一種耐紫外老化的鋼帶鎧裝鋁合金電力電纜的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種耐紫外老化的鋼帶鎧裝鋁合金電力電纜，包括由鋁合金導(dǎo)體和絕緣層構(gòu)成的絕緣線芯、填充物、PTFE繞包層、鋼帶鎧裝層及PVC護(hù)套，按重量份計(jì)，所述PVC護(hù)套由以下組分混合制成：PVC樹脂100份，三元乙丙橡膠15?20份，耐熱增強(qiáng)劑10?15份，聚異丁烯5?10份，煅燒陶土20?30份，硬脂酸1?3份，石蠟油10?15份，熱穩(wěn)定劑1?2份，光穩(wěn)定劑1?3份，抗氧劑1?2份，增韌劑5?8份。本發(fā)明在戶外具有優(yōu)異的抗紫外老化性能，使用壽命長。
【專利說明】
一種耐紫外老化的鋼帶鎧裝鋁合金電力電纜
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種鋁合金電力電纜，特別涉及一種耐紫外老化的鋼帶鎧裝鋁合金電力電纜。
【背景技術(shù)】
[0002]目前的電線電纜行業(yè)中主導(dǎo)產(chǎn)品是銅芯電纜，這種電纜原料價(jià)格高，資源短缺，并且銅合金還有一些缺陷，比如造價(jià)較高、機(jī)械性能較差等。而鋁礦資源和稀土資源相對較為豐富，為了緩解銅資源的緊張局面，利用鋁合金等材料制作高性能的電纜可以作為一種很好的解決方案。鋁合金的導(dǎo)電率是最常用基準(zhǔn)材料銅IACS的61.8%，載流量是銅的79%，優(yōu)于純鋁標(biāo)準(zhǔn)。在同樣體積下，鋁合金的實(shí)際重量大約是銅的三分之一，因此，相同載流量時(shí)鋁合金電纜的重量大約是銅纜的一半。采用鋁合金電纜取代銅纜，可以減輕電纜重量，降低安裝成本，減少設(shè)備和電纜的磨損，使安裝工作更輕松。鋁合金電力電纜所具備的良好的機(jī)械性能和電性能，使得它可以廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域，如普通民宅、高層建筑、電梯、大小型超市商場、地鐵、機(jī)場、車站、醫(yī)院、銀行、寫字樓、賓館酒店、郵政電信大樓、展覽館、圖書館、博物館、古代建筑、學(xué)校、電力大樓、公共娛樂場所、隧道、地下建筑、倉庫等，還可以用于冶金、鋼鐵、焦炭、煤礦、電廠、輸變電站、造船、石油、化工、醫(yī)藥、核電站、航空航天、軍事、造紙等行業(yè)，以及家電、汽車、公共交通設(shè)施等等。
[0003]戶外環(huán)境使用的鋁合金電力電纜，面臨著長期紫外輻射和高溫的共同侵蝕，導(dǎo)致電纜表面開裂變形，嚴(yán)重影響著鋁合金電力電纜的使用壽命。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種耐紫外老化的鋼帶鎧裝鋁合金電力電纜，在戶外具有優(yōu)異的抗紫外老化性能，使用壽命長。
[0005]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
[0006]—種耐紫外老化的鋼帶鎧裝鋁合金電力電纜，包括由鋁合金導(dǎo)體和絕緣層(交聯(lián)聚乙烯)構(gòu)成的絕緣線芯、填充物(玻璃纖維線繩)、PTFE繞包層、鋼帶鎧裝層及PVC護(hù)套，按重量份計(jì)，所述PVC護(hù)套由以下組分混合制成:PVC樹脂100份，三元乙丙橡膠15-20份，耐熱增強(qiáng)劑10-15份，聚異丁烯5-10份，煅燒陶土 20-30份，硬脂酸1_3份，石蠟油10-15份，熱穩(wěn)定劑1-2份，光穩(wěn)定劑1-3份，抗氧劑1-2份，增韌劑5-8份。
[0007]作為優(yōu)選，所述耐熱增強(qiáng)劑為納米沸石粉與凹凸棒土的混合物經(jīng)改性處理后而得，其中納米沸石粉與凹凸棒土質(zhì)量比為0.3-0.5:1。
