CN112102991A - 一种耐电晕电缆及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种耐电晕电缆及其制备方法，具体涉及电缆材料技术领域。本发明采用丙烯酸树脂、龙血竭提取物、卟啉化合物聚合得到的耐电晕涂料浸涂于导线表面，然后采用喷洒干冰粉末操作对浸涂在导线上的涂料进行加固处理，之后采用酶解碳酸酯、银胶菊橡胶、炭气凝胶混炼、花生壳纤维提取、物氧化锆制得的复合胶料进行包裹，再包裹外护层，制备得到耐电晕电缆。该电缆具有良好的耐电晕性、抗氧化性、耐酸性和机械强度，耐电晕能力长达450分钟，在高温高湿、氧化性、酸性环境下试验7天，仍具有高耐电晕能力，且未出现开裂现象；同时绝缘性良好，不易发生击穿。本发明方法工艺稳定、参数可控、易于重复，适于规模化生产。

Description

一种耐电晕电缆及其制备方法
【技术领域】
本发明涉及电缆材料技术领域，具体涉及一种耐电晕电缆及其制备方法。
【背景技术】
电缆是用于传输和分配电能的线材产品，由导线和外部包裹的电缆材料组成。电缆在输送电力过程中，由于高电压作用，容易发生电晕放电现象，对电力输送造成不良影响。电晕是指带电体表面在气体或液体介质中发生局部放电的现象，常发生在高压电缆的周围和带电体的尖端附近，这些地方电荷容易大量聚集，形成局部高强度电场，当强度大于空气电离所需的场强时，空气就会出现电离，产生电晕放电现象，并伴随着产生臭氧、氧化氮等物质。臭氧是强的氧化剂，氧化氮遇到水汽形成酸，电晕还会产生热效应使电缆中导线内局部温度升高，由此构成了高温、强氧化和酸性环境，容易导致电缆材料氧化、腐蚀，从而加速电缆的老化开裂。电缆老化后，表面电缆材料被腐蚀而掉落，失去防电晕、绝缘等隔离保护作用，使导线出现短路，继而引发输电网的大面积停电，甚至火灾事故。同时，电晕会造成功率损失、无线电干扰、电视干扰以及噪声干扰。
目前，电缆耐电晕主要是通过在导线外喷涂涂料或包裹胶层来实现，但得到的电缆对电晕的阻隔效果和抵御效果普遍不够理想，所用材料与导线的贴合不够紧密，容易在两者之间产生空气缝隙，在高压情况下缝隙中的空气便容易发生电离引发电晕，同时材料材质的机械性能不足，遇到高温、强氧化和酸性条件就容易老化开裂，比如中国专利授权公告号为CN104962167B、名为一种耐高温绝缘漆及其制备方法的专利文献，制备得到一种用于高压电机的涂料，但是这种涂料的介质损耗高，容易使电机发热，产生电能损耗，不适于用来制造电缆；再如中国专利公布号CN107793762A、名为一种电缆绝缘层材料及其制备方法的专利文献，将制得的材料包裹在导线表面制成电缆，虽然一定程度上改善了电缆绝缘性、耐热性和机械强度，但由于空气缝隙的不易消除，耐电晕性能并没有得到很大提升，同时文献也并没有对材料对抗电晕产生的强氧化和酸性环境的耐受性进行研究，因此导致电缆容易被腐蚀而开裂。
因此，有必要开发一种能够防止电晕发生，并能抵抗电晕破坏的耐电晕电缆。
【发明内容】
本发明的发明目的在于：针对电缆耐电晕性能低，耐电晕效果不好而容易老化开裂的的问题，提供一种耐电晕电缆及其制备方法。本发明的电缆具有良好的耐电晕性、抗氧化性、耐酸性和机械强度，耐电晕能力长达450分钟，在高温高湿、氧化性、酸性环境下试验7天，仍具有高耐电晕能力，且未出现开裂现象；同时绝缘性良好，不易发生击穿，击穿电压高达75kv以上。本发明方法工艺稳定、参数可控、易于重复，适于规模化生产。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种耐电晕电缆的制备方法，包括以下步骤：
a.浸涂：取耐电晕涂料，加入到加热槽中，升温至75-85℃后，将导线浸入到耐电晕涂料中，浸泡10-20分钟，取出后立即喷射干冰粉末，然后将导线按生产需求进行绞制，得浸涂股线；所述耐电晕涂料包括以下重量份比的原料：丙烯酸树脂55-65份、乙醇500-550份、N,N′-二异丙基碳二亚胺0.2-0.5份、龙血竭提取物33-43份、苯亚甲基·二氯·双(三环己基膦)合钌0.11-0.18份、卟啉化合物16-25份和十六烷基三甲基溴化铵0.15-0.25份；
b.包裹复合胶料和养护：将复合胶料通过挤塑机包裹在浸涂股线外部，然后置于烘房中在40-50℃下通入氮气和喷洒乙醇进行养护，设置养护时间为30-50分钟，接着取出晾干，得芯缆；所述复合胶料包括以下重量份比的原料：聚碳酸酯30-50份、脂肪酶0.6-1.4份、甲苯双加氧酶0.5-1.5份、乙酸乙酯300-500份、银胶菊橡胶23-33份、炭气凝胶10-20份、花生壳纤维提取物10-20份和氧化锆1.5-3.5份；
