CN114300189A

CN114300189A - 一种复合高分子电缆

Info

Publication number: CN114300189A
Application number: CN202111660860.4A
Authority: CN
Inventors: 郭智昊
Original assignee: Fujian Chengtian Technology Co ltd
Current assignee: Fujian Chengtian Technology Co ltd
Priority date: 2021-12-31
Filing date: 2021-12-31
Publication date: 2022-04-08
Anticipated expiration: 2041-12-31
Also published as: CN114300189B

Abstract

本发明涉及电缆的制备领域，公开了一种复合高分子电缆，由内到外包括缆芯、填充层、内护套、绝缘屏蔽层、半导体复合层、铝护套、外护套，半导体复合层包括海藻纤维复合层，海藻纤维复合层的内侧面负载有导电分子层，海藻纤维复合层的外侧面负载有陶瓷摩擦层，本发明中半导体复合层使得半导体复合层的屏蔽效果更好，避免电缆在弯曲和伸长的过程中，半导体复合层和铝护套相互滑移，保证了电缆的正常运行。

Description

一种复合高分子电缆

技术领域

本发明涉及电缆的制备领域，特别是一种复合高分子电缆。

背景技术

输电电缆为城市供电保障经济发展起到了关键作用。近年来，随着城市化的高速发展，保障电缆安全稳定运行意义重大。

高压电力电缆一般采用半导电缓冲层作为绝缘线芯向金属套过渡和接地的结构层次，由于在电缆铺设中，电缆从线缆盘弯曲的状态拉伸到现场的平直状态会产生形变，电缆缓冲层会产生应力，需要半导电缓冲层的静摩擦力来抵消应力，半导电缓冲层与金属护套层的摩擦力是电缆可靠性的重要体现。

现有电缆的半导电缓冲层结构较为简单，电磁屏蔽效果有限，且与金属套的静摩擦力有限，电缆从弯曲状态拉伸平直状态，或者从平直状态进行弯曲时，半导电缓冲层和护套层容易产生相对滑移，破坏半导电缓冲层的结构，从而影响电缆的安全稳定运行。

发明内容

为此，需要提供一种复合高分子电缆，解决现有电缆的半导体缓冲层与铝护套连接不紧致，容易产生相对滑移，电池屏蔽效果不佳的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种复合高分子电缆，由内到外包括缆芯、填充层、内护套、绝缘屏蔽层、半导体复合层、铝护套、外护套，所述半导体复合层包括海藻纤维复合层，所述海藻纤维复合层的内侧面负载有导电分子层，所述海藻纤维复合层的外侧面负载有陶瓷摩擦层。

进一步，所述海藻纤维复合层由海藻酸钠、芳纶和聚氨酯混合纺丝形成。

海藻纤维本身存在大量的羟基、羧基和金属离子，能够大量负载导电分子和陶瓷摩擦分子，芳纶和聚氨酯的混合能够对海藻纤维进行改性，增强海藻纤维的强度、韧性。

进一步，所述海藻纤维复合层中海藻酸钠、芳纶、聚氨酯的用量比例为2-5:1-3:1。

进一步，所述海藻纤维复合层的制作过程如下：

(1)分别将海藻酸钠、芳纶和聚氨酯份分别配置成纺丝液A、B、C；

(2)纺丝液A、纺丝液B和纺丝液C根据用量比配置成混合纺丝液，之后纺丝溶液通过静电纺丝得到海藻纤维复合膜。通过静电纺丝得到海藻纤维复合膜具有更多的比表面积，能够负载更多的导电分子和陶瓷摩擦分子，且静电纺丝得到的海藻纤维复合层具有更好的机械强度。

进一步，所述导电分子层和陶瓷摩擦层通过静电喷雾技术负载到海藻纤维复合层的内外侧面。通过静电喷雾技术使得导电分子和陶瓷摩擦层能够紧密的与海藻纤维复合层紧密的结合。

进一步，所述半导体复合层层采用重叠绕包结构，搭盖率不小于20％，所述半导体复合层的体积电阻率和表面电阻分别在1×105Ω·cm和150Ω以下。通过对导电分子层负载量的控制，保证半导体复合层顺利作为半导体层应用到电缆上。

