CN105632636A - 一种高强抗冲击电力电缆 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高强抗冲击电力电缆，包括导体，在导体外包覆有导体绕包层，在导体绕包层外包覆有绝缘层，在绝缘层外包覆有绝缘绕包层，在绝缘绕包层外包覆有金属屏蔽层，在金属屏蔽层外包覆有屏蔽绕包层，在屏蔽绕包层外包覆有护套层；护套层由改性不饱和聚酯复合材料制备而成；改性不饱和聚酯复合材料的原料包括：不饱和聚酯树脂、乙烯-丁烯弹性体、苯乙烯、聚丙烯腈纤维、玄武岩纤维、聚磷酸铵、二乙基次膦酸铝、可膨胀石墨、六对醛基苯氧基环三磷腈、过氧化甲乙酮、异辛酸钴、煅烧凹凸棒土、改性蒙脱土、氧化石墨烯、十八烷基胺、消泡剂。本发明提出的高强抗冲击电力电缆，其强度高，韧性好，抗冲击性能优异，使用寿命长。

Description

一种高强抗冲击电力电缆
技术领域
本发明涉及电缆技术领域，尤其涉及一种高强抗冲击电力电缆。
背景技术
电力电缆是用于传输和分配电能的电缆，常用于城市地下电网、发电站的引出线路、工矿企业的内部供电及过江、过海的水下输电线。随着经济的发展，需要使用电力电缆的场所变得多样化，对电力电缆的性能指标有了更加严格和多样的要求，比如拉伸强度、冲击韧性、使用温度、耐老化性、耐候性能等指标均有严格的要求，不断的提高电力电缆的综合性能，是经济和社会发展的迫切需求。现有的电力电缆多存在强度低，冲击韧性欠佳，使用寿命短等问题，给实际使用带来很多不便，甚至威胁到人们的生命财产安全，因此，需要改进以适应电力电缆市场多样的需求。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种高强抗冲击电力电缆，其强度高，韧性好，抗冲击性能优异，使用寿命长。
本发明提出的一种高强抗冲击电力电缆，包括导体，在所述导体外包覆有导体绕包层，在所述导体绕包层外包覆有绝缘层，在所述绝缘层外包覆有绝缘绕包层，在所述绝缘绕包层外包覆有金属屏蔽层，在所述金属屏蔽层外包覆有屏蔽绕包层，在所述屏蔽绕包层外包覆有护套层；其中，所述护套层由改性不饱和聚酯复合材料制备而成；所述改性不饱和聚酯复合材料的原料按重量份包括：不饱和聚酯树脂100份、乙烯-丁烯弹性体5-15份、苯乙烯3-15份、聚丙烯腈纤维5-20份、玄武岩纤维3-12份、聚磷酸铵5-15份、二乙基次膦酸铝2-10份、可膨胀石墨2-10份、六对醛基苯氧基环三磷腈2-10份、过氧化甲乙酮0.5-1.5份、异辛酸钴0.5-2份、煅烧凹凸棒土3-12份、改性蒙脱土5-15份、氧化石墨烯3-12份、十八烷基胺2-5份、消泡剂0.2-0.5份。
优选地，所述改性不饱和聚酯复合材料的原料按重量份包括：不饱和聚酯树脂100份、乙烯-丁烯弹性体8-12份、苯乙烯6-10份、聚丙烯腈纤维10-14份、玄武岩纤维7-10份、聚磷酸铵8-10份、二乙基次膦酸铝5.3-7份、可膨胀石墨5.5-7份、六对醛基苯氧基环三磷腈5-8份、过氧化甲乙酮0.9-1.2份、异辛酸钴1.1-1.6份、煅烧凹凸棒土7.2-8份、改性蒙脱土8-11份、氧化石墨烯6-8份、十八烷基胺2.9-3.4份、消泡剂0.32-0.4份。
优选地，所述改性不饱和聚酯复合材料的原料按重量份包括：不饱和聚酯树脂100份、乙烯-丁烯弹性体10份、苯乙烯8份、聚丙烯腈纤维12份、玄武岩纤维8份、聚磷酸铵9份、二乙基次膦酸铝6.2份、可膨胀石墨6.3份、六对醛基苯氧基环三磷腈7份、过氧化甲乙酮1份、异辛酸钴1.2份、煅烧凹凸棒土7.8份、改性蒙脱土10份、氧化石墨烯7份、十八烷基胺3.2份、消泡剂0.38份。
