CN107286617A - 野外耐老化复合电缆绝缘材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种野外耐老化复合电缆绝缘材料及其制备方法，包括第一绝缘套和位于所述第一绝缘套内部且与所述第一绝缘套同轴设置的导热管，所述导热管通过多个导热片与所述第一绝缘套的内壁相连接，使得相邻的两个导热片之间形成有空腔，所述空腔内固定有第二绝缘套，所述第二绝缘套的外壁至少部分与所述导热片相接触；解决了现有的电缆护套导热能力较弱，在一定程度上阻碍了电缆内部热量的散失，热量的聚集会加快护套的老化速度，使得其表面耐磨能力下降，从而缩短电缆的寿命的问题。

Description

野外耐老化复合电缆绝缘材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及电缆制备领域，具体地，涉及一种野外耐老化复合电缆绝缘材料及其制备方法。
背景技术
电缆的护套大多是绝热的，其导热系数一般在0.2W/(m·K)左右，这使得护套在提供绝缘性能的同时，一定程度上阻碍了电缆内部热量的散失，热量的聚集会加快护套的老化速度，使得其表面耐磨能力下降，从而缩短电缆的寿命。
发明内容
本发明的目的是提供一种野外耐老化复合电缆绝缘材料及其制备方法，解决了现有的电缆护套导热能力较弱，在一定程度上阻碍了电缆内部热量的散失，热量的聚集会加快护套的老化速度，使得其表面耐磨能力下降，从而缩短电缆的寿命的问题。
为了实现上述目的，本发明提供了一种野外耐老化复合电缆绝缘材料，包括第一绝缘套和位于所述第一绝缘套内部且与所述第一绝缘套同轴设置的导热管，所述导热管通过多个导热片与所述第一绝缘套的内壁相连接，使得相邻的两个导热片之间形成有空腔，所述空腔内固定有第二绝缘套，所述第二绝缘套的外壁至少部分与所述导热片相接触；
构成所述导热管的原料至少包括：聚偏乙烯、石墨、二氧化硅和偶联剂KH550；
所述第一绝缘套和所述第二绝缘套为相同材质，构成其的原料至少包括：醇酸树脂、酚醛树脂、甘油、聚乙烯树脂、丙烯酸树脂、乙酸乙酯、硅藻土、聚乙烯纤维、固化剂和增塑剂。
本发明还提供了一种电缆绝缘材料的制备方法，所述制备方法包括：
1)绝缘套的制备：将醇酸树脂、酚醛树脂、甘油、聚乙烯树脂、丙烯酸树脂和乙酸乙酯混合后进行第一次混炼，第一次混炼的温度为50-70℃，第一次混炼的时间为20-40min；
第一次混炼结束后依次加入硅藻土、聚乙烯纤维、固化剂和增塑剂进行第二次混炼，第二次混炼的温度为100-110℃，第二次混炼的时间为15-25min，压制成型后得到第一绝缘套和第二绝缘套；
2)导热管的制备：将聚偏乙烯、石墨、二氧化硅和偶联剂KH550混合后经挤压成型后得到导热管；
3)将制得的所述导热管置于所述第一绝缘套内，将导热片的一端胶粘在所述导热管的外壁，另一端胶粘在所述第一绝缘套的内壁，相邻的两个导热片之间形成空腔；
4)将所述第二绝缘套置于所述空腔内，将所述第二绝缘套的外壁与所述导热片进行胶粘处理，得到电缆绝缘材料。
