CN110828036B - 一种核电拖曳电缆 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种核电拖曳电缆，涉及电缆技术领域，所述核电拖曳电缆包括外护套、减震套、主线、地线、填充条；所述外护套为复合扩链剂嵌段改性TPU，所述外护套紧密覆设于所述减震套的外侧；所述减震套为强化天然橡胶材料；所述主线包括主线导体和紧密包覆在主线导体外侧的主线绝缘套，所述地线包括地线导体和紧密包覆在地线导体外侧的地线绝缘套；所述填充条为绳状体，且由低成本轻质绝缘材料制成，本发明通过设置在电缆内部的填充，可以实现多次缓震，进一步地缓冲受力、减少彼此之间摩擦损伤，提高电缆的结构可靠性，延长使用寿命，具有更高的安全性。

Description

一种核电拖曳电缆
技术领域
本发明涉及电缆技术领域，尤其涉及一种核电拖曳电缆。
背景技术
全球能源十分缺乏，为了响应节能、环保、减排，世界各国在大力加速发展核电能源，其中核电是今后电源结构调整的主要方向，一个装机容量100万千瓦的核电站和同等规模的火电厂相比，每年可减少煤炭消耗300万吨，减少二氧化碳排放741万吨，所以发展核电对于节能、环保、减排具有重大意义。
电线电缆用以传输电(磁)能，信息和实现电磁能转换的线材产品。广义的电线电缆亦简称为电缆，狭义的电缆是指绝缘电缆，它可定义为：由下列部分组成的集合体；一根或多根绝缘线芯，以及它们各自可能具有的包覆层，总保护层及外护层，电缆亦可有附加的没有绝缘的导体，电线电缆作为电力传输的主要载体，广泛应用于电器装备、照明线路、家用电器等方面，其质量的好坏直接影响到工程质量及人身财产安全，其中核电站中电缆的使用也是十分普遍，核电站环境特殊所以对于电缆的各项性能要求特别严格，拖曳电缆经常面临频繁拖拽、扭曲和刮擦，同时，也容易受到车辆的直接碾压，如果耐磨、耐压、韧性不足则很容易出现破损、扭曲变形、甚至漏电等问题，造成安全事故。
目前针对核电站所使用的拖曳电缆的相关报道还很少。
发明内容
为解决目前技术中的缺陷，本发明提供了一种核电拖曳电缆。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种核电拖曳电缆，其特征在于，所述核电拖曳电缆包括外护套、减震套、主线、地线、填充条；
所述外护套为复合扩链剂嵌段改性TPU，所述外护套紧密覆设于所述减震套的外侧；所述减震套为强化天然橡胶材料；所述主线包括主线导体和紧密包覆在主线导体外侧的主线绝缘套，所述地线包括地线导体和紧密包覆在地线导体外侧的地线绝缘套；所述填充条为绳状体，且由低成本轻质绝缘材料制成。
进一步地，所述复合扩链剂由MOCA和甲撑-双(邻氨基苯甲酸酯)混合组成。
进一步地，所述复合扩链剂嵌段改性TPU的制备方法如下：
将TPU加入到无水乙醇中，超声震荡处理5-15min后，滤出，低温干燥后，加入无水甲苯中，氮气保护下升温至60-85℃，加入异佛尔酮二异氰酸酯和二月桂酸二丁基锡，保温反应1-3h后，将MOCA与甲撑-双(邻氨基苯甲酸酯)混合后用无水甲苯溶解后缓慢滴加至反应体系中，滴毕后继续反应20-50min即可。
进一步地，MOCA与甲撑-双(邻氨基苯甲酸酯)的质量比1:5-20。
进一步地，MOCA与甲撑-双(邻氨基苯甲酸酯)的总质量与溶解所用的无水甲苯的固液比为1:10-16。
进一步地，所述强化天然橡胶材料的制备方法如下：
将天然橡胶、氢化钠放入转矩流变仪中，加热升温至100-110℃，反应5-15min后再加入邻苯二甲酸酐，继续反应20-40min得到第一胶料，降温至70-80℃，再将炭黑、甲基丙烯酸锌、硬脂酸钠、助剂加入，混炼5-10min后得到第二胶料，将第二胶料转移至开炼机中加入硫磺40-45℃混炼5-10min，薄通下片，停放24h即可。
