。相容剂为ST-6相容剂。润滑剂为石蜡。优选的，玻璃纤维基层、氯化聚氯乙烯层和保护层的厚度比为1-2:1-2:3-4。厚度比合适，能够充分发挥各层材料的特性，将外护套材料的保护作用发挥至最大。保护层的厚度为0.8-3mm。保护厚度低至0.8mm，也可以有效起到应有的保护作用。

下面通过实施例对外护套层进行介绍：

实施例1：

外护套，从内到外依次包括玻璃纤维基层41、氯化聚氯乙烯层42和保护层43，其中，氯化聚氯乙烯层42压制在玻璃纤维基层41上，然后在氯化聚氯乙烯层42的外侧涂覆保护层43得到本发明的外护套材料。

保护层43包括以下重量组份的原料：38份聚氨酯树脂、26份氟硅树脂、17份有机硅交联剂、18份二氧化硅、14份氢氧化硅、13份氢氧化镁、6份氧化铁、5份硫酸钡、4份润滑剂、5份抗氧剂、2.5份相容剂、1.5份有机硅流平剂、0.3份纳米银和0.8份纳米氧化银。相容剂为ST-6相容剂。润滑剂为石蜡。

本发明还公开了保护层材料的制备方法，包括以下步骤：

1、称取各组分；

2、在真空环境中，将聚氨酯树脂和氟硅树脂混合并加热至106℃并搅拌均匀；

3、将有机硅交联剂和抗氧剂加入至步骤2得到的混合物中，然后加入二氧化硅、氢氧化硅、氢氧化镁、氧化铁和硫酸钡，然后搅拌均匀，将加热温度保持在97℃，持续加热35分钟；

4、在步骤3得到的混合物中，加入相容剂和有机硅流平剂，搅拌均匀；

5、将加热温度降至81℃，然后将纳米银和纳米氧化锌放入步骤4得到的混合物中，搅拌均匀，即得本发明的保护层材料。

经测试：

此实施例的保护层耐候性能优良，可达到现有常规材料的3-4倍；

此材料的拉伸强度较高，最高可达23MPA；

在额定电压下能超负荷5倍而且照常起到绝缘作用；

同时此材料的防污性能优越，不易附着污物，同时材料能起到有效的杀菌效果，自清洁功能明显。

实施例2：

外护套，从内到外依次包括玻璃纤维基层41、氯化聚氯乙烯层42和保护层43，其中，氯化聚氯乙烯层42压制在玻璃纤维基层41上，然后在氯化聚氯乙烯层42的外侧涂覆保护层43得到本发明的外护套材料。

保护层43包括以下重量组份的原料：37份聚氨酯树脂、25份氟硅树脂、17份有机硅交联剂、17份二氧化硅、13份氢氧化硅、12份氢氧化镁、6份氧化铁、5份硫酸钡、4.5份抗氧剂、2.5份相容剂、1.5份有机硅流平剂、0.2份纳米银和0.6份纳米氧化银。相容剂为ST-6相容剂。润滑剂为石蜡。

本发明还公开了保护层材料的制备方法，包括以下步骤：

1、称取各组分；

2、在真空环境中，将聚氨酯树脂和氟硅树脂混合并加热至100℃并搅拌均匀；

3、将有机硅交联剂和抗氧剂加入至步骤2得到的混合物中，然后加入二氧化硅、氢氧化硅、氢氧化镁、氧化铁和硫酸钡，然后搅拌均匀，将加热温度保持在90℃，持续加热40分钟；

4、在步骤3得到的混合物中，加入相容剂和有机硅流平剂，搅拌均匀；

5、将加热温度降至75℃，然后将纳米银和纳米氧化锌放入步骤4得到的混合物中，搅拌均匀，即得本发明的保护层材料。

经测试，此实施例的保护层耐候性能优良，可达到现有常规材料的2-3倍；

此材料的拉伸强度较高，最高可达21MPA；

在额定电压下能超负荷3倍而且照常起到绝缘作用；

同时此材料的防污性能优越，不易附着污物，同时材料能起到有效的杀菌效果，自清洁功能明显。

实施例3：

外护套，从内到外依次包括玻璃纤维基层41、氯化聚氯乙烯层42和保护层43，其中，氯化聚氯乙烯层42压制在玻璃纤维基层41上，然后在氯化聚氯乙烯层42的外侧涂覆保护层43得到本发明的外护套材料。

保护层43包括以下重量组份的原料：39份聚氨酯树脂、27份氟硅树脂、18份有机硅交联剂、18份二氧化硅、14份氢氧化硅、13份氢氧化镁、7份氧化铁、6份硫酸钡、5份抗氧剂、3份相容剂、2份有机硅流平剂、0.4份纳米银和0.9份纳米氧化银。相容剂为ST-6相容剂。润滑剂为石蜡。

