一种耐磨中压电力电缆的制作方法

    技术2025-12-16  3


    本发明属于电力电缆制备,具体涉及一种耐磨中压电力电缆。


    背景技术:

    1、中压电力电缆是连接输电设备的关键部件,被广泛用于城市建设、工业生产、能源输送等多个领域。在城市建设中,中压电力电缆可用于建筑、道路等基础设施的供电系统,确保城市的正常运转。在工业生产中,中压电力电缆可以为各种设备和机器输送电力,从而保障工业生产的正常进行。在能源领域,中压电力电缆被用于连接发电厂和配电系统,从而将发电厂产生的电力输送至各个用电单位,为清洁能源输送提供了重要支持。

    2、为了满足不同领域对电力输送的需求,人们对中压电力电缆不断进行技术创新和改进,以确保其稳定可靠、高效节能。其中,耐磨性就是中压电力电缆的一项重要考察指标,耐磨性差会导致电力电缆容易被磨损破坏,安全性完全无法保证。

    3、目前市面上最常见的电力电缆是以聚氯乙烯为基材,基本能够满足绝缘和护套的需求,但是,传统的聚氯乙烯电力电缆适用于中低压通信类电缆等一般用途,耐磨性无法满足长期使用需求。

    4、聚氨酯类热塑性弹性体具有优异的耐磨性能,被广泛应用于电力电缆的制备,但是聚氨酯属易燃聚合物,燃烧时会释放出剧毒烟气,阻燃性差是聚氨酯材料最致命的缺陷。人们为了提高阻燃性往往会添加大量的阻燃剂,但阻燃剂的大量添加往往会带来相容性问题,导致电力电缆的力学性能大幅度下降。

    5、专利cn114974719b公开了一种中压阻燃电力电缆及其制造方法,包括缆芯、及由内向外依次包覆的包带层、隔温层、外屏蔽层和外护层;所述缆芯由导电线芯、绝缘层和内屏蔽层组成;所述缆芯与包带层之间设有填充层,所述填充层放置有信号线;其特征在于,所述内屏蔽层或/和外屏蔽层设有容纳球头或/和容纳球头腔,所述内屏蔽层或/和外屏蔽层为非磁性铜带材料,所述容纳球头设有通孔,所述容纳球头腔内部为一个空洞的腔隙;所述容纳球头或/和容纳球头腔的排列为错峰排布,所述错峰排布的方式包括所述容纳球头或/和容纳球头腔的斜度呈30度-60度,且所述容纳球头或/和容纳球头腔交错排列;所述容纳球头或/和容纳球头腔及其通孔设有屏蔽膜,所述屏蔽膜是屏蔽液烘干后形成。该专利技术将信号电缆集成于电力传输用电缆内,敷设时占用空间小,且避免了分类敷设过程中造成外力损伤的可能性,敷设方便成本低,后期维护方便。但是,其核心技术容纳头的加工过程复杂,增大了生产成本。


    技术实现思路

    1、针对现有技术存在的不足,本发明的目的在于提供一种耐磨中压电力电缆。

    2、为了实现上述目的,本发明采用如下技术方案:

    3、一种耐磨中压电力电缆,其主体为导电缆芯,在导电缆芯的表面包覆外护套,所述外护套是由以下重量份的组分混合制成的:聚氨基甲酸酯8~10份,氢化丁腈橡胶4~6份,乙烯-醋酸乙烯共聚物3~5份,氯化马来酸酐接枝聚丙烯3~5份,钇锆纳米粉0.2~0.3份,纳米碳化硅0.3~0.5份,纳米氮化钛0.3~0.5份,氧化石墨烯1~1.2份。

    4、优选的,所述导电缆芯是由多个线芯沿圆周方向紧靠绞合而成,所述线芯的材质为铜。

    5、优选的,在导电缆芯与外护套之间还依次设置绝缘层和金属护套,所述绝缘层为交联聚乙烯,所述金属护套为波纹铜护套。

    6、优选的,所述外护套的厚度为0.9~1.2mm。

    7、优选的,以重量份计,所述氯化马来酸酐接枝聚丙烯是通过以下方法制备得到的:先将100份马来酸酐接枝聚丙烯和2~3份偶氮二异丁腈搅拌混匀,加热至85~95℃,通入氯气,保温氯化3~4小时,取出反应物料并球磨粉碎,再次在85~95℃条件下保温氯化4~5小时,取出反应产物,水洗至中性,干燥,即得。