进一步，所述半导体复合层的厚度为1mm-3mm。

进一步，所述导电分子的材料为纳米金属颗粒、石墨烯或氧化石墨。导电分子的负载能够进一步增强海藻纤维复合层的抗电磁屏蔽效应，且够内部均匀电场,抑制界面处的电场畸变,使电缆能够长期安全运行。

进一步，所述陶瓷摩擦层的材料为二氧化硅、三氧化二铝、二氧化锆、二氧化钛、二氧化镁、硫酸钡中的一种或几种的组合。

进一步，所述铝护套为皱纹铝护套，所述铝护套的外侧面涂覆有沥青防腐涂层。沥青防腐涂层能够对铝护套以内的电缆材料进行保护。

上述技术方案具有以下有益效果：

海藻纤维是一种绿色环保的纤维材料，其本身具有无毒、阻燃的特点，在防电磁辐射上具有显著的优点，而良好的生物相溶性使其能够负载较多的高分子材料，导电分子层起到半导体材料层的作用，起到屏蔽的效果，同时陶瓷摩擦层能够提高半导体复合层与铝护套之间的摩擦强度，且具有良好的耐磨性，能够使得海藻纤维复合层作为与铝护套之间具有较高的静摩擦力，保证半导体复合层与铝护套之间贴合的紧密可靠，保证电缆的正常运行。

附图说明

图1为具体实施方式所述电缆的结构图。

附图标记说明：

1、缆芯；2、填充层；3、内护套；4、绝缘屏蔽层；5、半导体复合层；51、导电分子层；52、海藻纤维复合层；53、陶瓷摩擦层；6、铝护套；7、沥青防腐涂层；8、外护套。

具体实施方式

为详细说明技术方案的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例并配合附图详予说明。

请参阅图1，本实施例提供一种复合高分子电缆，由内到外包括缆芯1、填充层2、内护套3、绝缘屏蔽层4、半导体复合层5、铝护套6、外护套8，所述半导体复合层5包括海藻纤维复合层52，所述海藻纤维复合层52的内侧面负载有导电分子层51，所述海藻纤维复合层52的外侧面负载有陶瓷摩擦层53。

所述海藻纤维复合层52由海藻酸钠、芳纶和聚氨酯混合纺丝形成。海藻纤维本身存在大量的羟基、羧基和金属离子，能够大量负载导电分子和陶瓷摩擦分子，芳纶和聚氨酯的混合能够对海藻纤维进行改性，增强海藻纤维的强度、韧性。

所述海藻纤维复合层的制作过程如下：

(2)纺丝液A、纺丝液B和纺丝液C根据用量比配置成混合纺丝液，之后纺丝溶液通过静电纺丝得到海藻纤维复合膜。

通过静电纺丝得到海藻纤维复合膜具有更多的比表面积，能够负载更多的导电分子和陶瓷摩擦分子，且静电纺丝得到的海藻纤维复合层具有更好的机械强度。

不同海藻酸钠、芳纶、聚氨酯的用量比例制成的海藻纤维复合膜分布进行机械强度实验，其结果如下表1：

表1海藻纤维复合层的机械强度实验

断裂强度和断裂伸长率试验按GB/T 14344中规定执行。

所述导电分子层51和陶瓷摩擦层53通过静电喷雾技术负载到海藻纤维复合层52的内外侧面。通过静电喷雾技术使得导电分子和陶瓷摩擦层53能够紧密的与海藻纤维复合层52紧密的结合，所述半导体复合层5层采用重叠绕包结构，搭盖率不小于20％，所述半导体复合层5的体积电阻率和表面电阻分别在1×105Ω·cm和150Ω以下。通过对导电分子层51负载量的控制，保证半导体复合层5顺利作为半导体层应用到电缆上。

