CN207895872U - 一种含有聚合物包覆和碳纤维加固量子线芯的电信电缆 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种含有聚合物包覆和碳纤维加固量子线芯的电信电缆，包括线缆碳纳米管芯，所述线缆碳纳米管芯外部依次包覆有玻璃纤维层、碳纤维层、包覆绝缘材料和树脂绝缘层。本实用新型有益效果：使用相对较低弹性模量的玻璃纤维与相对较高弹性模量的碳纤维组合，以便结合两者的优点，获得拉伸强度和柔性的平衡，从而满足各种使用场合的不同需求。

Description

一种含有聚合物包覆和碳纤维加固量子线芯的电信电缆

技术领域

本实用新型属于电信电缆技术领域，尤其是涉及一种含有聚合物包覆和碳纤维加固量子线芯的电信电缆。

背景技术

近年来随着我国各项事业的发展，对于电力资源的需求也呈现日趋迫切的趋势，作为电力传输中的重要组成部分，线缆的地位尤其重要，对于线缆的加固和绝缘显得尤为重要。绝缘材料的作用是在电气设备中，把电势不同的带电部分隔离开来，因此绝缘材料应具有较高的绝缘电阻和耐压强度，并能避免发生漏电、击穿等事故。但是现有的绝缘包覆材料，较老旧的材料已经不再适合使用，而新材料多使用聚酰亚胺作为绝缘薄膜，其具有良好的耐热性、介电性、机械性，耐油性、抗老化性、抗辐射性和抗边缘撕裂等特性，并适用于酸性和中性条件，所以常作为H级绝缘材料得到广泛的应用。但是在使用过程中发现以聚酰亚胺作为绝缘材料薄膜缠绕电缆金属芯，并在聚酰亚胺绝缘材料薄膜外层涂上绝缘树脂进行密封后，由于单层聚酰亚胺绝缘材料薄膜表面光滑导致绝缘树脂不能彻底均匀的涂覆在聚酰亚胺绝缘材料薄膜表面，使得部分聚酰亚胺绝缘材料薄膜裸露在外，长时间缠绕后会出现裂缝降低使用寿命，由于外界原因还有可能会导致薄膜被击穿甚至引发火灾。专利CN201584182U中研究了一种使用聚酯纤维无纺布与聚酰亚胺通过聚氨酯胶黏合的包覆材料，聚酯纤维无纺布厚度为0.05-0.1mm，聚氨酯胶黏剂层厚度为0.002-0.005mm，该包覆材料可以使绝缘树脂均匀涂在聚酯纤维无纺布表面，从而达到很好的密封效果。可是对于包覆材料对线缆强度的影响没有考虑，并未说明是否可以增强线缆强度和拉伸性能。

对于线缆的加固，碳纤维的高强度低密度等传统材料所不具备的特点可以在线缆的加固方面得到充分的应用。而碳纤维的价格昂贵，容易产生脆性断裂和高温抗氧化性差等特点，也限制了纯碳纤维的使用，因此，在实际生产过程中，多使用的是碳纤维复合材料。但是传统的碳纤维复合材料加工过程复杂，价格仍然较高。

专利CN02135239.9研究发明了一种铝基混合碳纤维复合材料线芯传输电缆，该电缆的线芯由多根铝或铝合金为基体材料，其上均匀分布着混合碳纤维，纤维所占体积比为50％-60％，该铝基碳纤维复合材料线芯直接置于多层铝线的中心，形成铝基碳纤维复合材料的线芯传输电缆。据称，该线缆导电信号好、重量轻、强度高。但是以铝合金作为基体材料，其与碳纤维的相容性并不好，热膨胀系数也不匹配，所以在实际应用中还存在一定的问题。

普通线芯采用的多为铜或铝及铝合金材料，电力传输过程中损耗较高，而碳纳米管作为一维纳米材料，重量轻，六边形结构连接完美，具有许多异常的力学、电学和化学性能。近些年随着碳纳米管及纳米材料研究的深入其广阔的应用前景也不断地展现出来。碳纳米管，又名巴基管，是一种具有特殊结构(径向尺寸为纳米量级，轴向尺寸为微米量级，管子两端基本上都封口)的一维量子材料。碳纳米管主要由呈六边形排列的碳原子构成数层到数十层的同轴圆管,被认为是最坚硬、最牢固的纤维之一,层与层之间保持固定的距离，约0.34nm，直径一般为2-20nm。碳纳米管电线的重量只有铜线的十分之一，却比铜线牢固30倍、更具柔韧性。碳纳米管电线具有抗腐蚀性，同时比铜线传输更高的电流。另外，相较于铜金属制成的传统电线，碳纳米管电线传输效率更高，温度升高较少。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种含有聚合物包覆和碳纤维加固量子线芯的电信电缆，以解决上述问题的不足之处。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种含有聚合物包覆和碳纤维加固量子线芯的电信电缆，包括线缆碳纳米管芯，所述线缆碳纳米管芯外部依次包覆有玻璃纤维层、碳纤维层、包覆绝缘材料和树脂绝缘层。

进一步的，所述包覆绝缘材料包括聚酰亚胺绝缘层和聚酯纤维无纺布层，所述聚酰亚胺绝缘层和聚酯纤维无纺布层之间通过聚氨酯胶黏剂层连接，所述碳纤维层外层包覆有聚酰亚胺绝缘层，所述聚酯纤维无纺布层外层包覆有树脂绝缘层。