通过上述技术方案，本发明提供了一种野外耐老化复合电缆绝缘材料，包括第一绝缘套和位于所述第一绝缘套内部且与所述第一绝缘套同轴设置的导热管，所述导热管通过多个导热片与所述第一绝缘套的内壁相连接，使得相邻的两个导热片之间形成有空腔，所述空腔内固定有第二绝缘套，所述第二绝缘套的外壁至少部分与所述导热片相接触；本发明提供的电缆绝缘材料中的第一绝缘套、第二绝缘套和导热管具备优良的导热性能，电缆的线芯设置在第二绝缘套内，线芯产生的热量能够通过导热片传导至第一绝缘套上，并散发至外界，导热片也能够产生很好的支撑作用，使得第二绝缘套和第一绝缘套之间形成空腔，利于护套内部热量的流通，加速热量的散失，进一步的，第一绝缘套内设置有导热管，导热管能够将线芯产生的热量平均分布到导热片上，防止线芯局部产生高温而对护套产生损伤；本发明还提供了一种电缆绝缘材料的制备方法，该制备方法简单，原料易得，使得制得的护套散热能力和机械性能更优，使得其具备一定的耐磨能力。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明提供的电缆绝缘材料的截面示意图。
附图标记说明
1-第一绝缘套 2-第二绝缘套
3-导热管 4-导热片
5-空腔
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
本发明提供了一种野外耐老化复合电缆绝缘材料，包括第一绝缘套1和位于所述第一绝缘套1内部且与所述第一绝缘套1同轴设置的导热管3，所述导热管3通过多个导热片4与所述第一绝缘套1的内壁相连接，使得相邻的两个导热片4之间形成有空腔5，所述空腔5内固定有第二绝缘套2，所述第二绝缘套2的外壁至少部分与所述导热片4相接触；
构成所述导热管3的原料至少包括：聚偏乙烯、石墨、二氧化硅和偶联剂KH550；
所述第一绝缘套1和所述第二绝缘套2为相同材质，构成其的原料至少包括：醇酸树脂、酚醛树脂、甘油、聚乙烯树脂、丙烯酸树脂、乙酸乙酯、硅藻土、聚乙烯纤维、固化剂和增塑剂。
在本发明的一种优选的实施方式中，为了使得制得的电缆绝缘材料具备更为优良的散热能力和耐磨能力，从而提高其能力，相对于100重量份的所述聚偏乙烯，所述石墨的用量为15-25重量份，所述二氧化硅的用量为5-12重量份，所述偶联剂KH550的用量为2-8重量份；
相对于100重量份的所述醇酸树脂，所述酚醛树脂的用量为20-40重量份，所述甘油的用量为5-12重量份，所述聚乙烯树脂的用量为25-45重量份，所述丙烯酸树脂的用量为5-20重量份，所述乙酸乙酯的用量为30-60重量份，所述硅藻土的用量为2-10重量份，所述聚乙烯纤维的用量为2-10重量份，所述固化剂的用量为2-5重量份，所述增塑剂的用量为2-5重量份。
在本发明的一种优选的实施方式中，为了使得制得的电缆绝缘材料具备更为优良的散热能力和耐磨能力，从而提高其能力，所述固化剂为二乙烯三胺和/或间苯二甲胺。
在本发明的一种优选的实施方式中，为了使得制得的电缆绝缘材料具备更为优良的散热能力和耐磨能力，从而提高其能力，所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯、偏苯三酸三辛酯和环氧甘油三酸酯中的一种或多种。
在本发明的一种优选的实施方式中，在降低生产成本的前提下，为了使得导热片4能够更好的导热，所述导热片4为铜片和/或铝片。
在本发明的一种优选的实施方式中，为了使得制得的电缆绝缘材料具备更为优良的散热能力和耐磨能力，所述第一绝缘套1的厚度为5-8mm，所述第二绝缘套2的厚度为2-5mm。
在本发明的一种优选的实施方式中，为了使得制得的电缆绝缘材料具备更为优良的散热能力和耐磨能力，以所述第一绝缘套1的径截面的面积为基准，所述第二绝缘套2的径截面的面积占60-70％。
本发明还提供了一种电缆绝缘材料的制备方法，所述制备方法包括：
1)绝缘套的制备：将醇酸树脂、酚醛树脂、甘油、聚乙烯树脂、丙烯酸树脂和乙酸乙酯混合后进行第一次混炼，第一次混炼的温度为50-70℃，第一次混炼的时间为20-40min；
