CN114664492B - 一种铝合金电缆及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种铝合金电缆及其制备方法，涉及电缆技术领域。本发明先利用1‑(4‑氨基‑苯基)‑丙烷‑1,2,3‑三醇，对绕包后的聚乙烯绝缘层进行改性处理，拓宽聚乙烯低温区间，使电缆具有耐低温性能；接着，进行挤塑发泡处理、辐照加热处理，在改性绝缘层表面形成聚苯乙烯‑聚吡咯泡沫层，在长时间光照下，聚吡咯吸收光能，并转换成热能，导致电缆温度上升，并在泡沫层的持续保温下，使电缆长期保持一定热量，从而提高电缆的耐寒效果；然后进行两次制膜工艺，在绝缘泡沫层表面形成致密的多元金属保护膜，有效隔绝腐蚀介质侵入，使电缆具有耐腐蚀效果。本发明制备的铝合金电具有耐寒、耐腐蚀的效果。

Description

一种铝合金电缆及其制备方法
技术领域
本发明涉及电缆技术领域，具体为一种铝合金电缆及其制备方法。
背景技术
随着经济的迅速发展，电线电缆在各个行业、领域中都得到广泛的应用，特别在气候不好、环境特殊的地区，对电缆要求极高，耐辐射、耐寒、耐高温等等都是必要条件。
目前，现有的电缆普遍采用聚乙烯塑料制备而成，由于增塑剂在耐化学药品、油等浸蚀下，易产生溶胀、水解，最终将其具有绝缘性的增塑剂转换为易导电的溶液物，使软聚乙烯塑料逐渐失去电绝缘性，最终产生塑料硬脆、开裂、溶胀。酸、碱、盐水溶液浸入电缆内，电缆不能继续使用。而且，聚乙烯材料在低温环境下，其力学性能产生较大的变化甚至产生冻裂，使其难以达到保护作用，基于此，如何发明一种耐寒、耐腐蚀电缆显得尤为重要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种铝合金电缆及其制备方法，以解决现有技术中存在的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种铝合金电缆，从内至外依次为铝合金导线、绝缘泡沫层、金属保护膜；所述绝缘泡沫层由以下方法制得，先对铝合金导线进行绕包，形成聚乙烯绝缘层，然后对绝缘层依次进行改性处理、挤塑发泡处理、辐照加热处理；所述改性处理：先利用二氧化碳微波等离子体对绝缘层进行预处理，再与1-(4-氨基-苯基)-丙烷-1,2,3-三醇反应；所述挤塑发泡处理：利用紫外辅助挤塑工艺，并在臭氧环境下，在改性后的绝缘层表面制备聚苯乙烯泡沫层；所述辐照加热处理：在喷涂吡咯单体水溶液的过程中，利用交变电场辅助辐照加热聚苯乙烯泡沫层，形成聚吡咯交联网状结构。
进一步的，所述金属保护膜通过两次制膜工艺制得；所述第一次制膜工艺：在泡沫层表面，利用离子束辅助静电纺丝，制备金属镁纤维膜；所述第二次制膜工艺：利用超音速电弧喷涂，并辅以等离子体加热，在金属镁纤维膜表面凝结氧化铝，制得金属保护膜。
进一步的，一种铝合金电缆的制备方法，包括以下制备步骤：
(1)导线的制备：将铝合金加热至300～450℃，保温50～60min后，置于550～600℃的铝合金连轧机组，轧制成直径为102～117mm的铝合金杆；再将铝合金杆加热至400～450℃，保温3～6h，以25～30m/min拉丝，制得直径为0.8～1.7mm的铝合金单丝；取8～22根铝合金单丝绞合制得铝合金导线；