所述半导体复合层5的厚度为1mm、1.5mm、2mm或3mm，半导体复合层5的厚度可以根据实际需要进行选择，本实施例中，厚度选为2mm，其中，导电分子层51、海藻纤维复合层52和陶瓷摩擦层53的厚度的比例为1:2:1。

本实施例中，导电分子的材料为石墨烯，陶瓷摩擦层53的材料为二氧化硅。

另一种实施方式，导电分子的材料为纳米金属铜，陶瓷摩擦层53的材料为二氧化硅和三氧化二铝混合物。

另一种实施方式，导电分子的材料为石墨烯，陶瓷摩擦层53的材料为二氧化钛和二氧化镁混合物。

另一种实施方式，导电分子的材料为化石墨，陶瓷摩擦层53的材料为二氧化钛、硫酸钡和二氧化锆混合物。

导电分子的负载能够进一步增强海藻纤维复合层52的抗电磁屏蔽效应，且够内部均匀电场,抑制界面处的电场畸变,使电缆能够长期安全运行。

所述铝护套6为皱纹铝护套6，所述铝护套6的外侧面涂覆有沥青防腐涂层7。沥青防腐涂层7能够对铝护套6以内的电缆材料进行保护。

本发明中以导电分子层51、海藻纤维复合层52和陶瓷摩擦层53形成半导体复合层5，海藻纤维是一种绿色环保的纤维材料，其本身具有无毒、阻燃的特点，在防电磁辐射上具有显著的优点，而良好的生物相溶性使其能够负载较多的高分子材料，导电分子层51起到半导体材料层的作用，起到屏蔽的效果，同时陶瓷摩擦层53能够提高半导体复合层5与铝护套6之间的摩擦强度，且具有良好的耐磨性，能够使得海藻纤维复合层52作为与铝护套6之间具有较高的静摩擦力，保证半导体复合层5与铝护套6之间贴合的紧密可靠，保证电缆的正常运行。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”或“包含……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的要素。此外，在本文中，“大于”、“小于”、“超过”等理解为不包括本数；“以上”、“以下”、“以内”等理解为包括本数。

尽管已经对上述各实施例进行了描述，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改，所以以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利保护范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围之内。

Claims

1.一种复合高分子电缆，其特征在于，由内到外包括缆芯、填充层、内护套、绝缘屏蔽层、半导体复合层、铝护套、外护套，所述半导体复合层包括海藻纤维复合层，所述海藻纤维复合层的内侧面负载有导电分子层，所述海藻纤维复合层的外侧面负载有陶瓷摩擦层。

2.如权利要求1所述的复合高分子电缆，其特征在于，所述海藻纤维复合层由海藻酸钠、芳纶和聚氨酯混合纺丝形成。

3.如权利要求2所述的复合高分子电缆，其特征在于，所述海藻纤维复合层中海藻酸钠、芳纶、聚氨酯的用量比例为2-5:1-3:1。

4.如权利要求3所述的复合高分子电缆，其特征在于，所述海藻纤维复合层的制作过程如下：

5.如权利要求4所述的复合高分子电缆，其特征在于，所述导电分子层和陶瓷摩擦层通过静电喷雾技术负载到海藻纤维复合层的内外侧面。

6.如权利要求5所述的复合高分子电缆，其特征在于，所述半导体复合层层采用重叠绕包结构，搭盖率不小于20％，所述半导体复合层的体积电阻率和表面电阻分别在1×105Ω·cm和150Ω以下。

7.如权利要求1所述的复合高分子电缆，其特征在于，所述半导体复合层的厚度为1mm-3mm。

8.如权利要求1-7任一所述的复合高分子电缆，其特征在于，所述导电分子的材料为纳米金属颗粒、石墨烯或氧化石墨。

9.如权利要求1-7任一所述的复合高分子电缆，其特征在于，所述陶瓷摩擦层的材料为二氧化硅、三氧化二铝、二氧化锆、二氧化钛、二氧化镁、硫酸钡中的一种或几种的组合。

10.如权利要求1所述的复合高分子电缆，其特征在于，所述铝护套为皱纹铝护套，所述铝护套的外侧面涂覆有沥青防腐涂层。