CN114400109B - 一种新型高分子聚合物的电缆 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电缆的设备领域，公开了一种新型高分子聚合物的电缆，由内到外包括若干个缆芯、内护套、金属屏蔽层、阻燃层和外护套，所述缆芯和和外护套之间设有摩擦减振装置，所述缆芯和内护套之间分布有无机矿物层，所述内护套和外护套的材料均为纳米掺杂改性聚丙烯料，本发明的内护套和外护套具有较好的机械拉伸性能，同时通过摩擦减振装置使得电缆具有抗振的功能。

Description

一种新型高分子聚合物的电缆
技术领域
本发明涉及电缆的设备领域，特别是一种新型高分子聚合物的电缆。
背景技术
随着我国经济的飞速发展，我国国民的生活水平也在不断进步，在电气设备中使用最多的元件就是电缆，电缆通常是由几根或几组导线(每组至少两根)绞合而成的类似绳索的电缆，每组导线之间相互绝缘，并常围绕着一根中心扭成，整个外面包有高度绝缘的覆盖层，电缆具有内通电，外绝缘的特征，电缆的出现可以让电线的使用寿命大大增加。
现有的电缆的护套层的材料一般为交联聚乙烯，交联使得聚乙烯从热塑性材料变为热固性材料，无法回收再利用，热塑性聚丙烯具有较高的熔融温度与优异的介电性能但是易于脆性断裂，不利于电力电缆的制作。
另外，现有的电力电缆抗振能力较差，电缆的各个护层也容易因为受到振动，而发生断裂的情况，振动传递至缆芯时也容易影响缆芯的电力传输。
发明内容
为此，需要提供一种新型高分子聚合物的电缆，解决现有电缆机械和抗振性能有限的问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种新型高分子聚合物的电缆，由内到外包括若干个缆芯、内护套、金属屏蔽层、阻燃层和外护套，所述缆芯和和外护套之间设有摩擦减振装置，所述缆芯和内护套之间分布有无机矿物层，所述内护套和外护套的材料均为纳米掺杂改性聚丙烯料。
进一步，所述纳米掺杂改性聚丙烯料的原料组分，按重量份数计，包括：
60-80份聚丙烯、30-40份SEBS弹性体、1-2份纳米二氧化硅、0.5-1份纳米氧化镁和0.5-1份纳米氧化铝。SEBS弹性体改善聚丙烯较脆的问题，起到协同增韧的作用，纳米二氧化硅、纳米氧化镁和纳米氧化铝起到提高护套绝缘和抗击穿的性能，并且能够提高护套的拉伸强度、冲击韧性和抗压弯曲强度。
进一步，所述纳米二氧化硅、纳米氧化镁和纳米氧化铝的用量比例为2：1：1。
进一步，所述摩擦减振装置包括第一摩擦层和第二摩擦层，所述第一摩擦层位于阻燃层的外侧面，所述第一摩擦层的外侧面周向设有多个第一弧面槽，所述第二摩擦层位于外护套内侧面，所述第二摩擦层的内侧面周向设有多个第二弧面槽，所述第二弧面槽内滑动设有弧面板，所述弧面板与第一弧面槽相对设置形成滑动腔，所述滑动腔内设有梭形的滑动块，第一弧面槽、滑动块、弧面板和第二弧面槽依次紧密贴合。
摩擦减振装置撑起的空间避免了外护套和阻燃层之间的直接接触摩擦，第一弧面槽与滑动块、滑动块与弧面板，弧面板与第二弧面槽之间均能够进行相对的滑动，其摩擦系数可以根据需要进行调整，通过对设置三个摩擦面有效的对外部的振动能力进行耗散。
进一步，所述弧面板和第二弧面槽的两端均固定有限位凸起。限位凸起的设置能够有效的避免对应凹槽内的部件滑出凹槽。
进一步，所述第一弧面槽与滑动块、滑动块与弧面板，弧面板与第二弧面槽之间的的接触面分别为第一摩擦面、第二摩擦面和第三摩擦面，所述第二摩擦面的摩擦系数小于第三摩擦面的摩擦系数。当电缆受到振动较小时，滑动块与弧面板进行相对滑动，当电缆受到振动较大时，弧面板与第二弧面槽也开始进行相对滑动，从而达到对振动进行耗散的目的，保证电缆正常的工作。
进一步，所述第一摩擦层与阻燃层为一体结构，所述第二摩擦层与外护套为一体结构。一体式结构设置，方便电缆的制备。