进一步地，所述天然橡胶、氢化钠、邻苯二甲酸酐的质量比为800-1000：1：5-10。
进一步地，所述助剂包括防老剂RD、硫化促进剂MBTS、硫化促进剂TMTD。
进一步地，所述填充条是由聚丙烯绳与玻璃纤维绳绞制而成。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明通过采用外护套、减震套、填充条，其中，外护套由复合扩链剂嵌段改性TPU制成，通过MOCA与甲撑-双(邻氨基苯甲酸酯)的引入，使得TPU链段中软段和硬段相配适，从而使外护套弹性和韧性适中，具有极高的抗压、抗磨性能，可以有效避免压迫、摩擦导致的破损，外护套内部的减震套为强化天然橡胶材料，现有的天然橡胶虽然具有高弹力，但是分子结构中含有不饱和双键而易发生热氧、臭氧和光氧老化，使用寿命短，本发明中利用氢化钠、邻苯二甲酸酐对其分子链进行补强，形成的网络结构稳定性好，寿命大大增强，利用减震套的减震作用，既可以缓冲电缆被拖拽、碾压过程中受力，减少电缆内部磨损，同时，通过设置在电缆内部的填充，可以实现多次缓震，进一步地缓冲受力、减少彼此之间摩擦损伤，提高电缆的结构可靠性，使用寿命大大延长，相比于其他的电缆，本发明拖曳电缆用于核电站中，安全性更高。
附图说明
图1为本发明核电拖曳电缆的结构图。
图中标号分别代表：
1-外护套、2-减震套、3-主线绝缘套、4-主线导体、5-地线绝缘套、6-地线导体、7-填充条。
具体实施方式
下面将结合本发明附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
实施例1：
一种核电拖曳电缆，其特征在于，所述核电拖曳电缆包括外护套、减震套、主线、地线、填充条；
所述外护套为复合扩链剂嵌段改性TPU，所述外护套紧密覆设于所述减震套的外侧；所述减震套为强化天然橡胶材料；所述主线包括主线导体和紧密包覆在主线导体外侧的主线绝缘套，所述地线包括地线导体和紧密包覆在地线导体外侧的地线绝缘套；所述填充条为聚丙烯绳与玻璃纤维绳绞制而成的绳状体。
所述复合扩链剂嵌段改性TPU的制备方法如下：
将TPU加入到无水乙醇中，超声震荡处理10min后，滤出，低温干燥后，加入无水甲苯中，氮气保护下升温至75℃，加入异佛尔酮二异氰酸酯和二月桂酸二丁基锡，保温反应2h后，将MOCA与甲撑-双(邻氨基苯甲酸酯)按质量比1:5混合后用12倍于其总质量的无水甲苯溶解，缓慢滴加至反应体系中，滴毕后继续反应40min即可。
所述强化天然橡胶材料的制备方法如下：
将天然橡胶、氢化钠放入转矩流变仪中，加热升温至100℃，反应10min后再加入邻苯二甲酸酐，所述天然橡胶、氢化钠、邻苯二甲酸酐的质量比为1000：1：5，继续反应30min得到第一胶料，降温至80℃，再将炭黑、甲基丙烯酸锌、硬脂酸钠、防老剂RD、硫化促进剂MBTS、硫化促进剂TMTD加入，混炼5min后得到第二胶料，将第二胶料转移至开炼机中加入硫磺40℃混炼10min，薄通下片，停放24h即可。
实施例2：
一种核电拖曳电缆，其特征在于，所述核电拖曳电缆包括外护套、减震套、主线、地线、填充条；
所述外护套为复合扩链剂嵌段改性TPU，所述外护套紧密覆设于所述减震套的外侧；所述减震套为强化天然橡胶材料；所述主线包括主线导体和紧密包覆在主线导体外侧的主线绝缘套，所述地线包括地线导体和紧密包覆在地线导体外侧的地线绝缘套；所述填充条为聚丙烯绳与玻璃纤维绳绞制而成的绳状体。
所述复合扩链剂嵌段改性TPU的制备方法如下：