优选地，所述不饱和聚酯树脂为改性不饱和聚酯树脂；所述改性不饱和聚酯树脂按照以下工艺进行制备：将端羟基不饱和聚酯与二苯基甲烷二异氰酸酯按摩尔比为1：2-2.5混合均匀，在70-80℃下进行反应至NCO含量为初始含量的50-60％得到异氰酸根封端的预聚体；在异氰酸根封端的预聚体中加入间苯二酚二缩水甘油醚和2-乙基-4-甲基咪唑，在120-150℃下进行反应至体系中异氰酸根的含量为0得到所述改性不饱和聚酯树脂；其中，间苯二酚二缩水甘油醚与异氰酸根封端的预聚体的摩尔比为2-3:1；2-乙基-4-甲基咪唑的重量为间苯二酚二缩水甘油醚重量的0.1-0.25％。
优选地，所述不饱和聚酯树脂为改性不饱和聚酯树脂；所述改性不饱和聚酯树脂按照以下工艺进行制备：将端羟基不饱和聚酯与二苯基甲烷二异氰酸酯按摩尔比为1：2混合均匀，在75℃下进行反应至NCO含量为初始含量的50％得到异氰酸根封端的预聚体；在异氰酸根封端的预聚体中加入间苯二酚二缩水甘油醚和2-乙基-4-甲基咪唑，在130℃下进行反应至体系中异氰酸根的含量为0得到所述改性不饱和聚酯树脂；其中，间苯二酚二缩水甘油醚与异氰酸根封端的预聚体的摩尔比为2:1；2-乙基-4-甲基咪唑的重量为间苯二酚二缩水甘油醚重量的0.1-0.25％；在改性不饱和聚酯树脂的制备过程中，以端羟基不饱和聚酯与二苯基甲烷二异氰酸酯为原料，通过控制反应的条件，使端羟基不饱和聚酯中的羟基与二苯基甲烷二异氰酸酯中的异氰酸根发生了反应，得到了异氰酸根封端的预聚体，之后在2-乙基-4-甲基咪唑的催化下，异氰酸根封端的预聚体与间苯二酚二缩水甘油醚发生了反应，在体系中引入了二苯基甲烷二异氰酸酯和间苯二酚二缩水甘油醚，在既保持不饱和聚酯树脂的高强度、高模量的同时具有聚氨酯的良好韧性。
优选地，所述煅烧凹凸棒土的煅烧温度为550-700℃。
优选地，所述玄武岩纤维端头直径为8-10μm，厚度为0.2-0.25mm，面密度为220-250g/cm2。
优选地，所述改性蒙脱土所采用的改性剂为乙烯基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-巯丙基三甲氧基硅烷中的一种或者多种的混合物。
优选地，所述改性蒙脱土所采用的改性剂为γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷。
本发明所述改性不饱和聚酯复合材料可以按照常规的不饱和聚酯树脂复合材料的制备工艺制备而成。
本发明改性不饱和聚酯复合材料中，选择了不饱和聚酯树脂、乙烯-丁烯弹性体和苯乙烯共混作为主料，并调节了其比例，使三者的性能互补，既改善了不饱和聚酯树脂耐油性、耐老化性和耐高温性能，同时由于乙烯-丁烯弹性体和苯乙烯的加入改善了复合材料的加工性能，使得到的复合材料具有优异的韧性、耐油性、耐低温性、绝缘性和加工性，拓宽了复合材料的应用范围；聚丙烯腈纤维、玄武岩纤维配合加入体系中作为增强纤维，在橡胶混炼的过程中可嵌入橡胶基体中，与煅烧凹凸棒土和改性蒙脱土、氧化石墨烯配合，在体系中形成了物理交联点，提高了复合材料的交联密度，改善复合材料的拉伸强度和压缩永久变形的同时提高了复合材料的韧性、耐老化性、耐水性和耐磨性；聚磷酸铵、二乙基次膦酸铝、可膨胀石墨、六对醛基苯氧基环三磷腈加入体系中作为阻燃剂，提高了复合材料的阻燃性；十八烷基胺具有长链烷基，加入体系中，能提高无机填料在体系中的相容性，同时改善了复合材料的抗蠕变性能和压缩永久变形性，且强度的降低较少；将所述改性不饱和聚酯复合材料用作电力电缆的护套层材料得到的电力电缆具有强度高，韧性好，抗冲击性能优异的优点，且使用寿命长。
附图说明
图1为本发明所述高强抗冲击电力电缆的结构示意图。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
