CN106380826B - 一种电缆包裹层 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电缆包裹层，包裹层包括绝缘层，绝缘层由如下重量份的成分组成：TPU135～178，SEBS67～103，聚丙烯19～45，增容剂SEBS‑g‑MAH17～32，硅橡胶7～16，石墨3～8，混合稀土元素0.62～0.85，紫外线吸收剂1.5～3.6，橡胶级硬脂酸1.8～4.1，二氧化钛12～23，钛酸正丁酯0.8～1.1，二碱式亚磷酸铅1.3～3.4，氢氧化铝8.7～16.5，氧化镁36～57，纳米氧化锌3.2～5.4，硅橡胶级沉淀二氧化硅18～34，独居石28～43，以及不可避免的杂质，其中，混合稀土元素由如下重量份的成分组成：镝17～23，钪13～16，镥15～20，镧7～11，铒1.8～2.3，钐3.7～8.3，钬9～17。本发明的电缆包裹层，通过对其中的绝缘层的改进，在保证良好绝缘性能和优良机械性能的同时，获得了更佳的热阻性能，降低了电力输送过程中的能耗，且具有更佳的耐氧化性能。

Description

一种电缆包裹层
技术领域
本发明涉及一种电缆包裹层，其用于电缆能够降低导电消耗。
背景技术
在电力输送过程中，损耗是不可避免的，每年因输送导致的损耗数量是巨大的。其中，据国家能源局发布的全国跨区跨省输电线路损耗情况通报记载，2013年全国跨区输电总计送端电量2907.2亿千瓦时，受端电量2006.2亿千瓦时，损失电量91亿千瓦时，平均输电损耗率4.34。如何减少传输中的能耗是人们一直致力于解决的技术问题，而随着节能减排和环保意识的加强，这一问题更加为人们所关注。
电力输送中对损耗的主要影响因素是电缆的电阻大小，而电缆电阻的大小主要取决于导体本身的电阻，同时还受其他多个因素的影响。例如，导体的温升会导致温度附加电阻，因此，对于具有包裹层的电缆而言，其对导体温升的影响是需要考虑的重要因素。
具体的，以空气中敷设的交流电缆为例，其载流量可按下式计算：
式中：I为导体中流过的电流(A)，△θ为高于环境温度的导体温升(K)，Wd为导体绝缘单位长度的介质损耗(W/m)，R为最高工作温度下导体单位长度的交流电阻(Ω/m)，T1为一根导体和金属护套之间单位长度的热阻(K·m/W)，T2为金属套与铠装之间衬垫层单位长度的热阻(K·m/W)，T3为电缆外护层单位长度的热阻(K·m/W)，T4为电缆表面与周围媒质之间单位长度的热阻(K·m/W)，n为电缆中载有负荷的导体数(导体截面相同、负荷相同)，λ1为电缆金属套损耗相对于该电缆所有导体总损耗的比率，λ2为电缆铠装损耗相对于该电缆所有导体总损耗的比率。
由此可知，电能传输中的能量损耗不仅与其导体电阻有关，还与包覆层的性能例如热阻等有关联。
发明内容
(一)要解决的技术问题
为了解决现有技术的上述问题，本发明提供一种电缆包裹层，其具有改进的热阻性能，可以降低电缆在输送电力过程中的能量损耗。
(二)技术方案
为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：