第一次混炼结束后依次加入硅藻土、聚乙烯纤维、固化剂和增塑剂进行第二次混炼，第二次混炼的温度为100-110℃，第二次混炼的时间为15-25min，压制成型后得到第一绝缘套1和第二绝缘套2；
2)导热管的制备：将聚偏乙烯、石墨、二氧化硅和偶联剂KH550混合后经挤压成型后得到导热管3；
3)将制得的所述导热管3置于所述第一绝缘套1内，将导热片4的一端胶粘在所述导热管3的外壁，另一端胶粘在所述第一绝缘套1的内壁，相邻的两个导热片4之间形成空腔5；
4)将所述第二绝缘套2置于所述空腔5内，将所述第二绝缘套2的外壁与所述导热片4进行胶粘处理，得到电缆绝缘材料。
在本发明的一种优选的实施方式中，为了使得各部件之间能够牢固粘接，所述制备方法还包括将所述电缆绝缘材料进行烘干，其中，烘干的温度为50-70℃，烘干的时间为24-36h。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。以下实施例中，聚偏乙烯的重均分子量为4000-6000，醇酸树脂的重均分子量为7000-8000，酚醛树脂的重均分子量为5000-9000，聚乙烯树脂的重均分子量为9000-10000，丙烯酸树脂的重均分子量为4000-5000。
实施例1
1)绝缘套的制备：将100g醇酸树脂、20g酚醛树脂、5g甘油、25g聚乙烯树脂、5g丙烯酸树脂和30g乙酸乙酯混合后进行第一次混炼，第一次混炼的温度为50℃，第一次混炼的时间为20min；第一次混炼结束后依次加入2g硅藻土、2g聚乙烯纤维、2g二乙烯三胺和2g邻苯二甲酸二辛酯进行第二次混炼，第二次混炼的温度为100℃，第二次混炼的时间为15min，压制成型后得到第一绝缘套1和第二绝缘套2；
2)导热管的制备：将100g聚偏乙烯、15g石墨、5g二氧化硅和2g偶联剂KH550混合后经挤压成型后得到导热管3；
3)将制得的所述导热管3置于所述第一绝缘套1内，将导热片4的一端胶粘在所述导热管3的外壁，另一端胶粘在所述第一绝缘套1的内壁，相邻的两个导热片4之间形成空腔5；
4)将所述第二绝缘套2置于所述空腔5内，将所述第二绝缘套2的外壁与所述导热片4进行胶粘处理，得到坯体，将坯体进行烘干(烘干的温度为50-70℃，烘干的时间为24-36h)得到电缆绝缘材料A1；其中导热片4为铜片，制得的第一绝缘套1的厚度为5mm，所述第二绝缘套2的厚度为2mm，第二绝缘套2的数量为4个，以第一绝缘套1的径截面的面积为基准，第二绝缘套2的径截面的总面积占60％。
实施例2
1)绝缘套的制备：将100g醇酸树脂、40g酚醛树脂、12g甘油、45g聚乙烯树脂、20g丙烯酸树脂和60g乙酸乙酯混合后进行第一次混炼，第一次混炼的温度为70℃，第一次混炼的时间为40min；第一次混炼结束后依次加入10g硅藻土、10g聚乙烯纤维、5g间苯二甲胺和5g偏苯三酸三辛酯进行第二次混炼，第二次混炼的温度为110℃，第二次混炼的时间为25min，压制成型后得到第一绝缘套1和第二绝缘套2；
2)导热管的制备：将100g聚偏乙烯、25g石墨、12g二氧化硅和8g偶联剂KH550混合后经挤压成型后得到导热管3；
3)将制得的所述导热管3置于所述第一绝缘套1内，将导热片4的一端胶粘在所述导热管3的外壁，另一端胶粘在所述第一绝缘套1的内壁，相邻的两个导热片4之间形成空腔5；
4)将所述第二绝缘套2置于所述空腔5内，将所述第二绝缘套2的外壁与所述导热片4进行胶粘处理，得到坯体，将坯体进行烘干(烘干的温度为70℃，烘干的时间为36h)得到电缆绝缘材料A2；其中导热片4为铝片，制得的第一绝缘套1的厚度为8mm，所述第二绝缘套2的厚度为8mm，第二绝缘套2的数量为4个，以第一绝缘套1的径截面的面积为基准，第二绝缘套2的径截面的总面积占70％。