(2)改性处理：利用卧式绕包机对铝合金导线进行聚乙烯绕包，绕包角度为15～30°，得绝缘层基体；将绝缘层基体置于功率为100～300W的微波等离子体射流装置，以100～150mL/min通入二氧化碳，处理1～3min后，喷涂绝缘层基体质量2～5倍的1-(4-氨基-苯基)-丙烷-1,2,3-三醇溶液，加热至50～60℃，于25～35kHz超声反应1～4h，得改性绝缘层基体；
(3)挤塑发泡处理：将改性绝缘层基体置于挤出机，并在挤出机末端连接紫外照射装置，制得绝缘泡沫层前体；
(4)辐照加热处理：将绝缘泡沫层前体置于容器中，容器连接400～800V、50Hz的交变电场，在一氧化二氮气氛下，以10～15mL/h喷涂绝缘泡沫层基体质量0.2～0.5倍的吡咯水溶液，在喷涂过程中置于γ射线源中辐照，得绝缘泡沫层基体；
(5)第一次制膜：将粒径为1～1.5μm的金属镁、聚砜和N-甲基吡咯烷酮按质量比1:0.1:0.4～1:0.3:0.6混合，得纺丝液；将绝缘泡沫层基体置于600～700V、100～200mA的离子源设备中，静电纺丝至膜层厚度为0.1～0.3mm，以3～5℃/min升温至600～650℃，保温1～2h后，以20～30mL/min通入氢气-氮气混合气体，氢气-氮气混合气体中氢气和氮气的体积比为1:1，然后以2～4℃/min升温至1100～1200℃，保温2～3h后，在氢气气氛下以3～5℃/min冷却至室温，得金属镁纤维膜基体；
(6)第二次制膜：将金属镁纤维膜基体置于超音速电弧喷涂设备，以L1铝丝为喷涂丝材，距离喷枪40～60mm放置100～300W的氧等离子体设备，喷涂2～6min，得铝合金电缆。
进一步的，步骤(1)所述铝合金包括以下质量百分比的元素：硅0.1％，铁0.55％，铜0.27％，镁0.05％，锌0.05％，硼0.04％，其他杂质0.12％，余量为铝。
进一步的，步骤(2)所述1-(4-氨基-苯基)-丙烷-1,2,3-三醇溶液为1-(4-氨基-苯基)-丙烷-1,2,3-三醇、甲醇、甲酸甲酯、金属钠按质量比1:7:0.3:0.002～1:11:0.5:0.002搅拌均匀而制得。
进一步的，步骤(3)所述挤出机的转速为140～150r/min，投入发泡物料量为10～15kg/h，机头压力为6.8～7.2MPa，挤出温度为145、200、200℃；所述发泡物料量为聚苯乙烯、偶氮二甲酰胺和碳酸钙按质量比179:20:1混合。
进一步的，步骤(3)所述紫外照射装置采用低压汞灯为光源，并以10～30mL/min通入臭氧。
进一步的，步骤(4)所述吡咯水溶液为吡咯和纯水按质量比1:6～1:11混合；所述γ射线源的辐照剂量为4～5kGy/h。
进一步的，步骤(5)所述静电纺丝的喷丝头直径为3～5mm，流速为6～9mL/min，接收距离为10～15cm，纺丝温度为23～28℃，空气湿度为38～42％。
进一步的，步骤(6)所述超音速电弧喷涂设备的空气、燃气压力分别为0.4～0.6MPa，喷涂距离为100～150mm，喷枪行走速度10～12cm/s，工作电压为28～31V，工作电流为105～110A。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：
本发明依次通过拉丝、改性处理、挤塑、辐照加热、两次制膜工艺等步骤制备铝合金电缆，以实现抗寒、耐蚀的效果。