一种电缆包裹层，其包括绝缘层，绝缘层由如下重量份的成分组成：TPU(Thermoplastic polyurethanes，热塑性聚氨酯弹性体橡胶)135～178，SEBS(氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物)67～103，聚丙烯19～45，增容剂SEBS-g-MAH17～32，硅橡胶7～16，石墨3～8，混合稀土元素0.62～0.85，紫外线吸收剂1.5～3.6，橡胶级硬脂酸1.8～4.1，二氧化钛12～23，钛酸正丁酯0.8～1.1，二碱式亚磷酸铅1.3～3.4，氢氧化铝8.7～16.5，氧化镁36～57，纳米氧化锌3.2～5.4，硅橡胶级沉淀二氧化硅18～34，独居石28～43，以及不可避免的杂质，其中，混合稀土元素由如下重量份的成分组成：镝17～23，钪13～16，镥15～20，镧7～11，铒1.8～2.3，钐3.7～8.3，钬9～17。
本发明一个较佳实施例的包裹层，其绝缘层中下列各成分的重量份为：TPU142～165，SEBS76.7～92.3，聚丙烯21.9～34.5，增容剂SEBS-g-MAH21.7～23.2，硅橡胶9.7～13.6，石墨4.3～6.8，混合稀土元素0.68～0.79，紫外线吸收剂1.85～2.46，橡胶级硬脂酸2.18～3.41，二氧化钛15.2～21.3，钛酸正丁酯0.87～1.01，二碱式亚磷酸铅1.83～2.67，氢氧化铝10.7～13.6，氧化镁39.6～53.7，纳米氧化锌3.82～4.95，硅橡胶级沉淀二氧化硅21.8～29.7，独居石32.8～41.3，借以获得更佳的热阻性能。
其中，为了获得更佳的热阻性能，更进一步的，混合稀土元素由如下重量份的成分组成：镝18.7～21.3，钪14.3～15.6，镥16.5～18.7，镧8.7～9.1，铒1.98～2.13，钐4.37～6.81，钬10.9～15.7。
本发明一个较佳实施例的电缆包裹层，其绝缘层包含如下重量份的成分：TPU157，SEBS83.4，聚丙烯30.1，增容剂SEBS-g-MAH22.3，硅橡胶11.7，石墨5.82，混合稀土元素0.78，紫外线吸收剂2.31，橡胶级硬脂酸2.93，二氧化钛17.34，钛酸正丁酯0.98，二碱式亚磷酸铅2.34，氢氧化铝12.75，氧化镁46.57，纳米氧化锌4.34，硅橡胶级沉淀二氧化硅25.7，独居石36.5，借以获得更佳的热阻性能。
其中，为了获得更佳的热阻性能，更进一步的，混合稀土元素由如下重量份的成分组成：镝20，钪15.4，镥17，镧8.9，铒2.03，钐5.74，钬12.3。
(三)有益效果
本发明的有益效果是：本发明的电缆包裹层，通过对其中的绝缘层的改进，在保证良好绝缘性能和优良机械性能的同时，获得了更佳的热阻性能，降低了电力输送过程中的能耗，且具有更佳的耐候性、耐磨性能、耐老化性能和耐火阻燃性能，尤其是耐氧化性能，另外，其屏蔽性能也有一定的改良。
具体实施方式
为了更好的解释本发明，以便于理解，下面通过具体实施例，对本发明作详细描述。
实施例1
本发明第一实施例的电缆包裹层，其包括绝缘层，绝缘层由如下重量份的成分组成：
TPU135，SEBS67，聚丙烯19，增容剂SEBS-g-MAH17，硅橡胶7，石墨3，混合稀土元素0.62，紫外线吸收剂1.5，橡胶级硬脂酸1.8，二氧化钛12，钛酸正丁酯0.8，二碱式亚磷酸铅1.3，氢氧化铝8.7，氧化镁36，纳米氧化锌3.2，硅橡胶级沉淀二氧化硅18，独居石28，以及不可避免的杂质。
实施例2
本发明第二实施例的电缆包裹层，其包括绝缘层，绝缘层由如下重量份的成分组成：
