CN113903514A - 异形导体电力电缆 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电力电缆技术领域，尤其涉及异形导体电力电缆，所述电缆包括导体、绝缘层、内衬层和外护套层组成，按质量份计，绝缘层包括以下原料：交联聚乙烯80‑120份、双S硫化剂65‑75份、白炭黑60‑80份以及羟基硅油55‑80份，外护套层包括以下原料：聚乙烯100‑130份、过氧化二异丙苯60‑70份、氧化锌30‑35份、抗氧剂736 75‑85份、复合型吸收助剂70‑98份以及抗拉伸助剂60‑90份，其中，导体的原材料为铜杆，内衬层的原材料为聚丙烯包带。本发明不仅能够降低紫外线对电缆外护套的老化程度，而且还能提高电缆的抗拉伸强度。

Description

异形导体电力电缆
技术领域
本发明涉及电力电缆技术领域，尤其涉及异形导体电力电缆。
背景技术
电缆的制作是通过拉制、绞制、包覆三种工艺来完成的，型号规格越复杂，重复性越高。由于交联聚乙烯的电绝缘性能优越，经过高分子交联后成为的热固性材料，拥有良好的机械性能和耐热性，因此就成为了中、高压电力电缆的主导品种，常用作绝缘层的主体材料。
电力电缆通常会需要外置暴露在空气中，而长期被阳光照射后，其中所含的紫外线会使电缆的外护套出现老化裂纹的现象，而且在生产过程中，对电力电缆的抗拉伸强度是基本检测的指标，抗拉伸的好坏，影响着电缆的使用寿命。因此，我们提出了异形导体电力电缆用于解决上述问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的异形导体电力电缆。
异形导体电力电缆，所述电缆包括导体、绝缘层、内衬层和外护套层组成；
按质量份计，绝缘层包括以下原料：交联聚乙烯80-120份、双S硫化剂65-75份、白炭黑60-80份以及羟基硅油55-80份；
外护套层包括以下原料：聚乙烯100-130份、过氧化二异丙苯60-70份、氧化锌30-35份、抗氧剂736 75-85份、复合型吸收助剂70-98份以及抗拉伸助剂60-90份；
其中，导体的原材料为铜杆，内衬层的原材料为聚丙烯包带。
优选的，所述过氧化二异丙苯与氧化锌的质量比为2:1。
优选的，所述复合型吸收助剂由二(邻甲酸甲酯苯酚)乙醇胺铝酸酯和共轭二烯烃按质量比5:2混合而成的助剂。
优选的，所述抗拉伸助剂由聚对亚苯基苯并二噁唑纤维和纳米二氧化硅按质量比11:4混合而成的助剂。
异形导体电力电缆的制备方法，包括以下步骤：
S1、将铜杆通过拉丝设备拉制成异形单丝，拉丝时调整退火系数、拉丝张力以控制单丝截面面积和硬度处于预设范围内，异形单丝通过绞线设备绞制并通过模具成型，绞线带头时，对每一根单丝进行预扭，保持模具与模套口平行，进行绞合，得成型导体；
S2、按量称取交联聚乙烯、双S硫化剂、白炭黑以及羟基硅油，将其混合均匀后投入至半挤压模具，并在挤塑机中对成型导体进行挤包，制得绝缘层；
S3、采用陶瓷化硅橡胶带作为填料进行填充，填充填满缆芯之间的空隙，采用成缆设备进行成缆绞合，通过控制绞合节距以保证电缆的圆整，并用包带绕包扎紧，使得电缆密实；
S4、再使用聚丙烯包带对电缆进行绕包扎紧，制得内衬层；
S5、采用双层镀锌钢带对电缆进行螺旋间隙铠装，并将聚乙烯、过氧化二异丙苯、氧化锌、抗氧剂736、复合型吸收助剂以及抗拉伸助剂混合均匀，使用挤塑设备以及螺杆在电缆上挤出外护套层，即得异形导体电力电缆。
优选的，所述S1中自动退火的气压为2.4～2.5Mpa，退火电压为24.5～27.0V。
优选的，所述S3中绞合节距比为导体的12～15倍。
相比于现有技术，本发明的有益效果是：
1、在本发明中，将二(邻甲酸甲酯苯酚)乙醇胺铝酸酯和共轭二烯烃按质量比5:2混合制成复合型吸收助剂，共轭二烯烃中的共轭结构可以辅助提高二(邻甲酸甲酯苯酚)乙醇胺铝酸酯对紫外线的吸收效果，降低对电缆的紫外老化程度。
2、在本发明中，将聚对亚苯基苯并二噁唑纤维和纳米二氧化硅按质量比11:4混合制成抗拉伸助剂，在增加其韧性的助力下，有效地提高了电缆的抗拉伸强度。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。
实施例1：
异形导体电力电缆，电缆包括导体、绝缘层、内衬层和外护套层组成；