[0008]本發(fā)明在材料中特別添加耐熱增強(qiáng)劑，納米沸石粉主要起到耐熱作用，凹凸棒土對材料體系有明顯增強(qiáng)和增韌作用，本發(fā)明將納米沸石粉與凹凸棒土配合，協(xié)同發(fā)揮作用，并進(jìn)行特定的改性處理，使得耐熱增強(qiáng)劑對材料的耐熱及增強(qiáng)、增韌作用明顯提升，從而大大提升了產(chǎn)品的使用壽命。
[0009]煅燒陶土為補(bǔ)強(qiáng)材料，三元乙丙橡膠、聚異丁烯提供耐熱抗老化性能。作為優(yōu)選，所述耐熱增強(qiáng)劑的具體制備步驟如下:
[0010](I)將凹凸棒土在420-440°C下煅燒100-120min，冷卻后，粉碎，過篩得凹凸棒粉；[0011 ] (2)將凹凸棒粉與納米沸石粉混勻后得混合物；
[0012](3)將混合物與質(zhì)量濃度10-15%的二甲基亞砜溶液中，攪拌混合均勻得混合物分散液；
[0013](4)向混合物分散液中加入酸溶液攪拌混勻后，超聲處理15-25min，過濾，分別用水和無水乙醇洗滌，然后在75-85°C下真空干燥2-4h得初級改性物；
[0014](5)將質(zhì)量濃度為35-45%的鈦酸酯偶聯(lián)劑無水乙醇溶液與初級改性物混合25-35min，然后再加入質(zhì)量濃度為40-50%硅烷偶聯(lián)劑KH570的無水乙醇溶液混合35-45min，然后80-90°C下真空干燥30-60min，粉碎后得耐熱增強(qiáng)劑。
[0015]通過將混合物加入二甲基亞砜溶液中，能夠使得混合物分散均勻，這樣利于后續(xù)的酸溶液氧化改性。酸溶液能夠使得沸石粉、凹凸棒土親水性降低，親油性增加，從而提高沸石粉、凹凸棒土與PVC樹脂的結(jié)合力。初級改性物由于顆粒較細(xì)，容易團(tuán)聚，這樣不利于后續(xù)加工，且對復(fù)合材料的性能有較大影響。發(fā)明人通過長期的實(shí)驗(yàn)研究后發(fā)現(xiàn)，先通過使用鈦酸酯偶聯(lián)劑對初級改性物進(jìn)行第一次表面處理，后再通過添加硅烷偶聯(lián)劑對處理過的初級改性物進(jìn)行第二次表面處理，這樣能有效解決初級改性物團(tuán)聚的問題，使硅烷偶聯(lián)劑有效的包裹初級改性物，進(jìn)一步的防止了初級改性物的團(tuán)聚，為與PVC樹脂的混合做好了有效的鋪墊作用，由于偶聯(lián)劑的處理，初級改性物與PVC樹脂混合的更均勻，結(jié)合強(qiáng)度更好，形成的復(fù)合材料成分均勻，力學(xué)性能佳。鈦酸酯偶聯(lián)劑、硅烷偶聯(lián)劑均配成無水乙醇溶液的形式添加，這樣與初級改性物的混合均勻性好，起效好。
[0016]作為優(yōu)選，步驟(3)中質(zhì)量濃度10-15 %的二甲基亞砜溶液用量為每克混合物使用10-15mLo
[0017]作為優(yōu)選，步驟(4)中所述酸溶液為質(zhì)量濃度為5-10%的硝酸溶液與質(zhì)量濃度為10-15%的乙酸溶液按照1: 3-5體積比的混合物。本發(fā)明的特定酸溶液是針對凹凸棒土、沸石粉的改性設(shè)計(jì)的，能夠使得沸石粉、凹凸棒土親水性降低，親油性增加，從而提高沸石粉、凹凸棒土與氯化丁基橡膠的結(jié)合力。
[0018]作為優(yōu)選，步驟(5)中鈦酸酯偶聯(lián)劑的用量為初級改性物重量的0.3-0.5%，娃烷偶聯(lián)劑KH570的用量為初級改性物重量的1-1.5%。
[0019]作為優(yōu)選，所述熱穩(wěn)定劑選自二甲基氯化錫、二月桂酸二丁基錫、甲基硫醇錫、馬來酸二丁基錫中的一種或幾種。
[°02°] 作為優(yōu)選，所述光穩(wěn)定劑選自受阻胺類光穩(wěn)定劑Tinuvin 622、Tinuvin 770、chimassorb 944中的一種或幾種。