c.成缆：在芯缆外部包裹外护层，得耐电晕电缆。
优化的，步骤a中所述耐电晕涂料的制备方法为：按重量份比，取丙烯酸树脂、乙醇、N,N′-二异丙基碳二亚胺和龙血竭提取物加入反应釜中，升温至95-125℃，保温反应70-90分钟，接着加入苯亚甲基·二氯·双(三环己基膦)合钌和卟啉化合物，升温至130-140℃，保温反应30-60分钟，之后冷却至室温后再加入十六烷基三甲基溴化铵，搅拌均匀，得耐电晕涂料。
进一步优化的，步骤a中所述卟啉化合物为卟吩、四苯基卟啉、5,15-乙炔基苯基-10,20-苯基卟啉、5,10,15,20-四(4-乙炔基苯基)卟啉、5,15-氰基苯基-10,20-苯基卟啉、5,10,15,20-四(4-氰基苯基)卟啉中的任意一种。
更进一步优化的，步骤a中所述龙血竭提取物的制备方法为：按重量份比，取龙血竭4-12份，加水浸没，煮沸40-60分钟，然后过滤，收集滤渣得水不溶物，在水不溶物中加入乙醇40-80份，在85-95℃下加热回流70-90分钟，再过滤，收集滤渣得醇不溶物，随后在醇不溶物中加入正己烷20-40份、甲醇25-37份和水20-30份，在95-115℃、600-900W条件下微波萃取55-75分钟，冷却后取出，静置分层，收集上层溶剂和下层沉淀，浓缩干燥后，得龙血竭提取物。
再更进一步优化的，步骤b中所述复合胶料的制备方法为：按重量份比，取聚碳酸酯，加水浸没，然后加入脂肪酶、甲苯双加氧酶，酶解3-8小时，过滤收集滤渣，得酶解碳酸酯，接着取酶解碳酸酯与乙酸乙酯、银胶菊橡胶一起加入反应釜中，升温至155-175℃保温反应95-115分钟，之后出料浓缩干燥，得聚合胶，然后取聚合胶加入密炼机中塑炼155-165秒，接着加入炭气凝胶混炼105-125秒，再加入花生壳纤维提取物和氧化锆混炼50-70秒，随后出料，得复合胶料。
再更进一步优化的，步骤b中所述花生壳纤维提取物的制备方法为：按重量份比，取花生壳粉碎后，加入食盐水和鸡蛋清浸泡10-20小时，然后加入冠醚和乙酸乙酯超声处理43-53分钟，接着过滤收集滤渣，用滤渣总量4.5-8.5倍的水冲洗滤渣，干燥后即得花生壳纤维提取物。
再更进一步优化的，所述食盐水的质量分数为0.8％-1.5％。
再更进一步优化的，所述花生壳粉碎后的粒径为550-950μm。
再更进一步优化的，步骤a中所述喷射干冰粉末的方法为：每米导线喷射50-80g，设置喷射压力为12-16MPa。
再更进一步优化的，步骤b中所述喷洒乙醇的方法为：将乙醇加热至50-60℃以雾状形式喷出，每立方米空间喷洒30-50ml/min，喷洒10-20分钟。
再更进一步优化的，步骤c中所述外护层的材质选自聚氯乙烯、聚乙烯、聚全氟乙丙烯、聚四氟乙烯中的任意一种或几种。
再更进一步优化的，步骤b中所述银胶菊橡胶为从银胶菊中提取的天然橡胶。
一种按上述方法制备得到的耐电晕电缆。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1.本发明采用丙烯酸树脂、龙血竭提取物、卟啉化合物聚合得到的耐电晕涂料浸涂于导线表面，然后采用喷洒干冰粉末操作对浸涂在导线上的涂料进行加固处理，之后采用酶解碳酸酯、银胶菊橡胶、炭气凝胶混炼、花生壳纤维提取、物氧化锆制得的复合胶料进行包裹，再包裹外护层，制备得到耐电晕电缆。该电缆具有良好的耐电晕性、抗氧化性、耐酸性和机械强度，耐电晕能力长达450分钟，在高温高湿、氧化性、酸性环境下试验7天，仍具有高耐电晕能力，且未出现开裂现象；同时绝缘性良好，不易发生击穿，击穿电压高达75kv以上。本发明方法工艺稳定、参数可控、易于重复，适于规模化生产。
2.本发明在制备耐电晕涂料时，先以N,N′-二异丙基碳二亚胺为催化剂，将丙烯酸树脂与龙血竭提取物进行聚合，生成具有双键结构的网状聚合物，使涂料具有可塑性、不易开裂，然后在苯亚甲基·二氯·双(三环己基膦)合钌的催化作用下，将卟啉化合物与网状聚合物进一步聚合生成具有高度共轭结构的聚合物，使涂料具有分散电荷的能力，可有效防止电晕发生，之后加入十六烷基三甲基溴化铵，改善涂料的粘附性，进一步提升涂料耐电晕性能。将制备得到的耐电晕涂料用于电缆制备，能提升电缆的耐电晕性能。