按质量份计，绝缘层包括以下原料：交联聚乙烯80份、双S硫化剂65份、白炭黑60份以及羟基硅油55份；
外护套层包括以下原料：聚乙烯100份、过氧化二异丙苯60份、氧化锌30份、抗氧剂736 75份、复合型吸收助剂70份以及抗拉伸助剂60份；
其中，导体的原材料为铜杆，内衬层的原材料为聚丙烯包带。
实施例2：
异形导体电力电缆，电缆包括导体、绝缘层、内衬层和外护套层组成；
按质量份计，绝缘层包括以下原料：交联聚乙烯100份、双S硫化剂70份、白炭黑70份以及羟基硅油68份；
外护套层包括以下原料：聚乙烯115份、过氧化二异丙苯66份、氧化锌33份、抗氧剂736 80份、复合型吸收助剂84份以及抗拉伸助剂75份；
其中，导体的原材料为铜杆，内衬层的原材料为聚丙烯包带。
实施例3：
异形导体电力电缆，电缆包括导体、绝缘层、内衬层和外护套层组成；
按质量份计，绝缘层包括以下原料：交联聚乙烯120份、双S硫化剂75份、白炭黑80份以及羟基硅油80份；
外护套层包括以下原料：聚乙烯130份、过氧化二异丙苯70份、氧化锌35份、抗氧剂736 85份、复合型吸收助剂98份以及抗拉伸助剂90份；
其中，导体的原材料为铜杆，内衬层的原材料为聚丙烯包带。
上述实施例1-3中，复合型吸收助剂由二(邻甲酸甲酯苯酚)乙醇胺铝酸酯和共轭二烯烃按质量比5:2混合而成的助剂；抗拉伸助剂由聚对亚苯基苯并二噁唑纤维和纳米二氧化硅按质量比11:4混合而成的助剂。
且实施例1-3均通过下述过程进行制备异形导体电力电缆：
S1、将铜杆通过拉丝设备拉制成异形单丝，拉丝后，在气压为2.4Mpa的环境下设置电压24.5V自动退火，退火结束后，异形单丝通过绞线设备绞制并通过模具成型，绞线带头时，对每一根单丝进行预扭，保持模具与模套口平行，进行绞合，得成型导体；
S2、按量称取交联聚乙烯、双S硫化剂、白炭黑以及羟基硅油，将其混合均匀后投入至半挤压模具，并在挤塑机中对成型导体进行挤包，制得绝缘层；
S3、采用陶瓷化硅橡胶带作为填料进行填充，填充填满缆芯之间的空隙，采用成缆设备进行成缆绞合，通过绞合节距比为导体的12～15倍以保证电缆的圆整，并用包带绕包扎紧，使得电缆密实；
S4、再使用聚丙烯包带对电缆进行绕包扎紧，制得内衬层；
S5、采用双层镀锌钢带对电缆进行螺旋间隙铠装，并将聚乙烯、过氧化二异丙苯、氧化锌、抗氧剂736、复合型吸收助剂以及抗拉伸助剂混合均匀，使用挤塑设备以及螺杆在电缆上挤出外护套层，即得异形导体电力电缆。
试验一：对电力电缆的抗紫外性能的测定
对比例1：与实施例1相比，复合型吸收助剂替换成了二(邻甲酸甲酯苯酚)乙醇胺铝酸酯，其余原料均未改变；
对比例2：与实施例2相比，复合型吸收助剂替换成了二(邻甲酸甲酯苯酚)乙醇胺铝酸酯，其余原料均未改变；
对比例3：与实施例3相比，复合型吸收助剂替换成了二(邻甲酸甲酯苯酚)乙醇胺铝酸酯，其余原料均未改变；
上述对比例1-3的制备过程与实施例1-3的制备过程相比，除在S5过程中的复合型吸收助剂直接替换使用二(邻甲酸甲酯苯酚)乙醇胺铝酸酯，其余过程均未发生变化。
参照例1：与实施例1相比，除无复合型吸收助剂外，其余原料均未改变；
参照例2：与实施例2相比，除无复合型吸收助剂外，其余原料均未改变；
参照例3：与实施例3相比，除无复合型吸收助剂外，其余原料均未改变；
上述参照例1-3的制备过程与实施例1-3的制备过程相比，除S5过程中不再添加复合型吸收助剂外，其余过程均未发生变化。
对上述实施例1-3、对比例1-3以及参照例1-3中所制得的电力电缆用紫外光老化试验箱进行下述测试：
①采用CLM-UV紫外光老化试验箱将电缆暴露在同一环境下，并用60W的紫外灯对其持续照射三周的时间来检测电缆性能的变化，据此评价该电缆的性能；
②通过试验箱的透明窗口，观察电缆的护套表面变化，并记录下试验结果，表面变化根据护套表面的龟裂程度来判定。
注：试验箱工作室安装两排荧光灯(每排4支)；
龟裂等级可分为0～4级：0级-没有裂纹；1级-轻微裂纹；2级-显著裂纹；3级-严重裂纹；4级-临断裂纹
试验结果如下表所示：
Figure BDA0003295779700000071
由上表试验结果可知：
在每个试验组中，受紫外线照射后的龟裂程度由大到小依次是参照例＞对比例＞实施例，由此可见，二(邻甲酸甲酯苯酚)乙醇胺铝酸酯的加入可以起到抗紫外线老化的效果，而与共轭二烯烃共同作用后，该抵抗效果能够得到进一步的提升。
