CN105778469A - 一种耐老化耐扭曲风电电缆 - Google Patents

一种耐老化耐扭曲风电电缆 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耐老化耐扭曲风电电缆，包括铜导体，在铜导体外包覆有绝缘层，在绝缘层外包覆有绕包层，在绕包层外包覆有护套层；护套层采用聚氨酯复合材料制成，聚氨酯复合材料的原料按重量份包括：聚氨酯50‑80份、尼龙20‑35份、ABS树脂10‑25份、二苯甲烷二异氰酸酯3‑12份、蒙脱土2‑10份、高岭土3‑12份、滑石粉2‑10份、硼酸锌3‑12份、氢氧化铝3‑15份、碳纤维10‑25份、硅烷偶联剂2‑4份、抗氧剂0.5‑2份、含磷阻燃剂5‑15份、润滑剂0.2‑1.5份；所述含磷阻燃剂由对氨基苯甲酸和四羟甲基硫酸磷反应而成。本发明提出的耐老化耐扭曲风电电缆，其耐老化性能、耐扭曲和阻燃性能优异。

Description

一种耐老化耐扭曲风电电缆
技术领域
本发明涉及电缆技术领域，尤其涉及一种耐老化耐扭曲风电电缆。
背景技术
在各类可再生资源中，风能最具竞争力，从长远来看，全球风能产业的前景相当乐观，各国政府不断出台有利于再生资源发展的鼓励政策，目前全球风电发展正进入迅速扩张时期，这对于电线电缆行业来说，无疑是一个积极的信号，然而，我们风能电缆的研究刚刚起步，再加上由于风力发电的环境比较恶劣，风机使用年限较长，现有的风电电缆耐老化性和耐扭曲性不是很好，往往不能满足风电电缆的使用要求，从而限制了风电电缆的应用。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种耐老化耐扭曲风电电缆，其耐老化性能好，耐扭曲和阻燃性能优异。
本发明提出的一种耐老化耐扭曲风电电缆，包括铜导体，在所述铜导体外包覆有绝缘层，在所述绝缘层外包覆有绕包层，在所述绕包层外包覆有护套层；其中，所述护套层采用聚氨酯复合材料制成，所述聚氨酯复合材料的原料按重量份包括：聚氨酯50-80份、尼龙20-35份、ABS树脂10-25份、二苯甲烷二异氰酸酯3-12份、蒙脱土2-10份、高岭土3-12份、滑石粉2-10份、硼酸锌3-12份、氢氧化铝3-15份、碳纤维10-25份、硅烷偶联剂2-4份、抗氧剂0.5-2份、含磷阻燃剂5-15份、润滑剂0.2-1.5份；
其中，所述含磷阻燃剂按照以下工艺进行制备：按重量份将20-35份对氨基苯甲酸、350-400份四羟甲基硫酸磷和100-200份水加入反应装置中，搅拌均匀后加热回流2-3.5h，反应结束后经冷却、洗涤、干燥得到所述含磷阻燃剂。
优选地，所述聚氨酯复合材料的原料中，聚氨酯、尼龙、ABS树脂的重量比为58-70：25-33：15-22。
优选地，所述聚氨酯复合材料的原料按重量份包括：聚氨酯62-65份、尼龙28-31份、ABS树脂18-21份、二苯甲烷二异氰酸酯5.5-8份、蒙脱土6-8.5份、高岭土7-10份、滑石粉5.5-7份、硼酸锌8-10份、氢氧化铝5-10份、碳纤维15-20份、硅烷偶联剂2.9-3.5份、抗氧剂1-1.6份、含磷阻燃剂8-11份、润滑剂0.8-1.2份。
优选地，所述聚氨酯复合材料的原料按重量份包括：聚氨酯63.5份、尼龙30份、ABS树脂20份、二苯甲烷二异氰酸酯7份、蒙脱土8份、高岭土8.5份、滑石粉6.2份、硼酸锌9份、氢氧化铝8.5份、碳纤维19份、硅烷偶联剂3.2份、抗氧剂1.2份、含磷阻燃剂10份、润滑剂1份。
优选地，所述硅烷偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷中的一种或多种的混合物。