图1为本发明所述高强抗冲击电力电缆的结构示意图，参照图1，本发明提出的一种高强抗冲击电力电缆，包括导体1，在所述导体1外包覆有导体绕包层2，在所述导体绕包层2外包覆有绝缘层3，在所述绝缘层3外包覆有绝缘绕包层4，在所述绝缘绕包层4外包覆有金属屏蔽层5，在所述金属屏蔽层5外包覆有屏蔽绕包层6，在所述屏蔽绕包层6外包覆有护套层7；其中，所述护套层7由改性不饱和聚酯复合材料制备而成；所述改性不饱和聚酯复合材料的原料按重量份包括：不饱和聚酯树脂100份、乙烯-丁烯弹性体15份、苯乙烯3份、聚丙烯腈纤维20份、玄武岩纤维3份、聚磷酸铵15份、二乙基次膦酸铝2份、可膨胀石墨10份、六对醛基苯氧基环三磷腈2份、过氧化甲乙酮1.5份、异辛酸钴0.5份、煅烧凹凸棒土12份、改性蒙脱土5份、氧化石墨烯12份、十八烷基胺2份、消泡剂0.5份。
实施例2
参照图1，本发明提出的一种高强抗冲击电力电缆，包括导体1，在所述导体1外包覆有导体绕包层2，在所述导体绕包层2外包覆有绝缘层3，在所述绝缘层3外包覆有绝缘绕包层4，在所述绝缘绕包层4外包覆有金属屏蔽层5，在所述金属屏蔽层5外包覆有屏蔽绕包层6，在所述屏蔽绕包层6外包覆有护套层7；其中，所述护套层7由改性不饱和聚酯复合材料制备而成；所述改性不饱和聚酯复合材料的原料按重量份包括：不饱和聚酯树脂100份、乙烯-丁烯弹性体5份、苯乙烯15份、聚丙烯腈纤维5份、玄武岩纤维12份、聚磷酸铵5份、二乙基次膦酸铝10份、可膨胀石墨2份、六对醛基苯氧基环三磷腈10份、过氧化甲乙酮0.5份、异辛酸钴2份、煅烧凹凸棒土3份、改性蒙脱土15份、氧化石墨烯3份、十八烷基胺5份、消泡剂0.2份。
实施例3
参照图1，本发明提出的一种高强抗冲击电力电缆，包括导体1，在所述导体1外包覆有导体绕包层2，在所述导体绕包层2外包覆有绝缘层3，在所述绝缘层3外包覆有绝缘绕包层4，在所述绝缘绕包层4外包覆有金属屏蔽层5，在所述金属屏蔽层5外包覆有屏蔽绕包层6，在所述屏蔽绕包层6外包覆有护套层7；其中，所述护套层7由改性不饱和聚酯复合材料制备而成；所述改性不饱和聚酯复合材料的原料按重量份包括：不饱和聚酯树脂100份、乙烯-丁烯弹性体12份、苯乙烯6份、聚丙烯腈纤维14份、玄武岩纤维7份、聚磷酸铵10份、二乙基次膦酸铝5.3份、可膨胀石墨7份、六对醛基苯氧基环三磷腈5份、过氧化甲乙酮1.2份、异辛酸钴1.1份、煅烧凹凸棒土8份、改性蒙脱土8份、氧化石墨烯8份、十八烷基胺2.9份、消泡剂0.4份；
其中，所述不饱和聚酯树脂为改性不饱和聚酯树脂；所述改性不饱和聚酯树脂按照以下工艺进行制备：将端羟基不饱和聚酯与二苯基甲烷二异氰酸酯按摩尔比为1：2混合均匀，在80℃下进行反应至NCO含量为初始含量的50％得到异氰酸根封端的预聚体；在异氰酸根封端的预聚体中加入间苯二酚二缩水甘油醚和2-乙基-4-甲基咪唑，在150℃下进行反应至体系中异氰酸根的含量为0得到所述改性不饱和聚酯树脂；其中，间苯二酚二缩水甘油醚与异氰酸根封端的预聚体的摩尔比为2:1；2-乙基-4-甲基咪唑的重量为间苯二酚二缩水甘油醚重量的0.25％；
所述煅烧凹凸棒土的煅烧温度为550℃；
所述玄武岩纤维端头直径为10μm，厚度为0.2mm，面密度为250g/cm2；
所述改性蒙脱土所采用的改性剂为乙烯基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-巯丙基三甲氧基硅烷按任意重量之比的混合物。
实施例4
参照图1，本发明提出的一种高强抗冲击电力电缆，包括导体1，在所述导体1外包覆有导体绕包层2，在所述导体绕包层2外包覆有绝缘层3，在所述绝缘层3外包覆有绝缘绕包层4，在所述绝缘绕包层4外包覆有金属屏蔽层5，在所述金属屏蔽层5外包覆有屏蔽绕包层6，在所述屏蔽绕包层6外包覆有护套层7；其中，所述护套层7由改性不饱和聚酯复合材料制备而成；所述改性不饱和聚酯复合材料的原料按重量份包括：不饱和聚酯树脂100份、乙烯-丁烯弹性体8份、苯乙烯10份、聚丙烯腈纤维10份、玄武岩纤维10份、聚磷酸铵8份、二乙基次膦酸铝7份、可膨胀石墨5.5份、六对醛基苯氧基环三磷腈8份、过氧化甲乙酮0.9份、异辛酸钴1.6份、煅烧凹凸棒土7.2份、改性蒙脱土11份、氧化石墨烯6份、十八烷基胺3.4份、消泡剂0.32份；
