CN112951500B - 一种环保低烟无卤阻燃电力电缆 - Google Patents

一种环保低烟无卤阻燃电力电缆 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种带有防紫外层的环保低烟无卤阻燃电力电缆，自内而外包括线芯组件和中心填充绳，线芯组件围绕中心填充绳同向绞合，线芯组件包括线芯本体，线芯本体外表面包覆内屏蔽层，所述内屏蔽层外表面包覆有绝缘层，所述绝缘层外表面固定连接外屏蔽层，所述外屏蔽层与绝缘层之间填充有防火填料，所述外屏蔽层外表面固定连接内护套层，所述内护套层外表面依次连接铠装层、防火层、外护套层和防紫外层；本申请提供的电缆的防紫外线具有较高玻璃转化温度，紫外照射时实现脆‑韧转变进而提高其拉伸强度抵消部分老化副作用，进而具有较高防紫外线能力；外屏蔽层采用镀锡钢丝与芳纶丝混编而成，镀锡钢丝用于屏蔽干扰，保证电缆传输效率的优异性能。

Description

一种环保低烟无卤阻燃电力电缆
技术领域
本发明属于电力电缆技术领域，具体涉及一种环保低烟无卤阻燃电力电缆。
背景技术
目前，随着我国综合国力的提升，各领域蓬勃发展，对于电力电缆的需求量与日俱增，电力电缆是用于传输和分配电能的电缆，电力电缆常用于城市地下电网、发电站引出线路、工矿企业内部供电及过江海水下输电线等。
长期以来，传统线缆的包覆材料主要为聚氯乙烯(PVC)、氯丁橡胶(CR)、氯磺化聚乙烯(CSM)等含卤素聚合物，这些材料具有阻燃特性，能抑制火焰蔓延，但是其燃烧时会产生大量的氯化氢、一氧化碳等有害气体和浓烟，火灾事故中人员致死原因80％以上与火灾现场材料燃烧产生的有害气体和浓烟有关。而现有的电力电缆耐高温防火性能一般，如电缆长期暴露在日光照射下，一旦突发火灾后果不堪设想。专利201620214762.6公开了一种低烟无卤防紫外线阻燃电缆，它通过设立导体外包裹一层加强层；所述加强层和导体共同构成缆芯；所述电缆本体内部设置的多根缆芯通过隔离支架相连接；所述缆芯外包裹一层防干扰层；所述防干扰层外紧密挤包一层防紫外线层；所述防紫外线层外挤包一层阻燃层；所述阻燃层外挤包一层防腐蚀层；所述防腐蚀层外挤包一层外护套达到防火阻燃的目的。可是，该发明专利防紫外线层设置于阻燃层内，且防紫外线层并没有良好的抗老化能力，若长时间暴露在日光下作业，有可能因局部高温引发火灾。并且该发明专利的外护套层不具备阻燃效果，它是以牺牲外护套层为代价，从内层的石棉层开始进行阻燃。这必然会导致线缆外层燃烧放出大量的热和烟，对救援工作造成极大的困难。
发明内容
本发明针对上述缺陷，提供一种具有较高玻璃转化温度，紫外照射时实现脆-韧转变进而提高其拉伸强度抵消部分老化副作用，进而提高防紫外线能力的防紫外线层的环保递延无卤阻燃电力电缆。
本发明提供如下技术方案：一种环保低烟无卤阻燃电力电缆，其特征在于，自内而外包括线芯组件和中心填充绳，所述线芯组件围绕中心填充绳同向绞合，所述线芯组件包括线芯本体，所述线芯本体外表面包覆内屏蔽层，所述内屏蔽层外表面包覆有绝缘层，所述绝缘层外表面固定连接外屏蔽层，所述外屏蔽层与绝缘层之间填充有防火填料，所述外屏蔽层外表面固定连接内护套层，所述内护套层外表面依次连接铠装层、防火层、外护套层和防紫外层；
所述防紫外层的材料，按重量组分计，包括以下成分：
Figure BDA0002918409890000021
进一步地，氧化石墨烯缓释载体，按重量组分计，包括以下组分：
Figure BDA0002918409890000022