试验二：对电力电缆的抗拉伸强度的测定
对比例4：与实施例1相比，除将抗拉伸助剂替换成市售的LLDPE抗拉伸增韧剂(取自深圳金大全科技有限公司)，其余原料均未改变；
对比例5：与实施例2相比，除将抗拉伸助剂替换成市售的LLDPE抗拉伸增韧剂(取自深圳金大全科技有限公司)，其余原料均未改变；
对比例6：与实施例3相比，除将抗拉伸助剂替换成市售的LLDPE抗拉伸增韧剂(取自深圳金大全科技有限公司)，其余原料均未改变；
上述对比例4-6的制备过程与实施例1-3的制备过程相比，除在S5过程中的抗拉伸助剂直接替换使用市售的LLDPE抗拉伸增韧剂外，其余过程均未发生变化；
参照例4：与实施例1相比，除不再添加抗拉伸助剂外，其余原料均未改变；
参照例5：与实施例2相比，除不再添加抗拉伸助剂外，其余原料均未改变；
参照例6：与实施例3相比，除不再添加抗拉伸助剂外，其余原料均未改变；
上述参照例4-6的制备过程与实施例1-3的制备过程相比，除在S5过程中不再添加抗拉伸助剂外，其余过程均未发生变化。
对上述实施例1-3、对比例4-6以及参照例4-6中所制得的电力电缆按照ISO9001-2015中电线电缆绝缘抗拉强度试验规范进行试验，并将老化前的断裂伸长率(％)和抗拉强度(N/mm2)记录于下表：
Figure BDA0003295779700000081
Figure BDA0003295779700000091
由上表试验结果可知：
在每个试验组中，断裂伸长率由大到小依次为实施例＞对比例＞150＞参照例，抗拉强度由大到小依次为实施例＞对比例＞12.5＞参照例，由此可见，添加市售的LLDPE抗拉伸增韧剂虽能起到抗拉伸效果，但是效果不及实施例中添加抗拉伸助剂所制得的电缆的抗拉伸效果好。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.异形导体电力电缆，其特征在于，所述电缆包括导体、绝缘层、内衬层和外护套层组成；
按质量份计，绝缘层包括以下原料：交联聚乙烯80-120份、双S硫化剂65-75份、白炭黑60-80份以及羟基硅油55-80份；
外护套层包括以下原料：聚乙烯100-130份、过氧化二异丙苯60-70份、氧化锌30-35份、抗氧剂736 75-85份、复合型吸收助剂70-98份以及抗拉伸助剂60-90份；
其中，导体的原材料为铜杆，内衬层的原材料为聚丙烯包带。
2.根据权利要求1所述的异形导体电力电缆，其特征在于，所述过氧化二异丙苯与氧化锌的质量比为2:1。
3.根据权利要求1所述的异形导体电力电缆，其特征在于，所述复合型吸收助剂由二(邻甲酸甲酯苯酚)乙醇胺铝酸酯和共轭二烯烃按质量比5:2混合而成的助剂。
4.根据权利要求1所述的异形导体电力电缆，其特征在于，所述抗拉伸助剂由聚对亚苯基苯并二噁唑纤维和纳米二氧化硅按质量比11:4混合而成的助剂。
5.异形导体电力电缆的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将铜杆通过拉丝设备拉制成异形单丝，拉丝后，调节气压并自动退火，退火结束后，异形单丝通过绞线设备绞制并通过模具成型，绞线带头时，对每一根单丝进行预扭，保持模具与模套口平行，进行绞合，得成型导体；
S2、按量称取交联聚乙烯、双S硫化剂、白炭黑以及羟基硅油，将其混合均匀后投入至半挤压模具，并在挤塑机中对成型导体进行挤包，制得绝缘层；
S3、采用陶瓷化硅橡胶带作为填料进行填充，填充填满缆芯之间的空隙，采用成缆设备进行成缆绞合，通过控制绞合节距以保证电缆的圆整，并用包带绕包扎紧，使得电缆密实；
S4、再使用聚丙烯包带对电缆进行绕包扎紧，制得内衬层；
S5、采用双层镀锌钢带对电缆进行螺旋间隙铠装，并将聚乙烯、过氧化二异丙苯、氧化锌、抗氧剂736、复合型吸收助剂以及抗拉伸助剂混合均匀，使用挤塑设备以及螺杆在电缆上挤出外护套层，即得异形导体电力电缆。
6.根据权利要求5所述的异形导体电力电缆的制备方法，其特征在于，所述S1中自动退火的气压为2.4～2.5Mpa，退火电压为24.5～27.0V。
7.根据权利要求5所述的异形导体电力电缆的制备方法，其特征在于，所述S3中绞合节距比为导体的12～15倍。
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