CN110473660B - 一种中压散热电缆、电缆用散热材料及其制备方法 - Google Patents

一种中压散热电缆、电缆用散热材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种中压散热电缆，它包括铝合金导体、导体屏蔽层、绝缘层、绝缘屏蔽层、半导电矿物质垫层、带沥青防腐层的轧纹铝套、带压花花纹的外护套和散热涂覆层，其中散热涂覆层，它包括环氧树脂54‑65份、有机硅树脂30‑44份、聚醚砜树脂22‑28份、散热粉料15‑24份、FeO‑SiO 2化合物粉料10‑18份、改性微米级氧化锆5‑10份、流平剂1‑5份、偶联剂1‑5份。本发明通过改变电缆的结构及散热材料的应用，在电缆运行时，可有效加速电缆散热，降低电缆的自身温度，提高电缆的载流量，进而降低导体截面和电缆外径。

Description

一种中压散热电缆、电缆用散热材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种电缆及电缆用材料，具体涉及一种散热电缆及电缆用散热材料及其制备方法。
背景技术
电线电缆行业中以往导体主要采用铜和铝两种材料，铝合金是一种最近几年才开始被广发使用的导体材料。相比较而言，铜芯导体的电气性能和机械性能都要优于铝和铝合金导体。但限于铜材的价格的昂贵，加速了铝合金导体的应用。铝合金电气性能与铝导体相当，但其机械性能完全优于铝导体。但是铝合金导体的载流量相对铜导体就要小很多，所以通常设计安装时采用的铝合金导体电缆的截面都会比铜导体大1个或2个截面等级，导致电缆外径也增加，整体散热效果一般。
发明内容
发明目的：本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种通过改变电缆的结构及散热材料的应用，在电缆运行时，可有效加速电缆散热，降低电缆的自身温度，提高电缆的载流量，进而降低导体截面和电缆外径。
技术方案：为了解决上述技术问题，本发明所述的一种中压散热电缆，它包括铝合金导体，在所述铝合金导体外部设有导体屏蔽层，在所述导体屏蔽层外部设有绝缘层，在所述绝缘层外部设有绝缘屏蔽层，它们组成导电单元，所述导电单元至少设置一个，在所述导电单元外部设有半导电矿物质垫层，在所述半导电矿物质垫层外部设有带沥青防腐层的轧纹铝套，在所述轧纹铝套外部设有带压花花纹的外护套，在所述外护套外部设有散热涂覆层。
所述导电单元设置一个，在所述导电单元外部绕包半导电矿物质垫层。
所述导电单元设置三个，它们相切设置，在它们外部绕包半导电矿物质垫层。
一种中压散热电缆用散热材料，所述散热涂覆层，按重量份数计，它包括，
（1）环氧树脂 54-65份；
（2）有机硅树脂 30-44份；
（3）聚醚砜树脂 22-28份；
（4）散热粉料 15-24份；
（5）FeO-SiO 2化合物粉料 10-18份；
（6）改性微米级氧化锆 5-10份；
（7）流平剂 1-5份；
（8）偶联剂 1-5份；
其中所述散热粉料，按重量份数计，它包括，
（1）石墨粉 25-38份；
（2）石墨烯粉 15-30份；
（3）水溶性硅酸盐 10-16份；
（4）硅烷偶联剂 5-10份；
（5）酒石酸 1-3份；
（6）双氧水 1-2份；
其制备方法为：将石墨粉、石墨烯粉、水溶性硅酸盐和硅烷偶联剂加入搅拌罐，搅拌15分钟，然后加入酒石酸和双氧水，继续搅拌25分钟，最后将混合物料放入窑内煅烧，烧成温度1250-1400℃，烧成曲线为：窑内温度在3-4小时内由窑温匀速升至780℃，再在2-3小时内匀速升至1100-1205℃，保温45-60分钟，再在1小时内匀速升至1250-1400℃，保温30分钟，然后在20分钟内降至900℃，再在15分钟内快速降至650℃，然后在2小时内慢速降至450℃，最后再自然冷却至室温，最后磨成200目的细粉；