其中，以N,N′-二异丙基碳二亚胺为催化剂，能够活化丙烯酸树脂的羧基，使丙烯酸树脂与龙血竭提取物发生聚合，生成具有双键结构的网状聚合物，该结构能发生分子内伸缩振动，使涂料具有一定的柔韧性和可塑性，附着于导线上不易开裂，从而提高电缆的耐电晕性能。同时，丙烯酸树脂与龙血竭提取物本身均具有优良的绝缘性，将两者聚合能显著提高击穿电压，增强绝缘效果。龙血竭提取物中的主要成分为天然橡胶，是具有高弹性的双键结构，能与具有良好耐水耐化学性能的丙烯酸树脂中的双键共同形成具有弹性的网状聚合物，使涂料不易开裂老化。龙血竭为百合科剑叶龙血树的树脂，除含有天然橡胶外，还含有其他化学成分，而本发明主要利用其中的天然橡胶成分进行反应，故对其进行了提纯处理，分别依次以水和乙醇去除其中的大部分水溶性和脂溶性成分，再以正己烷、甲醇和水组成的混合溶液微波萃取，既能使提纯得到的天然橡胶分子链发生转动而软化，利于与丙烯酸树脂充分反应，又能通过萃取和分层去除残留的水溶性和脂溶性成分。本发明采用龙血竭提取物与丙烯酸树脂进行聚合，与三叶橡胶等其他天然橡胶相比，能够更好地形成柔韧性和可塑性的聚合物，使涂料机械强度高而不易开裂。
本发明在苯亚甲基·二氯·双(三环己基膦)合钌的催化作用下，使卟啉化合物与丙烯酸树脂和龙血竭提取物生成的网状聚合物反应，进一步生成具有高度共轭结构的聚合物，共轭结构为电荷转移的通道，能够有效将导线上聚集的电荷分散开来，降低局部放电几率，起到耐电晕保护作用。同时，高度共轭结构具有高的弹性和机械强度，不易老化开裂，能够提高电缆的耐用性。本发明中优选出六种卟啉化合物，除卟吩为最简单的卟啉，具备卟啉最基本的母核结构外，其余五种均在母核结构的基础上增加有三键或苯环结构的侧基，能延长共轭结构，增强电子的分散效率，从而提升电缆的耐电晕效果。
本发明还加入了十六烷基三甲基溴化铵，其为配位催化剂，能够催化涂料与金属导线形成配位键，使涂料紧密吸附于导线上，防止涂料与导线间产生空隙。若导线与涂料间存在空隙，空气就会进入空隙中，在高电场强度下空气容易产生电离，发生电晕放电。本发明涂料与导线间没有空隙产生，能有效避免电晕放电的发生，提高电缆的耐电晕性能。
3.本发明在制备复合胶料时，先将聚碳酸酯进行水解，再于银菊胶橡胶进行聚合，能使胶料具有分散电荷的能力，可有效防止电晕发生，然后与炭气凝胶、花生壳纤维提取物和氧化锆进行塑炼和混炼，能够增强复合胶料包裹浸涂股线时与股线的贴合性，防止产生空气缝隙，同时又能增强复合胶料的机械性能来提升防开裂效果。
其中，采用脂肪酶和甲苯双加氧酶同时对聚碳酸酯进行水解，再与银菊胶橡胶进行聚合反应，能够形成具有弹性的共轭网状结构聚合物，共轭结构能够有效将导线上聚集的电荷分散开来，降低局部放电击穿几率，起到耐电晕保护作用；弹性网状结构能够使复合胶料具有高机械强度而避免开裂，进一步提高耐电晕性能。脂肪酶和甲苯双加氧酶能分别作用于聚碳酸酯的酯键和苯环，将它们降解成羧基，提高与银菊橡胶的聚合反应活性，羧基碳原子选择性进攻银菊橡胶中的双键碳原子组成共轭结构，形成具有弹性的网状结构聚合物，从而使得到的复合胶料具备高耐电晕性能。银胶菊橡胶为从菊科银胶菊属植物中提取的天然橡胶，与三叶橡胶等其他天然橡胶相比，能够更好地与酶解聚碳酸酯生成具有弹性的聚合物，以增强复合胶料的机械性能来提升防开裂效果。
本发明中炭气凝胶的高比表面积和强耐腐蚀性使复合胶料能够紧密附着于股线表面，并能对抗电晕腐蚀，与耐火材料氧化锆共同增强复合胶料的耐电晕性能。花生壳纤维具有支撑和连接作用，加入后能贯穿于整个增强复合胶料，对胶料起到紧密连接作用，较大的抓着力使采用胶料制得的电缆不易出现轴向和径向开裂而影响耐电晕效果。本发明通过控制花生壳粉碎后颗粒的粗细，使纤维大小适中，然后用食盐水和鸡蛋清浸泡和软化，增大细胞间隙促进纤维溶出，再用冠醚和乙酸乙酯共同提取，能够完整地保留花生壳纤维的形态，从而增强复合胶料的的机械性能以提升防开裂效果。
4.本发明在浸涂耐电晕涂料时，运用喷射干冰粉末的方法是涂料更稳固贴合于导线表面，增强电缆的耐电晕效果；干冰附着于涂料上后，会出现升华吸热，造成局部空气骤冷，气压下降，在导线周围形成一个低气带，低气压带外的空气气压较高，对低气压带造成挤压使涂料更紧密附着在导线上。通过研究人员的多次创造性研究，发现需要控制喷洒干冰粉末的重量和压力，否则过少干冰粉末达不到稳固效果，过多干冰粉末在瞬间升华造成的温度过低反而降低涂料在导线上的附着效果。
