CN110993160A - 一种富勒烯电力电缆 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种富勒烯电力电缆,包括导体及在导体外层同心依次包覆挤包的富勒烯基共混物屏蔽层、绝缘层和外护套层;所述导体是由富勒烯类导电材料制作而成,所述富勒烯类导电材料是由原料富勒烯类纳微米纤维和1,3,5‑三(4‑羧基苯基乙炔基)苯铝盐制备而成的;所述绝缘层是由3,6‑二乙炔基咔唑、双[2‑(4‑叠氮基水杨基氨基)乙基]二硫醚经过缩聚反应制备而成;所述外护套层由聚氯乙烯制成。本发明制备得到的富勒烯电力电缆具有制备成本低廉、导电率较高,电阻损耗相对较小、抗腐蚀性强、耐久度大、耐候性和阻燃性佳,屏蔽均化电场效果好的优点。
Description
技术领域
本发明涉及电力电缆技术领域,尤其涉及一种富勒烯电力电缆。
背景技术
近年来,随着科技的发展及人们对电力供应的需求,特别是新能源电动汽车产业化进程的推进,人们对电力电缆的性能提出了更高的要求。电力电缆是用以传输电力、传递信息和实现电磁能量转换的一大类电工线材产品,其量大面广、用途遍及所有领域,是任何一个用电场合必须的配套产品之一。理想的电力电缆需要具备制备方法简单、价格低廉、具有较高的导电率,电阻损耗相对较小、抗腐蚀性强、耐久度大、屏蔽均化电场效果好,使用寿命长的特点。
在现有的技术中,最常见的电力电缆一般采用铜材料作为导电芯材料,并在其上附上绝缘层,这种电力电缆强度较小,容隐因为绝缘层脆弱断裂产生漏电现象。尤其是在对连接避雷针用时的泄电电缆需要的强度需要非常大,一般的电缆本身承受电流程度有限可能因为电量超载而造成电缆线烧断。电缆线本身容易受环境影响,在低温、高温、强腐蚀等条件下普通电缆一般难以完成作业。另一方面,铜作为电力电缆导体,又有着成本高、抗腐蚀性差的特点。在一些应用环境中,需要在铜表面进行电镀金属涂层来增强铜的抗氧化能力,不仅成本高,而且还面临着环境污染,导电能力下降的缺点,限制了铜的使用。
为了传递信息的安全,电力电缆需要具有屏蔽层,现有技术中电力电缆屏蔽层的材料主要采用在聚合物中均匀分散加入导电炭黑的方式制成,但由于炭黑导电性不理想且难分散,使得其体积电阻率较大,大量炭黑的添加会降低聚合物基体的力学性能,而且在高压电场条件下容易产生尖端放电,导致材料击穿,因而对电缆屏蔽均化电场效果不佳。
中国发明专利CN 106920592 B公开了一种电力电缆,包括导体,所述的导体外侧包裹有导体屏蔽层,所述的导体屏蔽层外侧包裹有绝缘橡胶层,所述的绝缘橡胶层外侧为绕包层,绕包层外侧为橡胶保护层,所述的导体屏蔽层为纳米复合石墨烯屏蔽材料。其制备出的电力电缆具有很好的抗击穿故障。但是其导体仍然使用铜导体,没有从根本上解决抗腐蚀性差的问题,且绕包层外侧为橡胶保护层,由于橡胶本身容易被腐蚀和老化,使得电缆耐久度和抗腐蚀性都不佳,直接影响电力电缆产品性能和使用寿命。
因此,开发一种制备方法简单、制备成本低廉、同时具有较高的导电率,电阻损耗相对较小、抗腐蚀性强、耐久度大、屏蔽均化电场效果好,且使用寿命长的电力电缆材料符合市场需求,具有广泛的市场价值和应用前景。
发明内容
为了克服现有技术中的缺陷,本发明提供一种富勒烯电力电缆,该电力电缆克服了传统电力电缆普遍存在的成本高、抗腐蚀性差、屏蔽均化电场效果不佳,使用寿命短的技术问题,具有制备成本低廉、导电率较高,电阻损耗相对较小、抗腐蚀性强、耐久度大、耐候性和阻燃性佳,屏蔽均化电场效果好,且使用寿命长,能有效提高电力的传输效率和载流量、降低施工和维护成本,使用更加安全环保的优点。