其中所述改性微米级氧化锆，按重量份数计，它包括，
（1）微米级氧化锆 52-65份；
（2）硬脂酸钡分散剂 3-8份；
（3）氧化铝分散饱和液 5-15份；
（4）烷基萘磺酸盐 4-10份；
（5）聚丙烯酸钠 6-12份；
其制备方法为：将微米级氧化锆、硬脂酸钡分散剂和氧化铝分散饱和液加入改性处理槽，温度控制在85-105℃，转速控制在640-680r/min，搅拌23min，得微米级氧化锆分散液，然后将该分散液放入超声波发 生器中，再加入烷基萘磺酸盐和聚丙烯酸钠复合改性，温度控制在66-77℃，频率控制在55-68KHz，超声处理45-60min，之后经过滤，干燥，粉碎，过筛，得改性微米级氧化锆。
一种中压散热电缆用散热材料的制备方法，它包括以下步骤，
先将环氧树脂、改性微米级氧化锆、散热粉料加入密炼机，在温度为90-125℃下合炼50-70min；
再将有机硅树脂、聚醚砜树脂、FeO-SiO 2化合物粉料加入密炼机，在温度为95-130℃下合炼 45-60min；
最后将流平剂、偶联剂加入密炼机，在温度为100-135℃下继续合炼35-50min，即可。
所述流平剂为聚丙烯酸、羧甲基纤维素或聚二甲基硅氧烷中的一种。
所述偶联剂为γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷或N-β-(氨乙基)- γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷中的一种。
有益效果：本发明与现有技术相比，其显著优点是：
本发明中绕包半导电带作为垫层（单芯电缆在绝缘线芯外绕包；三芯电缆在成缆时绕包，成缆时不加填充），半导电带可作为绝缘屏蔽使用，半导电带上附着的矿物质导热性优异，可有加速散热，垫层外纵包轧纹铝套作为统包金属屏蔽层，统包金属套内和缆芯间存在空隙，其散热效果要优于被填充的电缆铝套也具有很好的散热性，轧纹铝套即可起到屏蔽作用，又具有导通短路电流、铠装及防水作用，轧纹铝套可有效确保电缆圆整性，在外护套表面均匀涂覆散热材料，散热不受空间介质影响,可以在真空环境下使用,它在起到降温的同时，也有很好的自洁性、绝缘性、防腐性、防水性、抗酸碱、施工方便等特点，过在外护套表面进行间隙压花生产，增加外护套表面积，即可增加电缆表面散热面，加速电缆的散热，通过以上结构变化及新型散热材料的应用，可有效加速电缆的散热，提高导体的载流量，本产品的其它性能试验符合GB/T 12706.2-2008中的相应的规定，包括局部放电、耐压、热循环等试样项目。
附图说明
图1是本发明的单芯结构示意图；
图2是本发明的三芯结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1
如图1所示，本发明所述一种中压散热电缆，它包括铝合金导体1，在所述铝合金导体1外部设有导体屏蔽层2，在所述导体屏蔽层2外部设有绝缘层3，在所述绝缘层3外部设有绝缘屏蔽层4，它们组成导电单元，所述导电单元设置一个，在所述导电单元外部绕包设有半导电矿物质垫层5，在所述半导电矿物质垫层5外部设有带沥青防腐层的轧纹铝套6，在所述轧纹铝套6外部设有带压花花纹的外护套7，在所述外护套7外部设有散热涂覆层8。
如图2所示，本发明所述一种中压散热电缆，它包括铝合金导体1，在所述铝合金导体1外部设有导体屏蔽层2，在所述导体屏蔽层2外部设有绝缘层3，在所述绝缘层3外部设有绝缘屏蔽层4，它们组成导电单元，所述导电单元设置三个，它们相切设置，在它们外部绕包半导电矿物质垫层5，在所述半导电矿物质垫层5外部设有带沥青防腐层的轧纹铝套6，在所述轧纹铝套6外部设有带压花花纹的外护套7，在所述外护套7外部设有散热涂覆层8。