进一步地，所述氧化石墨烯缓释载体的制备方法，包括以下步骤：
1)将所述重量组分的可膨胀石墨烯纳米粉溶于所述重量组分的浓硫酸中，以50rpm～75rpm转速搅拌1h～1.5h，然后加入所述重量组分的高锰酸钾和所述重量组分的硝酸钠，以100rpm～150rpm转速搅拌12h～24h；
2)向所述步骤1)得到的混合物中加入650ml～850ml蒸馏水后，加入所述重量组分的过氧化氢溶液，以终止氧化反应，得到氧化石墨烯混合物；
3)将所述步骤2)得到的氧化石墨烯混合物静置2h～2.5h后，采用浓度为1M的HCl溶液清洗1min～1.5min后，以5000rpm～5500rpm转速离心1min～1.5min，然后再采用蒸馏水清洗1min～1.5min后，以5000rpm～5500rpm转速离心1min～1.5min，此为一次清洗步骤；
4)重复所述步骤3)的清洗步骤2次～3次后，于真空、N2气流下干燥10min～20min得到所述氧化石墨烯缓释载体。
进一步地，所述可膨胀石墨烯纳米粉末中石墨烯的粒径为280nm～320nm。
进一步地，所述过氧化氢溶液浓度为40％～45％。
进一步地，所述金属硝酸盐或金属硝酸盐水合物中的金属离子为Cr3+、Pr3+、Er3+、Ce4+或La3+中的一种或几种，因此本申请所采用的金属硝酸盐可以为CAS号为13548-38-4的Cr(NO3)3，或金属硝酸盐水合物：CAS为15878-77-0的Pr(NO3)3·6H2O、CAS号为10031-51-3的Er(NO3)3·5H2O、CAS号为10294-41-4的Ce(NO3)3·6H2O、CAS号为7789-02-8的Cr(NO3)3·9H2O、CAS号为10099-59-9的La(NO3)3·6H2O。
进一步地，所述防紫外层的制备方法，包括以下步骤：
S1：将所述重量组分的氧化石墨烯缓释载体溶于蒸馏水中，采用超声波于65℃～75℃下超声振荡20min～25min；
S2：将所述重量组分的肉蔻豆酸加入甲醇溶液中，形成浓度为10g/L～15g/L的肉蔻豆酸甲醇溶液，将所述肉蔻豆酸甲醇溶液加入所述步骤S1得到的混合物中，得到负电荷活化表面的氧化石墨烯载体溶液；
S3：将所述重量组分的十二烷基硫酸钠和所述重量组分的过硫酸铵依次加入所述S3步骤得到的负电荷活化表面的氧化石墨烯载体溶液中，然后于超声波辐照下20min内倒入半间歇式操作釜式反应器中，然后再加入所述重量组分的聚噻吩和所述重量组分的纳米TiO2粉末，在所述半间歇式操作釜式反应器中于1℃～4℃下反应30min～45min，然后采用蒸馏水清洗2次～3次，最后以4500rpm/min离心5min，得到的沉淀为掺杂TiO2的聚噻吩涂层氧化石墨烯缓释载体；
S4：将所述重量组分的金属硝酸盐或金属硝酸盐水合物与所述步骤S3得到的掺杂TiO2的聚噻吩涂层氧化石墨烯缓释载体混合，然后加入所述重量组分的二甲基甲酰胺，以100rpm～150rpm于45℃～55℃下搅拌15min～30min，搅拌过程中不断加入所述重量组分的聚氨酯，搅拌完成后静置30min～1h，得到的沉淀通过10nm～20nm滤膜过滤后，于-5℃～-1℃下冷冻干燥，得到所述防紫外线层的材料。
进一步地，所述防紫外层涂覆厚度为0.5mm-1mm。防紫外层采用水性聚氨酯包裹掺杂TiO2的聚噻吩涂层氧化石墨烯缓释载体的材料能有效提高电缆的防紫外线和抗老化性能。