5.本发明在包裹复合胶料时，采用通入氮气和喷洒乙醇的方法进行养护，氮气可以使复合胶料中的空气被氮气置换，提高防电晕效果；乙醇能够渗透到复合胶料中，对挤塑过程中给复合胶料造成的拉伸起到润滑、修复作用，提高复合胶料的机械性能从而防止开裂，并通过严格控制乙醇用量和喷洒时间，可实现最优化的性能提升效果。空气为混合气体，在高电场强度下其中的某些分子容易发生电荷转移而产生电离，而氮气偶极矩为零，很难发生电离，且俘获电子能力较弱，不易发生电荷转移；本发明以氮气置换空气，可有效防止电晕的发生。
【具体实施方式】
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
一种耐电晕电缆的制备方法，包括以下步骤：
a.制备耐电晕涂料：按重量份比，取丙烯酸树脂55份、乙醇500份、N,N′-二异丙基碳二亚胺0.2份和龙血竭提取物33份加入反应釜中，升温至95℃，保温反应70分钟，接着加入苯亚甲基·二氯·双(三环己基膦)合钌0.11份和卟啉化合物16份，升温至130℃，保温反应30分钟，之后冷却至室温后再加入十六烷基三甲基溴化铵0.15份，搅拌均匀，得耐电晕涂料；
其中，卟啉化合物为卟吩或四苯基卟啉。
龙血竭提取物的制备方法为：按重量份比，取龙血竭4份，加水浸没，煮沸40分钟，然后过滤，收集滤渣得水不溶物，在水不溶物中加入乙醇40份，在85℃下加热回流70分钟，再过滤，收集滤渣得醇不溶物，随后在醇不溶物中加入正己烷20份、甲醇25份和水20份，在95℃、600W条件下微波萃取55分钟，冷却后取出，静置分层，收集上层溶剂和下层沉淀，浓缩干燥后，得龙血竭提取物。
b.制备复合胶料：按重量份比，取聚碳酸酯30份，加水浸没，然后加入脂肪酶0.6份、甲苯双加氧酶0.5份，酶解3小时，过滤收集滤渣，得酶解碳酸酯，接着取酶解碳酸酯与乙酸乙酯300份、银胶菊橡胶23份一起加入反应釜中，升温至155℃保温反应95分钟，之后出料浓缩干燥，得聚合胶，然后取聚合胶加入密炼机中塑炼155秒，接着加入炭气凝胶10份混炼105秒，再加入花生壳纤维提取物10份和氧化锆1.5份混炼50秒，随后出料，得复合胶料；
其中，花生壳纤维提取物的制备方法为：按重量份比，取花生壳粉碎后，加入食盐水和鸡蛋清浸泡10小时，然后加入冠醚和乙酸乙酯超声处理43分钟，接着过滤收集滤渣，用滤渣总量4.5倍的水冲洗滤渣，干燥后即得花生壳纤维提取物。
花生壳粉碎后的粒径为550μm。
c.浸涂：取所述耐电晕涂料，加入到加热槽中，升温至75℃后，将导线浸入到耐电晕涂料中，浸泡10分钟，取出后立即喷射干冰粉末，然后将导线按生产需求进行绞制，得浸涂股线；
其中，喷射干冰粉末的方法为：每米导线喷射50g，设置喷射压力为12MPa。
d.包裹复合胶料和养护：将复合胶料通过挤塑机包裹在浸涂股线外部，然后置于烘房中在40℃下通入氮气和喷洒乙醇进行养护，设置养护时间为30分钟，接着取出晾干，得芯缆；
其中，喷洒乙醇的方法为：将乙醇加热至50℃以雾状形式喷出，每立方米空间喷洒30ml/min，喷洒10分钟。
e.成缆：在芯缆外部包裹外护层，得耐电晕电缆。
实施例2
一种耐电晕电缆的制备方法，包括以下步骤：
a.制备耐电晕涂料：按重量份比，取丙烯酸树脂65份、乙醇550份、N,N′-二异丙基碳二亚胺0.5份和龙血竭提取物43份加入反应釜中，升温至125℃，保温反应90分钟，接着加入苯亚甲基·二氯·双(三环己基膦)合钌0.18份和卟啉化合物25份，升温至140℃，保温反应60分钟，之后冷却至室温后再加入十六烷基三甲基溴化铵0.25份，搅拌均匀，得耐电晕涂料；
其中，卟啉化合物为5,15-乙炔基苯基-10,20-苯基卟啉。
龙血竭提取物的制备方法为：按重量份比，取龙血竭12份，加水浸没，煮沸60分钟，然后过滤，收集滤渣得水不溶物，在水不溶物中加入乙醇80份，在95℃下加热回流90分钟，再过滤，收集滤渣得醇不溶物，随后在醇不溶物中加入正己烷40份、甲醇37份和水30份，在115℃、900W条件下微波萃取75分钟，冷却后取出，静置分层，收集上层溶剂和下层沉淀，浓缩干燥后，得龙血竭提取物。
b.制备复合胶料：按重量份比，取聚碳酸酯50份，加水浸没，然后加入脂肪酶1.4份、甲苯双加氧酶1.5份，酶解8小时，过滤收集滤渣，得酶解碳酸酯，接着取酶解碳酸酯与乙酸乙酯500份、银胶菊橡胶33份一起加入反应釜中，升温至175℃保温反应115分钟，之后出料浓缩干燥，得聚合胶，然后取聚合胶加入密炼机中塑炼165秒，接着加入炭气凝胶20份混炼125秒，再加入花生壳纤维提取物20份和氧化锆3.5份混炼70秒，随后出料，得复合胶料；