其中，所述不饱和聚酯树脂为改性不饱和聚酯树脂；所述改性不饱和聚酯树脂按照以下工艺进行制备：将端羟基不饱和聚酯与二苯基甲烷二异氰酸酯按摩尔比为1：2.5混合均匀，在70℃下进行反应至NCO含量为初始含量的60％得到异氰酸根封端的预聚体；在异氰酸根封端的预聚体中加入间苯二酚二缩水甘油醚和2-乙基-4-甲基咪唑，在120℃下进行反应至体系中异氰酸根的含量为0得到所述改性不饱和聚酯树脂；其中，间苯二酚二缩水甘油醚与异氰酸根封端的预聚体的摩尔比为3:1；2-乙基-4-甲基咪唑的重量为间苯二酚二缩水甘油醚重量的0.1％；
所述煅烧凹凸棒土的煅烧温度为700℃。
所述玄武岩纤维端头直径为8μm，厚度为0.25mm，面密度为220g/cm2；
所述改性蒙脱土所采用的改性剂为γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、。
实施例5
参照图1，本发明提出的一种高强抗冲击电力电缆，包括导体1，在所述导体1外包覆有导体绕包层2，在所述导体绕包层2外包覆有绝缘层3，在所述绝缘层3外包覆有绝缘绕包层4，在所述绝缘绕包层4外包覆有金属屏蔽层5，在所述金属屏蔽层5外包覆有屏蔽绕包层6，在所述屏蔽绕包层6外包覆有护套层7；其中，所述护套层7由改性不饱和聚酯复合材料制备而成；所述改性不饱和聚酯复合材料的原料按重量份包括：不饱和聚酯树脂100份、乙烯-丁烯弹性体10份、苯乙烯8份、聚丙烯腈纤维12份、玄武岩纤维8份、聚磷酸铵9份、二乙基次膦酸铝6.2份、可膨胀石墨6.3份、六对醛基苯氧基环三磷腈7份、过氧化甲乙酮1份、异辛酸钴1.2份、煅烧凹凸棒土7.8份、改性蒙脱土10份、氧化石墨烯7份、十八烷基胺3.2份、消泡剂0.38份；
其中，所述不饱和聚酯树脂为改性不饱和聚酯树脂；所述改性不饱和聚酯树脂按照以下工艺进行制备：将端羟基不饱和聚酯与二苯基甲烷二异氰酸酯按摩尔比为1：2混合均匀，在75℃下进行反应至NCO含量为初始含量的50％得到异氰酸根封端的预聚体；在异氰酸根封端的预聚体中加入间苯二酚二缩水甘油醚和2-乙基-4-甲基咪唑，在130℃下进行反应至体系中异氰酸根的含量为0得到所述改性不饱和聚酯树脂；其中，间苯二酚二缩水甘油醚与异氰酸根封端的预聚体的摩尔比为2:1；2-乙基-4-甲基咪唑的重量为间苯二酚二缩水甘油醚重量的0.1-0.25％；
所述煅烧凹凸棒土的煅烧温度为620℃；
所述玄武岩纤维端头直径为9μm，厚度为0.22mm，面密度为235g/cm2；
所述改性蒙脱土所采用的改性剂为γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-巯丙基三甲氧基硅烷按重量比为1:3的混合物。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种高强抗冲击电力电缆，其特征在于，包括导体(1)，在所述导体(1)外包覆有导体绕包层(2)，在所述导体绕包层(2)外包覆有绝缘层(3)，在所述绝缘层(3)外包覆有绝缘绕包层(4)，在所述绝缘绕包层(4)外包覆有金属屏蔽层(5)，在所述金属屏蔽层(5)外包覆有屏蔽绕包层(6)，在所述屏蔽绕包层(6)外包覆有护套层(7)；其中，所述护套层(7)由改性不饱和聚酯复合材料制备而成；所述改性不饱和聚酯复合材料的原料按重量份包括：不饱和聚酯树脂100份、乙烯-丁烯弹性体5-15份、苯乙烯3-15份、聚丙烯腈纤维5-20份、玄武岩纤维3-12份、聚磷酸铵5-15份、二乙基次膦酸铝2-10份、可膨胀石墨2-10份、六对醛基苯氧基环三磷腈2-10份、过氧化甲乙酮0.5-1.5份、异辛酸钴0.5-2份、煅烧凹凸棒土3-12份、改性蒙脱土5-15份、氧化石墨烯3-12份、十八烷基胺2-5份、消泡剂0.2-0.5份。