为达到上述发明目的,本发明采用的技术方案是,
一种富勒烯电力电缆,包括导体及在导体外层同心依次包覆挤包的富勒烯基共混物屏蔽层、绝缘层和外护套层;所述导体是由富勒烯类导电材料制作而成,所述富勒烯类导电材料是由原料富勒烯类纳微米纤维和1,3,5-三(4-羧基苯基乙炔基)苯铝盐制备而成的;所述绝缘层是由3,6-二乙炔基咔唑、双[2-(4-叠氮基水杨基氨基)乙基]二硫醚经过缩聚反应制备而成;所述外护套层由聚氯乙烯制成。
进一步地,所述富勒烯类导电材料的制备方法,包括如下步骤:
步骤S1:将1,3,5-三(4-羧基苯基乙炔基)苯、三氯化铝加入去离子水中,在30-40℃下搅拌反应3-5小时,后旋蒸除去去离子水,得到1,3,5-三(4-羧基苯基乙炔基)苯铝盐;
步骤S2:将富勒烯类纳微米纤维浸泡在40-50℃下质量分数为0.5-2%的1,3,5-三(4-羧基苯基乙炔基)苯铝盐的溶液中10-14小时,后经过离心,干燥至恒重后得到掺杂有1,3,5-三(4-羧基苯基乙炔基)苯铝盐的富勒烯类纳微米纤维;
步骤S3:将经过步骤S2制备得到的掺杂有1,3,5-三(4-羧基苯基乙炔基)苯铝盐的富勒烯类纳微米纤维绞绕或是捆扎成富勒烯类纳微米纤维束,得到富勒烯类导电材料。
优选地,步骤S1中所述1,3,5-三(4-羧基苯基乙炔基)苯、三氯化铝、去离子水的质量比为1.25:1:(10-15)。
优选地,步骤S2中所述富勒烯类纳微米纤维、1,3,5-三(4-羧基苯基乙炔基)苯铝盐的溶液的质量比为(3-5):(10-20)。
进一步地,所述富勒烯基共混物屏蔽层的制备方法,包括如下步骤:
步骤D1:将3,6-二乙炔基咔唑、双[2-(4-叠氮基水杨基氨基)乙基]二硫醚加入到高沸点溶剂中,加热到40-50℃,边剧烈搅拌边加入五水硫酸铜、抗坏血酸和水,保温反应10-15小时,反应结束后小心倾倒出反应溶液,胶状固态物留在烧瓶内,后向烧瓶中加入体积比为5:1的水和浓氨水,再搅拌1-2小时,过滤,滤饼用水洗3-5次,再将固体溶于N,N-二甲基甲酰胺中,过滤后滤液在水中沉出,用乙醇洗涤析出的聚合物3-5次,最后置于真空干燥箱中80-90℃下烘至恒重;
步骤D2:将经过步骤D1制备得到的缩聚物、氯磺化聚乙烯、MTR羧基化富勒烯加入到双螺杆挤出机中,在230-260℃熔融挤出成型。
优选地,步骤D1中所述3,6-二乙炔基咔唑、双[2-(4-叠氮基水杨基氨基)乙基]二硫醚、高沸点溶剂、五水硫酸铜、抗坏血酸、水的质量比为1:2.2:(10-15):0.65:0.56:(5-10)。
优选地,所述高沸点溶剂选自二甲亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮中的一种或几种。
优选地,步骤D2中所述缩聚物、氯磺化聚乙烯、MTR羧基化富勒烯的质量比为1:0.8:(0.5-1)。
进一步地,所述绝缘层的制备方法,包括如下步骤:将3,6-二乙炔基咔唑、双[2-(4-叠氮基水杨基氨基)乙基]二硫醚加入到N,N-二甲基甲酰胺中,加热到45℃,边剧烈搅拌边加入五水硫酸铜、抗坏血酸和水,保温反应12小时,反应结束后小心倾倒出反应溶液,胶状固态物留在烧瓶内,后向烧瓶中加入体积比为5:1的水和浓氨水,再搅拌1.5小时,过滤,滤饼用水洗4次,再将固体溶于N,N-二甲基甲酰胺中,过滤后滤液在水中沉出,用乙醇洗涤析出的聚合物4次,最后置于真空干燥箱中85℃下烘至恒重。