实施例3
1)绝缘套的制备：将100g醇酸树脂、30g酚醛树脂、8g甘油、35g聚乙烯树脂、12g丙烯酸树脂和45g乙酸乙酯混合后进行第一次混炼，第一次混炼的温度为60℃，第一次混炼的时间为30min；第一次混炼结束后依次加入5g硅藻土、6g聚乙烯纤维、3g间苯二甲胺和3g环氧甘油三酸酯进行第二次混炼，第二次混炼的温度为105℃，第二次混炼的时间为20min，压制成型后得到第一绝缘套1和第二绝缘套2；
2)导热管的制备：将100g聚偏乙烯、20g石墨、8g二氧化硅和5g偶联剂KH550混合后经挤压成型后得到导热管3；
3)将制得的所述导热管3置于所述第一绝缘套1内，将导热片4的一端胶粘在所述导热管3的外壁，另一端胶粘在所述第一绝缘套1的内壁，相邻的两个导热片4之间形成空腔5；
4)将所述第二绝缘套2置于所述空腔5内，将所述第二绝缘套2的外壁与所述导热片4进行胶粘处理，得到坯体，将坯体进行烘干(烘干的温度为60℃，烘干的时间为30h)得到电缆绝缘材料A3；其中导热片4为铝片，制得的第一绝缘套1的厚度为6mm，所述第二绝缘套2的厚度为3mm，第二绝缘套2的数量为4个，以第一绝缘套1的径截面的面积为基准，第二绝缘套2的径截面的总面积占65％。
对比例1
按照实施例3的方法进行，不同的是，相对于100g的所述聚偏乙烯，所述石墨的用量为10g，所述二氧化硅的用量为3g，所述偶联剂KH550的用量为1g；相对于100g的所述醇酸树脂，所述酚醛树脂的用量为15g，所述甘油的用量为3g，所述聚乙烯树脂的用量为20g，所述丙烯酸树脂的用量为3g，所述乙酸乙酯的用量为30g，所述硅藻土的用量为1g，所述聚乙烯纤维的用量为1g，所述间苯二甲胺的用量为1g，所述环氧甘油三酸酯的用量为1g；得到电缆绝缘材料D1。
对比例2
按照实施例3的方法进行，不同的是，相对于100g的所述聚偏乙烯，所述石墨的用量为30g，所述二氧化硅的用量为15g，所述偶联剂KH550的用量为10g；相对于100g的所述醇酸树脂，所述酚醛树脂的用量为45g，所述甘油的用量为15g，所述聚乙烯树脂的用量为50g，所述丙烯酸树脂的用量为25g，所述乙酸乙酯的用量为65g，所述硅藻土的用量为12g，所述聚乙烯纤维的用量为12g，所述间苯二甲胺的用量为7g，所述环氧甘油三酸酯的用量为7g；得到电缆绝缘材料D2。
对比例3
按照实施例3的方法进行，不同的是，第一次混炼的温度为40℃，第一次混炼的时间为15min，第二次混炼的温度为90℃，第二次混炼的时间为10min；得到电缆绝缘材料D3。
对比例4
按照实施例3的方法进行，不同的是，第一次混炼的温度为75℃，第一次混炼的时间为45min，第二次混炼的温度为120℃，第二次混炼的时间为30min；得到电缆绝缘材料D4。
测试例
对制得的电缆绝缘材料A1-A3和D1-D4进行电气强度、导热系数和耐磨性能测定；其中，电气强度按照GB/T 1408.1—2006标准进行测定，导热系数按照ASTM C 518-10标准进行测定。
表1
通过上表数据可以看出在本发明范围内制得的电缆绝缘材料A1-A3，其具备优良的导热性能和电性能，因此也具备优良的能力，而在本发明范围外制得的护套D1-D4，其各方面性能相对较差。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (9)