进一步地，所述外护套层是由无卤低烟阻燃聚乙烯/乙烯-醋酸乙烯/三元乙丙橡胶(LDPE/EVA/EPDM)共混再添加阻燃剂氢氧化镁、无机填料埃洛石纳米管HNTs挤出制成，其挤包厚度为1mm-2mm。低密度聚乙烯LDPE具有良好的电绝缘性和物理性能，发烟量小，但分子为非极性，与无机填料难以相容。而乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA的拉伸强度小于LDPE，但拉断伸长率大于LDPE，分子具有极性，与无机填料相容性较好。LDPE/EVA共混可以发挥各自的优点。三元乙丙橡胶EPDM，具有优异的耐老化，抗腐蚀和耐高温性能，通过在LDPE/EVA共混基础上加入EPDM，以提高材料性能。在共混基础再加入阻燃剂氢氧化镁、无机填料埃洛石纳米管HNTs，埃洛石主要组成为二氧化硅和三氧化二铝，用作填料能增强复合材料的拉伸强度、弯曲强度，所用基料均环保无卤。同时由于埃洛石纳米管中空的结构特性，会使得外护套层经高温后表面形成类似于蜂窝煤疏松多孔的结构，从而进一步有效隔热阻燃。
进一步地，所述无卤低烟阻燃聚乙烯/乙烯-醋酸乙烯/三元乙丙橡胶的共混比为38:52:10。
进一步地，所述外屏蔽层由镀锡钢丝与芳纶丝混编而成，编制密度不低于50％，使其具有屏蔽干扰和增强横纵向拉伸的性能。
进一步地，所述绝缘层由改性三元乙丙橡胶制成，挤包厚度为1mm-2mm。改性三元乙丙橡胶以三元乙丙橡胶为基体，通过添加阻燃剂镁铝水滑石、氢氧化铝和氢氧化镁制成。通过控制阻燃剂的用量得到具有良好的阻燃性能、耐高温、耐寒和耐老化性能的LSOH-EPDM胶料。
进一步地，所述防火填料为防火岩棉或玻璃纤维，具有良好的防火阻燃性能。
进一步地，所述外屏蔽层采用镀锡钢丝与芳纶丝混编而成。镀锡钢丝用于屏蔽干扰，保证电缆传输效率。芳纶丝用于增强横向与纵向拉伸性能。编织密度不低于50％。
进一步地，所述内护套层为耐候三元乙丙橡胶。
进一步地，所述铠装层由细钢丝编织而成编制密度不低于50％。
进一步地，所述防火层为石棉阻燃，厚度为1mm-3mm。
进一步地，内屏蔽层采用铝带粘接屏蔽聚乙烯外套，能够有效增强电缆的抗干扰性能和抗冲击性能。
本发明的有益效果为：
1、本发明提供的防紫外线层采用可膨胀石墨烯粉末制备形成氧化石墨烯缓释载体，并于缓释载体表面采用十二烷基硫酸钠和过硫酸铵引入负电荷后，掺杂导电聚合物聚噻吩和纳米TiO2粉末进行改性，使氧化石墨烯缓释载体由亲水性变为疏水性，使其形成的掺杂TiO2的聚噻吩涂层氧化石墨烯缓释载体表现出更高的相容性，最终与聚氨酯形成防紫外线层，降低了聚氨酯涂层的存储模量和交联密度，提高了防紫外线层的玻璃转化温度，提高了其由非结晶态聚合物与结晶度较高的状态物质相互转变的临界温度，因而其在较高温度的紫外照射条件下具有较强的拉伸强度。
2、由于本发明提供的防紫外线层材料在掺杂TiO2的聚噻吩涂层氧化石墨烯缓释载体上还引入了Cr3+、Pr3+、Er3+、Ce4+或La3+中的一种或几种金属离子，进而使在掺杂TiO2的聚噻吩涂层氧化石墨烯缓释载体具有双重活性势垒保护作用，通过引入的金属离子，可以在紫外线照射发生时，被掺杂TiO2的聚噻吩涂层氧化石墨烯缓释载体释放，进而被光粒子氧化，形成更高价位的离子，如Cr3+形成Cr6+，促进氧化石墨烯缓释载体中形成球晶，进而起到内增塑的作用，使得防紫外线层在拉伸强度上暂时抵消了老化降解的副作用所呈现出的聚合物在光活化所带来的的氧化链反应，阻止聚合物出现的光氧化反应，而断裂伸长率则在此阶段表现出大幅度的下降，表明材料在此阶段的脆-韧转变。