[0021]作為優(yōu)選，所述抗氧劑選自抗氧劑1010、抗氧劑1076、抗氧劑168中的一種或幾種。
[0022]作為優(yōu)選，所述增韌劑為改性竹纖維，改性竹纖維制備方法為:將竹纖維加水調(diào)節(jié)含水量至65-70%，再在竹纖維上噴灑均勻噴灑EM菌液，EM菌液用量為竹纖維重量的3-5%，建堆發(fā)酵，在溫度25-28°C的環(huán)境溫度下，發(fā)酵3-5天，發(fā)酵后的竹纖維放75-85°C下干燥至水分含量在3%以下。采用EM發(fā)酵竹纖維，能減少竹纖維中纖維素游離羥基數(shù)量，增強(qiáng)同PVC樹脂的結(jié)合強(qiáng)度。
[0023]本發(fā)明的有益效果是:在戶外具有優(yōu)異的抗紫外老化性能，使用壽命長，護(hù)套材料的機(jī)械性能良好。
【附圖說明】
[0024]圖1是本發(fā)明一種結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖中:1、鋁合金導(dǎo)體，2、絕緣層，3、填充物，4、PTFE繞包層，5、鋼帶鎧裝層，6、PVC護(hù)套。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面通過具體實(shí)施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的具體說明。
[0027]本發(fā)明中，若非特指，所采用的原料和設(shè)備等均可從市場購得或是本領(lǐng)域常用的。下述實(shí)施例中的方法，如無特別說明，均為本領(lǐng)域的常規(guī)方法。
[0028]實(shí)施例1:
[0029]如圖1所示的一種耐紫外老化的鋼帶鎧裝鋁合金電力電纜，包括由鋁合金導(dǎo)體I和絕緣層2構(gòu)成的絕緣線芯、填充物3、PTFE繞包層4、鋼帶鎧裝層5及PVC護(hù)套6，按重量份計(jì)，所述PVC護(hù)套由以下組分混合制成:PVC樹脂100份，三元乙丙橡膠15份，耐熱增強(qiáng)劑1份，聚異丁烯5份，煅燒陶土 20份，硬脂酸I份，石蠟油10份，熱穩(wěn)定劑(二甲基氯化錫)1份，光穩(wěn)定劑(Tinuvin 622) I份，抗氧劑(抗氧劑11、抗氧劑1076、抗氧劑168) I份，增韌劑5份。
[0030]所述耐熱增強(qiáng)劑為納米沸石粉與凹凸棒土的混合物經(jīng)改性處理后而得，其中納米沸石粉與凹凸棒土質(zhì)量比為0.3:1。耐熱增強(qiáng)劑的具體制備步驟如下:
[0031](I)將凹凸棒土在420 °C下煅燒120min，冷卻后，粉碎，過篩得凹凸棒粉。
[0032](2)將凹凸棒粉與納米沸石粉混勻后得混合物。
[0033](3)將混合物與質(zhì)量濃度10%的二甲基亞砜溶液中，攪拌混合均勻得混合物分散液;質(zhì)量濃度1 %的二甲基亞砜溶液用量為每克混合物使用15mL。
[0034](4)向混合物分散液中加入酸溶液攪拌混勻后，超聲處理15min，過濾，分別用水和無水乙醇洗滌，然后在75°C下真空干燥4h得初級改性物;所述酸溶液為質(zhì)量濃度為5%的硝酸溶液與質(zhì)量濃度為15%的乙酸溶液按照1:3體積比的混合物。
[0035](5)將質(zhì)量濃度為35%的鈦酸酯偶聯(lián)劑無水乙醇溶液與初級改性物混合25min，然后再加入質(zhì)量濃度為40%硅烷偶聯(lián)劑KH570的無水乙醇溶液混合35min，然后80°C下真空干燥60min，粉碎后得耐熱增強(qiáng)劑。鈦酸酯偶聯(lián)劑的用量為初級改性物重量的0.3%，硅烷偶聯(lián)劑KH570的用量為初級改性物重量的I %。
