CN113628790B - 一种型线导体交联聚乙烯绝缘中压电力电缆 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种型线导体交联聚乙烯绝缘中压电力电缆，属于电缆技术领域。该型线导体交联聚乙烯绝缘中压电力电缆，包括缆芯，所述缆芯外侧挤包有隔火层，所述隔火层外侧挤包有外护套；所述缆芯包括线芯，所述线芯包括铜导体，所述铜导体外侧设置有导体屏蔽层，所述导体屏蔽层外侧设置有绝缘层，所述绝缘层外侧设置有绝缘屏蔽层；通过在三聚氰胺甲醛树脂中加入1，4‑丁二醇和乙二醇对进行改性，再使用三聚氰胺甲醛树脂将氢氧化镁包覆，再使用油酸将其包覆得到双层包覆的氢氧化镁微胶囊，高温条件下的热稳定性更好，在硅橡胶中分散性更佳。

Description

一种型线导体交联聚乙烯绝缘中压电力电缆
技术领域
本发明属于电缆技术领域，涉及一种型线导体交联聚乙烯绝缘中压电力电缆。
背景技术
目前，在一些大中城市，已明确要求公共场所建筑、高层、特大型建筑需采用环保型阻燃、耐火电缆，以预防在发生火灾时，能保障在预定的时间内供电线路正常供电，且不会因为燃烧而产生有毒有害气体。
中压电缆由于使用的电压较高，在电缆的导体外必须有导体屏蔽、绝缘和绝缘屏蔽层；作为耐火电缆，必须得施加一个耐火层，以保证在燃烧情况下，不仅要耐火，而且要有耐冲击和喷淋性能，以保障电缆绝缘在燃烧高温下受到重物损伤或水淋的影响，从而满足在一定时间内电缆绝缘性能完好，仍然能继续供电。现有中已知的耐火中压电缆技术，电缆的阻燃性不佳，而且电缆的脆性大，容易断裂。
发明内容
本发明的目的在于提供一种型线导体交联聚乙烯绝缘中压电力电缆。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种型线导体交联聚乙烯绝缘中压电力电缆，包括缆芯，所述缆芯外侧挤包有隔火层，所述隔火层外侧挤包有外护套；所述缆芯包括线芯，所述线芯包括铜导体，所述铜导体外侧设置有导体屏蔽层，所述导体屏蔽层外侧设置有绝缘层，所述绝缘层外侧设置有绝缘屏蔽层，所述绝缘屏蔽层外侧设置有铜带屏蔽层，三个所述线芯外侧包裹有扇形填充层；所述扇形填充层包裹线芯后形成圆形。
所述绝缘层由如下重量份原料制成：聚乙烯15-18份、复合硅橡胶10-12份、抗氧化剂1.5-1.8份、防老剂0.3-0.7份；
所述绝缘层通过如下步骤制备：
将聚乙烯、复合硅橡胶加入到开炼机中，升温至170-180℃熔融后，再加入抗氧化剂、防老剂混炼5-10min，升温至185℃混炼5-10min，进行硫化，硫化温度为158-163℃，硫化时间为1-2min，通过挤包工艺将绝缘层物料挤包在导体屏蔽层上，得到绝缘层。
进一步地，所述复合硅橡胶通过如下步骤制备：
将硅橡胶与阻燃剂按质量比20：1进行预混，预混结束后，通过双螺杆挤出机熔融共混，经挤出造粒得到复合硅橡胶。
所述阻燃剂通过如下步骤制备：
S1：向三聚氰胺甲醛树脂中依次加入1，4-丁二醇和乙二醇，置于45-50℃水浴锅中，搅拌45min，再加入N-取代烷氧基受阻胺，在温度为65-75℃的条件下，反应2-3h，得到中间物C；
S2：将氢氧化镁在105-107℃干燥5-5.5h，加入无水乙醇，超声分散均匀，得到氢氧化镁分散液；
S3：往中间物C中加入乙酸，调节体系的pH至5，加入氢氧化镁分散液，在温度为60-70℃的条件下，进行回流搅拌10-15h，反应结束后用乙醇洗涤，在105℃下恒温干燥16h，冷却至室温，得到中间物D；