将TPU加入到无水乙醇中，超声震荡处理15min后，滤出，低温干燥后，加入无水甲苯中，氮气保护下升温至60℃，加入异佛尔酮二异氰酸酯和二月桂酸二丁基锡，保温反应2h后，将MOCA与甲撑-双(邻氨基苯甲酸酯)按质量比1:5混合后用15倍于其总质量的无水甲苯溶解，缓慢滴加至反应体系中，滴毕后继续反应30min即可。
所述强化天然橡胶材料的制备方法如下：
将天然橡胶、氢化钠放入转矩流变仪中，加热升温至100℃，反应15min后再加入邻苯二甲酸酐，所述天然橡胶、氢化钠、邻苯二甲酸酐的质量比为900：1：5，继续反应20min得到第一胶料，降温至70℃，再将炭黑、甲基丙烯酸锌、硬脂酸钠、防老剂RD、硫化促进剂MBTS、硫化促进剂TMTD加入，混炼10min后得到第二胶料，将第二胶料转移至开炼机中加入硫磺40℃混炼10min，薄通下片，停放24h即可。
实施例3：
一种核电拖曳电缆，其特征在于，所述核电拖曳电缆包括外护套、减震套、主线、地线、填充条；
所述外护套为复合扩链剂嵌段改性TPU，所述外护套紧密覆设于所述减震套的外侧；所述减震套为强化天然橡胶材料；所述主线包括主线导体和紧密包覆在主线导体外侧的主线绝缘套，所述地线包括地线导体和紧密包覆在地线导体外侧的地线绝缘套；所述填充条为聚丙烯绳与玻璃纤维绳绞制而成的绳状体。
所述复合扩链剂嵌段改性TPU的制备方法如下：
将TPU加入到无水乙醇中，超声震荡处理15min后，滤出，低温干燥后，加入无水甲苯中，氮气保护下升温至85℃，加入异佛尔酮二异氰酸酯和二月桂酸二丁基锡，保温反应1h后，将MOCA与甲撑-双(邻氨基苯甲酸酯)按质量比1:15混合后用16倍于其总质量的无水甲苯溶解，缓慢滴加至反应体系中，滴毕后继续反应30min即可。
所述强化天然橡胶材料的制备方法如下：
将天然橡胶、氢化钠放入转矩流变仪中，加热升温至105℃，反应5min后再加入邻苯二甲酸酐，所述天然橡胶、氢化钠、邻苯二甲酸酐的质量比为850：1：5，继续反应20min得到第一胶料，降温至80℃，再将炭黑、甲基丙烯酸锌、硬脂酸钠、防老剂RD、硫化促进剂MBTS、硫化促进剂TMTD加入，混炼10min后得到第二胶料，将第二胶料转移至开炼机中加入硫磺45℃混炼5min，薄通下片，停放24h即可。
实施例4：
一种核电拖曳电缆，其特征在于，所述核电拖曳电缆包括外护套、减震套、主线、地线、填充条；
所述外护套为复合扩链剂嵌段改性TPU，所述外护套紧密覆设于所述减震套的外侧；所述减震套为强化天然橡胶材料；所述主线包括主线导体和紧密包覆在主线导体外侧的主线绝缘套，所述地线包括地线导体和紧密包覆在地线导体外侧的地线绝缘套；所述填充条为聚丙烯绳与玻璃纤维绳绞制而成的绳状体。
所述复合扩链剂嵌段改性TPU的制备方法如下：
将TPU加入到无水乙醇中，超声震荡处理5min后，滤出，低温干燥后，加入无水甲苯中，氮气保护下升温至60℃，加入异佛尔酮二异氰酸酯和二月桂酸二丁基锡，保温反应1h后，将MOCA与甲撑-双(邻氨基苯甲酸酯)按质量比1:5混合后用10倍于其总质量的无水甲苯溶解，缓慢滴加至反应体系中，滴毕后继续反应20min即可。
所述强化天然橡胶材料的制备方法如下：
将天然橡胶、氢化钠放入转矩流变仪中，加热升温至100℃，反应5min后再加入邻苯二甲酸酐，所述天然橡胶、氢化钠、邻苯二甲酸酐的质量比为800：1：5，继续反应20min得到第一胶料，降温至70℃，再将炭黑、甲基丙烯酸锌、硬脂酸钠、防老剂RD、硫化促进剂MBTS、硫化促进剂TMTD加入，混炼5min后得到第二胶料，将第二胶料转移至开炼机中加入硫磺40℃混炼5min，薄通下片，停放24h即可。
实施例5：
一种核电拖曳电缆，其特征在于，所述核电拖曳电缆包括外护套、减震套、主线、地线、填充条；