优选地,所述3,6-二乙炔基咔唑、双[2-(4-叠氮基水杨基氨基)乙基]二硫醚、N,N-二甲基甲酰胺、五水硫酸铜、抗坏血酸、水的质量比为1:2.2:12:0.65:0.56:10。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于:
1)本发明提供的富勒烯电力电缆,原料易得,价格低廉,制备得到的富勒烯电力电缆克服了传统电力电缆普遍存在的成本高、抗腐蚀性差、屏蔽均化电场效果不佳,使用寿命短的技术问题,具有导电率较高,电阻损耗相对较小、抗腐蚀性强、耐久度大、耐候性和阻燃性佳,屏蔽均化电场效果好,且使用寿命长,能有效提高电力的传输效率和载流量、降低施工和维护成本,使用更加安全环保的优点。
2)本发明提供的富勒烯电力电缆,由于采用富勒烯类导电材料作为导体,大大降低了导体的电阻率,提高了输电效率,增强了其力学性能和抗腐蚀性,使电缆寿命大大加强;采用掺杂有1,3,5-三(4-羧基苯基乙炔基)苯铝盐的富勒烯类纳微米纤维制作而成,增强了其拉伸强度,使其不易拉断,由于共轭结构1,3,5-三(4-羧基苯基乙炔基)苯铝盐的添加,大大提高了其导电率。
3)本发明提供的富勒烯电力电缆,屏蔽层采用富勒烯基共混物屏蔽层,屏蔽均化电场效果更好,富勒烯以离子键的方式与聚合物连接,有利于富勒烯的分散,从而提高屏蔽效果;克服了传统屏蔽材料在高压电场条件下容易产生尖端放电,导致材料击穿,因而对电缆屏蔽均化电场效果不佳的技术问题,且富勒烯与导体材料相容性好,有利于电力电缆材料的挤包包覆,添加的氯磺化聚乙烯,自带硫化体系,与缩聚物之间通过化学键连接,使得综合性能更佳,弹性更足。
4)本发明提供的富勒烯电力电缆,绝缘层与屏蔽层材料相容性好,有利于电缆的成型,含有的各种功能基团协同作用,使得其具有优异的绝缘性、耐候性和阻燃性,各层结构协同作用,使得电缆材料综合性能更佳。
具体实施方式
为了使本技术领域人员更好地理解本发明的技术方案,并使本发明的上述特征、目的以及优点更加清晰易懂,下面结合实施例对本发明做进一步的说明。实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
本发明下述实施例中所使用的富勒烯类纳微米纤维为预先制备,制备方法参考中国发明专利CN100581998C;所述MTR羧基化富勒烯购自南京先丰纳米材料科技有限公司;其他原料购自摩贝(上海)生物科技有限公司。
实施例1
一种富勒烯电力电缆,包括导体及在导体外层同心依次包覆挤包的富勒烯基共混物屏蔽层、绝缘层和外护套层;所述导体是由富勒烯类导电材料制作而成,所述富勒烯类导电材料是由原料富勒烯类纳微米纤维和1,3,5-三(4-羧基苯基乙炔基)苯铝盐制备而成的;所述绝缘层是由3,6-二乙炔基咔唑、双[2-(4-叠氮基水杨基氨基)乙基]二硫醚经过缩聚反应制备而成;所述外护套层由聚氯乙烯制成。
所述富勒烯类导电材料的制备方法,包括如下步骤:
步骤S1:将1,3,5-三(4-羧基苯基乙炔基)苯1.25kg、三氯化铝1kg加入去离子水10kg中,在30℃下搅拌反应3小时,后旋蒸除去去离子水,得到1,3,5-三(4-羧基苯基乙炔基)苯铝盐;
步骤S2:将富勒烯类纳微米纤维3kg浸泡在40℃下质量分数为2%的1,3,5-三(4-羧基苯基乙炔基)苯铝盐的溶液10kg中10小时,后经过离心,干燥至恒重后得到掺杂有1,3,5-三(4-羧基苯基乙炔基)苯铝盐的富勒烯类纳微米纤维;