3、本申请提供的电力电缆的外屏蔽层采用镀锡钢丝与芳纶丝混编而成，镀锡钢丝用于屏蔽干扰，保证电缆传输效率；芳纶丝用于增强横向与纵向拉伸性能。内屏蔽层采用铝带粘接屏蔽聚乙烯外套，能够有效增强电缆的抗干扰性能和抗冲击性能。绝缘层由改性三元乙丙橡胶制成，改性三元乙丙橡胶以三元乙丙橡胶为基体，通过添加阻燃剂镁铝水滑石、氢氧化铝和氢氧化镁制成；通过控制阻燃剂的用量得到具有良好的阻燃性能、耐高温、耐寒和耐老化性能的LSOH-EPDM胶料。
4、本申请提供的电力电缆的外护套层由LDPE/EVA/EPDM混炼熔融再加入埃洛石纳米管等阻燃剂，混炼均匀后制成，具有良好的电绝缘性和物理性能，发烟量小，优异的耐老化，抗腐蚀和耐高温性能，在共混基础再加入阻燃剂氢氧化镁、无机填料埃洛石纳米管HNTs，增强复合材料的拉伸强度、弯曲强度，提高阻燃性能，所用基料均环保无卤。且由于埃洛石纳米管中空的结构特性，会使得外护套层经高温后表面形成类似于蜂窝煤疏松多孔的结构，从而达到有效隔热。
附图说明
在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：
图1为本发明提供的电力电剖面示意图。
具体实施例方式
下面将结合本发明实施例中的附图，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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
实施例1
如图1所示，为本实施例提供的一种环保低烟无卤阻燃电力电缆，自内而外包括线芯组件1和中心填充绳2，线芯组件1围绕中心填充绳2同向绞合，线芯组件1包括线芯本体11，线芯本体11外表面包覆内屏蔽层12，内屏蔽层12外表面包覆有绝缘层13，绝缘层13外表面固定连接外屏蔽层4，外屏蔽层4与绝缘层13之间填充有防火填料3，外屏蔽层4外表面固定连接内护套层5，内护套层5外表面依次连接铠装层6、防火层7、外护套层8和防紫外层9；
防紫外层的材料，按重量组分计，包括以下成分：
Figure BDA0002918409890000071
Figure BDA0002918409890000081
其中，氧化石墨烯缓释载体，按重量组分计，包括以下组分：
Figure BDA0002918409890000082
氧化石墨烯缓释载体的制备方法，包括以下步骤：
1)将1份的可膨胀石墨烯纳米粉溶于100份的质量分数为98^％的浓硫酸中，以50rpm转速搅拌1h，然后加入5份的高锰酸钾和1份的硝酸钠，以100rpm转速搅拌12h；
2)向步骤1)得到的混合物中加入650ml蒸馏水后，加入6份的过氧化氢溶液，以终止氧化反应，得到氧化石墨烯混合物；通过添加H2O2，混合物的颜色由绿棕色变为黄色，表明氧化反应完成。
3)将步骤2)得到的氧化石墨烯混合物静置2h后，采用浓度为1M的HCl溶液清洗1min后，以5000rpm转速离心1min，然后再采用蒸馏水清洗1min，以5000rpm转速离心1min，此为一次清洗步骤；
4)重复步骤3)的清洗步骤2次后，于真空、N2气流下干燥10min得到氧化石墨烯缓释载体。
其中，可膨胀石墨烯纳米粉末中石墨烯的粒径为280nm，过氧化氢溶液浓度为40％～45％。
本实施例的防紫外层的制备方法，包括以下步骤：
S1：将25份的氧化石墨烯缓释载体溶于蒸馏水中，采用超声波于65℃下超声振荡20min；