其中，花生壳纤维提取物的制备方法为：按重量份比，取花生壳粉碎后，加入食盐水和鸡蛋清浸泡20小时，然后加入冠醚和乙酸乙酯超声处理53分钟，接着过滤收集滤渣，用滤渣总量8.5倍的水冲洗滤渣，干燥后即得花生壳纤维提取物。
花生壳粉碎后的粒径为950μm。
c.浸涂：取所述耐电晕涂料，加入到加热槽中，升温至85℃后，将导线浸入到耐电晕涂料中，浸泡20分钟，取出后立即喷射干冰粉末，然后将导线按生产需求进行绞制，得浸涂股线；
其中，喷射干冰粉末的方法为：每米导线喷射80g，设置喷射压力为16MPa。
d.包裹复合胶料和养护：将复合胶料通过挤塑机包裹在浸涂股线外部，然后置于烘房中在50℃下通入氮气和喷洒乙醇进行养护，设置养护时间为50分钟，接着取出晾干，得芯缆；
其中，喷洒乙醇的方法为：将乙醇加热至60℃以雾状形式喷出，每立方米空间喷洒50ml/min，喷洒20分钟。
e.成缆：在芯缆外部包裹外护层，得耐电晕电缆。
实施例3
一种耐电晕电缆的制备方法，包括以下步骤：
a.制备耐电晕涂料：按重量份比，取丙烯酸树脂57份、乙醇510份、N,N′-二异丙基碳二亚胺0.3份和龙血竭提取物35.5份加入反应釜中，升温至100℃，保温反应75分钟，接着加入苯亚甲基·二氯·双(三环己基膦)合钌0.12份和卟啉化合物18份，升温至132℃，保温反应37分钟，之后冷却至室温后再加入十六烷基三甲基溴化铵0.18份，搅拌均匀，得耐电晕涂料；
其中，卟啉化合物为5,10,15,20-四(4-乙炔基苯基)卟啉。
龙血竭提取物的制备方法为：按重量份比，取龙血竭6份，加水浸没，煮沸45分钟，然后过滤，收集滤渣得水不溶物，在水不溶物中加入乙醇50份，在87℃下加热回流75分钟，再过滤，收集滤渣得醇不溶物，随后在醇不溶物中加入正己烷25份、甲醇28份和水23份，在100℃、650W条件下微波萃取60分钟，冷却后取出，静置分层，收集上层溶剂和下层沉淀，浓缩干燥后，得龙血竭提取物。
b.制备复合胶料：按重量份比，取聚碳酸酯35份，加水浸没，然后加入脂肪酶0.8份、甲苯双加氧酶0.8份，酶解4.5小时，过滤收集滤渣，得酶解碳酸酯，接着取酶解碳酸酯与乙酸乙酯350份、银胶菊橡胶25.5份一起加入反应釜中，升温至160℃保温反应100分钟，之后出料浓缩干燥，得聚合胶，然后取聚合胶加入密炼机中塑炼158秒，接着加入炭气凝胶13份混炼110秒，再加入花生壳纤维提取物18份和氧化锆2份混炼55秒，随后出料，得复合胶料；
其中，花生壳纤维提取物的制备方法为：按重量份比，取花生壳粉碎后，加入食盐水和鸡蛋清浸泡13小时，然后加入冠醚和乙酸乙酯超声处理46分钟，接着过滤收集滤渣，用滤渣总量5.5倍的水冲洗滤渣，干燥后即得花生壳纤维提取物。
花生壳粉碎后的粒径为600μm，所述食盐水的质量分数为0.8％；银胶菊橡胶为从银胶菊中提取的天然橡胶。
c.浸涂：取所述耐电晕涂料，加入到加热槽中，升温至77℃后，将导线浸入到耐电晕涂料中，浸泡13分钟，取出后立即喷射干冰粉末，然后将导线按生产需求进行绞制，得浸涂股线；
其中，喷射干冰粉末的方法为：每米导线喷射60g，设置喷射压力为13MPa。
d.包裹复合胶料和养护：将复合胶料通过挤塑机包裹在浸涂股线外部，然后置于烘房中在43℃下通入氮气和喷洒乙醇进行养护，设置养护时间为35分钟，接着取出晾干，得芯缆；
其中，喷洒乙醇的方法为：将乙醇加热至52℃以雾状形式喷出，每立方米空间喷洒35ml/min，喷洒13分钟。
e.成缆：在芯缆外部包裹外护层，得耐电晕电缆；外护层的材质选自聚乙烯。
实施例4
一种耐电晕电缆的制备方法，包括以下步骤：
a.制备耐电晕涂料：按重量份比，取丙烯酸树脂63份、乙醇530份、N,N′-二异丙基碳二亚胺0.4份和龙血竭提取物40份加入反应釜中，升温至117℃，保温反应85分钟，接着加入苯亚甲基·二氯·双(三环己基膦)合钌0.16份和卟啉化合物23份，升温至137℃，保温反应55分钟，之后冷却至室温后再加入十六烷基三甲基溴化铵0.23份，搅拌均匀，得耐电晕涂料；
其中，卟啉化合物为5,15-氰基苯基-10,20-苯基卟啉。
龙血竭提取物的制备方法为：按重量份比，取龙血竭10份，加水浸没，煮沸55分钟，然后过滤，收集滤渣得水不溶物，在水不溶物中加入乙醇70份，在93℃下加热回流85分钟，再过滤，收集滤渣得醇不溶物，随后在醇不溶物中加入正己烷35份、甲醇34份和水27份，在110℃、850W条件下微波萃取70分钟，冷却后取出，静置分层，收集上层溶剂和下层沉淀，浓缩干燥后，得龙血竭提取物。