所述外护套为复合扩链剂嵌段改性TPU，所述外护套紧密覆设于所述减震套的外侧；所述减震套为强化天然橡胶材料；所述主线包括主线导体和紧密包覆在主线导体外侧的主线绝缘套，所述地线包括地线导体和紧密包覆在地线导体外侧的地线绝缘套；所述填充条为聚丙烯绳与玻璃纤维绳绞制而成的绳状体。
所述复合扩链剂嵌段改性TPU的制备方法如下：
将TPU加入到无水乙醇中，超声震荡处理15min后，滤出，低温干燥后，加入无水甲苯中，氮气保护下升温至85℃，加入异佛尔酮二异氰酸酯和二月桂酸二丁基锡，保温反应3h后，将MOCA与甲撑-双(邻氨基苯甲酸酯)按质量比1:20混合后用16倍于其总质量的无水甲苯溶解，缓慢滴加至反应体系中，滴毕后继续反应50min即可。
所述强化天然橡胶材料的制备方法如下：
将天然橡胶、氢化钠放入转矩流变仪中，加热升温至110℃，反应15min后再加入邻苯二甲酸酐，所述天然橡胶、氢化钠、邻苯二甲酸酐的质量比为1000：1：10，继续反应40min得到第一胶料，降温至80℃，再将炭黑、甲基丙烯酸锌、硬脂酸钠、防老剂RD、硫化促进剂MBTS、硫化促进剂TMTD加入，混炼10min后得到第二胶料，将第二胶料转移至开炼机中加入硫磺45℃混炼10min，薄通下片，停放24h即可。
实施例6：
一种核电拖曳电缆，其特征在于，所述核电拖曳电缆包括外护套、减震套、主线、地线、填充条；
所述外护套为复合扩链剂嵌段改性TPU，所述外护套紧密覆设于所述减震套的外侧；所述减震套为强化天然橡胶材料；所述主线包括主线导体和紧密包覆在主线导体外侧的主线绝缘套，所述地线包括地线导体和紧密包覆在地线导体外侧的地线绝缘套；所述填充条为聚丙烯绳与玻璃纤维绳绞制而成的绳状体。
所述复合扩链剂嵌段改性TPU的制备方法如下：
将TPU加入到无水乙醇中，超声震荡处理5min后，滤出，低温干燥后，加入无水甲苯中，氮气保护下升温至85℃，加入异佛尔酮二异氰酸酯和二月桂酸二丁基锡，保温反应1h后，将MOCA与甲撑-双(邻氨基苯甲酸酯)按质量比1:20混合后用10倍于其总质量的无水甲苯溶解，缓慢滴加至反应体系中，滴毕后继续反应50min即可。
所述强化天然橡胶材料的制备方法如下：
将天然橡胶、氢化钠放入转矩流变仪中，加热升温至100℃，反应15min后再加入邻苯二甲酸酐，所述天然橡胶、氢化钠、邻苯二甲酸酐的质量比为800：1：10，继续反应20min得到第一胶料，降温至80℃，再将炭黑、甲基丙烯酸锌、硬脂酸钠、防老剂RD、硫化促进剂MBTS、硫化促进剂TMTD加入，混炼5min后得到第二胶料，将第二胶料转移至开炼机中加入硫磺45℃混炼5min，薄通下片，停放24h即可。
实施例7：
一种核电拖曳电缆，其特征在于，所述核电拖曳电缆包括外护套、减震套、主线、地线、填充条；
所述外护套为复合扩链剂嵌段改性TPU，所述外护套紧密覆设于所述减震套的外侧；所述减震套为强化天然橡胶材料；所述主线包括主线导体和紧密包覆在主线导体外侧的主线绝缘套，所述地线包括地线导体和紧密包覆在地线导体外侧的地线绝缘套；所述填充条为聚丙烯绳与玻璃纤维绳绞制而成的绳状体。
所述复合扩链剂嵌段改性TPU的制备方法如下：
将TPU加入到无水乙醇中，超声震荡处理15min后，滤出，低温干燥后，加入无水甲苯中，氮气保护下升温至60℃，加入异佛尔酮二异氰酸酯和二月桂酸二丁基锡，保温反应3h后，将MOCA与甲撑-双(邻氨基苯甲酸酯)按质量比1:5混合后用16倍于其总质量的无水甲苯溶解，缓慢滴加至反应体系中，滴毕后继续反应20min即可。
所述强化天然橡胶材料的制备方法如下：