一种中压散热电缆用散热材料，所述散热涂覆层，按重量份数计，它包括，
（1）环氧树脂 57份；
（2）有机硅树脂 33份；
（3）聚醚砜树脂 24份；
（4）散热粉料 18份；
（5）FeO-SiO 2化合物粉料 11份；
（6）改性微米级氧化锆 6份；
（7）流平剂 3份；
（8）偶联剂 2份；
其中所述散热粉料，按重量份数计，它包括，
（1）石墨粉 28份；
（2）石墨烯粉 17份；
（3）水溶性硅酸盐 12份；
（4）硅烷偶联剂 6份；
（5）酒石酸 1.5份；
（6）双氧水 1.3份；
其制备方法为：将石墨粉、石墨烯粉、水溶性硅酸盐和硅烷偶联剂加入搅拌罐，搅拌15分钟，然后加入酒石酸和双氧水，继续搅拌25分钟，最后将混合物料放入窑内煅烧，烧成温度1280℃，烧成曲线为：窑内温度在3小时内由窑温匀速升至780℃，再在2小时内匀速升至1160℃，保温50分钟，再在1小时内匀速升至1280℃，保温30分钟，然后在20分钟内降至900℃，再在15分钟内快速降至650℃，然后在2小时内慢速降至450℃，最后再自然冷却至室温，最后磨成200目的细粉；
其中所述改性微米级氧化锆，按重量份数计，它包括，
（1）微米级氧化锆 56份；
（2）硬脂酸钡分散剂 6份；
（3）氧化铝分散饱和液 8份；
（4）烷基萘磺酸盐 5份；
（5）聚丙烯酸钠 7份；
其制备方法为：将微米级氧化锆、硬脂酸钡分散剂和氧化铝分散饱和液加入改性处理槽，温度控制在90℃，转速控制在650r/min，搅拌23min，得微米级氧化锆分散液，然后将该分散液放入超声波发 生器中，再加入烷基萘磺酸盐和聚丙烯酸钠复合改性，温度控制在68℃，频率控制在58KHz，超声处理48min，之后经过滤，干燥，粉碎，过筛，得改性微米级氧化锆。
一种中压散热电缆用散热材料的制备方法，它包括以下步骤，
先将环氧树脂、改性微米级氧化锆、散热粉料加入密炼机，在温度为98℃下合炼55min；
再将有机硅树脂、聚醚砜树脂、FeO-SiO 2化合物粉料加入密炼机，在温度为100℃下合炼 48min；
最后将流平剂、偶联剂加入密炼机，在温度为110℃下继续合炼40min，即可。
所述流平剂为聚丙烯酸、羧甲基纤维素或聚二甲基硅氧烷中的一种。
所述偶联剂为γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷或N-β-(氨乙基)- γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷中的一种。
实施例2
如图1所示，本发明所述一种中压散热电缆，它包括铝合金导体1，在所述铝合金导体1外部设有导体屏蔽层2，在所述导体屏蔽层2外部设有绝缘层3，在所述绝缘层3外部设有绝缘屏蔽层4，它们组成导电单元，所述导电单元设置一个，在所述导电单元外部绕包设有半导电矿物质垫层5，在所述半导电矿物质垫层5外部设有带沥青防腐层的轧纹铝套6，在所述轧纹铝套6外部设有带压花花纹的外护套7，在所述外护套7外部设有散热涂覆层8。
如图2所示，本发明所述一种中压散热电缆，它包括铝合金导体1，在所述铝合金导体1外部设有导体屏蔽层2，在所述导体屏蔽层2外部设有绝缘层3，在所述绝缘层3外部设有绝缘屏蔽层4，它们组成导电单元，所述导电单元设置三个，它们相切设置，在它们外部绕包半导电矿物质垫层5，在所述半导电矿物质垫层5外部设有带沥青防腐层的轧纹铝套6，在所述轧纹铝套6外部设有带压花花纹的外护套7，在所述外护套7外部设有散热涂覆层8。
