CN111403094A - 一种增强型电缆 - Google Patents

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宋晓
李雷
陈思
张运琦
李良
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State Grid Henan Electric Power Co Neixiang County Power Supply Co
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    • H01B7/17—Protection against damage caused by external factors, e.g. sheaths or armouring
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Abstract

本发明公开了一种增强型电缆，包括导体，导体外依次包覆有第一增强层、第二增强层和绝缘层；其中，第一增强层填充有石墨烯和空心玻璃微珠的混合物；第二增强层填充有玻璃纤维层。本发明提供的增强型电缆，导体外依次包覆有第一增强层、第二增强层和绝缘层；其中，第一增强层填充有石墨烯和空心玻璃微珠的混合物；第二增强层填充有玻璃纤维层。第一增强层填充的石墨烯和空心玻璃微珠的混合物，石墨烯与空心玻璃微珠共同配合，增强电缆的物理的强度。

Description

一种增强型电缆
技术领域
本发明涉及输电线路材料技术领域，具体为一种增强型电缆。
背景技术
传统绝缘电缆的结构一般为两层，内层为金属导电层，外层为非金属绝缘层。这样的电缆只能用于普通场所，并且具有绝缘层易老化，不耐弯折，使用寿命短等缺点。
为了增强电缆的延展性，可在导体和绝缘层之间设置耐弯曲、具有良好延展性的材料层。然而这种材料需要考虑成本和性能，不易于寻找。因此，目前市面上的绝缘电缆一般难以同时既具有良好的导电性，又具有较好的机械强度和柔韧性。
石墨烯是一种二维材料，由纯碳原子组成。其分子结构致密，除了氢原子以外的物质均不能透过。因此耐酸、耐氧化。在所有材料中，其具有最高的载流子传输速度，其电子传导率15000cmol/L/(V.s)，超强的耐大电流能力，是一种优良的导体。此外，石墨烯材料可以很好的混合到其他材料中，使得合成的材料具有好的耐腐蚀、耐磨性。
在通信领域中，某些电缆还要求具有较高的抗干扰性，而常规的电缆一般都设置有导体屏蔽层和绝缘屏蔽层，以达到均化电场的效果。然而现有的屏蔽层通常是在橡胶中添加导电碳黑。碳黑颗粒的分布、尺寸以及碳黑和橡胶的融合程度都影响着抗干扰效果。
发明内容
鉴于上述状况，有必要提供一种强度高、抗干扰效果好的增强型电缆以解决上述问题。
本发明提供了一种增强型电缆，包括导体，导体外依次包覆有第一增强层、第二增强层和绝缘层；其中，
第一增强层填充有石墨烯和空心玻璃微珠的混合物；
第二增强层填充有玻璃纤维层。
优选地，石墨烯和空心玻璃微珠的质量比为1:10～15。
优选地，石墨烯和所述空心玻璃微珠的质量比为1:12。
优选地，石墨烯通过二甲基硅氧烷进行改性。
优选地，空心玻璃微珠的直径为20～30μm。
优选地，空心玻璃微珠经过聚氨酯-纳米Al2O3复合处理。
优选地，绝缘层为聚氯乙烯绝缘层。
本发明提供的增强型电缆，与现有技术相比，具有以下有益效果：
本发明提供的增强型电缆，导体外依次包覆有第一增强层、第二增强层和绝缘层；其中，第一增强层填充有石墨烯和空心玻璃微珠的混合物；第二增强层填充有玻璃纤维层。第一增强层填充的石墨烯和空心玻璃微珠的混合物，石墨烯与空心玻璃微珠共同配合，增强电缆的物理的强度。
本发明提供的增强型电缆的制作方法，利用简单的气相沉积和物理混合方法，制得具有双重增强层的电缆，进而增强电缆的强度。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种增强型电缆，主要是通过设置第一增强层和第二增强层，进而增强电缆的强度。具体地，该增强型电缆包括导体，导体外依次包覆有第一增强层、第二增强层和绝缘层；其中，第一增强层填充有石墨烯和空心玻璃微珠的混合物；第二增强层填充有玻璃纤维层。