    8、优选的,所述钇锆纳米粉是通过以下方法制备得到的:先将氧氯化锆溶于无水乙醇中,加热至60~70℃,加入氧化钇,自然冷却至25℃,加入质量浓度5%~7%碳酸氢钠溶液和丙烯酸-丙烯酸羟丙酯共聚物t-225,超声分散均匀,转移至反应釜内,在温度200~220℃和压力8~10mpa条件下反应8~10小时,离心取沉淀,洗涤,干燥,即得。

    9、进一步优选的,氧氯化锆与氧化钇的摩尔比为95:5,氧氯化锆、无水乙醇、碳酸氢钠溶液、丙烯酸-丙烯酸羟丙酯共聚物t-225的用量比为35~37g:100~110ml:200~220ml:0.15~0.2g。

    10、前述一种耐磨中压电力电缆的制备方法,具体步骤如下:

    11、(1)先将钇锆纳米粉、纳米碳化硅、纳米氮化钛充分混合,接着在氩气气氛下,进行等离子处理,得到纳米颗粒,继续利用3-氨丙基三乙氧基硅烷对纳米颗粒进行改性处理,得到改性纳米颗粒;

    12、(2)再将氧化石墨烯制成氧化石墨烯水溶液,将改性纳米颗粒与氧化石墨烯水溶液混合,微波处理,得到氧化石墨烯复合材料;

    13、(3)然后将聚氨基甲酸酯、氢化丁腈橡胶、乙烯-醋酸乙烯共聚物、氯化马来酸酐接枝聚丙烯混炼,继续加入氧化石墨烯复合材料,混合均匀出料,双螺杆挤出,得到护套料;

    14、(4)最后将护套料在导电缆芯表面包覆形成外护套,即得。

    15、优选的,步骤(1)中,充分混合的具体方法为:先以200~300r/min的速率机械搅拌80~100分钟,再以300~400w超声振荡30~40分钟。

    16、优选的,步骤(1)中,等离子处理的工艺条件为:运载气体流量为0.8~1m3/h,等离子氩气流量为2~3m3/h,冷却气体流量为3~5m3/h,粉末进料速率为3~5kg/h;所述的运载气体和冷却气体均为氩气。

    17、优选的,步骤(1)中,改性处理的具体方法为:将纳米颗粒超声分散于水中,接着加入 3-氨丙基三乙氧基硅烷,40~50℃搅拌50~70分钟,离心取沉淀,无水乙醇洗涤,干燥即可;其中,纳米颗粒、水、3-氨丙基三乙氧基硅烷的质量比为1:50~60:3~5。

    18、优选的,步骤(2)中,将氧化石墨烯超声分散于其10~12倍重量的水中,即得所述的氧化石墨烯水溶液。

    19、优选的,步骤(2)中,微波处理的工艺条件为:500~700w微波处理,每2分钟停1分钟,微波处理累计时间为20~30分钟。

    20、优选的,步骤(2)中,微波处理完成后烘干得到所述的氧化石墨烯复合材料。

    21、优选的,步骤(3)中,混炼至料温150~155℃时出料。

    22、优选的,步骤(3)中,双螺杆挤出的工艺参数如下:转速300~400r/min,长径比40:1,机头温度为200~220℃。

    23、优选的,步骤(4)中,先在导电缆芯表面采用挤包方式包裹绝缘层,再采用绕包方式包裹金属护套,最后采用挤包方式包裹外护套。

    24、与现有技术相比,本发明具有如下有益效果:

    25、本发明的主体为导电缆芯,在导电缆芯的表面包覆外护套,所述外护套是由聚氨基甲酸酯、氢化丁腈橡胶、乙烯-醋酸乙烯共聚物、氯化马来酸酐接枝聚丙烯、钇锆纳米粉、纳米碳化硅、纳米氮化钛、氧化石墨烯等组分混合制成。本发明通过特殊制备的外护套起到充分的保护作用,使得电力电缆具有优异的耐磨性,大大延长了电力电缆的使用安全性,市场推广前景好。

    26、在制备电力电缆时,先将钇锆纳米粉、纳米碳化硅、纳米氮化钛充分混合,接着在氩气气氛下,进行等离子处理,得到纳米颗粒,继续利用3-氨丙基三乙氧基硅烷对纳米颗粒进行改性处理,得到改性纳米颗粒;再将氧化石墨烯制成氧化石墨烯水溶液,将改性纳米颗粒与氧化石墨烯水溶液混合,微波处理,得到氧化石墨烯复合材料;然后将聚氨基甲酸酯、氢化丁腈橡胶、乙烯-醋酸乙烯共聚物、氯化马来酸酐接枝聚丙烯混炼,继续加入氧化石墨烯复合材料,混合均匀出料,双螺杆挤出,得到护套料;最后将护套料在导电缆芯表面包覆形成外护套,即得。

