CN114628065A - 一种耐低温屏蔽控制电缆 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种耐低温屏蔽控制电缆，包括缆芯，所述缆芯外设有垫层，所述垫层外设有总屏蔽层，所述总屏蔽层外设有绕包屏蔽层，所述绕包屏蔽层外设有护套层；所述护套层的原料为耐低温硅橡胶。本发明的电缆能够耐超低温，而且机械强度高、屏蔽效果强，是一种适合应用于超低温特殊环境的车辆或设备的耐低温屏蔽控制电缆。

Description

一种耐低温屏蔽控制电缆
技术领域
本发明涉及电缆技术领域，尤其涉及一种耐低温屏蔽控制电缆。
背景技术
近年来，国内对于超低温特殊环境的车辆或设备的需要日益增加，例如高海拔军用车辆、高山设备等。为了满足这些车辆和设备的运行需求，所配套的电缆不仅需要具有耐超低温性能(一般需要能耐-80℃的低温)，而且还要具有屏蔽效果好、机械强度高的特点。目前，常规使用的控制电缆屏蔽层一般采用单层屏蔽结构，屏蔽效果相对薄弱；而且绝缘及护套通常采用的材料远远无法达到-80℃的耐低温等级。采用耐低温硅橡胶作为电缆护套材料，虽然能够满足特殊环境下的耐低温脆裂温度要求，但是其机械强度较差，而且硅橡胶无法起到屏蔽效果。为此，需要开发一种能够耐超低温，而且机械强度高、屏蔽效果强的耐低温屏蔽控制电缆。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种耐低温屏蔽控制电缆。
本发明提出的一种耐低温屏蔽控制电缆，包括缆芯，所述缆芯外设有垫层，所述垫层外设有总屏蔽层，所述总屏蔽层外设有绕包屏蔽层，所述绕包屏蔽层外设有护套层；
所述缆芯包括六根绞合的绝缘线芯，所述绝缘线芯包括导体、包覆在所述导体外的内绝缘层、包覆在所述内绝缘层外的中绝缘层、包覆在所述中绝缘层外的外绝缘层和包覆在所述外绝缘层外的分屏蔽层，所述导体为六类导体；
所述护套层和中绝缘层的原料为耐低温硅橡胶，所述耐低温硅橡胶由下述质量份的原料组成：甲基苯基乙烯基硅橡胶生胶90-95份、有机硅改性聚酰亚胺树脂粉末5-10份、白炭黑20-30份、云母粉10-20份、六方氮化硼2-3份、硅烷偶联剂A-171 2-3份、硫化剂0.5-1份、防老剂3-5份。
优选地，所述甲基苯基乙烯基硅橡胶中的苯基含量为6-10％，乙烯基含量为0.15-0.25％。
优选地，所述有机硅改性聚酰亚胺树脂粉末的制备方法包括：
(1)、将二胺单体和二氨基二硅氧烷加入溶剂中搅拌均匀，然后加入二酐单体，在室温下搅拌反应2-4h，得到固含量为10-15％的有机硅改性聚酰胺酸溶液；
(2)、向所述有机硅改性聚酰胺酸溶液中加入乙酸酐和吡啶，在室温搅拌下进行化学亚胺化反应18-24h，得到有机硅改性聚酰亚胺分散液；
(3)、向所述有机硅改性聚酰亚胺分散液中加入乙醇沉析，过滤收集析出的固体物质，洗涤、干燥后得到有机硅改性聚酰亚胺粉末。
优选地，所述二胺单体、二氨基二硅氧烷和二酐单体的摩尔数之比为(0.85-0.9)：(0.15-0.2):1；
优选地，步骤(2)中，有机硅改性聚酰胺酸溶液、乙酸酐和吡啶的质量比为100：(3-5)：(1-2)；
优选地，步骤(3)中，乙醇与有机硅改性聚酰亚胺分散液的体积比为(0.5-2)：1。
优选地，所述二胺单体为4,4'-二氨基二苯醚、4,4'-二氨基二苯基甲烷或其组合，所述二酐单体为3,3,4,4-二苯醚四甲酸二酐、3,3',4,4'-二苯甲酮四甲酸二酐、均苯四甲酸二酐中的至少一种，所述溶剂为DMAc、NMP、DMSO中的至少一种。
优选地，所述耐低温硅橡胶的制备方法为：
S1、将甲基苯基乙烯基硅橡胶生胶、有机硅改性聚酰亚胺树脂粉末、白炭黑、云母粉、六方氮化硼、硅烷偶联剂A-171加入真空捏合机中捏合8-15min；