S4：将油酸加入到无水乙醇中，搅拌至油酸完全溶解，使用乙酸调节pH至5；再加入中间物D，在温度为60-65℃的条件下，搅拌12-13h后，得到阻燃剂。
进一步地，步骤S1中三聚氰胺甲醛树脂、1，4-丁二醇、乙二醇、N-取代烷氧基受阻胺的用量比为1.74g：26-35mL：15-25mL：0.46g；步骤S2中氢氧化镁、无水乙醇的用量比为13.67g：40mL；步骤S3中间物C、氢氧化镁分散液的用量比为0.65g：12mL：步骤S4油酸、无水乙醇、中间物D的用量比为4.36g：22mL：1.45g。
进一步地，所述型线导体交联聚乙烯绝缘中压电力电缆由如下方法制成：
步骤一：将铜单丝拉制、再铜丝放入退火炉中，升温至540-570℃，保温3-6h后，再降温至400-430℃，保温1-1.5h，再通过束绞方式合成铜导体，再导体屏蔽层挤包在铜导体上并冷却至33-36℃；
步骤二：将以依次将绝缘层、挤包绝缘屏蔽层、铜带屏蔽层挤包到步骤一的产品上，得到线芯；
步骤三：将三个线芯绞合成型，在线芯之间包裹扇形填充层得到缆芯；
步骤四：在缆芯外侧挤出隔火层，在隔火层外侧挤出外护套，得到电缆；
步骤五：将电缆缠绕成圈，采用防潮包装，并在干燥环境下进行贮存。
进一步地，所述隔火层采用无纺布层与玻璃布层制成而成，所述玻璃布层厚度为0.16-0.2mm，纵向强度为300N。
进一步地，所述玻璃布层由玻璃纤维布作基布，在玻璃纤维布的表面浸涂氢氧化镁阻燃胶类溶液加工而成。
进一步地，所述导体屏蔽层由丁苯橡胶、聚乙烯和炭黑复合制成的非金属屏蔽层；
进一步地，所述绝缘屏蔽层采用重叠绕包法将牛皮纸缠绕于绝缘层外周，形成厚度为2mm的绝缘屏蔽层；
进一步地，所述屏蔽层采用铜带纵包屏蔽后加芳纶丝编织屏蔽制成；所述外护套聚乙烯护套层，所述扇形填充层为矿物纸绳制成。
本发明的有益效果：
(1)通过在三聚氰胺甲醛树脂中加入1，4-丁二醇和乙二醇对进行改性，再使用三聚氰胺甲醛树脂将氢氧化镁包覆，再使用油酸将其包覆得到双层包覆的氢氧化镁微胶囊，高温条件下的热稳定性更好，在硅橡胶中分散性更佳。
(2)1，4-丁二醇和乙二醇可以使得三聚氰胺甲醛树脂的分子链不会因为过长导致树脂空隙太大而降低包覆氢氧化镁的效果，而且1，4-丁二醇和乙二醇中带有的羟基基团能使三聚氰胺甲醛树脂上接枝有羟基，再与N-取代烷氧基受阻胺共缩聚反应，使三聚氰胺甲醛树脂上的三嗪环的距离适度增加，分子可以在有限空间内做相对运动，降低三聚氰胺甲醛树脂脆性，增加韧性的同时增加三聚氰胺甲醛树脂的阻燃性。
附图说明
为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是本发明一种型线导体交联聚乙烯绝缘中压电力电缆的结构示意图；
图中：1、铜导体；2、导体屏蔽层；3、绝缘层；4、绝缘屏蔽层；5、屏蔽层；6、扇形填充层；7、隔火层；8、外护套。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为实现预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。
请参阅图1所示，一种型线导体交联聚乙烯绝缘中压电力电缆，包括缆芯，所述缆芯外侧挤包有隔火层7，所述隔火层7外侧挤包有外护套8；所述缆芯包括线芯，所述线芯包括铜导体1，所述铜导体1外侧设置有导体屏蔽层2，所述导体屏蔽层2外侧设置有绝缘层3，所述绝缘层3外侧设置有绝缘屏蔽层4，所述绝缘屏蔽层4外侧设置有铜带屏蔽层5，三个所述线芯外侧包裹有扇形填充层6；所述扇形填充层6包裹线芯后形成圆形。