进一步的，所述玻璃纤维层内的玻璃纤维固化在环氧树脂内，且所述玻璃纤维沿轴向均匀分布在环氧树脂内。

进一步的，所述碳纤维层内的碳纤维固化在环氧树脂内，且所述碳纤维沿轴向均匀分布在环氧树脂内。

进一步的，所述玻璃纤维层和碳纤维层内的碳纤维与玻璃纤维的纤维体积率之和为50％-60％，且拉伸强度为1000-3000MPa。

进一步的，所述聚酯纤维无纺布层的厚度为0.03-0.1mm。

进一步的，所述聚氨酯胶黏剂层厚度为0.01-0.05mm。

相对于现有技术，本实用新型所述的电缆具有以下优势：

(1)本实用新型所述的电缆使用相对较低弹性模量的玻璃纤维与相对较高弹性模量的碳纤维组合，以便结合两者的优点，获得拉伸强度和柔性的平衡，从而满足各种使用场合的不同需求。

(2)本实用新型所述的电缆采用热固性环氧树脂材料作为基体材料。环氧树脂材料与碳纤维、玻璃纤维相容性较好，可以获得更优异的复合材料性能；而且可供选择的商业环氧树脂材料种类繁多，可以满足各种各样的实践需求，实现不同的性能。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例所述的电缆结构示意图；

图2为本实用新型实施例所述的包覆绝缘材料结构示意图。

附图标记说明：

1-聚酰亚胺绝缘层；2-聚氨酯胶黏剂层；3-聚酯纤维无纺布层；4-树脂绝缘层；5-线缆碳纳米管芯；6-玻璃纤维层；7-碳纤维层。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

如图1所示，一种含有聚合物包覆和碳纤维加固量子线芯的电信电缆，包括线缆碳纳米管芯5，所述线缆碳纳米管芯5外部依次包覆有玻璃纤维层6、碳纤维层7、包覆绝缘材料和树脂绝缘层4。

如图2所示，所述包覆绝缘材料包括聚酰亚胺绝缘层1和聚酯纤维无纺布层3，所述聚酰亚胺绝缘层1和聚酯纤维无纺布层3之间通过聚氨酯胶黏剂层2连接，所述碳纤维层7外层包覆有聚酰亚胺绝缘层1，所述聚酯纤维无纺布层3外层包覆有树脂绝缘层4。

所述玻璃纤维层6内的玻璃纤维固化在环氧树脂内，且所述玻璃纤维沿轴向均匀分布在环氧树脂内。

所述碳纤维层7内的碳纤维固化在环氧树脂内，且所述碳纤维沿轴向均匀分布在环氧树脂内。

所述玻璃纤维层6和碳纤维层7内的碳纤维与玻璃纤维的纤维体积率之和为50％-60％，且拉伸强度为1000-3000MPa。

所述聚酯纤维无纺布层3的厚度为0.03-0.1mm。

所述聚氨酯胶黏剂层2厚度为0.01-0.05mm。

本实施例的制作过程如下：

首先将一定数量的碳纤维和玻璃纤维固定在线轴上，通过牵引进入预热炉；然后，对碳纤维和玻璃纤维在预热炉中加热烘干水汽；接着通过涂布或浸溃，将环氧树脂组合物(环氧树脂低聚物或聚合物以及固化剂、增韧剂等)通过喷涂均匀分布于纤维表面和纤维之间，接下来进行预固化；之后进行环氧树脂的固化成型，90-150℃下高温加热得到线缆产品；最后对线缆产品进行包覆，得到最终的产品。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种含有聚合物包覆和碳纤维加固量子线芯的电信电缆，其特征在于：包括线缆碳纳米管芯，所述线缆碳纳米管芯外部依次包覆有玻璃纤维层、碳纤维层、包覆绝缘材料和树脂绝缘层。

2.根据权利要求1所述的一种含有聚合物包覆和碳纤维加固量子线芯的电信电缆，其特征在于：所述包覆绝缘材料包括聚酰亚胺绝缘层和聚酯纤维无纺布层，所述聚酰亚胺绝缘层和聚酯纤维无纺布层之间通过聚氨酯胶黏剂层连接，所述碳纤维层外层包覆有聚酰亚胺绝缘层，所述聚酯纤维无纺布层外层包覆有树脂绝缘层。

3.根据权利要求1所述的一种含有聚合物包覆和碳纤维加固量子线芯的电信电缆，其特征在于：所述玻璃纤维层内的玻璃纤维固化在环氧树脂内，且所述玻璃纤维沿轴向均匀分布在环氧树脂内。

4.根据权利要求1所述的一种含有聚合物包覆和碳纤维加固量子线芯的电信电缆，其特征在于：所述碳纤维层内的碳纤维固化在环氧树脂内，且所述碳纤维沿轴向均匀分布在环氧树脂内。

5.根据权利要求1所述的一种含有聚合物包覆和碳纤维加固量子线芯的电信电缆，其特征在于：所述玻璃纤维层和碳纤维层内的碳纤维与玻璃纤维的纤维体积率之和为50％-60％，且拉伸强度为1000-3000MPa。

6.根据权利要求2所述的一种含有聚合物包覆和碳纤维加固量子线芯的电信电缆，其特征在于：所述聚酯纤维无纺布层的厚度为0.03-0.1mm。

7.根据权利要求2所述的一种含有聚合物包覆和碳纤维加固量子线芯的电信电缆，其特征在于：所述聚氨酯胶黏剂层厚度为0.01-0.05mm。