本发明还公开了保护层材料的制备方法，包括以下步骤：

1、称取各组分；

2、在真空环境中，将聚氨酯树脂和氟硅树脂混合并加热至110℃并搅拌均匀；

3、将有机硅交联剂和抗氧剂加入至步骤2得到的混合物中，然后加入二氧化硅、氢氧化硅、氢氧化镁、氧化铁和硫酸钡，然后搅拌均匀，将加热温度保持在100℃，持续加热30分钟；

4、在步骤3得到的混合物中，加入相容剂和有机硅流平剂，搅拌均匀；

5、将加热温度降至85℃，然后将纳米银和纳米氧化锌放入步骤4得到的混合物中，搅拌均匀，即得本发明的保护层材料。

经测试，此实施例的保护层耐候性能优良，可达到现有常规材料的2-2.5倍；

此材料的拉伸强度较高，最高可达18MPA；

在额定电压下能超负荷2.5倍而且照常起到绝缘作用；

同时此材料的防污性能优越，不易附着污物，同时材料能起到有效的杀菌效果，自清洁功能明显。

实施例4：

外护套，从内到外依次包括玻璃纤维基层41、氯化聚氯乙烯层42和保护层43，其中，氯化聚氯乙烯层42压制在玻璃纤维基层41上，然后在氯化聚氯乙烯层42的外侧涂覆保护层43得到本发明的外护套材料。

保护层43包括以下重量组份的原料：39份聚氨酯树脂、27份氟硅树脂、18份有机硅交联剂、18份二氧化硅、14份氢氧化硅、13份氢氧化镁、7份氧化铁、6份硫酸钡、5份抗氧剂、3份相容剂、2份有机硅流平剂、0.3份纳米银和0.9份纳米氧化银。相容剂为ST-6相容剂。润滑剂为石蜡。

本发明还公开了保护层材料的制备方法，包括以下步骤：

1、称取各组分；

2、在真空环境中，将聚氨酯树脂和氟硅树脂混合并加热至107℃并搅拌均匀；

3、将有机硅交联剂和抗氧剂加入至步骤2得到的混合物中，然后加入二氧化硅、氢氧化硅、氢氧化镁、氧化铁和硫酸钡，然后搅拌均匀，将加热温度保持在98℃，持续加热33分钟；

4、在步骤3得到的混合物中，加入相容剂和有机硅流平剂，搅拌均匀；

5、将加热温度降至82℃，然后将纳米银和纳米氧化锌放入步骤4得到的混合物中，搅拌均匀，即得本发明的保护层材料。

经测试，此实施例的保护层材料耐候性能优良，可达到现有常规材料的3-3.5倍；

此材料的拉伸强度较高，最高可达22MPA；

在额定电压下能超负荷4.5倍而且照常起到绝缘作用；

同时此材料的防污性能优越，不易附着污物，同时材料能起到有效的杀菌效果，自清洁功能明显。

实施例5：

外护套，从内到外依次包括玻璃纤维基层41、氯化聚氯乙烯层42和保护层43，其中，氯化聚氯乙烯层42压制在玻璃纤维基层41上，然后在氯化聚氯乙烯层42的外侧涂覆保护层43得到本发明的外护套材料。

保护层43包括以下重量组份的原料：39份聚氨酯树脂、27份氟硅树脂、18份有机硅交联剂、18份二氧化硅、14份氢氧化硅、13份氢氧化镁、7份氧化铁、6份硫酸钡、5份抗氧剂、3份相容剂、2份有机硅流平剂、0.4份纳米银和0.9份纳米氧化银。相容剂为ST-6相容剂。润滑剂为石蜡。

本发明还公开了保护层材料的制备方法，包括以下步骤：

1、称取各组分；

2、在真空环境中，将聚氨酯树脂和氟硅树脂混合并加热至105℃并搅拌均匀；

3、将有机硅交联剂和抗氧剂加入至步骤2得到的混合物中，然后加入二氧化硅、氢氧化硅、氢氧化镁、氧化铁和硫酸钡，然后搅拌均匀，将加热温度保持在96℃，持续加热36分钟；

4、在步骤3得到的混合物中，加入相容剂和有机硅流平剂，搅拌均匀；

5、将加热温度降至80℃，然后将纳米银和纳米氧化锌放入步骤4得到的混合物中，搅拌均匀，即得本发明的保护层材料。

经测试，此实施例的保护层材料耐候性能优良，可达到现有常规材料的3.5-4倍；

此材料的拉伸强度较高，最高可达21MPA；

在额定电压下能超负荷5倍而且照常起到绝缘作用；

同时此材料的防污性能优越，不易附着污物，同时材料能起到有效的杀菌效果，自清洁功能明显。

本发明的保护层43中加入了纳米氧化锌和纳米银，其中，纳米银(NanoSilver)就是将粒径做到纳米级的金属银单质。纳米银粒径在25-50纳米，对大肠杆菌、淋球菌、沙眼衣原体等数十种致病微生物都有强烈的抑制和杀灭作用，而且不会产生耐药性。纳米氧化锌粒子为球形，粒径分布均匀，平均粒径20~30纳米，所有粒子的粒径均在50纳米以下。其同时具有纳米材料和传统氧化锌的双重特性。其比表面积大、化学活性高，产品细度、化学纯度和粒子形状可以根据需要进行调整，并且具有光化学效应和较好的遮蔽紫外线性能，其紫外线遮蔽率高达98%；同时，它还具有抗菌抑菌、祛味防酶等一系列独特性能。