第一增强层设置在外层，第一增强层的强度大于第二增强层的强度。
第一增强层填充的石墨烯和空心玻璃微珠的混合物，石墨烯和空心玻璃微珠的质量比为1：10～15。石墨烯的质量少于空心玻璃微珠，石墨烯是片状结构，韧性较强，在第一增强层中，一方面，对于空心玻璃微珠起到支撑作用，减少空心玻璃微珠的使用量；另一方面，与空心玻璃微珠配合，增强电缆的物理强度。
在一些优选实施例中，石墨烯和空心玻璃微珠的质量比为1:12。在该质量比下，电缆的强度最高。
石墨烯通过二甲基硅氧烷进行改性。石墨烯通过改性后，具有输水性，在保证电缆强度的状态下，增加了电缆的输水性，以提高电缆适用环境的广度。
空心玻璃微珠的直径为20～30μm。空心玻璃微珠在该直径范围内，电缆的质量最轻，且电缆的强度最高。在一些优选实施例中，空心玻璃微珠经过聚氨酯-纳米Al2O3复合处理。经过聚氨酯-纳米Al2O3改性后的空心玻璃微珠具有较强的强度，进一步增强电缆的强度。
绝缘层为聚氯乙烯绝缘层。聚氯乙烯绝缘层具有良好的电性能、极强的耐酸碱力极强和较强的化学稳定性，电缆具有较好的稳定性。
下表为各个实施例中电缆的性能参数表
Figure BDA0002474021480000041
本发明提供的增强型电缆，导体外依次包覆有第一增强层、第二增强层和绝缘层；其中，第一增强层填充有石墨烯和空心玻璃微珠的混合物；第二增强层填充有玻璃纤维层。第一增强层填充的石墨烯和空心玻璃微珠的混合物，石墨烯与空心玻璃微珠共同配合，增强电缆的物理的强度。
本发明还提供了该增强型电缆的制作方法，具体包括以下步骤：
步骤1：配置稀盐酸溶液，将导体置入盐酸溶液中进行清洗，去除导体表面的氧化物，随后将导体取出，用去离子水对导体进行清洗，
步骤2：将去离子水清洗后的导体进行烘干；将烘干后的导体放置于无氧环境中，并通入氢气，维持温度为900-1000℃；
步骤3：通入甲烷或乙炔或乙烯等含碳气体，利用化学气相沉积法在导体的表面形成石墨烯层，根据石墨烯层厚度的需要，可维持不同的持续时间；
步骤4：将生成的具有石墨烯层的导体冷却；
步骤5：配置空心玻璃微珠；
步骤6：配置玻璃纤维层；
步骤7：配置聚氯乙烯绝缘层。
进一步地，石墨烯用聚二甲基硅氧烷通过气相沉积进行表面改性修饰,使其具有疏水亲油性。
更进一步地，空心玻璃微珠的改性方法为：
步骤5.1：取甲苯二异氰酸酯(TDI)，作为组分一；
步骤5.2：取表面改性的纳米Al2O3颗粒、待改性的空心玻璃微球、三乙醇胺、有机硅油泡沫稳定剂、超纯水、三乙烯二胺、辛酸亚锡，搅拌混合均匀，作为组分二；
步骤5.3：将组分一加入到组分二中，在高速机械搅拌，之后倒入模具中在室温下自由发泡，材料熟化1h后，制备得到包覆型空心玻璃微球。
本发明提供的增强型电缆的制作方法，利用简单的气相沉积和物理混合方法，制得具有双重增强层的电缆，进而增强电缆的强度。
至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (7)

1.一种增强型电缆，包括导体，其特征在于：所述导体外依次包覆有第一增强层、第二增强层和绝缘层；其中，
所述第一增强层填充有石墨烯和空心玻璃微珠的混合物；
所述第二增强层填充有玻璃纤维层。
2.如权利要求1所述的增强型电缆，其特征在于：
所述石墨烯和所述空心玻璃微珠的质量比为1:10～15。
3.根据权利要求2所述的增强型电缆，其特征在于，所述石墨烯和所述空心玻璃微珠的质量比为1:12。
4.根据权利要求1所述的增强型电缆，其特征在于，所述石墨烯通过二甲基硅氧烷进行改性。
5.根据权利要求4所述的增强型电缆，其特征在于，所述空心玻璃微珠的直径为20～30μm。
6.根据权利要求1所述的增强型电缆，其特征在于，
所述空心玻璃微珠经过聚氨酯-纳米Al2O3复合处理。
7.根据权利要求1所述的增强型电缆，其特征在于，
所述绝缘层为聚氯乙烯绝缘层。
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