TPU178，SEBS103，聚丙烯45，增容剂SEBS-g-MAH32，硅橡胶16，石墨8，混合稀土元素0.85，紫外线吸收剂3.6，橡胶级硬脂酸4.1，二氧化钛23，钛酸正丁酯1.1，二碱式亚磷酸铅3.4，氢氧化铝16.5，氧化镁57，纳米氧化锌5.4，硅橡胶级沉淀二氧化硅34，独居石43，以及不可避免的杂质。
实施例3
本发明第三实施例的电缆包裹层，其包括绝缘层，绝缘层由如下重量份的成分组成：
TPU142，SEBS76.7，聚丙烯21.9，增容剂SEBS-g-MAH21.7，硅橡胶9.7，石墨4.3，混合稀土元素0.68，紫外线吸收剂1.85，橡胶级硬脂酸2.18，二氧化钛15.2，钛酸正丁酯0.87，二碱式亚磷酸铅1.83，氢氧化铝10.7，氧化镁39.6，纳米氧化锌3.82。
实施例4
本发明第四实施例的电缆包裹层，其包括绝缘层，绝缘层由如下重量份的成分组成：
TPU165，SEBS92.3，聚丙烯34.5，增容剂SEBS-g-MAH23.2，硅橡胶13.6，石墨6.8，混合稀土元素0.79，紫外线吸收剂2.46，橡胶级硬脂酸3.41，二氧化钛21.3，钛酸正丁酯1.01，二碱式亚磷酸铅2.67，氢氧化铝13.6，氧化镁53.7，纳米氧化锌4.95。
实施例5
本发明第五实施例的电缆包裹层，其包括绝缘层，绝缘层由如下重量份的成分组成：
TPU157，SEBS83.4，聚丙烯30.1，增容剂SEBS-g-MAH22.3，硅橡胶11.7，石墨5.82，混合稀土元素0.78，紫外线吸收剂2.31，橡胶级硬脂酸2.93，二氧化钛17.34，钛酸正丁酯0.98，二碱式亚磷酸铅2.34，氢氧化铝12.75，氧化镁46.57，纳米氧化锌4.34，硅橡胶级沉淀二氧化硅25.7，独居石36.5。
实施例6
本发明第六实施例的电缆包裹层，其包括绝缘层，绝缘层由如下重量份的成分组成：
TPU135，SEBS103，聚丙烯34.5，增容剂SEBS-g-MAH22.3，硅橡胶9.7，石墨3，混合稀土元素0.85，紫外线吸收剂1.5，橡胶级硬脂酸2.18，二氧化钛17.34，钛酸正丁酯1.01，二碱式亚磷酸铅1.83，氢氧化铝10.7，氧化镁57，纳米氧化锌3.82，硅橡胶级沉淀二氧化硅18，独居石36.5。
实施例7
本发明第七实施例的电缆包裹层，其包括绝缘层，绝缘层由如下重量份的成分组成：
TPU142，SEBS67，聚丙烯45，增容剂SEBS-g-MAH23.2，硅橡胶11.7，石墨5.82，混合稀土元素0.79，紫外线吸收剂3.6，橡胶级硬脂酸1.8，二氧化钛15.2，钛酸正丁酯0.98，二碱式亚磷酸铅2.67，氢氧化铝8.7，氧化镁46.57，纳米氧化锌5.4，硅橡胶级沉淀二氧化硅25.7，独居石41.3。
实施例8
本发明第八实施例的电缆包裹层，其包括绝缘层，绝缘层由如下重量份的成分组成：
TPU157，SEBS76.7，聚丙烯19，增容剂SEBS-g-MAH32，硅橡胶13.6，石墨8，混合稀土元素0.78，紫外线吸收剂2.46，橡胶级硬脂酸4.1，二氧化钛12，钛酸正丁酯0.87，二碱式亚磷酸铅1.3，氢氧化铝13.6，氧化镁36，纳米氧化锌3.2，硅橡胶级沉淀二氧化硅29.4，独居石43。
实施例9
本发明第九实施例的电缆包裹层，其包括绝缘层，绝缘层由如下重量份的成分组成：
TPU165，SEBS83.4，聚丙烯21.9，增容剂SEBS-g-MAH17，硅橡胶16，石墨4.3，混合稀土元素0.68，紫外线吸收剂2.31，橡胶级硬脂酸3.41，二氧化钛23，钛酸正丁酯0.8，二碱式亚磷酸铅2.34，氢氧化铝16.5，氧化镁53.7，纳米氧化锌4.95，硅橡胶级沉淀二氧化硅21.8，独居石28。