首先，本发明先对铝合金导线进行绕包，形成聚乙烯绝缘层，然后对绝缘层进行改性处理：先利用二氧化碳微波等离子体进行预处理，在聚乙烯分子链中引入含氧基团，利用含氧基团与1-(4-氨基-苯基)-丙烷-1,2,3-三醇的氨基反应，将其接枝于聚乙烯绝缘层表面，拓宽聚乙烯低温区间，从而使电缆具有耐低温性能；接着，进行挤塑发泡处理，利用紫外辅助挤塑工艺，并在臭氧环境下，在绝缘层表面形成多孔保温的聚苯乙烯泡沫层；聚苯乙烯经臭氧氧化，形成过氧化氢基团，再通过紫外光照，过氧化氢基团变为羟基，其羟基与1-(4-氨基-苯基)-丙烷-1,2,3-三醇的羟基缩合，使泡沫层与绝缘层紧密交联；接着，进行辐照加热处理：喷涂吡咯单体水溶液，将其填充聚苯乙烯泡沫层孔洞中，并在喷涂过程中利用交变电场辅助辐照加热，形成聚吡咯交联网状结构；水溶液经辐射分解产生活性物质，催化吡咯单体聚合，并且在电场力的推动下，聚吡咯沿孔洞表面延展、聚合，形成簇状纳米颗粒覆盖在泡沫孔洞表面，在太阳光照射下，聚吡咯吸收光能，转换成热能，导致电缆温度上升，并在泡沫层的持续保温下，使电缆长期保持一定热量，从而提高电缆的耐寒效果。
其次，进行第一次制膜工艺：在泡沫层表面，利用离子束辅助静电纺丝，制备金属镁纤维膜，使电缆具有耐蚀效果；在膜基界面处，由于辅助离子源的轰击和混合作用，导致膜层中的镁元素与泡沫层的碳元素产生一定厚度的共混层，从而金属镁纤维膜与泡沫层紧密结合，增益电缆的耐蚀性；然后进行第二次制膜工艺，利用超音速电弧喷涂，将金属铝熔融雾化形成液滴，并辅以等离子体加热，当液滴经过等离子火焰，因受热获得了足够的热能而开始气化，铝蒸气与氧气发生反应，在金属镁纤维膜表面凝结成核，形成多金属保护膜，同时填补金属纤维膜孔隙，提高保护膜的致密程度，有效隔绝腐蚀介质渗入，提高电缆的耐蚀性。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为了更清楚的说明本发明提供的方法通过以下实施例进行详细说明，在以下实施例中制作的铝合金电缆的各指标测试方法如下：
耐寒性：取质量、大小相同的实施例与对比例进行耐寒效果测试，在-50℃放置100h后，参照GB/T 1040检测拉伸强度和断裂伸长率。
耐蚀性：取质量、大小相同的实施例与对比例进行耐蚀效果测试，放置质量分数为20％的盐酸介质中12h，测量腐蚀后质量，计算腐蚀率；腐蚀率＝(腐蚀前质量-腐蚀后质量)/腐蚀前质量×100％。
实施例1
一种铝合金电缆的制备方法，所述铝合金电缆的制备方法包括以下制备步骤：
(1)导线的制备：将铝合金加热至300℃，保温60min后，置于550℃的铝合金连轧机组，轧制成直径为102mm的铝合金杆；再将铝合金杆加热至400℃，保温6h，以25m/min拉丝，制得直径为0.8mm的铝合金单丝；取22根铝合金单丝绞合制得铝合金导线；
(2)改性处理：利用卧式绕包机对铝合金导线进行聚乙烯绕包，绕包角度为15°，得绝缘层基体；将绝缘层基体置于功率为100W的微波等离子体射流装置，以100mL/min通入二氧化碳，处理1min后，喷涂绝缘层基体质量2倍的1-(4-氨基-苯基)-丙烷-1,2,3-三醇溶液，1-(4-氨基-苯基)-丙烷-1,2,3-三醇溶液中1-(4-氨基-苯基)-丙烷-1,2,3-三醇、甲醇、甲酸甲酯、金属钠的质量比为1:7:0.3:0.002，加热至50℃，于25kHz超声反应4h，得改性绝缘层基体；