将天然橡胶、氢化钠放入转矩流变仪中，加热升温至110℃，反应5min后再加入邻苯二甲酸酐，所述天然橡胶、氢化钠、邻苯二甲酸酐的质量比为1000：1：5，继续反应40min得到第一胶料，降温至70℃，再将炭黑、甲基丙烯酸锌、硬脂酸钠、防老剂RD、硫化促进剂MBTS、硫化促进剂TMTD加入，混炼10min后得到第二胶料，将第二胶料转移至开炼机中加入硫磺40℃混炼10min，薄通下片，停放24h即可。
性能测试：
对本发明实施例1、2、3中的核电拖曳电缆进行性能检测，检测结果及相关数据如下表1所示：
表1：
实施例1 实施例2 实施例3 性能要求
介质损耗因数/％0.62 0.70 0.65≤1.5
耐电压试验 通过 通过 通过 1500V，10min
不击穿
常温绝缘电阻/20℃680 650 635≥100MΩ·km
耐高温试验 通过 通过 通过 800℃，168h
不击穿，无开裂
电气强度 162 150 166≥100MV/m
由上表1可知，本发明核电拖曳电缆各项性能优异，常温绝缘电阻极高，绝缘性能良好，耐电压试验、耐高温试验均通过，具有极高的安全性。
对本发明实施例1、2、3中所制备的复合扩链剂嵌段改性TPU进行性能检测，检测结果及相关数据如下表2所示：
表2：
实施例1 实施例2 实施例3
拉伸强度/MPa 28.41 29.62 28.90
断裂伸长率/％380 396 382
100％定伸应力/MPa 10.23 10.65 10.34
撕裂强度/(kN/m)80.55 84.62 88.10
由上表2可知，本发明所制备的复合扩链剂嵌段改性TPU具有优异的力学性能，强度高，韧性好，作为外护套使用，具有很好的保护作用。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (1)

1.一种核电拖曳电缆，其特征在于，所述核电拖曳电缆包括外护套、减震套、主线、地线、填充条；
所述外护套为复合扩链剂嵌段改性TPU，所述外护套紧密覆设于所述减震套的外侧；所述减震套为强化天然橡胶材料；所述主线包括主线导体和紧密包覆在主线导体外侧的主线绝缘套，所述地线包括地线导体和紧密包覆在地线导体外侧的地线绝缘套；所述填充条为绳状体，且由低成本轻质绝缘材料制成；
所述复合扩链剂由MOCA和甲撑-双(邻氨基苯甲酸酯)混合组成；
所述复合扩链剂嵌段改性TPU的制备方法如下：
将TPU加入到无水乙醇中，超声震荡处理5-15min后，滤出，低温干燥后，加入无水甲苯中，氮气保护下升温至60-85℃，加入异佛尔酮二异氰酸酯和二月桂酸二丁基锡，保温反应1-3h后，将MOCA与甲撑-双(邻氨基苯甲酸酯)混合后用无水甲苯溶解后缓慢滴加至反应体系中，滴毕后继续反应20-50min即可；
MOCA与甲撑-双(邻氨基苯甲酸酯)的质量比1:5-20；
MOCA与甲撑-双(邻氨基苯甲酸酯)的总质量与溶解所用的无水甲苯的固液比为1:10-16；
所述填充条是由聚丙烯绳与玻璃纤维绳绞制而成；
所述强化天然橡胶材料的制备方法如下：
将天然橡胶、氢化钠放入转矩流变仪中，加热升温至100-110℃，反应5-15min后再加入邻苯二甲酸酐，继续反应20-40min得到第一胶料，降温至70-80℃，再将炭黑、甲基丙烯酸锌、硬脂酸钠、助剂加入，混炼5-10min后得到第二胶料，将第二胶料转移至开炼机中加入硫磺40-45℃混炼5-10min，薄通下片，停放24h即可；
所述天然橡胶、氢化钠、邻苯二甲酸酐的质量比为800-1000：1：5-10；
所述助剂包括防老剂RD、硫化促进剂MBTS、硫化促进剂TMTD。
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