步骤S3:将经过步骤S2制备得到的掺杂有1,3,5-三(4-羧基苯基乙炔基)苯铝盐的富勒烯类纳微米纤维绞绕或是捆扎成富勒烯类纳微米纤维束,得到富勒烯类导电材料。
所述富勒烯基共混物屏蔽层的制备方法,包括如下步骤:
步骤D1:将3,6-二乙炔基咔唑1kg、双[2-(4-叠氮基水杨基氨基)乙基]二硫醚2.2kg加入到二甲亚砜10kg中,加热到40℃,边剧烈搅拌边加入五水硫酸铜0.65kg、抗坏血酸0.56kg和水5kg,保温反应10小时,反应结束后小心倾倒出反应溶液,胶状固态物留在烧瓶内,后向烧瓶中加入体积比为5:1的水和浓氨水,再搅拌1小时,过滤,滤饼用水洗3次,再将固体溶于N,N-二甲基甲酰胺中,过滤后滤液在水中沉出,用乙醇洗涤析出的聚合物3次,最后置于真空干燥箱中80℃下烘至恒重;
步骤D2:将经过步骤D1制备得到的缩聚物1kg、氯磺化聚乙烯0.8kg、MTR羧基化富勒烯0.5kg加入到双螺杆挤出机中,在230℃熔融挤出成型。
所述绝缘层的制备方法,包括如下步骤:将3,6-二乙炔基咔唑1kg、双[2-(4-叠氮基水杨基氨基)乙基]二硫醚2.2kg加入到N,N-二甲基甲酰胺12kg中,加热到45℃,边剧烈搅拌边加入五水硫酸铜0.65kg、抗坏血酸0.56kg和水10kg,保温反应12小时,反应结束后小心倾倒出反应溶液,胶状固态物留在烧瓶内,后向烧瓶中加入体积比为5:1的水和浓氨水,再搅拌1.5小时,过滤,滤饼用水洗4次,再将固体溶于N,N-二甲基甲酰胺中,过滤后滤液在水中沉出,用乙醇洗涤析出的聚合物4次,最后置于真空干燥箱中85℃下烘至恒重。
实施例2
一种富勒烯电力电缆,包括导体及在导体外层同心依次包覆挤包的富勒烯基共混物屏蔽层、绝缘层和外护套层;所述导体是由富勒烯类导电材料制作而成,所述富勒烯类导电材料是由原料富勒烯类纳微米纤维和1,3,5-三(4-羧基苯基乙炔基)苯铝盐制备而成的;所述绝缘层是由3,6-二乙炔基咔唑、双[2-(4-叠氮基水杨基氨基)乙基]二硫醚经过缩聚反应制备而成;所述外护套层由聚氯乙烯制成。
所述富勒烯类导电材料的制备方法,包括如下步骤:
步骤S1:将1,3,5-三(4-羧基苯基乙炔基)苯1.25kg、三氯化铝1kg加入去离子水11kg中,在32℃下搅拌反应3.5小时,后旋蒸除去去离子水,得到1,3,5-三(4-羧基苯基乙炔基)苯铝盐;
步骤S2:将富勒烯类纳微米纤维3.5kg浸泡在42℃下质量分数为1.5%的1,3,5-三(4-羧基苯基乙炔基)苯铝盐的溶液13kg中11小时,后经过离心,干燥至恒重后得到掺杂有1,3,5-三(4-羧基苯基乙炔基)苯铝盐的富勒烯类纳微米纤维;
步骤S3:将经过步骤S2制备得到的掺杂有1,3,5-三(4-羧基苯基乙炔基)苯铝盐的富勒烯类纳微米纤维绞绕或是捆扎成富勒烯类纳微米纤维束,得到富勒烯类导电材料。
所述富勒烯基共混物屏蔽层的制备方法,包括如下步骤:
步骤D1:将3,6-二乙炔基咔唑1kg、双[2-(4-叠氮基水杨基氨基)乙基]二硫醚2.2kg加入到N,N-二甲基甲酰胺11kg中,加热到43℃,边剧烈搅拌边加入五水硫酸铜0.65kg、抗坏血酸0.56kg和水6kg,保温反应11小时,反应结束后小心倾倒出反应溶液,胶状固态物留在烧瓶内,后向烧瓶中加入体积比为5:1的水和浓氨水,再搅拌1.2小时,过滤,滤饼用水洗4次,再将固体溶于N,N-二甲基甲酰胺中,过滤后滤液在水中沉出,用乙醇洗涤析出的聚合物4次,最后置于真空干燥箱中83℃下烘至恒重;