(3)挤塑发泡处理：将改性绝缘层基体置于挤出机，并在挤出机末端连接紫外照射装置，制得绝缘泡沫层前体；所述挤出机的转速为140r/min，投入发泡物料量为10kg/h，机头压力为6.8MPa，挤出温度为145、200、200℃；所述发泡物料量为聚苯乙烯、偶氮二甲酰胺和碳酸钙按质量比179:20:1混合；所述紫外照射装置采用低压汞灯为光源，以10mL/min通入臭氧；
(4)辐照加热处理：将绝缘泡沫层前体置于容器中，容器连接400V、50Hz的交变电场，在一氧化二氮气氛下，以10mL/h喷涂绝缘泡沫层基体质量0.2倍的吡咯水溶液，吡咯水溶液中吡咯和纯水的质量比为1:6，在喷涂过程中置于辐照剂量为4kGy/h的γ射线源中辐照，得绝缘泡沫层基体；
(5)第一次制膜：将粒径为1μm的金属镁、聚砜和N-甲基吡咯烷酮按质量比1:0.1:0.4混合，得纺丝液；将绝缘泡沫层基体置于600V、100mA的离子源设备中，静电纺丝至膜层厚度为0.1mm，以3℃/min升温至600℃，保温2h后，以20mL/min通入氢气-氮气混合气体，氢气-氮气混合气体中氢气和氮气的体积比为1:1，然后以2℃/min升温至1100℃，保温3h后，在氢气气氛下以3℃/min冷却至室温，得金属镁纤维膜基体；所述静电纺丝的喷丝头直径为3mm，流速为6mL/min，接收距离为10cm，纺丝温度为23℃，空气湿度为38％；
(6)第二次制膜：将金属镁纤维膜基体置于超音速电弧喷涂设备，以L1铝丝为喷涂丝材，距离喷枪40mm放置100W的氧等离子体设备，喷涂6min，得铝合金电缆；所述超音速电弧喷涂设备的空气、燃气压力分别为0.4MPa，喷涂距离为100mm，喷枪行走速度10cm/s，工作电压为28V，工作电流为105A。
实施例2
一种铝合金电缆的制备方法，所述铝合金电缆的制备方法包括以下制备步骤：
(1)导线的制备：将铝合金加热至450℃，保温50min后，置于600℃的铝合金连轧机组，轧制成直径为117mm的铝合金杆；再将铝合金杆加热至450℃，保温3h，以30m/min拉丝，制得直径为1.7mm的铝合金单丝；取8根铝合金单丝绞合制得铝合金导线；
(2)改性处理：利用卧式绕包机对铝合金导线进行聚乙烯绕包，绕包角度为30°，得绝缘层基体；将绝缘层基体置于功率为300W的微波等离子体射流装置，以150mL/min通入二氧化碳，处理1min后，喷涂绝缘层基体质量5倍的1-(4-氨基-苯基)-丙烷-1,2,3-三醇溶液，1-(4-氨基-苯基)-丙烷-1,2,3-三醇溶液中1-(4-氨基-苯基)-丙烷-1,2,3-三醇、甲醇、甲酸甲酯、金属钠的质量比为1:11:0.5:0.002，加热至60℃，于35kHz超声反应1h，得改性绝缘层基体；
(3)挤塑发泡处理：将改性绝缘层基体置于挤出机，并在挤出机末端连接紫外照射装置，制得绝缘泡沫层前体；所述挤出机的转速为150r/min，投入发泡物料量为15kg/h，机头压力为7.2MPa，挤出温度为145、200、200℃；所述发泡物料量为聚苯乙烯、偶氮二甲酰胺和碳酸钙按质量比179:20:1混合；所述紫外照射装置采用低压汞灯为光源，以30mL/min通入臭氧；
(4)辐照加热处理：将绝缘泡沫层前体置于容器中，容器连接800V、50Hz的交变电场，在一氧化二氮气氛下，以15mL/h喷涂绝缘泡沫层基体质量0.5倍的吡咯水溶液，吡咯水溶液中吡咯和纯水的质量比为1:11，在喷涂过程中置于辐照剂量为5kGy/h的γ射线源中辐照，得绝缘泡沫层基体；