一种中压散热电缆用散热材料，所述散热涂覆层，按重量份数计，它包括，
（1）环氧树脂 62份；
（2）有机硅树脂 41份；
（3）聚醚砜树脂 26份；
（4）散热粉料 20份；
（5）FeO-SiO 2化合物粉料 13份；
（6）改性微米级氧化锆 7份；
（7）流平剂 4份；
（8）偶联剂 3份；
其中所述散热粉料，按重量份数计，它包括，
（1）石墨粉 36份；
（2）石墨烯粉 27份；
（3）水溶性硅酸盐 13份；
（4）硅烷偶联剂 9份；
（5）酒石酸 2.5份；
（6）双氧水 1.8份；
其制备方法为：将石墨粉、石墨烯粉、水溶性硅酸盐和硅烷偶联剂加入搅拌罐，搅拌15分钟，然后加入酒石酸和双氧水，继续搅拌25分钟，最后将混合物料放入窑内煅烧，烧成温度1360℃，烧成曲线为：窑内温度在4小时内由窑温匀速升至780℃，再在3小时内匀速升至1190℃，保温55分钟，再在1小时内匀速升至1360℃，保温30分钟，然后在20分钟内降至900℃，再在15分钟内快速降至650℃，然后在2小时内慢速降至450℃，最后再自然冷却至室温，最后磨成200目的细粉；
其中所述改性微米级氧化锆，按重量份数计，它包括，
（1）微米级氧化锆 64份；
（2）硬脂酸钡分散剂 7份；
（3）氧化铝分散饱和液 14份；
（4）烷基萘磺酸盐 9份；
（5）聚丙烯酸钠 10份；
其制备方法为：将微米级氧化锆、硬脂酸钡分散剂和氧化铝分散饱和液加入改性处理槽，温度控制在100℃，转速控制在660r/min，搅拌23min，得微米级氧化锆分散液，然后将该分散液放入超声波发 生器中，再加入烷基萘磺酸盐和聚丙烯酸钠复合改性，温度控制在75℃，频率控制在64KHz，超声处理58min，之后经过滤，干燥，粉碎，过筛，得改性微米级氧化锆。
一种中压散热电缆用散热材料的制备方法，它包括以下步骤，
先将环氧树脂、改性微米级氧化锆、散热粉料加入密炼机，在温度为118℃下合炼65min；
再将有机硅树脂、聚醚砜树脂、FeO-SiO 2化合物粉料加入密炼机，在温度为125℃下合炼 56min；
最后将流平剂、偶联剂加入密炼机，在温度为122℃下继续合炼47min，即可。
所述流平剂为聚丙烯酸、羧甲基纤维素或聚二甲基硅氧烷中的一种。
所述偶联剂为γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷或N-β-(氨乙基)- γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷中的一种。
本发明中绕包半导电带作为垫层（单芯电缆在绝缘线芯外绕包；三芯电缆在成缆时绕包，成缆时不加填充），半导电带可作为绝缘屏蔽使用，半导电带上附着的矿物质导热性优异，可有加速散热，垫层外纵包轧纹铝套作为统包金属屏蔽层，统包金属套内和缆芯间存在空隙，其散热效果要优于被填充的电缆铝套也具有很好的散热性，轧纹铝套即可起到屏蔽作用，又具有导通短路电流、铠装及防水作用，轧纹铝套可有效确保电缆圆整性，在外护套表面均匀涂覆散热材料，散热不受空间介质影响,可以在真空环境下使用,它在起到降温的同时，也有很好的自洁性、绝缘性、防腐性、防水性、抗酸碱、施工方便等特点，过在外护套表面进行间隙压花生产，增加外护套表面积，即可增加电缆表面散热面，加速电缆的散热，通过以上结构变化及新型散热材料的应用，可有效加速电缆的散热，提高导体的载流量，本产品的其它性能试验符合GB/T 12706.2-2008中的相应的规定，包括局部放电、耐压、热循环等试样项目。
本发明提供了一种思路及方法，具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围，本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。