步骤D2:将经过步骤D1制备得到的缩聚物1kg、氯磺化聚乙烯0.8kg、MTR羧基化富勒烯0.6kg加入到双螺杆挤出机中,在240℃熔融挤出成型。
所述绝缘层的制备方法,包括如下步骤:将3,6-二乙炔基咔唑1kg、双[2-(4-叠氮基水杨基氨基)乙基]二硫醚2.2kg加入到N,N-二甲基甲酰胺12kg中,加热到45℃,边剧烈搅拌边加入五水硫酸铜0.65kg、抗坏血酸0.56kg和水10kg,保温反应12小时,反应结束后小心倾倒出反应溶液,胶状固态物留在烧瓶内,后向烧瓶中加入体积比为5:1的水和浓氨水,再搅拌1.5小时,过滤,滤饼用水洗4次,再将固体溶于N,N-二甲基甲酰胺中,过滤后滤液在水中沉出,用乙醇洗涤析出的聚合物4次,最后置于真空干燥箱中85℃下烘至恒重。
实施例3
一种富勒烯电力电缆,包括导体及在导体外层同心依次包覆挤包的富勒烯基共混物屏蔽层、绝缘层和外护套层;所述导体是由富勒烯类导电材料制作而成,所述富勒烯类导电材料是由原料富勒烯类纳微米纤维和1,3,5-三(4-羧基苯基乙炔基)苯铝盐制备而成的;所述绝缘层是由3,6-二乙炔基咔唑、双[2-(4-叠氮基水杨基氨基)乙基]二硫醚经过缩聚反应制备而成;所述外护套层由聚氯乙烯制成。
所述富勒烯类导电材料的制备方法,包括如下步骤:
步骤S1:将1,3,5-三(4-羧基苯基乙炔基)苯1.25kg、三氯化铝1kg加入去离子水13kg中,在35℃下搅拌反应4小时,后旋蒸除去去离子水,得到1,3,5-三(4-羧基苯基乙炔基)苯铝盐;
步骤S2:将富勒烯类纳微米纤维4kg浸泡在45℃下质量分数为1%的1,3,5-三(4-羧基苯基乙炔基)苯铝盐的溶液16kg中12小时,后经过离心,干燥至恒重后得到掺杂有1,3,5-三(4-羧基苯基乙炔基)苯铝盐的富勒烯类纳微米纤维;
步骤S3:将经过步骤S2制备得到的掺杂有1,3,5-三(4-羧基苯基乙炔基)苯铝盐的富勒烯类纳微米纤维绞绕或是捆扎成富勒烯类纳微米纤维束,得到富勒烯类导电材料。
所述富勒烯基共混物屏蔽层的制备方法,包括如下步骤:
步骤D1:将3,6-二乙炔基咔唑1kg、双[2-(4-叠氮基水杨基氨基)乙基]二硫醚2.2kg加入到N-甲基吡咯烷酮13kg中,加热到45℃,边剧烈搅拌边加入五水硫酸铜0.65kg、抗坏血酸0.56kg和水8kg,保温反应13小时,反应结束后小心倾倒出反应溶液,胶状固态物留在烧瓶内,后向烧瓶中加入体积比为5:1的水和浓氨水,再搅拌1.6小时,过滤,滤饼用水洗4次,再将固体溶于N,N-二甲基甲酰胺中,过滤后滤液在水中沉出,用乙醇洗涤析出的聚合物4次,最后置于真空干燥箱中86℃下烘至恒重;
步骤D2:将经过步骤D1制备得到的缩聚物1kg、氯磺化聚乙烯0.8kg、MTR羧基化富勒烯0.8kg加入到双螺杆挤出机中,在250℃熔融挤出成型。
所述绝缘层的制备方法,包括如下步骤:将3,6-二乙炔基咔唑1kg、双[2-(4-叠氮基水杨基氨基)乙基]二硫醚2.2kg加入到N,N-二甲基甲酰胺12kg中,加热到45℃,边剧烈搅拌边加入五水硫酸铜0.65kg、抗坏血酸0.56kg和水10kg,保温反应12小时,反应结束后小心倾倒出反应溶液,胶状固态物留在烧瓶内,后向烧瓶中加入体积比为5:1的水和浓氨水,再搅拌1.5小时,过滤,滤饼用水洗4次,再将固体溶于N,N-二甲基甲酰胺中,过滤后滤液在水中沉出,用乙醇洗涤析出的聚合物4次,最后置于真空干燥箱中85℃下烘至恒重。