进一步，所述无机矿物层内周向设有多个阻尼壳，所述阻尼壳内填充有阻尼颗粒。阻尼壳和阻尼颗粒对传递至无机矿物层内的振动再次进行阻尼耗散。
进一步，所述阻尼壳为弹性结构，所述阻尼壳内阻尼颗粒的填充率为50％-80％。弹性结构设置的阻尼壳可以进行适当的挤压，当电缆受到强力弯曲或挤压时，阻尼壳能够对应的改变成一定的形状，提高了电缆的弯曲性能。
进一步，所述阻尼颗粒为天然橡胶颗粒。
上述技术方案具有以下有益效果：
纳米掺杂聚丙烯料相比于传统的交联聚乙烯具有更好的热、机械、电气绝缘性能，有利于延长电缆的使用寿命，而摩擦减振装置通过摩擦对振动能量进行耗散，使得缆芯能够在振动的环境下正常的工作，阻燃层以内的护层由于受到的振动较小，能够长时间保持较好的机械强度，同时摩擦减振装置还能够避免外护套和阻燃层之间的直接接触而造成的滑移磨损。
附图说明
图1为具体实施方式所述电缆的结构。
图2为图1中区域A的放大图。
附图标记说明：
1、缆芯；2、内护套；3、金属屏蔽层；4、阻燃层；5、外护套；6、无机矿物层；7、摩擦减振装置；71、第一摩擦层；72、滑动块；73、弧面板；74、第二摩擦层；75、第一弧面槽；76、第二弧面槽；77、限位凸起；8、阻尼壳；81、阻尼颗粒。
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1-2，本实施例提供一种新型高分子聚合物的电缆，包括三个缆芯1、内护套2、金属屏蔽层3、阻燃层4和外护套5，缆芯1和和外护套5之间周向设有六个摩擦减振装置7，缆芯1和内护套2之间分布有无机矿物层6，内护套2和外护套5的材料均为纳米掺杂改性聚丙烯料。
本实施例中，纳米掺杂改性聚丙烯料根据各个原料组分的不同，进行以下试验：
试验1：80份聚丙烯、30份SEBS弹性体、2份纳米二氧化硅、1份纳米氧化镁和1份纳米氧化铝。
试验2：60份聚丙烯、35份SEBS弹性体、1份纳米二氧化硅、0.5份纳米氧化镁和0.5份纳米氧化铝。
试验3：70份聚丙烯、40份SEBS弹性体、2份纳米二氧化硅、0.5份纳米氧化镁和0.5份纳米氧化铝。
制备时，按照配方称取各个原料组分，之后在转矩流变仪中进行熔融共混，熔融温度为160-180℃，最后在平板硫化仪进行硫化得到纳米掺杂改性聚丙烯料，硫化温度为160-180℃。
上述三种试验配方制备成纳米掺杂改性聚丙烯料后根据B/T1040.2-2006标准进行拉伸性能测试。测试结果如下表：
表1.拉伸性能测试结果。
项目 拉伸模量/MPa 断裂伸长率/％ 拉伸强度/MPa
试验1 142±16.5 1769±225 33.6±1.6
试验2 136±21.4 1624±54 30.1±1.5
试验3 162.4±25.6 1456±128 27.8±2.3
SEBS弹性体改善聚丙烯较脆的问题，起到协同增韧的作用，纳米二氧化硅、纳米氧化镁和纳米氧化铝起到提高护套绝缘和抗击穿的性能，并且能够提高护套的拉伸强度、冲击韧性和抗压弯曲强度。
本实施例选用试验1的配方制备内护套2和外护套5。
摩擦减振装置7包括第一摩擦层71和第二摩擦层74，第一摩擦层71位于阻燃层4的外侧面，第一摩擦层71的外侧面周向设有多个第一弧面槽75，第二摩擦层74位于外护套5内侧面，第二摩擦层74的内侧面周向设有多个第二弧面槽76，第二弧面槽76内滑动设有弧面板73，弧面板73与第一弧面槽75相对设置形成滑动腔，滑动腔内设有梭形的滑动块72，第一弧面槽75、滑动块72、弧面板73和第二弧面槽76依次紧密贴合。
摩擦减振装置7撑起的空间避免了外护套5和阻燃层4之间的直接接触摩擦，第一弧面槽75与滑动块72、滑动块72与弧面板73，弧面板73与第二弧面槽76之间均能够进行相对的滑动，其摩擦系数可以根据需要进行调整，通过对设置三个摩擦面有效的对外部的振动能力进行耗散。