S2、将硫化剂、防老剂加入S1得到的物料中，捏合5-8min；
S3、将S2得到的物料在140-180℃下硫化8-12h，即得。
优选地，所述总屏蔽层采用镀银铜线编织屏蔽层，其编织密度≥90％；所述绕包屏蔽层为铝箔绕包屏蔽层。
优选地，所述分屏蔽层采用镀银铜线编织屏蔽层，其编织密度≥90％。
优选地，所述内绝缘层、外绝缘层为聚酰亚胺薄膜，所述聚酰亚胺薄膜的抗拉强度≥200N/mm2，断裂伸长率≥15％，体积电阻率≥1×1017Ω·cm。
本发明的有益效果如下：
本发明的电缆导体采用六类导体，采用镀银铜线复绞结构，导体单丝直径采用0.1mm，利用比常规导体更细的单丝直径来保证电缆的柔软性能；电缆采用分屏蔽+总屏蔽的模式，使电缆对外界干扰具有优良的抗性；电缆的缆芯的中绝缘层绝缘以及护套材料采用具有一定防屏蔽效果的耐低温硅橡胶，该耐低温硅橡胶是采用耐低温性能优越的甲基苯基乙烯基硅橡胶生胶与具有优良耐屏蔽性能的聚酰亚胺树脂粉末复配作为基料，并添加适量的功能填料、硫化剂和防老剂，经过硫化制得，本发明通过对聚酰亚胺树脂进行有机硅改性，并将其制成粉末，提高其在硅橡胶生胶中的相容性和分散性，从而在提高防屏蔽性能的同时，具备优良的机械性能和耐低温性能。因此，本发明的电缆进一步强化了防屏蔽效果，而且能够耐超低温，机械强度高，适合应用于超低温特殊环境的车辆或设备。
附图说明
图1为本发明的耐低温屏蔽控制电缆的结构示意图，图中：1-导体；2-内绝缘层；3-中绝缘层；4-外绝缘层；5-分屏蔽层；6-垫层；7-总屏蔽层；8-绕包屏蔽层；9-护套层。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
下述实施例中，二氨基二硅氧烷为东芝Silicone的TSL9306。
实施例1
一种耐低温屏蔽控制电缆，包括缆芯，所述缆芯外设有垫层，垫层外设有总屏蔽层，总屏蔽层外设有绕包屏蔽层，绕包屏蔽层外设有护套层；护套层的原料为耐低温硅橡胶；总屏蔽层采用镀银铜线编织屏蔽层，其编织密度≥90％；绕包屏蔽层为铝箔绕包屏蔽层；缆芯包括六根绞合的绝缘线芯，绝缘线芯包括导体、包覆在导体外的内绝缘层、包覆在内绝缘层外的中绝缘层、包覆在中绝缘层外的外绝缘层和包覆在外绝缘层外的分屏蔽层，其中导体为六类导体，分屏蔽层采用镀银铜线编织屏蔽层，其编织密度≥90％，中绝缘层的原料为耐低温硅橡胶，内绝缘层、外绝缘层均为聚酰亚胺薄膜，聚酰亚胺薄膜的抗拉强度≥200N/mm2，断裂伸长率≥15％，体积电阻率≥1×1017Ω·cm。
其中，耐低温硅橡胶由下述质量份的原料组成：甲基苯基乙烯基硅橡胶生胶90份、有机硅改性聚酰亚胺树脂粉末10份、白炭黑20份、云母粉20份、六方氮化硼2份、硅烷偶联剂A-171 3份、硫化剂0.5份、防老剂3份；甲基苯基乙烯基硅橡胶中的苯基含量为8％，乙烯基含量为0.2％；
有机硅改性聚酰亚胺树脂粉末的制备方法包括：
(1)、将0.85mol 4,4'-二氨基二苯醚和0.15mol二氨基二硅氧烷加入DMAc中搅拌均匀，然后加入1mol 3,3,4,4-二苯醚四甲酸二酐，在室温下搅拌反应2h，得到固含量为10％的有机硅改性聚酰胺酸溶液；
(2)、向有机硅改性聚酰胺酸溶液中加入乙酸酐和吡啶，在室温搅拌下进行化学亚胺化反应18h，得到有机硅改性聚酰亚胺分散液，其中有机硅改性聚酰胺酸溶液、乙酸酐和吡啶的质量比为100：3：1；
(3)、向有机硅改性聚酰亚胺分散液中加入乙醇沉析，过滤收集析出的固体物质，洗涤、干燥后得到有机硅改性聚酰亚胺粉末，其中乙醇与有机硅改性聚酰亚胺分散液的体积比为0.5：1。