实施例4
一种富勒烯电力电缆,包括导体及在导体外层同心依次包覆挤包的富勒烯基共混物屏蔽层、绝缘层和外护套层;所述导体是由富勒烯类导电材料制作而成,所述富勒烯类导电材料是由原料富勒烯类纳微米纤维和1,3,5-三(4-羧基苯基乙炔基)苯铝盐制备而成的;所述绝缘层是由3,6-二乙炔基咔唑、双[2-(4-叠氮基水杨基氨基)乙基]二硫醚经过缩聚反应制备而成;所述外护套层由聚氯乙烯制成。
所述富勒烯类导电材料的制备方法,包括如下步骤:
步骤S1:将1,3,5-三(4-羧基苯基乙炔基)苯1.25kg、三氯化铝1kg加入去离子水14.5kg中,在38℃下搅拌反应4.5小时,后旋蒸除去去离子水,得到1,3,5-三(4-羧基苯基乙炔基)苯铝盐;
步骤S2:将富勒烯类纳微米纤维4.5kg浸泡在48℃下质量分数为0.7%的1,3,5-三(4-羧基苯基乙炔基)苯铝盐的溶液18kg中13小时,后经过离心,干燥至恒重后得到掺杂有1,3,5-三(4-羧基苯基乙炔基)苯铝盐的富勒烯类纳微米纤维;
步骤S3:将经过步骤S2制备得到的掺杂有1,3,5-三(4-羧基苯基乙炔基)苯铝盐的富勒烯类纳微米纤维绞绕或是捆扎成富勒烯类纳微米纤维束,得到富勒烯类导电材料。
所述富勒烯基共混物屏蔽层的制备方法,包括如下步骤:
步骤D1:将3,6-二乙炔基咔唑1kg、双[2-(4-叠氮基水杨基氨基)乙基]二硫醚2.2kg加入到高沸点溶剂14kg中,加热到48℃,边剧烈搅拌边加入五水硫酸铜0.65kg、抗坏血酸0.56kg和水9kg,保温反应14小时,反应结束后小心倾倒出反应溶液,胶状固态物留在烧瓶内,后向烧瓶中加入体积比为5:1的水和浓氨水,再搅拌1.9小时,过滤,滤饼用水洗5次,再将固体溶于N,N-二甲基甲酰胺中,过滤后滤液在水中沉出,用乙醇洗涤析出的聚合物5次,最后置于真空干燥箱中88℃下烘至恒重;所述高沸点溶剂是二甲亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮按质量比2:1:4混合而成的混合物;
步骤D2:将经过步骤D1制备得到的缩聚物1kg、氯磺化聚乙烯0.8kg、MTR羧基化富勒烯0.9kg加入到双螺杆挤出机中,在255℃熔融挤出成型。
所述绝缘层的制备方法,包括如下步骤:将3,6-二乙炔基咔唑1kg、双[2-(4-叠氮基水杨基氨基)乙基]二硫醚2.2kg加入到N,N-二甲基甲酰胺12kg中,加热到45℃,边剧烈搅拌边加入五水硫酸铜0.65kg、抗坏血酸0.56kg和水10kg,保温反应12小时,反应结束后小心倾倒出反应溶液,胶状固态物留在烧瓶内,后向烧瓶中加入体积比为5:1的水和浓氨水,再搅拌1.5小时,过滤,滤饼用水洗4次,再将固体溶于N,N-二甲基甲酰胺中,过滤后滤液在水中沉出,用乙醇洗涤析出的聚合物4次,最后置于真空干燥箱中85℃下烘至恒重。
实施例5
一种富勒烯电力电缆,包括导体及在导体外层同心依次包覆挤包的富勒烯基共混物屏蔽层、绝缘层和外护套层;所述导体是由富勒烯类导电材料制作而成,所述富勒烯类导电材料是由原料富勒烯类纳微米纤维和1,3,5-三(4-羧基苯基乙炔基)苯铝盐制备而成的;所述绝缘层是由3,6-二乙炔基咔唑、双[2-(4-叠氮基水杨基氨基)乙基]二硫醚经过缩聚反应制备而成;所述外护套层由聚氯乙烯制成。