实施例10
本发明第十实施例的电缆包裹层，其包括绝缘层，绝缘层由如下重量份的成分组成：
TPU178，SEBS92.3，聚丙烯30.1，增容剂SEBS-g-MAH21.7，硅橡胶7，石墨6.8，混合稀土元素0.62，紫外线吸收剂1.85，橡胶级硬脂酸2.31，二氧化钛21.3，钛酸正丁酯1.1，二碱式亚磷酸铅3.4，氢氧化铝12.75，氧化镁39.6，纳米氧化锌4.34，硅橡胶级沉淀二氧化硅34，独居石32.8。
实施例1至实施例10中的任一实施例，其中，混合稀土元素由如下重量份的成分组成(配方A)：镝17，钪13，镥15，镧7，铒1.8，钐3.7，钬9。
实施例1至实施例10中的任一实施例，其中，混合稀土元素由如下重量份的成分组成(配方B)：镝23，钪16，镥20，镧11，铒2.3，钐8.3，钬17。
实施例1至实施例10中的任一实施例，其中，混合稀土元素由如下重量份的成分组成(配方C)：镝18.7，钪14.3，镥16.5，镧8.7，铒1.98，钐4.37，钬10.9。
实施例1至实施例10中的任一实施例，其中，混合稀土元素由如下重量份的成分组成(配方D)：镝21.3，钪15.6，镥18.7，镧9.1，铒2.13，钐6.81，钬15.7。
实施例1至实施例10中的任一实施例，其中，混合稀土元素由如下重量份的成分组成(配方E)：镝20，钪15.4，镥17，镧8.9，铒2.03，钐5.74，钬12.3。
实施例1至实施例10中的任一实施例，其中，混合稀土元素由如下重量份的成分组成(配方F)：镝18.7，钪15.6，镥15，镧8.9，铒2.3，钐4.37，钬15.7。
实施例1至实施例10中的任一实施例，其中，混合稀土元素由如下重量份的成分组成(配方G)：镝17，钪16，镥20，镧11，铒2.03，钐3.7，钬10.9。
实施例1至实施例10中的任一实施例，其中，混合稀土元素由如下重量份的成分组成(配方H)：镝21.3，钪13，镥17，镧8.7，铒2.13，钐5.74，钬9。
实施例1至实施例10中的任一实施例，其中，混合稀土元素由如下重量份的成分组成(配方I)：镝20，钪14.3，镥18.7，镧7，铒1.98，钐8.3，钬12.3。
实施例1至实施例10中的任一实施例，其中，混合稀土元素由如下重量份的成分组成(配方J)：镝23，钪15.4，镥16.5，镧9.1，铒1.8，钐6.81，钬17。
前述实施例中的绝缘层可以按如下方法制得：
S1、按预定比例准备上述各组分原料；
S2、将步骤S1中的聚丙烯和46％的SEBS加入混合机中，在176℃～264℃下以850rpm～980rpm的速度搅拌13～25min，然后在128～157℃下将混合稀土元素和硅橡胶分别加入，以420～570rpm的转速继续搅拌11～15分钟；
S3、将步骤S1中的TPU和余量的SEBS混合，在208～235℃下加入步骤S1中38％的钛酸正丁酯，并以800～1000rpm的转速搅拌20～30min；
S4、将步骤S2中的混合物料与步骤S3中的混合物料，以及橡胶级硬脂酸、纳米氧化锌、余量钛酸正丁酯和步骤S1中19％的独居石，投入密炼机中，在108～116℃、转速250～350的条件下，混炼3.5～5min后加入硅橡胶级沉淀二氧化硅、氢氧化铝、氧化镁、石墨和余量独居石，继续混炼2～3.5分钟，加入紫外线吸收剂、二氧化钛和二碱式亚磷酸铅，继续混炼7～12min；