上述耐低温硅橡胶的制备方法为：
S1、将甲基苯基乙烯基硅橡胶生胶、有机硅改性聚酰亚胺树脂粉末、白炭黑、云母粉、六方氮化硼、硅烷偶联剂A-171加入真空捏合机中捏合8min；
S2、将硫化剂、防老剂加入S1得到的物料中，捏合5min；
S3、将S2得到的物料在140℃下硫化12h，即得。
实施例2
实施例2与实施例1的区别仅为：电缆中绝缘层和护套层原料不同。
具体地，实施例2中电缆中绝缘层和护套层原料：
耐低温硅橡胶由下述质量份的原料组成：甲基苯基乙烯基硅橡胶生胶93份、有机硅改性聚酰亚胺树脂粉末7份、白炭黑25份、云母粉15份、六方氮化硼2.5份、硅烷偶联剂A-171 2.5份、硫化剂0.8份、防老剂4份；甲基苯基乙烯基硅橡胶中的苯基含量为8％，乙烯基含量为0.2％；
有机硅改性聚酰亚胺树脂粉末的制备方法为：
(1)、将0.85mol 4,4'-二氨基二苯醚和0.15mol二氨基二硅氧烷加入DMAc中搅拌均匀，然后加入1mol 3,3,4,4-二苯醚四甲酸二酐，在室温下搅拌反应2h，得到固含量为10％的有机硅改性聚酰胺酸溶液；
(2)、向有机硅改性聚酰胺酸溶液中加入乙酸酐和吡啶，在室温搅拌下进行化学亚胺化反应20h，得到有机硅改性聚酰亚胺分散液，其中有机硅改性聚酰胺酸溶液、乙酸酐和吡啶的质量比为100：4：1.5；
(3)、向有机硅改性聚酰亚胺分散液中加入乙醇沉析，过滤收集析出的固体物质，洗涤、干燥后得到有机硅改性聚酰亚胺粉末，其中乙醇与有机硅改性聚酰亚胺分散液的体积比为1：1。
上述耐低温硅橡胶的制备方法为：
S1、将甲基苯基乙烯基硅橡胶生胶、有机硅改性聚酰亚胺树脂粉末、白炭黑、云母粉、六方氮化硼、硅烷偶联剂A-171加入真空捏合机中捏合10min；
S2、将硫化剂、防老剂加入S1得到的物料中，捏合6min；
S3、将S2得到的物料在140-180℃下硫化10h，即得。
实施例3
实施例3与实施例1的区别仅为：电缆中绝缘层和护套层原料不同。
具体地，实施例3中电缆中绝缘层和护套层原料：
耐低温硅橡胶由下述质量份的原料组成：甲基苯基乙烯基硅橡胶生胶95份、有机硅改性聚酰亚胺树脂粉末5份、白炭黑30份、云母粉10份、六方氮化硼3份、硅烷偶联剂A-1712份、硫化剂1份、防老剂5份；甲基苯基乙烯基硅橡胶中的苯基含量为8％，乙烯基含量为0.2％；
有机硅改性聚酰亚胺树脂粉末的制备方法为：
(1)、将0.85mol 4,4'-二氨基二苯醚和0.15mol二氨基二硅氧烷加入DMAc中搅拌均匀，然后加入1mol 3,3,4,4-二苯醚四甲酸二酐，在室温下搅拌反应2h，得到固含量为10％的有机硅改性聚酰胺酸溶液；
(2)、向有机硅改性聚酰胺酸溶液中加入乙酸酐和吡啶，在室温搅拌下进行化学亚胺化反应24h，得到有机硅改性聚酰亚胺分散液，其中有机硅改性聚酰胺酸溶液、乙酸酐和吡啶的质量比为100：5：2；
(3)、向有机硅改性聚酰亚胺分散液中加入乙醇沉析，过滤收集析出的固体物质，洗涤、干燥后得到有机硅改性聚酰亚胺粉末，其中乙醇与有机硅改性聚酰亚胺分散液的体积比为2：1。
上述耐低温硅橡胶的制备方法为：
S1、将甲基苯基乙烯基硅橡胶生胶、有机硅改性聚酰亚胺树脂粉末、白炭黑、云母粉、六方氮化硼、硅烷偶联剂A-171加入真空捏合机中捏合15min；
S2、将硫化剂、防老剂加入S1得到的物料中，捏合8min；
S3、将S2得到的物料在180℃下硫化8h，即得。
经检测，实施例1-3的耐低温硅橡胶的抗拉强度＞10N/mm2,体积电阻率≥1×1012Ω·m，撕裂强度＞15kN/m，低温脆裂温度≤-100℃，具有优良的耐低温性能和力学性能，且有一定的防屏蔽效果，能够作为耐低温、防屏蔽的电缆材料使用。