(5)第一次制膜：将粒径为1.5μm的金属镁、聚砜和N-甲基吡咯烷酮按质量比1:0.3:0.6混合，得纺丝液；将绝缘泡沫层基体置于700V、200mA的离子源设备中，静电纺丝至膜层厚度为0.3mm，以5℃/min升温至650℃，保温1h后，以30mL/min通入氢气-氮气混合气体，氢气-氮气混合气体中氢气和氮气的体积比为1:1，然后以4℃/min升温至1200℃，保温2h后，在氢气气氛下以3℃/min冷却至室温，得金属镁纤维膜基体；所述静电纺丝的喷丝头直径为5mm，流速为9mL/min，接收距离为15cm，纺丝温度为28℃，空气湿度为42％；
(6)第二次制膜：将金属镁纤维膜基体置于超音速电弧喷涂设备，以L1铝丝为喷涂丝材，距离喷枪60mm放置300W的氧等离子体设备，喷涂2min，得铝合金电缆；所述超音速电弧喷涂设备的空气、燃气压力分别为0.6MPa，喷涂距离为150mm，喷枪行走速度12cm/s，工作电压为31V，工作电流为110A。
实施例3
一种铝合金电缆的制备方法，所述铝合金电缆的制备方法包括以下制备步骤：
(1)导线的制备：将铝合金加热至420℃，保温54min后，置于570℃的铝合金连轧机组，轧制成直径为110mm的铝合金杆；再将铝合金杆加热至430℃，保温4h，以28m/min拉丝，制得直径为1.1mm的铝合金单丝；取12根铝合金单丝绞合制得铝合金导线；
(2)改性处理：利用卧式绕包机对铝合金导线进行聚乙烯绕包，绕包角度为20°，得绝缘层基体；将绝缘层基体置于功率为200W的微波等离子体射流装置，以125mL/min通入二氧化碳，处理2min后，喷涂绝缘层基体质量3.5倍的1-(4-氨基-苯基)-丙烷-1,2,3-三醇溶液，1-(4-氨基-苯基)-丙烷-1,2,3-三醇溶液中1-(4-氨基-苯基)-丙烷-1,2,3-三醇、甲醇、甲酸甲酯、金属钠的质量比为1:9:0.4:0.002，加热至56℃，于30kHz超声反应2h，得改性绝缘层基体；
(3)挤塑发泡处理：将改性绝缘层基体置于挤出机，并在挤出机末端连接紫外照射装置，制得绝缘泡沫层前体；所述挤出机的转速为145r/min，投入发泡物料量为13kg/h，机头压力为7.1MPa，挤出温度为145、200、200℃；所述发泡物料量为聚苯乙烯、偶氮二甲酰胺和碳酸钙按质量比179:20:1混合；所述紫外照射装置采用低压汞灯为光源，以20mL/min通入臭氧；
(4)辐照加热处理：将绝缘泡沫层前体置于容器中，容器连接600V、50Hz的交变电场，在一氧化二氮气氛下，以12mL/h喷涂绝缘泡沫层基体质量0.3倍的吡咯水溶液，吡咯水溶液中吡咯和纯水的质量比为1:9，在喷涂过程中置于辐照剂量为5kGy/h的γ射线源中辐照，得绝缘泡沫层基体；
(5)第一次制膜：将粒径为1.2μm的金属镁、聚砜和N-甲基吡咯烷酮按质量比1:0.2:0.5混合，得纺丝液；将绝缘泡沫层基体置于650V、150mA的离子源设备中，静电纺丝至膜层厚度为0.2mm，以4℃/min升温至630℃，保温1.5h后，以25mL/min通入氢气-氮气混合气体，氢气-氮气混合气体中氢气和氮气的体积比为1:1，然后以3℃/min升温至1130℃，保温2.5h后，在氢气气氛下以4℃/min冷却至室温，得金属镁纤维膜基体；所述静电纺丝的喷丝头直径为4mm，流速为7mL/min，接收距离为12cm，纺丝温度为26℃，空气湿度为40％；