所述富勒烯类导电材料的制备方法,包括如下步骤:
步骤S1:将1,3,5-三(4-羧基苯基乙炔基)苯1.25kg、三氯化铝1kg加入去离子水15kg中,在40℃下搅拌反应5小时,后旋蒸除去去离子水,得到1,3,5-三(4-羧基苯基乙炔基)苯铝盐;
步骤S2:将富勒烯类纳微米纤维5kg浸泡在50℃下质量分数为0.5%的1,3,5-三(4-羧基苯基乙炔基)苯铝盐的溶液20kg中14小时,后经过离心,干燥至恒重后得到掺杂有1,3,5-三(4-羧基苯基乙炔基)苯铝盐的富勒烯类纳微米纤维;
步骤S3:将经过步骤S2制备得到的掺杂有1,3,5-三(4-羧基苯基乙炔基)苯铝盐的富勒烯类纳微米纤维绞绕或是捆扎成富勒烯类纳微米纤维束,得到富勒烯类导电材料。
所述富勒烯基共混物屏蔽层的制备方法,包括如下步骤:
步骤D1:将3,6-二乙炔基咔唑1kg、双[2-(4-叠氮基水杨基氨基)乙基]二硫醚2.2kg加入到N,N-二甲基甲酰胺15kg中,加热到50℃,边剧烈搅拌边加入五水硫酸铜0.65kg、抗坏血酸0.56kg和水10kg,保温反应15小时,反应结束后小心倾倒出反应溶液,胶状固态物留在烧瓶内,后向烧瓶中加入体积比为5:1的水和浓氨水,再搅拌2小时,过滤,滤饼用水洗5次,再将固体溶于N,N-二甲基甲酰胺中,过滤后滤液在水中沉出,用乙醇洗涤析出的聚合物5次,最后置于真空干燥箱中90℃下烘至恒重;
步骤D2:将经过步骤D1制备得到的缩聚物1kg、氯磺化聚乙烯0.8kg、MTR羧基化富勒烯1kg加入到双螺杆挤出机中,在260℃熔融挤出成型。
所述绝缘层的制备方法,包括如下步骤:将3,6-二乙炔基咔唑1kg、双[2-(4-叠氮基水杨基氨基)乙基]二硫醚2.2kg加入到N,N-二甲基甲酰胺12kg中,加热到45℃,边剧烈搅拌边加入五水硫酸铜0.65kg、抗坏血酸0.56kg和水10kg,保温反应12小时,反应结束后小心倾倒出反应溶液,胶状固态物留在烧瓶内,后向烧瓶中加入体积比为5:1的水和浓氨水,再搅拌1.5小时,过滤,滤饼用水洗4次,再将固体溶于N,N-二甲基甲酰胺中,过滤后滤液在水中沉出,用乙醇洗涤析出的聚合物4次,最后置于真空干燥箱中85℃下烘至恒重。
对比例
一种耐用型电力电缆,按照中国发明专利201810389016.4实施例的制备方法制成。
对上述实施例1-5以及对比例所述电力电缆进行性能测试,测试结果和测试方法见表1。
表1
从表1可见,本发明实施例公开的电力电缆,与对比例的产品相比,具有更加显著的屏蔽和保持屏蔽效果,拉伸性能、阻燃性和抗紫外老化性能更佳。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (10)
1.一种富勒烯电力电缆,其特征在于,包括导体及在导体外层同心依次包覆挤包的富勒烯基共混物屏蔽层、绝缘层和外护套层;所述导体是由富勒烯类导电材料制作而成,所述富勒烯类导电材料是由原料富勒烯类纳微米纤维和1,3,5-三(4-羧基苯基乙炔基)苯铝盐制备而成的;所述绝缘层是由3,6-二乙炔基咔唑、双[2-(4-叠氮基水杨基氨基)乙基]二硫醚经过缩聚反应制备而成;所述外护套层由聚氯乙烯制成。
2.根据权利要求1所述的一种富勒烯电力电缆,其特征在于,所述富勒烯类导电材料的制备方法,包括如下步骤:
步骤S1:将1,3,5-三(4-羧基苯基乙炔基)苯、三氯化铝加入去离子水中,在30-40℃下搅拌反应3-5小时,后旋蒸除去去离子水,得到1,3,5-三(4-羧基苯基乙炔基)苯铝盐;