S2：将15份的肉蔻豆酸加入甲醇溶液中，形成浓度为10g/L的肉蔻豆酸甲醇溶液，将肉蔻豆酸甲醇溶液加入步骤S1得到的混合物中，得到负电荷活化表面的氧化石墨烯载体溶液；在此步骤中，肉蔻豆酸的C13H27COO基团吸附在氧化石墨烯缓释载体上，在氧化石墨烯缓释载体表面产生额外的负表面电荷，使其表面性质变得更疏水，为聚噻吩的吸附准备了合适的条件；
S3：将2份的十二烷基硫酸钠和1份的过硫酸铵依次加入S3步骤得到的负电荷活化表面的氧化石墨烯载体溶液中，然后于超声波辐照下20min内倒入半间歇式操作釜式反应器中，然后再加入45份的聚噻吩和22份的纳米TiO2粉末，在半间歇式操作釜式反应器中于1℃下反应30min，然后采用蒸馏水清洗2次，最后以4500rpm/min离心5min，得到的沉淀为掺杂TiO2的聚噻吩涂层氧化石墨烯缓释载体；
S4：将30份的Cr(NO3)3与步骤S3得到的掺杂TiO2的聚噻吩涂层氧化石墨烯缓释载体混合，然后加入15份的二甲基甲酰胺，以100rpm于45℃下搅拌15min，搅拌过程中不断加入45份的聚氨酯，搅拌完成后静置30min，得到的沉淀通过10nm滤膜过滤后，于-5℃下冷冻干燥，得到防紫外线层的材料。
进一步地，防紫外层9涂覆厚度为0.5mm。防紫外层采用水性聚氨酯包裹掺杂TiO2的聚噻吩涂层氧化石墨烯缓释载体的材料能有效提高电缆的防紫外线和抗老化性能。
进一步地，外护套层8是由无卤低烟阻燃聚乙烯/乙烯-醋酸乙烯/三元乙丙橡胶(LDPE/EVA/EPDM)共混再添加阻燃剂氢氧化镁、无机填料埃洛石纳米管HNTs挤出制成，其挤包厚度为1mm。低密度聚乙烯LDPE具有良好的电绝缘性和物理性能，发烟量小，但分子为非极性，与无机填料难以相容。而乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA的拉伸强度小于LDPE，但拉断伸长率大于LDPE，分子具有极性，与无机填料相容性较好。LDPE/EVA共混可以发挥各自的优点。三元乙丙橡胶EPDM，具有优异的耐老化，抗腐蚀和耐高温性能，通过在LDPE/EVA共混基础上加入EPDM，以提高材料性能。在共混基础再加入阻燃剂氢氧化镁、无机填料埃洛石纳米管HNTs，埃洛石主要组成为二氧化硅和三氧化二铝，用作填料能增强复合材料的拉伸强度、弯曲强度，所用基料均环保无卤。同时由于埃洛石纳米管中空的结构特性，会使得外护套层经高温后表面形成类似于蜂窝煤疏松多孔的结构，从而进一步有效隔热阻燃。
进一步地，无卤低烟阻燃聚乙烯/乙烯-醋酸乙烯/三元乙丙橡胶的共混比为38:52:10。
进一步地，外屏蔽层4由镀锡钢丝与芳纶丝混编而成，编制密度为65％，使其具有屏蔽干扰和增强横纵向拉伸的性能。
进一步地，绝缘层13由改性三元乙丙橡胶制成，挤包厚度为1mm。改性三元乙丙橡胶以三元乙丙橡胶为基体，通过添加阻燃剂镁铝水滑石、氢氧化铝和氢氧化镁制成。通过控制阻燃剂的用量得到具有良好的阻燃性能、耐高温、耐寒和耐老化性能的LSOH-EPDM胶料。
进一步地，防火填料3为防火岩棉或玻璃纤维，具有良好的防火阻燃性能。
进一步地，外屏蔽层4采用镀锡钢丝与芳纶丝混编而成。镀锡钢丝用于屏蔽干扰，保证电缆传输效率。芳纶丝用于增强横向与纵向拉伸性能。编织密度不低于50％。
进一步地，内护套层5为耐候三元乙丙橡胶。
进一步地，铠装层6由细钢丝编织而成编制密度为50％。
进一步地，防火层7为石棉阻燃，厚度为1mm。
进一步地，内屏蔽层12采用铝带粘接屏蔽聚乙烯外套，能够有效增强电缆的抗干扰性能和抗冲击性能。
实施例2
本实施例与实施例1的不同之处在于，防紫外层的材料，按重量组分计，包括以下成分：