b.制备复合胶料：按重量份比，取聚碳酸酯45份，加水浸没，然后加入脂肪酶1.2份、甲苯双加氧酶1.3份，酶解7.5小时，过滤收集滤渣，得酶解碳酸酯，接着取酶解碳酸酯与乙酸乙酯450份、银胶菊橡胶30.5份一起加入反应釜中，升温至170℃保温反应110分钟，之后出料浓缩干燥，得聚合胶，然后取聚合胶加入密炼机中塑炼163秒，接着加入炭气凝胶18份混炼120秒，再加入花生壳纤维提取物17份和氧化锆3份混炼65秒，随后出料，得复合胶料；
其中，花生壳纤维提取物的制备方法为：按重量份比，取花生壳粉碎后，加入食盐水和鸡蛋清浸泡17小时，然后加入冠醚和乙酸乙酯超声处理50分钟，接着过滤收集滤渣，用滤渣总量7.5倍的水冲洗滤渣，干燥后即得花生壳纤维提取物。
花生壳粉碎后的粒径为850μm，所述食盐水的质量分数为1.5％；银胶菊橡胶为从银胶菊中提取的天然橡胶。
c.浸涂：取所述耐电晕涂料，加入到加热槽中，升温至83℃后，将导线浸入到耐电晕涂料中，浸泡17分钟，取出后立即喷射干冰粉末，然后将导线按生产需求进行绞制，得浸涂股线；
其中，喷射干冰粉末的方法为：每米导线喷射73g，设置喷射压力为15MPa。
d.包裹复合胶料和养护：将复合胶料通过挤塑机包裹在浸涂股线外部，然后置于烘房中在48℃下通入氮气和喷洒乙醇进行养护，设置养护时间为45分钟，接着取出晾干，得芯缆；
其中，喷洒乙醇的方法为：将乙醇加热至57℃以雾状形式喷出，每立方米空间喷洒45ml/min，喷洒18分钟。
e.成缆：在芯缆外部包裹外护层，得耐电晕电缆；外护层的材质选自聚氯乙烯、聚乙烯。
实施例5
一种耐电晕电缆的制备方法，包括以下步骤：
a.制备耐电晕涂料：按重量份比，取丙烯酸树脂60份、乙醇525份、N,N′-二异丙基碳二亚胺0.3份和龙血竭提取物38份加入反应釜中，升温至110℃，保温反应80分钟，接着加入苯亚甲基·二氯·双(三环己基膦)合钌0.14份和卟啉化合物20.5份，升温至135℃，保温反应45分钟，之后冷却至室温后再加入十六烷基三甲基溴化铵0.2份，搅拌均匀，得耐电晕涂料；
其中，卟啉化合物为5,10,15,20-四(4-氰基苯基)卟啉。
龙血竭提取物的制备方法为：按重量份比，取龙血竭8份，加水浸没，煮沸50分钟，然后过滤，收集滤渣得水不溶物，在水不溶物中加入乙醇60份，在90℃下加热回流80分钟，再过滤，收集滤渣得醇不溶物，随后在醇不溶物中加入正己烷30份、甲醇31份和水25份，在105℃、750W条件下微波萃取65分钟，冷却后取出，静置分层，收集上层溶剂和下层沉淀，浓缩干燥后，得龙血竭提取物。
b.制备复合胶料：按重量份比，取聚碳酸酯40份，加水浸没，然后加入脂肪酶1份、甲苯双加氧酶1份，酶解5.5小时，过滤收集滤渣，得酶解碳酸酯，接着取酶解碳酸酯与乙酸乙酯400份、银胶菊橡胶28份一起加入反应釜中，升温至165℃保温反应105分钟，之后出料浓缩干燥，得聚合胶，然后取聚合胶加入密炼机中塑炼160秒，接着加入炭气凝胶15份混炼115秒，再加入花生壳纤维提取物15份和氧化锆2.5份混炼60秒，随后出料，得复合胶料；
其中，花生壳纤维提取物的制备方法为：按重量份比，取花生壳粉碎后，加入食盐水和鸡蛋清浸泡15小时，然后加入冠醚和乙酸乙酯超声处理48分钟，接着过滤收集滤渣，用滤渣总量6.5倍的水冲洗滤渣，干燥后即得花生壳纤维提取物。
花生壳粉碎后的粒径为750μm，所述食盐水的质量分数为1.2％；银胶菊橡胶为从银胶菊中提取的天然橡胶。
c.浸涂：取所述耐电晕涂料，加入到加热槽中，升温至80℃后，将导线浸入到耐电晕涂料中，浸泡15分钟，取出后立即喷射干冰粉末，然后将导线按生产需求进行绞制，得浸涂股线；
其中，喷射干冰粉末的方法为：每米导线喷射65g，设置喷射压力为14MPa。
d.包裹复合胶料和养护：将复合胶料通过挤塑机包裹在浸涂股线外部，然后置于烘房中在45℃下通入氮气和喷洒乙醇进行养护，设置养护时间为40分钟，接着取出晾干，得芯缆；
其中，喷洒乙醇的方法为：将乙醇加热至55℃以雾状形式喷出，每立方米空间喷洒40ml/min，喷洒15分钟。
e.成缆：在芯缆外部包裹外护层，得耐电晕电缆；外护层的材质选自聚全氟乙丙烯、聚四氟乙烯。
实施例6
与实施例5的区别在于，步骤a中用三叶橡胶代替龙血竭提取物。其余步骤同实施例5。
实施例7
与实施例5的区别在于，步骤a中用银胶菊橡胶代替龙血竭提取物。其余步骤同实施例5。
实施例8
与实施例5的区别在于，步骤b中用三叶橡胶代替银胶菊橡胶。其余步骤同实施例5。