优选地，所述抗氧剂为四(β-(3，5-二叔丁基4-羟基苯基)丙酸)季戊四醇酯、2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、3-(3,5-二叔丁基-4-羟基)丙烯十八酯、硬脂酸镧中的一种或多种的混合物。
优选地，所述润滑剂为硬脂酸酰胺、油酸酰胺、三硬脂酸甘油酯、液体石蜡、二氧化硅中的一种或多种的混合物。
优选地，所述含磷阻燃剂按照以下工艺进行制备：按重量份将30份对氨基苯甲酸、380份四羟甲基硫酸磷和175份水加入反应装置中，搅拌均匀后加热回流2.8h，反应结束后经冷却、洗涤、干燥得到所述含磷阻燃剂。
本发明所述聚氨酯复合材料可以按照常规的聚氨酯复合材料制备工艺制备而成。
热塑性聚氨酯弹性体具有优异的低温柔韧性、较高的拉伸强度和伸长率等性能，本发明聚氨酯复合材料中，以聚氨酯为主料，并添加了适量的尼龙和ABS树脂与其进行共混，聚氨酯大分子链中含有重复的氨基甲酸酯链段，与尼龙分子间形成氢键等较强的相互作用，改善了体系的相容性，使三者形成性能的互补，赋予复合材料优异的耐热性、强度、耐低温性、耐扭曲性和耐老化性，同时提高了胶料粘性和加工性；在含磷阻燃剂的制备过程中，以对氨基苯甲酸和四羟甲基硫酸磷为原料，通过控制反应的条件，使对氨基苯甲酸中的氨基与四羟甲基硫酸磷中的羟基发生了反应，从而将四羟甲基硫酸磷与对氨基苯甲酸连接为一体，得到了含磷阻燃剂，其具有良好的热稳定性，将其加入体系中，具有促进成炭的作用，显著提高了复合材料的热稳定性，降低了复合材料的易燃性，与体系中的蒙脱土、高岭土、滑石粉、硼酸锌和氢氧化铝配合后能有效阻隔火焰，赋予复合材料优异的阻燃性、耐热性和耐老化性；本发明中，以所述聚氨酯复合材料为护套材料，从而将所述聚氨酯复合材料的性质引入到电缆中，得到的风电电缆具有优异的耐老化性、耐扭曲和阻燃性能。
附图说明
图1为本发明所述耐老化耐扭曲风电电缆的结构示意图。
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为本发明所述耐老化耐扭曲风电电缆的结构示意图。参照图1，本发明提出的一种耐老化耐扭曲风电电缆，包括铜导体1，在所述铜导体1外包覆有绝缘层2，在所述绝缘层2外包覆有绕包层3，在所述绕包层3外包覆有护套层4；其中，所述护套层4采用聚氨酯复合材料制成，所述聚氨酯复合材料的原料按重量份包括：聚氨酯80份、尼龙20份、ABS树脂25份、二苯甲烷二异氰酸酯3份、蒙脱土10份、高岭土3份、滑石粉10份、硼酸锌3份、氢氧化铝15份、碳纤维10份、乙烯基三乙氧基硅烷4份、抗氧剂0.5份、含磷阻燃剂15份、润滑剂0.2份；
其中，所述含磷阻燃剂按照以下工艺进行制备：按重量份将35份对氨基苯甲酸、350份四羟甲基硫酸磷和200份水加入反应装置中，搅拌均匀后加热回流3.5h，反应结束后经冷却、洗涤、干燥得到所述含磷阻燃剂。
实施例2
参照图1，本发明提出的一种耐老化耐扭曲风电电缆，包括铜导体1，在所述铜导体1外包覆有绝缘层2，在所述绝缘层2外包覆有绕包层3，在所述绕包层3外包覆有护套层4；其中，所述护套层4采用聚氨酯复合材料制成，所述聚氨酯复合材料的原料按重量份包括：聚氨酯50份、尼龙35份、ABS树脂10份、二苯甲烷二异氰酸酯12份、蒙脱土2份、高岭土12份、滑石粉2份、硼酸锌12份、氢氧化铝3份、碳纤维25份、-氨丙基三乙氧基硅烷1.2份、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷0.8份、硬脂酸镧2份、含磷阻燃剂5份、硬脂酸酰胺1.5份；