实施例1
制备阻燃剂：
S1：向三聚氰胺甲醛树脂中依次加入1，4-丁二醇和乙二醇，置于45℃水浴锅中，搅拌45min，再加入N-取代烷氧基受阻胺，在温度为655℃的条件下，反应23h，得到中间物C；
S2：将氢氧化镁在105℃干燥5h，加入无水乙醇，超声分散均匀，得到氢氧化镁分散液；
S3：往中间物C中加入乙酸，调节体系的pH至5，加入氢氧化镁分散液，在温度为60℃的条件下，进行回流搅拌10h，反应结束后用乙醇洗涤，在105℃下恒温干燥16h，冷却至室温，得到中间物D；
S4：将油酸加入到无水乙醇中，搅拌至油酸完全溶解，使用乙酸调节pH至5；再加入中间物D，在温度为60℃的条件下，搅拌12h后，得到阻燃剂。
其中，步骤S1中三聚氰胺甲醛树脂、1，4-丁二醇、乙二醇、N-取代烷氧基受阻胺的用量比为1.74g：26mL：15mL：0.46g；步骤S2中氢氧化镁、无水乙醇的用量比为13.67g：40mL；步骤S3中间物C、氢氧化镁分散液的用量比为0.65g：12mL：步骤S4油酸、无水乙醇、中间物D的用量比为4.36g：22mL：1.45g。
实施例2
制备阻燃剂：
S1：向三聚氰胺甲醛树脂中依次加入1，4-丁二醇和乙二醇，置于47℃水浴锅中，搅拌45min，再加入N-取代烷氧基受阻胺，在温度为70℃的条件下，反应2.5h，得到中间物C；
S2：将氢氧化镁在106℃干燥5.3h，加入无水乙醇，超声分散均匀，得到氢氧化镁分散液；
S3：往中间物C中加入乙酸，调节体系的pH至5，加入氢氧化镁分散液，在温度为65℃的条件下，进行回流搅拌13h，反应结束后用乙醇洗涤，在105℃下恒温干燥16h，冷却至室温，得到中间物D；
S4：将油酸加入到无水乙醇中，搅拌至油酸完全溶解，使用乙酸调节pH至5；再加入中间物D，在温度为63℃的条件下，搅拌12.5h后，得到阻燃剂。
其中，步骤S1中三聚氰胺甲醛树脂、1，4-丁二醇、乙二醇、N-取代烷氧基受阻胺的用量比为1.74g：30mL：20mL：0.46g；；步骤S2中氢氧化镁、无水乙醇的用量比为13.67g：40mL；步骤S3中间物C、氢氧化镁分散液的用量比为0.65g：12mL：步骤S4油酸、无水乙醇、中间物D的用量比为4.36g：22mL：1.45g。
实施例3
制备阻燃剂：
S1：向三聚氰胺甲醛树脂中依次加入1，4-丁二醇和乙二醇，置于50℃水浴锅中，搅拌45min，再加入N-取代烷氧基受阻胺，在温度为75℃的条件下，反应3h，得到中间物C；
S2：将氢氧化镁在107℃干燥5.5h，加入无水乙醇，超声分散均匀，得到氢氧化镁分散液；
S3：往中间物C中加入乙酸，调节体系的pH至5，加入氢氧化镁分散液，在温度为70℃的条件下，进行回流搅15h，反应结束后用乙醇洗涤，在105℃下恒温干燥16h，冷却至室温，得到中间物D；
S4：将油酸加入到无水乙醇中，搅拌至油酸完全溶解，使用乙酸调节pH至5；再加入中间物D，在温度为65℃的条件下，搅拌-13h后，得到阻燃剂。
其中，步骤S1中三聚氰胺甲醛树脂、1，4-丁二醇、乙二醇、N-取代烷氧基受阻胺的用量比为1.74g：35mL：25mL：0.46g；步骤S2中氢氧化镁、无水乙醇的用量比为13.67g：40mL；步骤S3中间物C、氢氧化镁分散液的用量比为0.65g：12mL：步骤S4油酸、无水乙醇、中间物D的用量比为4.36g：22mL：1.45g。
实施例4
制备复合硅橡胶：