实施例9
与实施例5的区别在于，步骤b中用龙血竭提取物代替银胶菊橡胶。其余步骤同实施例5。
实施例10
与实施例5的区别在于，步骤a中不加入十六烷基三甲基溴化铵。其余方法同实施例5。
实施例11
与实施例5的区别在于，步骤b中不加入甲苯双加氧酶。其余步骤同实施例5。
实施例12
与实施例5的区别在于，步骤b中不加入炭气凝胶。其余步骤同实施例5。
实施例13
与实施例5的区别在于，步骤b中不加入花生壳纤维提取物。其余步骤同实施例5。
实施例14
与实施例5的区别在于，步骤c中不喷射干冰粉末。其余步骤同实施例5。
实施例15
与实施例5的区别在于，步骤d中不通入氮气。其余步骤同实施例5。
实施例16
与实施例5的区别在于，步骤d中不喷洒乙醇。其余步骤同实施例5。
实施例17实施效果对比
1.实验样品的制备：按实施例1-16的方法制备得到实验样品1-16。
2.评价方法
检测实验样品1-16的外观、耐电晕能力、击穿电压，见表1。将制得的电缆截各取250-500mm的长度分别置于温度为200℃、湿度为90％，臭氧浓度为1μmol/mol、温度为80℃、湿度为65％，氮氧化合物浓度为1000mg/m3、温度为80℃、湿度为65％的三种环境下放置7天，然后测定外观、耐电晕能力、击穿电压，得出各材料的耐高温、抗氧化和耐酸腐蚀性能，测定结果见表2、表3、表4。
3.评价结果
表1性能检测结果
Figure BDA0002633507480000141
Figure BDA0002633507480000151
表2高温高湿试验检测结果
Figure BDA0002633507480000152
Figure BDA0002633507480000161
表3氧化试验检测结果
Figure BDA0002633507480000162
Figure BDA0002633507480000171
表4酸雾试验检测结果
样品 外观 耐电晕能力(10kv，min) 击穿电压(kv)
实验样品1 表面光洁、无开裂 430 70.0
实验样品2 表面光洁、无开裂 435 74.1
实验样品3 表面光洁、无开裂 441 75.6
实验样品4 表面光洁、无开裂 450 79.3
实验样品5 表面光洁、无开裂 571 81.1
实验样品6 表面粗糙、有裂痕 62 33.5
实验样品7 表面粗糙、有裂痕 65 34.2
实验样品8 表面粗糙、有裂痕 54 25.9
实验样品9 表面粗糙、有裂痕 56 27.0
实验样品10 表面粗糙、有裂痕 140 43.6
实验样品11 表面粗糙、有裂痕 113 42.3
实验样品12 表面粗糙、有裂痕 101 37.7
实验样品13 表面粗糙、有裂痕 106 37.2
实验样品14 表面粗糙、有裂痕 122 41.3
实验样品15 表面粗糙、有裂痕 131 41.9
实验样品16 表面粗糙、有裂痕 38 26.2
4.实验结果
从表1-表4可以看出，实验样品1-5的性能优于其他样品。
实验样品6-9分别用三叶橡胶、银胶菊橡胶代替龙血竭提取物，用三叶橡胶、龙血竭提取物代替银胶菊橡胶，造成涂料和复合胶料聚合交联效果不好，使得电缆耐电晕、耐高温、耐酸、耐臭氧、抗开裂性能均出现下降。
实验样品10不加入十六烷基三甲基溴化铵，导致涂料浸涂时与导线贴合气密性不够，有空气缝隙，使使得电缆耐电晕、耐高温、耐酸、耐臭氧、抗开裂性能均出现下降。
实验样品11不加入甲苯双加氧酶，导致复合胶料聚合交联效果不好，使得电缆耐电晕、耐高温、耐酸、耐臭氧、抗开裂性能均出现下降。
实验样品12不加入炭气凝胶，导致复合胶料包裹时与导线贴合气密性不够，有空气缝隙，使得电缆耐电晕、耐高温、耐酸、耐臭氧、抗开裂性能均出现下降。
实验样品13不加入花生壳纤维提取物，导致复合胶料内部连接性较差，使得电缆耐电晕、耐高温、耐酸、耐臭氧、抗开裂性能均出现下降。
实验样品14不喷射干冰粉末，导致涂料附着性下降，使得电缆耐电晕、耐高温、耐酸、耐臭氧、抗开裂性能均出现下降。
实验样品15不通入氮气，导致复合胶料中存在容易电离的空气，电晕发生几率增加，耐电晕效果变差，使得电缆耐电晕、耐高温、耐酸、耐臭氧、抗开裂性能均出现下降。
实验样品16不喷洒乙醇，导致复合胶料挤出后出现机械性能下降，使得电缆耐电晕、耐高温、耐酸、耐臭氧、抗开裂性能均出现下降。
上述说明是针对本发明较佳可行实施例的详细说明，但实施例并非用以限定本发明的专利申请范围，凡本发明所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更，均应属于本发明所涵盖专利范围。

