CN105367933A - 一种用于配电系统的电缆 - Google Patents

Abstract

本发明属于配电领域，公开了一种用于配电系统的电缆，其由绝缘外层包裹导线制备而成，所述绝缘外层由如下原料制备而成：石墨，三聚磷酸铝，氢氧化铝，磷酸三苯酯，油酸酰胺，硼酸锌，玻璃纤维，硼砂，坡缕石，硬脂酸，氮化铝，鸡蛋壳，三聚氰酸三烯丙酯，聚丙烯树脂，三元乙丙橡胶，聚氯乙烯，氢化丁腈橡胶。本发明电缆阻燃性能好，力学性能优异，并且具备较好的耐腐蚀性能，拓宽了适用范围，延长了电缆的使用寿命。

Description

一种用于配电系统的电缆

技术领域

本发明属于电力材料领域，具体涉及一种用于配电系统的电缆。

背景技术

配电系统将电力系统中从降压配电变电站（高压配电变电站）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（或元件）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。

电缆是配电系统中的重要组成部分，近年来随着生产生活电线电缆的运用日益发展和普及，电线电缆的需要量增加很快，而且随着经济的发展，对其材料的要求也越来越高，它要求柔软、耐磨、耐腐蚀以及耐高低温等性能。

而无论从机械性、热火化学耐受性以及灾害防护角度考虑，电缆外层绝缘材料在防护内部原料受损以维持其正常运行方面均起到至关重要的作用，在具体应用过程中，电缆外层绝缘材料必须能都抵抗日晒、UV辐射、臭氧老化、化学药品侵蚀，同时在意外灾害情况下仍能保证或暂时保证其正常运行，随着电气火灾事故的频繁发生，电线电缆的阻燃问题逐渐引起世界各国的重视；电缆燃烧时释放出大量烟雾和有毒的、腐蚀性的气体是火灾中危险因素，在火灾中妨碍了人们的安全撤离和灭火工作，使生命财产遭到严重损失，同时随着通讯事业、汽车工业和计算机工业的发展，特别是航空导线、汽车用线、高温仪表电缆、石油钻井平台电缆等许多场合，越来越需要使用阻燃、热稳定性能好、热变形温度高的电缆绝缘外层。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术中用于配电系统的电缆的诸多缺陷，经过大量试验和探索，改变现有的原料组成及制备方法，提供一种于配电系统的电缆，该电缆的绝缘外层具备较好的绝缘性能、耐腐蚀性能、阻燃性能以及机械性能；上述绝缘外层的制备工艺简单，适合大规模工业化生产。

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：

一种用于配电系统的电缆，其由绝缘外层包裹导线制备而成，

所述绝缘外层由如下原料制备而成：

石墨，三聚磷酸铝，氢氧化铝，磷酸三苯酯，油酸酰胺，硼酸锌，玻璃纤维，硼砂，坡缕石，硬脂酸，氮化铝，鸡蛋壳，三聚氰酸三烯丙酯，聚丙烯树脂，三元乙丙橡胶，聚氯乙烯，氢化丁腈橡胶。

具体地，其由如下重量份的原料制备而成：

石墨1-2份，三聚磷酸铝1-2份，氢氧化铝1-2份，磷酸三苯酯2-3份，油酸酰胺2-3份，硼酸锌2-3份，玻璃纤维2-3份，硼砂3-4份，坡缕石3-4份，硬脂酸3-4份，氮化铝4-5份，鸡蛋壳4-5份，三聚氰酸三烯丙酯6-8份，聚丙烯树脂10-12份，三元乙丙橡胶12-15份，聚氯乙烯15-20份，氢化丁腈橡胶15-20份。

优选地，石墨，三聚磷酸铝，氢氧化铝，硼酸锌以及氮化铝的粒径均控制在100目；玻璃纤维的直径为10-20um，长度为30-50um。

上述绝缘外层的制备方法包括如下步骤：

步骤1）制备物料1：将硼砂、坡缕石以及鸡蛋壳依次添加到破碎机中进行破碎，然后进行研磨，获得粒径为100目的粉末，即为物料1；

步骤2）制备物料2：将油酸酰胺、玻璃纤维、硬脂酸以及氮化铝投入到搅拌反应器中，200转/min搅拌10min，然后加热到70℃，保温3min，最后降至30℃，得到物料2；