将硅橡胶与阻燃剂按质量比20：1进行预混，预混结束后，通过双螺杆挤出机熔融共混，经挤出造粒得到复合硅橡胶。
实施例5
制备绝缘层：
所述绝缘层3由如下重量份原料制成：聚乙烯17份、实施例5制备的复合硅橡胶11份、抗氧化剂1.6份、防老剂0.5份；
所述绝缘层3通过如下步骤制备：
将聚乙烯、复合硅橡胶加入到开炼机中，升温至175℃熔融后，再加入抗氧化剂、防老剂混炼8min，升温至185℃混炼7min，进行硫化，硫化温度为160℃，硫化时间为1.5min，通过挤包工艺将绝缘层物料挤包在导体屏蔽层上，得到绝缘层3。
实施例6
一种型线导体交联聚乙烯绝缘中压电力电缆由如下方法制成：
步骤一：将铜单丝拉制、再铜丝放入退火炉中，升温至540℃，保温3h后，再降温至400℃，保温1h，再通过束绞方式合成铜导体，再导体屏蔽层挤包在铜导体上并冷却至33℃；
步骤二：将以依次将绝缘层、挤包绝缘屏蔽层、铜带屏蔽层挤包到步骤一的产品上，得到线芯；
步骤三：将三个线芯绞合成型，在线芯之间包裹扇形填充层得到缆芯；
步骤四：在缆芯外侧挤出隔火层，在隔火层外侧挤出外护套，得到型线导体交联聚乙烯绝缘中压电力电缆；
步骤五：将型线导体交联聚乙烯绝缘中压电力电缆缠绕成圈，采用防潮包装，并在干燥环境下进行贮存。8.根据权利要求1所述的一种型线导体交联聚乙烯绝缘中压电力电缆，其特征在于：所述隔火层7采用无纺布层与玻璃布层制成而成，所述玻璃布层厚度为0.16mm，纵向强度为300N；所述导体屏蔽层2为非金属屏蔽层。
其中，所述绝缘屏蔽层4采用重叠绕包法将牛皮纸缠绕于绝缘层2外周，形成厚度为2mm的绝缘屏蔽层。
其中，所述外护套8聚乙烯护套层，所述扇形填充层6为矿物纸绳制成。
实施例7
一种型线导体交联聚乙烯绝缘中压电力电缆由如下方法制成：
步骤一：将铜单丝拉制、再铜丝放入退火炉中，升温至550℃，保温4h后，再降温至415℃，保温1.3h，再通过束绞方式合成铜导体，再导体屏蔽层挤包在铜导体上并冷却至34℃；
步骤二：将以依次将绝缘层、挤包绝缘屏蔽层、铜带屏蔽层挤包到步骤一的产品上，得到线芯；
步骤三：将三个线芯绞合成型，在线芯之间包裹扇形填充层得到缆芯；
步骤四：在缆芯外侧挤出隔火层，在隔火层外侧挤出外护套，得到型线导体交联聚乙烯绝缘中压电力电缆；
步骤五：将型线导体交联聚乙烯绝缘中压电力电缆缠绕成圈，采用防潮包装，并在干燥环境下进行贮存。8.根据权利要求1所述的一种型线导体交联聚乙烯绝缘中压电力电缆，其特征在于：所述隔火层7采用无纺布层与玻璃布层制成而成，所述玻璃布层厚度为0.18mm，纵向强度为300N；所述导体屏蔽层2为非金属屏蔽层。
其中，所述绝缘屏蔽层4采用重叠绕包法将牛皮纸缠绕于绝缘层2外周，形成厚度为2mm的绝缘屏蔽层。
其中，所述外护套8聚乙烯护套层，所述扇形填充层6为矿物纸绳制成。
实施例8
一种型线导体交联聚乙烯绝缘中压电力电缆由如下方法制成：
步骤一：将铜单丝拉制、再铜丝放入退火炉中，升温至570℃，保温6h后，再降温至430℃，保温1.5h，再通过束绞方式合成铜导体，再导体屏蔽层挤包在铜导体上并冷却至36℃；
步骤二：将以依次将绝缘层、挤包绝缘屏蔽层、铜带屏蔽层挤包到步骤一的产品上，得到线芯；
步骤三：将三个线芯绞合成型，在线芯之间包裹扇形填充层得到缆芯；
步骤四：在缆芯外侧挤出隔火层，在隔火层外侧挤出外护套，得到型线导体交联聚乙烯绝缘中压电力电缆；
步骤五：将型线导体交联聚乙烯绝缘中压电力电缆缠绕成圈，采用防潮包装，并在干燥环境下进行贮存。8.根据权利要求1所述的一种型线导体交联聚乙烯绝缘中压电力电缆，其特征在于：所述隔火层7采用无纺布层与玻璃布层制成而成，所述玻璃布层厚度为0.2mm，纵向强度为300N；所述导体屏蔽层2为非金属屏蔽层。