    27、本发明通过钇锆纳米粉、纳米碳化硅、纳米氮化钛与氧化石墨烯协同作用,改善产品的耐磨性,并且,在聚氨基甲酸酯、氢化丁腈橡胶、乙烯-醋酸乙烯共聚物、氯化马来酸酐接枝聚丙烯混炼而得体系中具有非常好的相容性,保证产品性能。尽管聚丙烯的耐磨性一般,本技术采用氯化马来酸酐接枝聚丙烯,促进与其他高分子组分的充分混合,改善产品性能。

    28、等离子处理可以优化纳米颗粒形态,改善相容性,有利于产品性能的进一步改善。


    技术特征:

    1.一种耐磨中压电力电缆,其主体为导电缆芯,在导电缆芯的表面包覆外护套,其特征在于,所述外护套是由以下重量份的组分混合制成的:聚氨基甲酸酯8~10份,氢化丁腈橡胶4~6份,乙烯-醋酸乙烯共聚物3~5份,氯化马来酸酐接枝聚丙烯3~5份,钇锆纳米粉0.2~0.3份,纳米碳化硅0.3~0.5份,纳米氮化钛0.3~0.5份,氧化石墨烯1~1.2份。

    2.根据权利要求1所述的一种耐磨中压电力电缆,其特征在于,所述导电缆芯是由多个线芯沿圆周方向紧靠绞合而成,所述线芯的材质为铜。

    3.根据权利要求1所述的一种耐磨中压电力电缆,其特征在于,在导电缆芯与外护套之间还依次设置绝缘层和金属护套,所述绝缘层为交联聚乙烯,所述金属护套为波纹铜护套。

    4.根据权利要求1所述的一种耐磨中压电力电缆,其特征在于,所述外护套的厚度为0.9~1.2mm。

    5.根据权利要求1所述的一种耐磨中压电力电缆,其特征在于,以重量份计,所述氯化马来酸酐接枝聚丙烯是通过以下方法制备得到的:先将100份马来酸酐接枝聚丙烯和2~3份偶氮二异丁腈搅拌混匀,加热至85~95℃,通入氯气,保温氯化3~4小时,取出反应物料并球磨粉碎,再次在85~95℃条件下保温氯化4~5小时,取出反应产物,水洗至中性,干燥,即得。

    6.根据权利要求1所述的一种耐磨中压电力电缆,其特征在于,所述钇锆纳米粉是通过以下方法制备得到的:先将氧氯化锆溶于无水乙醇中,加热至60~70℃,加入氧化钇,自然冷却至25℃,加入质量浓度5%~7%碳酸氢钠溶液和丙烯酸-丙烯酸羟丙酯共聚物t-225,超声分散均匀,转移至反应釜内,在温度200~220℃和压力8~10mpa条件下反应8~10小时,离心取沉淀,洗涤,干燥,即得。

    7.权利要求1~6中任一项所述一种耐磨中压电力电缆的制备方法,其特征在于,具体步骤如下:

    8.根据权利要求7所述的制备方法,其特征在于,步骤(1)中,充分混合的具体方法为:先以200~300r/min的速率机械搅拌80~100分钟,再以300~400w超声振荡30~40分钟;

    9.根据权利要求7所述的制备方法,其特征在于,步骤(2)中,将氧化石墨烯超声分散于其10~12倍重量的水中,即得所述的氧化石墨烯水溶液;

    10.根据权利要求7所述的制备方法,其特征在于,步骤(3)中,混炼至料温150~155℃时出料;


    技术总结
    本发明公开了一种耐磨中压电力电缆,其主体为导电缆芯,在导电缆芯的表面包覆外护套,所述外护套是由聚氨基甲酸酯、氢化丁腈橡胶、乙烯‑醋酸乙烯共聚物、氯化马来酸酐接枝聚丙烯、钇锆纳米粉、纳米碳化硅、纳米氮化钛、氧化石墨烯等组分混合制成。本发明通过特殊制备的外护套起到充分的保护作用,使得电力电缆具有优异的耐磨性,大大延长了电力电缆的使用安全性,市场推广前景好。

    技术研发人员:贾素红,赵晓琼
    受保护的技术使用者:正扬电缆集团有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/10/24
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