Figure BDA0002918409890000111
其中，氧化石墨烯缓释载体的制备材料，按重量组分计，包括以下组分：
Figure BDA0002918409890000112
氧化石墨烯缓释载体的制备方法，包括以下步骤：
1)将4份的可膨胀石墨烯纳米粉溶于110份的质量分数为98％的浓硫酸中，以62.5rpm转速搅拌1.25h，然后加入7.5份的高锰酸钾和3份的硝酸钠，以125rpm转速搅拌18h；
2)向步骤1)得到的混合物中加入750ml蒸馏水后，加入7份的过氧化氢溶液，以终止氧化反应，得到氧化石墨烯混合物；
3)将步骤2)得到的氧化石墨烯混合物静置2.25h后，采用浓度为1M的HCl溶液清洗1.5min后，以5250pm转速离心1min，然后再采用蒸馏水清洗1.5min后，以5250rpm转速离心1min，此为一次清洗步骤；
4)重复步骤3)的清洗步骤3次后，于真空、N2气流下干燥15min得到氧化石墨烯缓释载体。
所使用的可膨胀石墨烯纳米粉末中石墨烯的粒径为300nm，过氧化氢溶液浓度为42.5％。
防紫外层的制备方法，包括以下步骤：
S1：将27.5份的氧化石墨烯缓释载体溶于蒸馏水中，采用超声波于70℃下超声振荡23min；
S2：将17.5份的肉蔻豆酸加入甲醇溶液中，形成浓度为12.5g/L的肉蔻豆酸甲醇溶液，将肉蔻豆酸甲醇溶液加入步骤S1得到的混合物中，得到负电荷活化表面的氧化石墨烯载体溶液；
S3：将3.5份的十二烷基硫酸钠和2.5份的过硫酸铵依次加入S3步骤得到的负电荷活化表面的氧化石墨烯载体溶液中，然后于超声波辐照下20min内倒入半间歇式操作釜式反应器中，然后再加入47.5份的聚噻吩和24.5份的纳米TiO2粉末，在半间歇式操作釜式反应器中于3℃下反应42min，然后采用蒸馏水清洗3次，最后以4500rpm/min离心5min，得到的沉淀为掺杂TiO2的聚噻吩涂层氧化石墨烯缓释载体；
S4：将35份的Pr(NO3)3·6H2O与步骤S3得到的掺杂TiO2的聚噻吩涂层氧化石墨烯缓释载体混合，然后加入17.5份的二甲基甲酰胺，以125rpm于50℃下搅拌22min，搅拌过程中不断加入47.5份的聚氨酯，搅拌完成后静置45min，得到的沉淀通过15nm滤膜过滤后，于-3℃下冷冻干燥，得到防紫外线层的材料。
本实施例中防紫外层9涂覆厚度为0.75mm，外护套层8的挤包厚度为1.5mm，外屏蔽层4的编制密度为75％，绝缘层13的挤包厚度为1.5mm，铠装层6的编织密度为60％。
实施例3
本实施例与实施例1和实施例2的不同之处在于，防紫外层的材料，按重量组分计，包括以下成分：
Figure BDA0002918409890000131
氧化石墨烯缓释载体的制备材料，按重量组分计，包括以下组分：
Figure BDA0002918409890000132
氧化石墨烯缓释载体的制备方法，包括以下步骤：
1)将5份的可膨胀石墨烯纳米粉溶于120份的质量分数为98％的浓硫酸中，以75rpm转速搅拌1.5h，然后加入10份的高锰酸钾和5份的硝酸钠，以150rpm转速搅拌24h；
2)向步骤1)得到的混合物中加入850ml蒸馏水后，加入8份的过氧化氢溶液，以终止氧化反应，得到氧化石墨烯混合物；
3)将步骤2)得到的氧化石墨烯混合物静置2.5h后，采用浓度为1M的HCl溶液清洗1min后，以5500rpm转速离心1min，然后再采用蒸馏水清洗1.5min后，以5500rpm转速离心1.5min，此为一次清洗步骤；