2.根据权利要求1所述高强抗冲击电力电缆，其特征在于，所述改性不饱和聚酯复合材料的原料按重量份包括：不饱和聚酯树脂100份、乙烯-丁烯弹性体8-12份、苯乙烯6-10份、聚丙烯腈纤维10-14份、玄武岩纤维7-10份、聚磷酸铵8-10份、二乙基次膦酸铝5.3-7份、可膨胀石墨5.5-7份、六对醛基苯氧基环三磷腈5-8份、过氧化甲乙酮0.9-1.2份、异辛酸钴1.1-1.6份、煅烧凹凸棒土7.2-8份、改性蒙脱土8-11份、氧化石墨烯6-8份、十八烷基胺2.9-3.4份、消泡剂0.32-0.4份。
3.根据权利要求1或2所述高强抗冲击电力电缆，其特征在于，所述改性不饱和聚酯复合材料的原料按重量份包括：不饱和聚酯树脂100份、乙烯-丁烯弹性体10份、苯乙烯8份、聚丙烯腈纤维12份、玄武岩纤维8份、聚磷酸铵9份、二乙基次膦酸铝6.2份、可膨胀石墨6.3份、六对醛基苯氧基环三磷腈7份、过氧化甲乙酮1份、异辛酸钴1.2份、煅烧凹凸棒土7.8份、改性蒙脱土10份、氧化石墨烯7份、十八烷基胺3.2份、消泡剂0.38份。
4.根据权利要求1-3中任一项所述高强抗冲击电力电缆，其特征在于，所述不饱和聚酯树脂为改性不饱和聚酯树脂；所述改性不饱和聚酯树脂按照以下工艺进行制备：将端羟基不饱和聚酯与二苯基甲烷二异氰酸酯按摩尔比为1：2-2.5混合均匀，在70-80℃下进行反应至NCO含量为初始含量的50-60％得到异氰酸根封端的预聚体；在异氰酸根封端的预聚体中加入间苯二酚二缩水甘油醚和2-乙基-4-甲基咪唑，在120-150℃下进行反应至体系中异氰酸根的含量为0得到所述改性不饱和聚酯树脂；其中，间苯二酚二缩水甘油醚与异氰酸根封端的预聚体的摩尔比为2-3:1；2-乙基-4-甲基咪唑的重量为间苯二酚二缩水甘油醚重量的0.1-0.25％。
5.根据权利要求1-4中任一项所述高强抗冲击电力电缆，其特征在于，所述不饱和聚酯树脂为改性不饱和聚酯树脂；所述改性不饱和聚酯树脂按照以下工艺进行制备：将端羟基不饱和聚酯与二苯基甲烷二异氰酸酯按摩尔比为1：2混合均匀，在75℃下进行反应至NCO含量为初始含量的50％得到异氰酸根封端的预聚体；在异氰酸根封端的预聚体中加入间苯二酚二缩水甘油醚和2-乙基-4-甲基咪唑，在130℃下进行反应至体系中异氰酸根的含量为0得到所述改性不饱和聚酯树脂；其中，间苯二酚二缩水甘油醚与异氰酸根封端的预聚体的摩尔比为2:1；2-乙基-4-甲基咪唑的重量为间苯二酚二缩水甘油醚重量的0.1-0.25％。
6.根据权利要求1-5中任一项所述高强抗冲击电力电缆，其特征在于，所述煅烧凹凸棒土的煅烧温度为550-700℃。
7.根据权利要求1-6中任一项所述高强抗冲击电力电缆，其特征在于，所述玄武岩纤维端头直径为8-10μm，厚度为0.2-0.25mm，面密度为220-250g/cm2。
8.根据权利要求1-7中任一项所述高强抗冲击电力电缆，其特征在于，所述改性蒙脱土所采用的改性剂为乙烯基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-巯丙基三甲氧基硅烷中的一种或者多种的混合物。
9.根据权利要求8所述高强抗冲击电力电缆，其特征在于，所述改性蒙脱土所采用的改性剂为γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷。
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