1.一种野外耐老化复合电缆绝缘材料，其特征在于，包括第一绝缘套(1)和位于所述第一绝缘套(1)内部且与所述第一绝缘套(1)同轴设置的导热管(3)，所述导热管(3)通过多个导热片(4)与所述第一绝缘套(1)的内壁相连接，使得相邻的两个导热片(4)之间形成有空腔(5)，所述空腔(5)内固定有第二绝缘套(2)，所述第二绝缘套(2)的外壁至少部分与所述导热片(4)相接触；
构成所述导热管(3)的原料至少包括：聚偏乙烯、石墨、二氧化硅和偶联剂KH550；
所述第一绝缘套(1)和所述第二绝缘套(2)为相同材质，构成其的原料至少包括：醇酸树脂、酚醛树脂、甘油、聚乙烯树脂、丙烯酸树脂、乙酸乙酯、硅藻土、聚乙烯纤维、固化剂和增塑剂。
2.根据权利要求1所述的电缆绝缘材料，其中，相对于100重量份的所述聚偏乙烯，所述石墨的用量为15-25重量份，所述二氧化硅的用量为5-12重量份，所述偶联剂KH550的用量为2-8重量份；
相对于100重量份的所述醇酸树脂，所述酚醛树脂的用量为20-40重量份，所述甘油的用量为5-12重量份，所述聚乙烯树脂的用量为25-45重量份，所述丙烯酸树脂的用量为5-20重量份，所述乙酸乙酯的用量为30-60重量份，所述硅藻土的用量为2-10重量份，所述聚乙烯纤维的用量为2-10重量份，所述固化剂的用量为2-5重量份，所述增塑剂的用量为2-5重量份。
3.根据权利要求1或2所述的电缆绝缘材料，其中，所述固化剂为二乙烯三胺和/或间苯二甲胺。
4.根据权利要求1或2所述的电缆绝缘材料，其中，所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯、偏苯三酸三辛酯和环氧甘油三酸酯中的一种或多种。
5.根据权利要求1或2所述的电缆绝缘材料，其中，所述导热片(4)为铜片和/或铝片。
6.根据权利要求1或2所述的电缆绝缘材料，其中，所述第一绝缘套(1)的厚度为5-8mm，所述第二绝缘套(2)的厚度为2-5mm。
7.根据权利要求6所述的电缆绝缘材料，其中，以所述第一绝缘套(1)的径截面的面积为基准，所述第二绝缘套(2)的径截面的面积占60-70％。
8.一种根据权利要求1-7中任意一项所述的电缆绝缘材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
1)绝缘套的制备：将醇酸树脂、酚醛树脂、甘油、聚乙烯树脂、丙烯酸树脂和乙酸乙酯混合后进行第一次混炼，第一次混炼的温度为50-70℃，第一次混炼的时间为20-40min；
第一次混炼结束后依次加入硅藻土、聚乙烯纤维、固化剂和增塑剂进行第二次混炼，第二次混炼的温度为100-110℃，第二次混炼的时间为15-25min，压制成型后得到第一绝缘套(1)和第二绝缘套(2)；
2)导热管的制备：将聚偏乙烯、石墨、二氧化硅和偶联剂KH550混合后经挤压成型后得到导热管(3)；
3)将制得的所述导热管(3)置于所述第一绝缘套(1)内，将导热片(4)的一端胶粘在所述导热管(3)的外壁，另一端胶粘在所述第一绝缘套(1)的内壁，相邻的两个导热片(4)之间形成空腔(5)；
4)将所述第二绝缘套(2)置于所述空腔(5)内，将所述第二绝缘套(2)的外壁与所述导热片(4)进行胶粘处理，得到电缆绝缘材料。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其中，所述制备方法还包括将所述电缆绝缘材料进行烘干，其中，烘干的温度为50-70℃，烘干的时间为24-36h。
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