其中，所述含磷阻燃剂按照以下工艺进行制备：按重量份将20份对氨基苯甲酸、400份四羟甲基硫酸磷和100份水加入反应装置中，搅拌均匀后加热回流2h，反应结束后经冷却、洗涤、干燥得到所述含磷阻燃剂。
实施例3
参照图1，本发明提出的一种耐老化耐扭曲风电电缆，包括铜导体1，在所述铜导体1外包覆有绝缘层2，在所述绝缘层2外包覆有绕包层3，在所述绕包层3外包覆有护套层4；其中，所述护套层4采用聚氨酯复合材料制成，所述聚氨酯复合材料的原料按重量份包括：聚氨酯65份、尼龙28份、ABS树脂21份、二苯甲烷二异氰酸酯5.5份、蒙脱土8.5份、高岭土7份、滑石粉7份、硼酸锌8份、氢氧化铝10份、碳纤维15份、乙烯基三乙氧基硅烷0.5份、γ-氨丙基三乙氧基硅烷1份、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷0.8份、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷1.2份、四(β-(3，5-二叔丁基4-羟基苯基)丙酸)季戊四醇酯0.3份、2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚0.2份、3-(3,5-二叔丁基-4-羟基)丙烯十八酯0.4份、硬脂酸镧0.1份、含磷阻燃剂11份、油酸酰胺0.5、三硬脂酸甘油酯0.3份；
其中，所述含磷阻燃剂按照以下工艺进行制备：按重量份将26份对氨基苯甲酸、390份四羟甲基硫酸磷和135份水加入反应装置中，搅拌均匀后加热回流3.2h，反应结束后经冷却、洗涤、干燥得到所述含磷阻燃剂。
实施例4
参照图1，本发明提出的一种耐老化耐扭曲风电电缆，包括铜导体1，在所述铜导体1外包覆有绝缘层2，在所述绝缘层2外包覆有绕包层3，在所述绕包层3外包覆有护套层4；其中，所述护套层4采用聚氨酯复合材料制成，所述聚氨酯复合材料的原料按重量份包括：聚氨酯62份、尼龙31份、ABS树脂18份、二苯甲烷二异氰酸酯8份、蒙脱土6份、高岭土10份、滑石粉5.5份、硼酸锌10份、氢氧化铝5份、碳纤维20份、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷2.9份、2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚0.6份、3-(3,5-二叔丁基-4-羟基)丙烯十八酯1份、含磷阻燃剂8份、油酸酰胺0.6份、三硬脂酸甘油酯0.2份、液体石蜡0.2份、二氧化硅0.2份；
其中，所述含磷阻燃剂按照以下工艺进行制备：按重量份将32份对氨基苯甲酸、375份四羟甲基硫酸磷和180份水加入反应装置中，搅拌均匀后加热回流2.6h，反应结束后经冷却、洗涤、干燥得到所述含磷阻燃剂。
实施5
参照图1，本发明提出的一种耐老化耐扭曲风电电缆，包括铜导体1，在所述铜导体1外包覆有绝缘层2，在所述绝缘层2外包覆有绕包层3，在所述绕包层3外包覆有护套层4；其中，所述护套层4采用聚氨酯复合材料制成，所述聚氨酯复合材料的原料按重量份包括：聚氨酯63.5份、尼龙30份、ABS树脂20份、二苯甲烷二异氰酸酯7份、蒙脱土8份、高岭土8.5份、滑石粉6.2份、硼酸锌9份、氢氧化铝8.5份、碳纤维19份、乙烯基三乙氧基硅烷1份、γ-氨丙基三乙氧基硅烷1.3份、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷0.9份、四(β-(3，5-二叔丁基4-羟基苯基)丙酸)季戊四醇酯1.2份、含磷阻燃剂10份、油酸酰胺0.3份、三硬脂酸甘油酯0.4份、液体石蜡0.3份；