Claims (3)

1.一种中压散热电缆，其特征在于：它包括铝合金导体（1），在所述铝合金导体（1）外部设有导体屏蔽层（2），在所述导体屏蔽层（2）外部设有绝缘层（3），在所述绝缘层（3）外部设有绝缘屏蔽层（4），它们组成导电单元，所述导电单元设置一个或三个，在所述导电单元外部设有半导电矿物质垫层（5），在所述半导电矿物质垫层（5）外部设有带沥青防腐层的轧纹铝套（6），在所述轧纹铝套（6）外部设有带压花花纹的外护套（7），在所述外护套（7）外部设有散热涂覆层（8）；
所述散热涂覆层，按重量份数计，它包括，
（1）环氧树脂 54-65份；
（2）有机硅树脂 30-44份；
（3）聚醚砜树脂 22-28份；
（4）散热粉料 15-24份；
（5）FeO-SiO 2化合物粉料 10-18份；
（6）改性微米级氧化锆 5-10份；
（7）流平剂 1-5份；
（8）偶联剂 1-5份；
其中所述散热粉料，按重量份数计，它包括，
（1）石墨粉 25-38份；
（2）石墨烯粉 15-30份；
（3）水溶性硅酸盐 10-16份；
（4）硅烷偶联剂 5-10份；
（5）酒石酸 1-3份；
（6）双氧水 1-2份；
其制备方法为：将石墨粉、石墨烯粉、水溶性硅酸盐和硅烷偶联剂加入搅拌罐，搅拌15分钟，然后加入酒石酸和双氧水，继续搅拌25分钟，最后将混合物料放入窑内煅烧，烧成温度1250-1400℃，烧成曲线为：窑内温度在3-4小时内由窑温匀速升至780℃，再在2-3小时内匀速升至1100-1205℃，保温45-60分钟，再在1小时内匀速升至1250-1400℃，保温30分钟，然后在20分钟内降至900℃，再在15分钟内快速降至650℃，然后在2小时内慢速降至450℃，最后再自然冷却至室温，最后磨成200目的细粉；
其中所述改性微米级氧化锆，按重量份数计，它包括，
（1）微米级氧化锆 52-65份；
（2）硬脂酸钡分散剂 3-8份；
（3）氧化铝分散饱和液 5-15份；
（4）烷基萘磺酸盐 4-10份；
（5）聚丙烯酸钠 6-12份；
其制备方法为：将微米级氧化锆、硬脂酸钡分散剂和氧化铝分散饱和液加入改性处理槽，温度控制在85-105℃，转速控制在640-680r/min，搅拌23min，得微米级氧化锆分散液，然后将该分散液放入超声波发 生器中，再加入烷基萘磺酸盐和聚丙烯酸钠复合改性，温度控制在66-77℃，频率控制在55-68KHz，超声处理45-60min，之后经过滤，干燥，粉碎，过筛，得改性微米级氧化锆；
所述散热涂覆层的制备方法，它包括以下步骤：
先将环氧树脂、改性微米级氧化锆、散热粉料加入密炼机，在温度为90-125℃下合炼50-70min；
再将有机硅树脂、聚醚砜树脂、FeO-SiO 2化合物粉料加入密炼机，在温度为95-130℃下合炼 45-60min；
最后将流平剂、偶联剂加入密炼机，在温度为100-135℃下继续合炼35-50min，即可。
2.根据权利要求1所述的中压散热电缆，其特征在于：所述流平剂为聚丙烯酸、羧甲基纤维素或聚二甲基硅氧烷中的一种。
3. 根据权利要求1所述的中压散热电缆，其特征在于：所述偶联剂为γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷或N-β-(氨乙基)- γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷中的一种。
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