Claims (10)

1.一种耐电晕电缆的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
a.浸涂：取耐电晕涂料，加入到加热槽中，升温至75-85℃后，将导线浸入到耐电晕涂料中，浸泡10-20分钟，取出后立即喷射干冰粉末，然后将导线按生产需求进行绞制，得浸涂股线；所述耐电晕涂料包括以下重量份比的原料：丙烯酸树脂55-65份、乙醇500-550份、N,N′-二异丙基碳二亚胺0.2-0.5份、龙血竭提取物33-43份、苯亚甲基·二氯·双(三环己基膦)合钌0.11-0.18份、卟啉化合物16-25份和十六烷基三甲基溴化铵0.15-0.25份；
b.包裹复合胶料和养护：将复合胶料通过挤塑机包裹在浸涂股线外部，然后置于烘房中在40-50℃下通入氮气和喷洒乙醇进行养护，设置养护时间为30-50分钟，接着取出晾干，得芯缆；所述复合胶料包括以下重量份比的原料：聚碳酸酯30-50份、脂肪酶0.6-1.4份、甲苯双加氧酶0.5-1.5份、乙酸乙酯300-500份、银胶菊橡胶23-33份、炭气凝胶10-20份、花生壳纤维提取物10-20份和氧化锆1.5-3.5份；
c.成缆：在芯缆外部包裹外护层，得耐电晕电缆。
2.根据权利要求1所述的一种耐电晕电缆的制备方法，其特征在于，步骤a中所述耐电晕涂料的制备方法为：按重量份比，取丙烯酸树脂、乙醇、N,N′-二异丙基碳二亚胺和龙血竭提取物加入反应釜中，升温至95-125℃，保温反应70-90分钟，接着加入苯亚甲基·二氯·双(三环己基膦)合钌和卟啉化合物，升温至130-140℃，保温反应30-60分钟，之后冷却至室温后再加入十六烷基三甲基溴化铵，搅拌均匀，得耐电晕涂料。
3.根据权利要求1所述的一种耐电晕电缆的制备方法，其特征在于，步骤a中所述卟啉化合物为卟吩、四苯基卟啉、5,15-乙炔基苯基-10,20-苯基卟啉、5,10,15,20-四(4-乙炔基苯基)卟啉、5,15-氰基苯基-10,20-苯基卟啉、5,10,15,20-四(4-氰基苯基)卟啉中的任意一种。
4.根据权利要求1所述的一种耐电晕电缆的制备方法，其特征在于，步骤a中所述龙血竭提取物的制备方法为：按重量份比，取龙血竭4-12份，加水浸没，煮沸40-60分钟，然后过滤，收集滤渣得水不溶物，在水不溶物中加入乙醇40-80份，在85-95℃下加热回流70-90分钟，再过滤，收集滤渣得醇不溶物，随后在醇不溶物中加入正己烷20-40份、甲醇25-37份和水20-30份，在95-115℃、600-900W条件下微波萃取55-75分钟，冷却后取出，静置分层，收集上层溶剂和下层沉淀，浓缩干燥后，得龙血竭提取物。
5.根据权利要求1所述的一种耐电晕电缆的制备方法，其特征在于，步骤b中所述复合胶料的制备方法为：按重量份比，取聚碳酸酯，加水浸没，然后加入脂肪酶、甲苯双加氧酶，酶解3-8小时，过滤收集滤渣，得酶解碳酸酯，接着取酶解碳酸酯与乙酸乙酯、银胶菊橡胶一起加入反应釜中，升温至155-175℃保温反应95-115分钟，之后出料浓缩干燥，得聚合胶，然后取聚合胶加入密炼机中塑炼155-165秒，接着加入炭气凝胶混炼105-125秒，再加入花生壳纤维提取物和氧化锆混炼50-70秒，随后出料，得复合胶料。
6.根据权利要求1所述的一种耐电晕电缆的制备方法，其特征在于，步骤b中所述花生壳纤维提取物的制备方法为：按重量份比，取花生壳粉碎后，加入食盐水和鸡蛋清浸泡10-20小时，然后加入冠醚和乙酸乙酯超声处理43-53分钟，接着过滤收集滤渣，用滤渣总量4.5-8.5倍的水冲洗滤渣，干燥后即得花生壳纤维提取物。
7.根据权利要求6所述的一种耐电晕电缆的制备方法，其特征在于，所述花生壳粉碎后的粒径为550-950μm。
8.根据权利要求1所述的一种耐电晕电缆的制备方法，其特征在于，步骤a中所述喷射干冰粉末的方法为：每米导线喷射50-80g，设置喷射压力为12-16MPa。
9.根据权利要求1所述的一种耐电晕电缆的制备方法，其特征在于，步骤b中所述喷洒乙醇的方法为：将乙醇加热至50-60℃以雾状形式喷出，每立方米空间喷洒30-50ml/min，喷洒10-20分钟。
10.一种按权利要求1-9任一项方法制备得到的耐电晕电缆。
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