其中，所述绝缘屏蔽层4采用重叠绕包法将牛皮纸缠绕于绝缘层2外周，形成厚度为2mm的绝缘屏蔽层。
其中，所述外护套8聚乙烯护套层，所述扇形填充层6为矿物纸绳制成。
对比例1
本对比例为市面上常见的型线导体交联聚乙烯绝缘中压电力电缆。
对本发明实施例6-8所制备的电缆与对比例1的电缆进行垂直燃烧试验，按照B/T1040.3-2006进行力学性能测试，检测结果如下：
Figure BDA0003216489290000101
由测试可知，本发明所制备的电缆阻燃性能良好，热稳定性和力学性能强。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简介修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (4)

1.一种型线导体交联聚乙烯绝缘中压电力电缆，包括缆芯，其特征在于：所述缆芯外侧挤包有隔火层（7)，所述隔火层（7）外侧挤包有外护套（8)；所述缆芯包括线芯，所述线芯包括铜导体（1)，所述铜导体（1）外侧设置有导体屏蔽层（2)，所述导体屏蔽层（2）外侧设置有绝缘层（3)，所述绝缘层（3）外侧设置有绝缘屏蔽层（4)，所述绝缘屏蔽层（4）外侧设置有铜带屏蔽层（5)，三个所述线芯外侧包裹有扇形填充层（6)；所述扇形填充层（6）包裹线芯后形成圆形；
所述绝缘层（3）由如下重量份原料制成：聚乙烯15-18份、复合硅橡胶10-12份、抗氧化剂1.5-1.8份、防老剂0.3-0.7份；
所述绝缘层（3）通过如下步骤制备：
将聚乙烯、复合硅橡胶加入到开炼机中，升温至170-180℃熔融后，再加入抗氧化剂、防老剂混炼5-10min，升温至185℃混炼5-10min，进行硫化，通过挤包工艺将绝缘层物料挤包在导体屏蔽层上，得到绝缘层（3）；
所述复合硅橡胶通过如下步骤制备：
将硅橡胶与阻燃剂按质量比20：1进行预混，预混结束后，通过双螺杆挤出机熔融共混，经挤出造粒得到复合硅橡胶；
所述阻燃剂通过如下步骤制备：
S1：向三聚氰胺甲醛树脂中依次加入1，4-丁二醇和乙二醇，置于45-50℃水浴锅中，搅拌45min，再加入N-取代烷氧基受阻胺，反应2-3h，得到中间物C；
S2：往中间物C中加入乙酸，再加入氢氧化镁分散液，在温度为60-70℃的条件下，进行回流搅拌10-15h，反应结束后用乙醇洗涤，在105℃下恒温干燥16h，冷却至室温，得到中间物D；
S3：将油酸加入到无水乙醇中，搅拌至油酸完全溶解，再加入中间物D，搅拌12-13h后，得到阻燃剂。
2.根据权利要求1所述的一种型线导体交联聚乙烯绝缘中压电力电缆，其特征在于：步骤S1中三聚氰胺甲醛树脂、1，4-丁二醇、乙二醇、N-取代烷氧基受阻胺的用量比为1.74g：26-35mL：15-25mL：0.46g。
3.根据权利要求1所述的一种型线导体交联聚乙烯绝缘中压电力电缆，其特征在于：步骤S2中氢氧化镁、无水乙醇的用量比为13.67g：40mL；步骤S3中间物C、氢氧化镁分散液的用量比为0.65g：12mL。
4.根据权利要求1所述的一种型线导体交联聚乙烯绝缘中压电力电缆，其特征在于：步骤S4油酸、无水乙醇、中间物D的用量比为4.36g：22mL：1.45g。
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