通过经过申请人多年研究发现，将纳米银和纳米氧化锌通过一定的比例配合在一起，其杀菌和防污效果则更加明显，大大优于单独采用其中任何一种纳米材料的效果。而且保留了纳米氧化锌的紫外线遮蔽功能和远红外线反射功能，同时因为其紫外线遮蔽功能可大幅提高材料的耐候性能。

然后将纳米材料添加至保护层43中，本发明的保护层43材料采用聚氨酯树脂和氟硅树脂的结合，并通过有机硅交联剂、二氧化硅、氢氧化硅、氢氧化镁氧化铁、硫酸钡、抗氧剂、相容剂和有机硅流平剂的使用，使得本发明的材料具有优异的耐候性能和突出的绝缘性能，同时其拉伸强度较高，可使用的温度较高，而且材料环保，加热时也不会产生有毒气体，是一种环保的新型材料。

本发明的高效抗损伤耐低温特种橡套软电缆的绝缘线芯成缆时，不再采用额外的其他填充料进行填充，也不再在缆芯外绕包色带材料，而是直接紧压挤包填充型内护套，将各绝缘线芯的位置固定，在内护套外采用编织层，然后再挤包外护套，从而使外护套、编织层和内护套融为一体，极大地增强了产品的耐低温抗拉能力。其中，外护套通过玻璃纤维基层、氯化聚氯乙烯层和保护层的有机结合，整合各层材料的特征，使得本发明的外护套材料能够满足各种情况下的需求。且本发明的外护套材料环保安全，耐候性能优良，拉伸强度较高，保护层采用树脂材料与纳米材料的结合，在对树脂材料进行有益改进的同时，利用纳米材料的杀菌防污功能，大幅度改进了树脂材料的特性。

Claims (8)

1.一种高效抗损伤耐低温特种橡套软电缆，其特征在于：包括多根绝缘线芯（1），所述绝缘线芯（1）包括导体（11），所述导体（11）包括纤维和镀锡铜线，所述镀锡铜线绞合在所述纤维的外侧，所述导体（11）外依次设置聚酯带绕包层（12）、三元乙丙橡胶绝缘层（13）和聚乙烯隔离层（14），所述绝缘线芯（1）外直接挤包填充型氯磺化聚乙烯内护套（2），所述氯磺化聚乙烯内护套（2）外设置编织层（3），所述编织层（3）外挤包外护套（4），所述外护套（4）从内到外依次包括玻璃纤维基层（41）、氯化聚氯乙烯层（42）和保护层（43），所述保护层（43）包括以下重量组份的原料：37-39份聚氨酯树脂、25-27份氟硅树脂、17-18份有机硅交联剂、17-18份二氧化硅、13-14份氢氧化硅、12-13份氢氧化镁、6-7份氧化铁、5-6份硫酸钡、4.5-5份抗氧剂、2.5-3份相容剂、1.5-2份有机硅流平剂和0.8-1.3份纳米材料，所述纳米材料均匀分布在所述外护套材料中，所述纳米材料包括纳米银和纳米氧化锌，其中，纳米银与纳米氧化锌的重量比为2～4：6～9。

2.如权利要求1所述的高效抗损伤耐低温特种橡套软电缆，其特征在于：所述三元乙丙橡胶绝缘层（13）为蒸汽硫化三元乙丙橡胶绝缘层。

3.如权利要求1所述的高效抗损伤耐低温特种橡套软电缆，其特征在于：所述编织层（3）为麻纱编织层。

4.如权利要求1所述的高效抗损伤耐低温特种橡套软电缆，其特征在于：所述绝缘线芯（1）的数量为3根。

5.如权利要求1所述的高效抗损伤耐低温特种橡套软电缆，其特征在于：所述聚乙烯隔离层（14）为线性低密度聚乙烯隔离层。

6.如权利要求1所述的高效抗损伤耐低温特种橡套软电缆，其特征在于：所述保护层（43）包括以下重量组份的原料：38份聚氨酯树脂、26份氟硅树脂、17份有机硅交联剂、18份二氧化硅、14份氢氧化硅、13份氢氧化镁、6份氧化铁、5份硫酸钡、4份润滑剂、5份抗氧剂、2.5份相容剂、1.5份有机硅流平剂和1.1份纳米材料。

7.如权利要求1所述的高效抗损伤耐低温特种橡套软电缆，其特征在于：所述纳米材料包括纳米银和纳米氧化锌，其中，纳米银与纳米氧化锌的重量比为3：8。

8.如权利要求1所述的高效抗损伤耐低温特种橡套软电缆，其特征在于：所述玻璃纤维基层（41）、氯化聚氯乙烯层（42）和保护层（43）的厚度比为1-2:1-2:3-4。