(6)第二次制膜：将金属镁纤维膜基体置于超音速电弧喷涂设备，以L1铝丝为喷涂丝材，距离喷枪50mm放置200W的氧等离子体设备，喷涂2min，得铝合金电缆；所述超音速电弧喷涂设备的空气、燃气压力分别为0.5MPa，喷涂距离为130mm，喷枪行走速度11cm/s，工作电压为29V，工作电流为107A。
对比例1
对比例1与实施例3的区别仅在于步骤(2)的不同，将步骤(2)改为：利用卧式绕包机对铝合金导线进行聚乙烯绕包，绕包角度为20°，得绝缘层基体；将绝缘层基体置于功率为200W的微波等离子体射流装置，以125mL/min通入二氧化碳，处理2min得改性绝缘层基体。其余步骤同实施例3。
对比例2
对比例2与实施例3的区别仅在于步骤(3)的不同，将步骤(3)改为：将改性绝缘层基体置于挤出机，以20mL/min通入臭氧，制得绝缘泡沫层前体；所述挤出机的转速为145r/min，投入发泡物料量为13kg/h，机头压力为7.1MPa，挤出温度为145、200、200℃；所述发泡物料量为聚苯乙烯、偶氮二甲酰胺和碳酸钙按质量179:20:1混合。其余步骤同实施例3。
对比例3
对比例3与实施例3的区别仅在于步骤(3)的不同，将步骤(3)修改为：将改性绝缘层基体置于挤出机，并在挤出机末端连接紫外照射装置，制得绝缘泡沫层前体；所述挤出机的转速为145r/min，投入发泡物料量为13kg/h，机头压力为7.1MPa，挤出温度为145、200、200℃；所述发泡物料量为聚苯乙烯、偶氮二甲酰胺和碳酸钙按质量179:20:1混合；所述紫外照射装置采用低压汞灯为光源。其余步骤同实施例3。
对比例4
对比例4与实施例3的区别仅在于步骤(4)的不同，将步骤(4)改为：将绝缘泡沫层前体置于容器中，在一氧化二氮气氛下，以12mL/h喷涂绝缘泡沫层基体质量0.3倍的吡咯水溶液，吡咯水溶液中吡咯和纯水的质量比为1:9，在喷涂过程中品置于辐照剂量为5kGy/h的γ射线源中辐照，得绝缘泡沫层基体。其余步骤同实施例3。
对比例5
对比例5与实施例3的区别仅在于步骤(5)的不同，将步骤(5)改为：将粒径为1.2μm的金属镁、聚砜和N-甲基吡咯烷酮按质量比1:0.2:0.5混合，得纺丝液；将绝缘泡沫层基体置于平板上，静电纺丝至膜层厚度为0.2mm，以4℃/min升温至630℃，保温1.5h后，以25mL/min通入氢气-氮气混合气体，氢气-氮气混合气体中氢气和氮气的体积比为1:1，然后以3℃/min升温至1130℃，保温2.5h后，在氢气气氛下以4℃/min冷却至室温，得金属镁纤维膜基体；所述静电纺丝的喷丝头直径为4mm，流速为7mL/min，接收距离为12cm，纺丝温度为26℃，空气湿度为40％。其余步骤同实施例3。
对比例6
对比例6与实施例3的区别仅在于步骤(6)的不同，将步骤(6)改为：将金属镁纤维膜基体置于超音速电弧喷涂设备，以L1铝丝为喷涂丝材，喷涂2min，得铝合金电缆；所述超音速电弧喷涂设备的空气、燃气压力分别为0.5MPa，喷涂距离为130mm，喷枪行走速度11cm/s，工作电压为29V，工作电流为107A。其余步骤同实施例3。
效果例
下表1给出了采用本发明实施例1至3与对比例1至6的铝合金电缆的性能分析结果。
表1
拉伸强度(MPa) 断裂伸长率(％) 腐蚀率(％)