4)重复步骤3)的清洗步骤3次后，于真空、N2气流下干燥20min得到所述氧化石墨烯缓释载体。
本实施例所采用的可膨胀石墨烯纳米粉末中石墨烯的粒径为320nm，过氧化氢溶液浓度为45％。
防紫外层的制备方法，包括以下步骤：
S1：将30份的氧化石墨烯缓释载体溶于蒸馏水中，采用超声波于75℃下超声振荡25min；
S2：将20份的肉蔻豆酸加入甲醇溶液中，形成浓度为15g/L的肉蔻豆酸甲醇溶液，将肉蔻豆酸甲醇溶液加入步骤S1得到的混合物中，得到负电荷活化表面的氧化石墨烯载体溶液；
S3：将5份的十二烷基硫酸钠和3份的过硫酸铵依次加入S3步骤得到的负电荷活化表面的氧化石墨烯载体溶液中，然后于超声波辐照下20min内倒入半间歇式操作釜式反应器中，然后再加入50份的聚噻吩和27份的纳米TiO2粉末，在所述半间歇式操作釜式反应器中于4℃下反应45min，然后采用蒸馏水清洗3次，最后以4500rpm/min离心5min，得到的沉淀为掺杂TiO2的聚噻吩涂层氧化石墨烯缓释载体；
S4：将40份的Er(NO3)3·5H2O与步骤S3得到的掺杂TiO2的聚噻吩涂层氧化石墨烯缓释载体混合，然后加入20份的二甲基甲酰胺，以150rpm于55℃下搅拌30min，搅拌过程中不断加入50份的聚氨酯，搅拌完成后静置1h，得到的沉淀通过20nm滤膜过滤后，于-1℃下冷冻干燥，得到所述防紫外线层的材料。
本实施例中防紫外层9涂覆厚度为1mm，外护套层8的挤包厚度为2mm，外屏蔽层4的编制密度为80％，绝缘层13的挤包厚度为2mm，铠装层6的编织密度为80％。
对比实施例1
采用本发明实施例1-3以及专利201620214762.6具体实施方式中提供的电力电缆，暴露于50℃～100℃高温以及波长为254nm、辐照强度为400μW/cm2的紫外线下进行照射60min，分别测定玻璃转化温度Tg值以及拉伸强度和断裂伸长率，结果见表1。
表1
指标 实施例1 实施例2 实施例3 对比实施例1
玻璃转化温度T<sub>g</sub> 81℃ 89℃ 95℃ 56℃
拉伸强度(MPa) 33.0 34.1 36.4 17.6
断裂伸长率(％) 172 165 151 180
虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (10)

1.一种环保低烟无卤阻燃电力电缆，其特征在于，自内而外包括线芯组件(1)和中心填充绳(2)，所述线芯组件(1)围绕中心填充绳(2)同向绞合，所述线芯组件(1)包括线芯本体(11)，所述线芯本体(11)外表面包覆内屏蔽层(12)，所述内屏蔽层(12)外表面包覆有绝缘层(13)，所述绝缘层(13)外表面固定连接外屏蔽层(4)，所述外屏蔽层(4)与绝缘层(13)之间填充有防火填料(3)，所述外屏蔽层(4)外表面固定连接内护套层(5)，所述内护套层(5)外表面依次连接铠装层(6)、防火层(7)、外护套层(8)和防紫外层(9)；
所述防紫外层的材料，按重量组分计，包括以下成分：
Figure FDA0002918409880000011
2.根据权利要求1所述的一种环保低烟无卤阻燃电力电缆，其特征在于，氧化石墨烯缓释载体的制备材料，按重量组分计，包括以下组分：
Figure FDA0002918409880000012
3.根据权利要求2所述的一种环保低烟无卤阻燃电力电缆，其特征在于，所述氧化石墨烯缓释载体的制备方法，包括以下步骤：