步骤S2:将富勒烯类纳微米纤维浸泡在40-50℃下质量分数为0.5-2%的1,3,5-三(4-羧基苯基乙炔基)苯铝盐的溶液中10-14小时,后经过离心,干燥至恒重后得到掺杂有1,3,5-三(4-羧基苯基乙炔基)苯铝盐的富勒烯类纳微米纤维;
步骤S3:将经过步骤S2制备得到的掺杂有1,3,5-三(4-羧基苯基乙炔基)苯铝盐的富勒烯类纳微米纤维绞绕或是捆扎成富勒烯类纳微米纤维束,得到富勒烯类导电材料。
3.根据权利要求2所述的一种富勒烯电力电缆,其特征在于,步骤S1中所述1,3,5-三(4-羧基苯基乙炔基)苯、三氯化铝、去离子水的质量比为1.25:1:(10-15)。
4.根据权利要求2所述的一种富勒烯电力电缆,其特征在于,步骤S2中所述富勒烯类纳微米纤维、1,3,5-三(4-羧基苯基乙炔基)苯铝盐的溶液的质量比为(3-5):(10-20)。
5.根据权利要求1所述的一种富勒烯电力电缆,其特征在于,所述富勒烯基共混物屏蔽层的制备方法,包括如下步骤:
步骤D1:将3,6-二乙炔基咔唑、双[2-(4-叠氮基水杨基氨基)乙基]二硫醚加入到高沸点溶剂中,加热到40-50℃,边剧烈搅拌边加入五水硫酸铜、抗坏血酸和水,保温反应10-15小时,反应结束后小心倾倒出反应溶液,胶状固态物留在烧瓶内,后向烧瓶中加入体积比为5:1的水和浓氨水,再搅拌1-2小时,过滤,滤饼用水洗3-5次,再将固体溶于N,N-二甲基甲酰胺中,过滤后滤液在水中沉出,用乙醇洗涤析出的聚合物3-5次,最后置于真空干燥箱中80-90℃下烘至恒重;
步骤D2:将经过步骤D1制备得到的缩聚物、氯磺化聚乙烯、MTR羧基化富勒烯加入到双螺杆挤出机中,在230-260℃熔融挤出成型。
6.根据权利要求5所述的一种富勒烯电力电缆,其特征在于,步骤D1中所述3,6-二乙炔基咔唑、双[2-(4-叠氮基水杨基氨基)乙基]二硫醚、高沸点溶剂、五水硫酸铜、抗坏血酸、水的质量比为1:2.2:(10-15):0.65:0.56:(5-10)。
7.根据权利要求5所述的一种富勒烯电力电缆,其特征在于,所述高沸点溶剂选自二甲亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮中的一种或几种。
8.根据权利要求5所述的一种富勒烯电力电缆,其特征在于,步骤D2中所述缩聚物、氯磺化聚乙烯、MTR羧基化富勒烯的质量比为1:0.8:(0.5-1)。
9.根据权利要求1所述的一种富勒烯电力电缆,其特征在于,所述绝缘层的制备方法,包括如下步骤:将3,6-二乙炔基咔唑、双[2-(4-叠氮基水杨基氨基)乙基]二硫醚加入到N,N-二甲基甲酰胺中,加热到45℃,边剧烈搅拌边加入五水硫酸铜、抗坏血酸和水,保温反应12小时,反应结束后小心倾倒出反应溶液,胶状固态物留在烧瓶内,后向烧瓶中加入体积比为5:1的水和浓氨水,再搅拌1.5小时,过滤,滤饼用水洗4次,再将固体溶于N,N-二甲基甲酰胺中,过滤后滤液在水中沉出,用乙醇洗涤析出的聚合物4次,最后置于真空干燥箱中85℃下烘至恒重。
10.根据权利要求9所述的一种富勒烯电力电缆,其特征在于,所述3,6-二乙炔基咔唑、双[2-(4-叠氮基水杨基氨基)乙基]二硫醚、N,N-二甲基甲酰胺、五水硫酸铜、抗坏血酸、水的质量比为1:2.2:12:0.65:0.56:10。
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