实施例1 58.7 125.4 0.004
实施例2 59.2 122.1 0.004
实施例3 61.8 127.3 0.003
对比例1 35.8 61.8 0.009
对比例2 33.2 72.9 0.009
对比例3 32.9 71.6 0.010
对比例4 33.0 63.5 0.008
对比例5 51.9 115.3 11.21
对比例6 52.2 114.8 10.77
从实施例1-3与对比例1-6的拉伸强度和断裂伸长率数据情况可发现，在产品中引入1-(4-氨基-苯基)-丙烷-1,2,3-三醇改性绝缘层，拓宽聚乙烯低温区间，使其在低温环境仍保持活性，从而电缆具有耐寒性；利用挤塑工艺，在改性绝缘层表面引入保温泡沫层，且通过紫外臭氧辅助，使保温泡沫层与改性绝缘层发生化学交联反应，结合紧密，有利于提高电缆的耐寒性；在泡沫孔洞内引入吡咯，并使其聚合，同时施加电场力，令其在电场力的推动下，沿孔洞表面延展，形成簇状纳米颗粒覆盖在泡沫孔洞表面，从而使绝缘泡沫层形成光热转换的三维网状结构，同时在保温作用下，使电缆长期保持一定热量，抵抗低温效应；从实施例1-3与对比例1-6的腐蚀率数据情况可发现，在绝缘泡沫层表面静电纺丝金属纤维膜，并辅以离子束，形成共混层，再利用等离子体加热辅助超音速电弧喷涂，在金属镁纤维膜表面凝结成核，形成多元耐腐蚀金属保护膜，使电缆具有耐腐蚀效果，同时填补金属纤维膜孔隙，提高保护膜的致密程度，有效隔绝腐蚀介质渗入，提高电缆的耐蚀性。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (8)

1.一种铝合金电缆的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：
（1）导线的制备：将铝合金加热至300~450℃，保温50~60min后，置于550~600℃的铝合金连轧机组，轧制成直径为102~117mm的铝合金杆；再将铝合金杆加热至400~450℃，保温3~6h，以25~30m/min拉丝，制得直径为0.8~1.7mm的铝合金单丝；取8~22根铝合金单丝绞合制得铝合金导线；
（2）改性处理：利用卧式绕包机对铝合金导线进行聚乙烯绕包，绕包角度为15~30°，得绝缘层基体；将绝缘层基体置于功率为100~300W的微波等离子体射流装置，以100~150mL/min通入二氧化碳，处理1~3min后，喷涂绝缘层基体质量2~5倍的1-(4-氨基-苯基)-丙烷-1,2,3-三醇溶液，加热至50~60℃，于25~35kHz超声反应1~4h，得改性绝缘层基体；
（3）挤塑发泡处理：将改性绝缘层基体置于转速为140~150r/min的挤出机，机头压力为6.8~7.2MPa，以10~15kg/h投入发泡物料，发泡物料中聚苯乙烯、偶氮二甲酰胺和碳酸钙的质量比为179:20:1，并在挤出机末端连接紫外照射装置，紫外照射装置采用低压汞灯为光源，并以10~30mL/min通入臭氧，制得绝缘泡沫层前体；所述挤出机的挤出温度为145、200、200℃；
（4）辐照加热处理：将绝缘泡沫层前体置于容器中，容器连接400~800V、50Hz的交变电场，在一氧化二氮气氛下，以10~15mL/h喷涂绝缘泡沫层基体质量0.2~0.5倍的吡咯水溶液，在喷涂过程中置于γ射线源中辐照，得绝缘泡沫层基体；