1)将所述重量组分的可膨胀石墨烯纳米粉溶于所述重量组分的浓硫酸中，以50rpm～75rpm转速搅拌1h～1.5h，然后加入所述重量组分的高锰酸钾和所述重量组分的硝酸钠，以100rpm～150rpm转速搅拌12h～24h；
2)向所述步骤1)得到的混合物中加入650ml～850ml蒸馏水后，加入所述重量组分的过氧化氢溶液，以终止氧化反应，得到氧化石墨烯混合物；
3)将所述步骤2)得到的氧化石墨烯混合物静置2h～2.5h后，采用浓度为1M的HCl溶液清洗1min～1.5min后，以5000rpm～5500rpm转速离心1min～1.5min，然后再采用蒸馏水清洗1min～1.5min后，以5000rpm～5500rpm转速离心1min～1.5min，此为一次清洗步骤；
4)重复所述步骤3)的清洗步骤2次～3次后，于真空、N2气流下干燥10min～20min得到所述氧化石墨烯缓释载体。
4.根据权利要求2所述的一种环保低烟无卤阻燃电力电缆，其特征在于，所述可膨胀石墨烯纳米粉末中石墨烯的粒径为280nm～320nm。
5.根据权利要求2所述的一种环保低烟无卤阻燃电力电缆，其特征在于，所述过氧化氢溶液浓度为40％～45％。
6.根据权利要求1所述的一种环保低烟无卤阻燃电力电缆，其特征在于，所述金属硝酸盐或金属硝酸盐水合物中的金属离子为Cr3+、Pr3+、Er3+、Ce4+或La3+中的一种或几种。
7.根据权利要求1-6任一所述的一种环保低烟无卤阻燃电力电缆，其特征在于，所述防紫外层的制备方法，包括以下步骤：
S1：将所述重量组分的氧化石墨烯缓释载体溶于蒸馏水中，采用超声波于65℃～75℃下超声振荡20min～25min；
S2：将所述重量组分的肉蔻豆酸加入甲醇溶液中，形成浓度为10g/L～15g/L的肉蔻豆酸甲醇溶液，将所述肉蔻豆酸甲醇溶液加入所述步骤S1得到的混合物中，得到负电荷活化表面的氧化石墨烯载体溶液；
S3：将所述重量组分的十二烷基硫酸钠和所述重量组分的过硫酸铵依次加入所述S3步骤得到的负电荷活化表面的氧化石墨烯载体溶液中，然后于超声波辐照下20min内倒入半间歇式操作釜式反应器中，然后再加入所述重量组分的聚噻吩和所述重量组分的纳米TiO2粉末，在所述半间歇式操作釜式反应器中于1℃～4℃下反应30min～45min，然后采用蒸馏水清洗2次～3次，最后以4500rpm/min离心5min，得到的沉淀为掺杂TiO2的聚噻吩涂层氧化石墨烯缓释载体；
S4：将所述重量组分的金属硝酸盐或金属硝酸盐水合物与所述步骤S3得到的掺杂TiO2的聚噻吩涂层氧化石墨烯缓释载体混合，然后加入所述重量组分的二甲基甲酰胺，以100rpm～150rpm于45℃～55℃下搅拌15min～30min，搅拌过程中不断加入所述重量组分的聚氨酯，搅拌完成后静置30min～1h，得到的沉淀通过10nm～20nm滤膜过滤后，于-5℃～-1℃下冷冻干燥，得到所述防紫外线层的材料。
8.根据权利要求1所述的一种环保低烟无卤阻燃电力电缆，其特征在于，所述防紫外层(9)涂覆厚度为0.5mm-1mm。
9.根据权利要求1所述的一种环保低烟无卤阻燃电力电缆，其特征在于，所述外护套层(8)是由无卤低烟阻燃聚乙烯/乙烯-醋酸乙烯/三元乙丙橡胶共混再添加阻燃剂氢氧化镁、无机填料埃洛石纳米管HNTs挤出制成，其挤包厚度为1mm-2mm。
10.根据权利要求1所述的环保低烟无卤阻燃铠装电力电缆，其特征在于，所述外屏蔽层(4)由镀锡钢丝与芳纶丝混编而成，编制密度不低于50％。
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