S5、以步骤S4密炼后的混合物料为原料，硫化后制得绝缘层。
前述实施例中的绝缘层的性能测试如下：
序号 性能指标 单位 参数数值
1 体积电阻率 Ω.cm 1017～1019
2 表面电阻 Ω 1015～1017
3 抗张强度 N/mm2 18～25
4 断裂伸长率 ％ 230～380
5 135℃×168h老化后抗张强度最大变化率 ％ ±8
6 135℃×168h老化后断裂伸长率最大变化率 ％ ±12
7 长期使用温度 ℃ -60～135
8 导热系数 K·m/W 3.6～5.2
综上所述，本发明的电缆包裹层，通过对其中的绝缘层的改进，在保证良好绝缘性能和优良机械性能的同时，获得了更佳的热阻性能，降低了电力输送过程中的能耗，且具有更佳的耐候性、耐磨性能、耐老化性能和耐火阻燃性能，尤其是耐氧化性能，另外，其屏蔽性能也有一定的改良。

Claims (5)

1.一种电缆包裹层，其特征在于，其包括绝缘层，绝缘层由如下重量份的成分组成：TPU135～178，SEBS67～103，聚丙烯19～45，增容剂SEBS-g-MAH17～32，硅橡胶7～16，石墨3～8，混合稀土元素0.62～0.85，紫外线吸收剂1.5～3.6，橡胶级硬脂酸1.8～4.1，二氧化钛12～23，钛酸正丁酯0.8～1.1，二碱式亚磷酸铅1.3～3.4，氢氧化铝8.7～16.5，氧化镁36～57，纳米氧化锌3.2～5.4，硅橡胶级沉淀二氧化硅18～34，独居石28～43，以及不可避免的杂质，其中，混合稀土元素由如下重量份的成分组成：镝17～23，钪13～16，镥15～20，镧7～11，铒1.8～2.3，钐3.7～8.3，钬9～17。
2.如权利要求1所述的电缆包裹层，其特征在于，其绝缘层中下列各成分的重量份为：TPU142～165，SEBS76.7～92.3，聚丙烯21.9～34.5，增容剂SEBS-g-MAH21.7～23.2，硅橡胶9.7～13.6，石墨4.3～6.8，混合稀土元素0.68～0.79，紫外线吸收剂1.85～2.46，橡胶级硬脂酸2.18～3.41，二氧化钛15.2～21.3，钛酸正丁酯0.87～1.01，二碱式亚磷酸铅1.83～2.67，氢氧化铝10.7～13.6，氧化镁39.6～53.7，纳米氧化锌3.82～4.95，硅橡胶级沉淀二氧化硅21.8～29.7，独居石32.8～41.3。
3.如权利要求2所述的电缆包裹层，其特征在于，其绝缘层由如下重量份的成分组成：TPU157，SEBS83.4，聚丙烯30.1，增容剂SEBS-g-MAH22.3，硅橡胶11.7，石墨5.82，混合稀土元素0.78，紫外线吸收剂2.31，橡胶级硬脂酸2.93，二氧化钛17.34，钛酸正丁酯0.98，二碱式亚磷酸铅2.34，氢氧化铝12.75，氧化镁46.57，纳米氧化锌4.34，硅橡胶级沉淀二氧化硅25.7，独居石36.5。
4.如权利要求1所述的电缆包裹层，其特征在于，混合稀土元素由如下重量份的成分组成：镝18.7～21.3，钪14.3～15.6，镥16.5～18.7，镧8.7～9.1，铒1.98～2.13，钐4.37～6.81，钬10.9～15.7。
5.如权利要求4所述的电缆包裹层，其特征在于，混合稀土元素由如下重量份的成分组成：镝20，钪15.4，镥17，镧8.9，铒2.03，钐5.74，钬12.3。
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