步骤3）制备物料3：将磷酸三苯酯、三聚氰酸三烯丙酯，聚丙烯树脂，三元乙丙橡胶，聚氯乙烯以及氢化丁腈橡胶，混合均匀，加入密炼机，密炼时间为5分钟，密炼温度为90℃，得到物料3；

步骤4）制备绝缘外层：将石墨，三聚磷酸铝，氢氧化铝，硼酸锌，物料1，物料2以及物料3依次投入到离心机中，1200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，待混料完全熔融后挤出到注塑机中，注塑成型即得。

所述导线可以是铝合金，铝铜合金等常用导线。

本发明取得的有益效果主要包括：

油酸酰胺可以减少树脂等在加工过程中的内摩擦薄膜和传送设备之间摩擦，简化对最终产品的操作，降低树脂颗粒成型熔融黏度，改进流动性。三聚氰酸三烯丙酯能显著提高产品的强度、刚性和耐热性能，可使制品在250℃左右长期使用。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。氢化丁腈橡胶具良好的耐热性能，优良的耐化学腐蚀性能（对氟利昂、酸、碱的具有良好的抗耐性），优异的耐臭氧性能，较高的抗压缩永久变形性能。玻璃纤维优点是绝缘性好、耐热性强、抗腐蚀性好，机械强度高。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。石墨具备较好的耐高温抗热可塑性能以及润滑效果。氮化铝是良好的耐热冲击材料，其稳定性好、强度高、导热性好、热膨胀系数小，但是其与橡胶基体的相容性差，本发明对其进行了改性，使得氮化铝的表面得到了改善，其团聚趋势减弱，其与橡胶基体之间的相容性增强，提高了绝缘材料的机械性能、耐热老化性能以及耐磨性能；本发明制备的电缆具备绝缘性能、耐腐蚀性能、阻燃性能以及机械性能。

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

一种用于配电系统的电缆，其由绝缘外层包裹导线制备而成，

所述绝缘外层由如下重量份的原料制备而成：

石墨1份，三聚磷酸铝1份，氢氧化铝1份，磷酸三苯酯2份，油酸酰胺2份，硼酸锌2份，玻璃纤维2份，硼砂3份，坡缕石3份，硬脂酸3份，氮化铝4份，鸡蛋壳4份，三聚氰酸三烯丙酯6份，聚丙烯树脂10份，三元乙丙橡胶12份，聚氯乙烯15份，氢化丁腈橡胶15份。

其中，石墨，三聚磷酸铝，氢氧化铝，硼酸锌以及氮化铝的粒径均控制在100目；玻璃纤维的直径为10um，长度为30um。

上述绝缘外层的制备方法包括如下步骤：

步骤1）制备物料1：将硼砂、坡缕石以及鸡蛋壳依次添加到破碎机中进行破碎，然后进行研磨，获得粒径为100目的粉末，即为物料1；

步骤2）制备物料2：将油酸酰胺、玻璃纤维、硬脂酸以及氮化铝投入到搅拌反应器中，200转/min搅拌10min，然后加热到70℃，保温3min，最后降至30℃，得到物料2；

步骤3）制备物料3：将磷酸三苯酯、三聚氰酸三烯丙酯，聚丙烯树脂，三元乙丙橡胶，聚氯乙烯以及氢化丁腈橡胶，混合均匀，加入密炼机，密炼时间为5分钟，密炼温度为90℃，得到物料3；

步骤4）制备绝缘外层：将石墨，三聚磷酸铝，氢氧化铝，硼酸锌，物料1，物料2以及物料3依次投入到离心机中，1200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，待混料完全熔融后挤出到注塑机中，注塑成型即得。

实施例2

一种用于配电系统的电缆，其由绝缘外层包裹导线制备而成，

所述绝缘外层由如下重量份的原料制备而成：

石墨2份，三聚磷酸铝2份，氢氧化铝2份，磷酸三苯酯3份，油酸酰胺3份，硼酸锌3份，玻璃纤维3份，硼砂4份，坡缕石4份，硬脂酸4份，氮化铝5份，鸡蛋壳5份，三聚氰酸三烯丙酯8份，聚丙烯树脂12份，三元乙丙橡胶15份，聚氯乙烯20份，氢化丁腈橡胶20份。