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 (10)

1.一种耐低温屏蔽控制电缆，其特征在于，包括缆芯，所述缆芯外设有垫层，所述垫层外设有总屏蔽层，所述总屏蔽层外设有绕包屏蔽层，所述绕包屏蔽层外设有护套层；
所述缆芯包括六根绞合的绝缘线芯，所述绝缘线芯包括导体、包覆在所述导体外的内绝缘层、包覆在所述内绝缘层外的中绝缘层、包覆在所述中绝缘层外的外绝缘层和包覆在所述外绝缘层外的分屏蔽层；
所述护套层和中绝缘层的原料为耐低温硅橡胶，所述耐低温硅橡胶由下述质量份的原料组成：甲基苯基乙烯基硅橡胶生胶90-95份、有机硅改性聚酰亚胺树脂粉末5-10份、白炭黑20-30份、云母粉10-20份、六方氮化硼2-3份、硅烷偶联剂A-171 2-3份、硫化剂0.5-1份、防老剂3-5份。
2.根据权利要求1所述的耐低温屏蔽控制电缆，其特征在于，所述甲基苯基乙烯基硅橡胶中的苯基含量为6-10％，乙烯基含量为0.15-0.25％。
3.根据权利要求1所述的耐低温屏蔽控制电缆，其特征在于，所述有机硅改性聚酰亚胺树脂粉末的制备方法包括：
(1)、将二胺单体和二氨基二硅氧烷加入溶剂中搅拌均匀，然后加入二酐单体，在室温下搅拌反应2-4h，得到固含量为10-15％的有机硅改性聚酰胺酸溶液；
(2)、向所述有机硅改性聚酰胺酸溶液中加入乙酸酐和吡啶，在室温搅拌下进行化学亚胺化反应18-24h，得到有机硅改性聚酰亚胺分散液；
(3)、向所述有机硅改性聚酰亚胺分散液中加入乙醇沉析，过滤收集析出的固体物质，洗涤、干燥后得到有机硅改性聚酰亚胺粉末。
4.根据权利要求3所述的耐低温屏蔽控制电缆，其特征在于，步骤(1)中，所述二胺单体、二氨基二硅氧烷和二酐单体的摩尔数之比为(0.85-0.9)：(0.15-0.2):1；
步骤(2)中，有机硅改性聚酰胺酸溶液、乙酸酐和吡啶的质量比为100：(3-5)：(1-2)；
步骤(3)中，乙醇与有机硅改性聚酰亚胺分散液的体积比为(0.5-2)：1。
5.根据权利要求3所述的耐低温屏蔽控制电缆，其特征在于，所述二胺单体为4,4'-二氨基二苯醚、4,4'-二氨基二苯基甲烷或其组合，所述二酐单体为3,3,4,4-二苯醚四甲酸二酐、3,3',4,4'-二苯甲酮四甲酸二酐、均苯四甲酸二酐中的至少一种，所述溶剂为DMAc、NMP、DMSO中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的耐低温屏蔽控制电缆，其特征在于，所述耐低温硅橡胶的制备方法为：
S1、将甲基苯基乙烯基硅橡胶生胶、有机硅改性聚酰亚胺树脂粉末、白炭黑、云母粉、六方氮化硼、硅烷偶联剂A-171加入真空捏合机中捏合8-15min；
S2、将硫化剂、防老剂加入S1得到的物料中，捏合5-8min；
S3、将S2得到的物料在140-180℃下硫化8-12h，即得。
7.根据权利要求1所述的耐低温屏蔽控制电缆，其特征在于，所述总屏蔽层采用镀银铜线编织屏蔽层，其编织密度≥90％；所述绕包屏蔽层为铝箔绕包屏蔽层。
8.根据权利要求1所述的耐低温屏蔽控制电缆，其特征在于，所述分屏蔽层采用镀银铜线编织屏蔽层，其编织密度≥90％。
9.根据权利要求1所述的耐低温屏蔽控制电缆，其特征在于，所述内绝缘层、外绝缘层为聚酰亚胺薄膜，所述聚酰亚胺薄膜的抗拉强度≥200N/mm2，断裂伸长率≥15％，体积电阻率≥1×1017Ω·cm。
10.根据权利要求1所述的耐低温屏蔽控制电缆，其特征在于，所述导体为六类导体，采用镀银铜线复绞结构，导体单丝直径为0.1mm。
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