弧面板73和第二弧面槽76的两端均固定有限位凸起77。限位凸起77的设置能够有效的避免对应凹槽内的部件滑出凹槽。第一弧面槽75与滑动块72、滑动块72与弧面板73，弧面板73与第二弧面槽76之间的的接触面分别为第一摩擦面、第二摩擦面和第三摩擦面，第二摩擦面的摩擦系数小于第三摩擦面的摩擦系数。
当电缆受到振动较小时，滑动块72与弧面板73进行相对滑动，当电缆受到振动较大时，弧面板73与第二弧面槽76也开始进行相对滑动，从而达到对振动进行耗散的目的，保证电缆正常的工作。
另一种实施方式，第一摩擦层71与阻燃层4为一体结构，第二摩擦层74与外护套5为一体结构。一体式结构设置，方便电缆的制备。
无机矿物层6内周向设有三个阻尼壳8，阻尼壳8内填充有阻尼颗粒81。阻尼壳8和阻尼颗粒81对传递至无机矿物层6内的振动再次进行阻尼耗散。
阻尼壳8为弹性结构，阻尼壳8内阻尼颗粒81的填充率为50％、60％、70、80％。本实施例中，填充率为70％。弹性结构设置的阻尼壳8可以进行适当的挤压，当电缆受到强力弯曲或挤压时，阻尼壳8能够对应的改变成一定的形状，提高了电缆的弯曲性能。阻尼颗粒81为天然橡胶颗粒。
在电缆的长度方向上阻尼壳8和摩擦减振装置7均为间隔设置。
纳米掺杂聚丙烯料相比于传统的交联聚乙烯具有更好的热、机械、电气绝缘性能，有利于延长电缆的使用寿命，而摩擦减振装置7通过摩擦对振动能量进行耗散，使得缆芯1能够在振动的环境下正常的工作，同时摩擦减振装置7还避免了外护套5和阻燃层4之间的滑移磨损，保证了电缆的机械强度。
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 (9)

1.一种新型高分子聚合物的电缆，其特征在于，由内到外包括若干个缆芯、内护套、金属屏蔽层、阻燃层和外护套，所述缆芯和和外护套之间设有摩擦减振装置，所述缆芯和内护套之间分布有无机矿物层，所述内护套和外护套的材料均为纳米掺杂改性聚丙烯料；
所述摩擦减振装置包括第一摩擦层和第二摩擦层，所述第一摩擦层位于阻燃层的外侧面，所述第一摩擦层的外侧面周向设有多个第一弧面槽，所述第二摩擦层位于外护套内侧面，所述第二摩擦层的内侧面周向设有多个第二弧面槽，所述第二弧面槽内滑动设有弧面板，所述弧面板与第一弧面槽相对设置形成滑动腔，所述滑动腔内设有梭形的滑动块，第一弧面槽、滑动块、弧面板和第二弧面槽依次紧密贴合。
2.如权利要求1所述新型高分子聚合物的电缆，其特征在于，所述纳米掺杂改性聚丙烯料的原料组分，按重量份数计，包括：
60-80份聚丙烯、30-40份SEBS弹性体、1-2份纳米二氧化硅、0.5-1份纳米氧化镁和0.5-1份纳米氧化铝。
3.如权利要求2所述新型高分子聚合物的电缆，其特征在于，所述纳米二氧化硅、纳米氧化镁和纳米氧化铝的用量比例为2：1：1。
4.如权利要求1所述新型高分子聚合物的电缆，其特征在于，所述弧面板和第二弧面槽的两端均固定有限位凸起。
5.如权利要求1所述新型高分子聚合物的电缆，其特征在于，所述第一弧面槽与滑动块、滑动块与弧面板，弧面板与第二弧面槽之间的接触面分别为第一摩擦面、第二摩擦面和第三摩擦面，所述第二摩擦面的摩擦系数小于第三摩擦面的摩擦系数。
6.如权利要求1所述新型高分子聚合物的电缆，其特征在于，所述第一摩擦层与阻燃层为一体结构，所述第二摩擦层与外护套为一体结构。
7.如权利要求1所述新型高分子聚合物的电缆，其特征在于，所述无机矿物层内周向设有多个阻尼壳，所述阻尼壳内填充有阻尼颗粒。
8.如权利要求7所述新型高分子聚合物的电缆，其特征在于，所述阻尼壳为弹性结构，所述阻尼壳内阻尼颗粒的填充率为50％-80％。
9.如权利要求7所述新型高分子聚合物的电缆，其特征在于，所述阻尼颗粒为天然橡胶颗粒。
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