其中，石墨，三聚磷酸铝，氢氧化铝，硼酸锌以及氮化铝的粒径均控制在100目；玻璃纤维的直径为20um，长度为50um。

上述绝缘材料的制备方法包括如下步骤：

步骤1）制备物料1：将硼砂、坡缕石以及鸡蛋壳依次添加到破碎机中进行破碎，然后进行研磨，获得粒径为100目的粉末，即为物料1；

步骤2）制备物料2：将油酸酰胺、玻璃纤维、硬脂酸以及氮化铝投入到搅拌反应器中，200转/min搅拌10min，然后加热到70℃，保温3min，最后降至30℃，得到物料2；

步骤3）制备物料3：将磷酸三苯酯、三聚氰酸三烯丙酯，聚丙烯树脂，三元乙丙橡胶，聚氯乙烯以及氢化丁腈橡胶，混合均匀，加入密炼机，密炼时间为5分钟，密炼温度为90℃，得到物料3；

步骤4）制备绝缘外层：将石墨，三聚磷酸铝，氢氧化铝，硼酸锌，物料1，物料2以及物料3依次投入到离心机中，1200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，待混料完全熔融后挤出到注塑机中，注塑成型即得。

实施例3

本发明制备的绝缘外层的性能测试：

1.实施例和实施例2制备的绝缘外层的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，其中绝缘外层的厚度均为2mm：

表1

组别

外观

抗张强度（N/mm2）

断裂伸长率（%）

200℃热稳定时间（min）

体积电阻率×10-15（Ω·cm）

氧指数

实施例1

塑化良好，色泽均匀无杂质

19.4

477

>200

2.32

33.4

实施例2

塑化良好，色泽均匀无杂质

19.1

473

>200

2.29

33.9

2.抗腐蚀性能测试：将试验材料浸泡到10%的氯化钠溶液中30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30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（%）
				实施例1	99.2	98.7	99.3
实施例2	99.3	98.6	99.1

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（%）
				实施例1	97.2	98.8	99.2
实施例2	97.4	99.1	98.9

结论：本发明电缆绝缘外层阻燃性能好，力学性能优异，并且具备较好的耐腐蚀性能，拓宽了适用范围，延长了电缆的使用寿命。

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 (3)

1.一种用于配电系统的电缆，其由绝缘外层包裹导线制备而成，其特征在于，所述绝缘外层由如下原料制备而成：

石墨，三聚磷酸铝，氢氧化铝，磷酸三苯酯，油酸酰胺，硼酸锌，玻璃纤维，硼砂，坡缕石，硬脂酸，氮化铝，鸡蛋壳，三聚氰酸三烯丙酯，聚丙烯树脂，三元乙丙橡胶，聚氯乙烯，氢化丁腈橡胶。

2.根据权利要求1所述的电缆，其特征在于，所述绝缘外层由如下重量份的原料制备而成：

石墨1-2份，三聚磷酸铝1-2份，氢氧化铝1-2份，磷酸三苯酯2-3份，油酸酰胺2-3份，硼酸锌2-3份，玻璃纤维2-3份，硼砂3-4份，坡缕石3-4份，硬脂酸3-4份，氮化铝4-5份，鸡蛋壳4-5份，三聚氰酸三烯丙酯6-8份，聚丙烯树脂10-12份，三元乙丙橡胶12-15份，聚氯乙烯15-20份，氢化丁腈橡胶15-20份；

所述绝缘外层的制备方法包括如下步骤：

步骤1）制备物料1：将硼砂、坡缕石以及鸡蛋壳依次添加到破碎机中进行破碎，然后进行研磨，获得粒径为100目的粉末，即为物料1；

步骤2）制备物料2：将油酸酰胺、玻璃纤维、硬脂酸以及氮化铝投入到搅拌反应器中，200转/min搅拌10min，然后加热到70℃，保温3min，最后降至30℃，得到物料2；

步骤3）制备物料3：将磷酸三苯酯、三聚氰酸三烯丙酯，聚丙烯树脂，三元乙丙橡胶，聚氯乙烯以及氢化丁腈橡胶，混合均匀，加入密炼机，密炼时间为5分钟，密炼温度为90℃，得到物料3；

步骤4）制备绝缘外层：将石墨，三聚磷酸铝，氢氧化铝，硼酸锌，物料1，物料2以及物料3依次投入到离心机中，1200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，待混料完全熔融后挤出到注塑机中，注塑成型即得。

3.根据权利要求2所述的电缆，其特征在于，优选地，所述石墨，三聚磷酸铝，氢氧化铝，硼酸锌以及氮化铝的粒径均为100目；所述玻璃纤维的直径为10-20um，长度为30-50um。