其中，所述含磷阻燃剂按照以下工艺进行制备：按重量份将30份对氨基苯甲酸、380份四羟甲基硫酸磷和175份水加入反应装置中，搅拌均匀后加热回流2.8h，反应结束后经冷却、洗涤、干燥得到所述含磷阻燃剂。
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 (8)

1.一种耐老化耐扭曲风电电缆，其特征在于，包括铜导体(1)，在所述铜导体(1)外包覆有绝缘层(2)，在所述绝缘层(2)外包覆有绕包层(3)，在所述绕包层(3)外包覆有护套层(4)；其中，所述护套层(4)采用聚氨酯复合材料制成，所述聚氨酯复合材料的原料按重量份包括：聚氨酯50-80份、尼龙20-35份、ABS树脂10-25份、二苯甲烷二异氰酸酯3-12份、蒙脱土2-10份、高岭土3-12份、滑石粉2-10份、硼酸锌3-12份、氢氧化铝3-15份、碳纤维10-25份、硅烷偶联剂2-4份、抗氧剂0.5-2份、含磷阻燃剂5-15份、润滑剂0.2-1.5份；
其中，所述含磷阻燃剂按照以下工艺进行制备：按重量份将20-35份对氨基苯甲酸、350-400份四羟甲基硫酸磷和100-200份水加入反应装置中，搅拌均匀后加热回流2-3.5h，反应结束后经冷却、洗涤、干燥得到所述含磷阻燃剂。
2.根据权利要求1所述耐老化耐扭曲风电电缆，其特征在于，所述聚氨酯复合材料的原料中，聚氨酯、尼龙、ABS树脂的重量比为58-70：25-33：15-22。
3.根据权利要求1或2所述耐老化耐扭曲风电电缆，其特征在于，所述聚氨酯复合材料的原料按重量份包括：聚氨酯62-65份、尼龙28-31份、ABS树脂18-21份、二苯甲烷二异氰酸酯5.5-8份、蒙脱土6-8.5份、高岭土7-10份、滑石粉5.5-7份、硼酸锌8-10份、氢氧化铝5-10份、碳纤维15-20份、硅烷偶联剂2.9-3.5份、抗氧剂1-1.6份、含磷阻燃剂8-11份、润滑剂0.8-1.2份。
4.根据权利要求1-3中任一项所述耐老化耐扭曲风电电缆，其特征在于，所述聚氨酯复合材料的原料按重量份包括：聚氨酯63.5份、尼龙30份、ABS树脂20份、二苯甲烷二异氰酸酯7份、蒙脱土8份、高岭土8.5份、滑石粉6.2份、硼酸锌9份、氢氧化铝8.5份、碳纤维19份、硅烷偶联剂3.2份、抗氧剂1.2份、含磷阻燃剂10份、润滑剂1份。
5.根据权利要求1-4中任一项所述耐老化耐扭曲风电电缆，其特征在于，所述硅烷偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷中的一种或多种的混合物。
6.根据权利要求1-5中任一项所述耐老化耐扭曲风电电缆，其特征在于，所述抗氧剂为四(β-(3，5-二叔丁基4-羟基苯基)丙酸)季戊四醇酯、2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、3-(3,5-二叔丁基-4-羟基)丙烯十八酯、硬脂酸镧中的一种或多种的混合物。
7.根据权利要求1-6中任一项所述耐老化耐扭曲风电电缆，其特征在于，所述润滑剂为硬脂酸酰胺、油酸酰胺、三硬脂酸甘油酯、液体石蜡、二氧化硅中的一种或多种的混合物。
8.根据权利要求1-7中任一项所述耐老化耐扭曲风电电缆，其特征在于，所述含磷阻燃剂按照以下工艺进行制备：按重量份将30份对氨基苯甲酸、380份四羟甲基硫酸磷和175份水加入反应装置中，搅拌均匀后加热回流2.8h，反应结束后经冷却、洗涤、干燥得到所述含磷阻燃剂。
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