（5）第一次制膜：将粒径为1~1.5μm的金属镁、聚砜和N-甲基吡咯烷酮按质量比1:0.1:0.4~1:0.3:0.6混合，得纺丝液；将绝缘泡沫层基体置于600~700V、100~200mA的离子源设备中，静电纺丝至膜层厚度为0.1~0.3mm，以3~5℃/min升温至600~650℃，保温1~2h 后，以20~30mL/min通入氢气-氮气混合气体，氢气-氮气混合气体中氢气和氮气的体积比为1:1，然后以2~4℃/min升温至1100~1200℃，保温2~3h后，在氢气气氛下以3~5℃/min冷却至室温，得金属镁纤维膜基体；
（6）第二次制膜：将金属镁纤维膜基体置于超音速电弧喷涂设备，以L1铝丝为喷涂丝材，距离喷枪40~60mm放置100~300W的氧等离子体设备，喷涂2~6min，得铝合金电缆。
2.根据权利要求1所述的一种铝合金电缆的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述铝合金包括以下质量百分比的元素：硅0.1%，铁0.55%，铜0.27%，镁0.05%，锌0.05%，硼0.04%，其他杂质0.12%，余量为铝。
3.根据权利要求1所述的一种铝合金电缆的制备方法，其特征在于，步骤（2）所述1-(4-氨基-苯基)-丙烷-1,2,3-三醇溶液为1-(4-氨基-苯基)-丙烷-1,2,3-三醇、甲醇、甲酸甲酯、金属钠按质量比1:7:0.3:0.002~1:11:0.5:0.002搅拌均匀而制得。
4.根据权利要求1所述的一种铝合金电缆的制备方法，其特征在于，步骤（4）所述吡咯水溶液为吡咯和纯水按质量比1:6~1:11混合；所述γ射线源的辐照剂量为4~5kGy/h。
5.根据权利要求1所述的一种铝合金电缆的制备方法，其特征在于，步骤（5）所述静电纺丝的喷丝头直径为3~5mm，流速为6~9mL/min，接收距离为10~15cm，纺丝温度为23~28℃，空气湿度为38~42%。
6.根据权利要求1所述的一种铝合金电缆的制备方法，其特征在于，步骤（6）所述超音速电弧喷涂设备的空气、燃气压力分别为0.4~0.6MPa，喷涂距离为100~150mm，喷枪行走速度10~12cm/s，工作电压为28~31V，工作电流为105~110A。
7.根据权利要求1所述的一种铝合金电缆的制备方法，其特征在于，所述铝合金电缆的制备方法制备得到的铝合金电缆，从内至外依次为铝合金导线、绝缘泡沫层、金属保护膜；所述绝缘泡沫层由以下方法制得，先对铝合金导线进行绕包，形成聚乙烯绝缘层，然后对绝缘层依次进行改性处理、挤塑发泡处理、辐照加热处理；所述改性处理：先利用二氧化碳微波等离子体对绝缘层进行预处理，再与1-(4-氨基-苯基)-丙烷-1,2,3-三醇反应；所述挤塑发泡处理：利用紫外辅助挤塑工艺，并在臭氧环境下，在改性后的绝缘层表面制备聚苯乙烯泡沫层；所述辐照加热处理：在喷涂吡咯单体水溶液的过程中，利用交变电场辅助辐照加热泡沫层，形成聚吡咯交联网状结构。
8.根据权利要求7所述的一种铝合金电缆的制备方法，其特征在于，所述金属保护膜通过两次制膜工艺制得；第一次制膜工艺：在泡沫层表面，利用离子束辅助静电纺丝，制备金属镁纤维膜；第二次制膜工艺：利用超音速电弧喷涂，并辅以等离子体加热，在金属镁纤维膜表面凝结氧化铝，制得金属保护膜。
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