[0036]所述增韌劑為改性竹纖維，改性竹纖維制備方法為:將竹纖維加水調(diào)節(jié)含水量至65%，再在竹纖維上噴灑均勻噴灑EM菌液(市售)，EM菌液用量為竹纖維重量的3%，建堆發(fā)酵，在溫度25 °C的環(huán)境溫度下，發(fā)酵5天，發(fā)酵后的竹纖維放75 °C下干燥至水分含量在3 %以下。
[0037]實(shí)施例2:
[0038]如圖1所示的一種耐紫外老化的鋼帶鎧裝鋁合金電力電纜，包括由鋁合金導(dǎo)體I和絕緣層2構(gòu)成的絕緣線芯、填充物3、PTFE繞包層4、鋼帶鎧裝層5及PVC護(hù)套6，按重量份計(jì)，所述PVC護(hù)套由以下組分混合制成:PVC樹脂100份，三元乙丙橡膠20份，耐熱增強(qiáng)劑15份，聚異丁烯10份，煅燒陶土 30份，硬脂酸3份，石蠟油15份，熱穩(wěn)定劑(甲基硫醇錫)2份，光穩(wěn)定劑(Tinuvin 770) 3份，抗氧劑(抗氧劑1076) 2份，增韌劑8份。
[0039]所述耐熱增強(qiáng)劑為納米沸石粉與凹凸棒土的混合物經(jīng)改性處理后而得，其中納米沸石粉與凹凸棒土質(zhì)量比為0.5:1。耐熱增強(qiáng)劑的具體制備步驟如下:
[0040](I)將凹凸棒土在440 °C下煅燒10min，冷卻后，粉碎，過篩得凹凸棒粉。
[0041 ] (2)將凹凸棒粉與納米沸石粉混勻后得混合物。
[0042](3)將混合物與質(zhì)量濃度15 %的二甲基亞砜溶液中，攪拌混合均勻得混合物分散液;質(zhì)量濃度15 %的二甲基亞砜溶液用量為每克混合物使用I OmL。
[0043](4)向混合物分散液中加入酸溶液攪拌混勻后，超聲處理25min，過濾，分別用水和無水乙醇洗滌，然后在85°C下真空干燥2h得初級改性物;所述酸溶液為質(zhì)量濃度為10%的硝酸溶液與質(zhì)量濃度為10%的乙酸溶液按照1:5體積比的混合物。
[0044](5)將質(zhì)量濃度為45%的鈦酸酯偶聯(lián)劑無水乙醇溶液與初級改性物混合35min，然后再加入質(zhì)量濃度為50%硅烷偶聯(lián)劑KH570的無水乙醇溶液混合45min，然后90°C下真空干燥30min，粉碎后得耐熱增強(qiáng)劑。鈦酸酯偶聯(lián)劑的用量為初級改性物重量的0.5%，硅烷偶聯(lián)劑KH570的用量為初級改性物重量的1.5%。
[0045]所述增韌劑為改性竹纖維，改性竹纖維制備方法為:將竹纖維加水調(diào)節(jié)含水量至70%，再在竹纖維上噴灑均勻噴灑EM菌液(市售)，EM菌液用量為竹纖維重量的5%，建堆發(fā)酵，在溫度28°C的環(huán)境溫度下，發(fā)酵3天，發(fā)酵后的竹纖維放85 °C下干燥至水分含量在3 %以下。
[0046]實(shí)施例3:
[0047]如圖1所示的一種耐紫外老化的鋼帶鎧裝鋁合金電力電纜，包括由鋁合金導(dǎo)體I和絕緣層2構(gòu)成的絕緣線芯、填充物3、PTFE繞包層4、鋼帶鎧裝層5及PVC護(hù)套6，按重量份計(jì)，所述PVC護(hù)套由以下組分混合制成:PVC樹脂100份，三元乙丙橡膠18份，耐熱增強(qiáng)劑12份，聚異丁烯8份，煅燒陶土 25份，硬脂酸2份，石蠟油12份，熱穩(wěn)定劑(馬來酸二丁基錫)1-2份，光穩(wěn)定劑(Tinuvin 770) 1_3份，抗氧劑(抗氧劑168) 1.5份，增韌劑7份。
[0048]所述耐熱增強(qiáng)劑為納米沸石粉與凹凸棒土的混合物經(jīng)改性處理后而得，其中納米沸石粉與凹凸棒土質(zhì)量比為0.4:1。耐熱增強(qiáng)劑的具體制備步驟如下:
[0049](I)將凹凸棒土在430 °C下煅燒I 1min，冷卻后，粉碎，過篩得凹凸棒粉。
[0050](2)將凹凸棒粉與納米沸石粉混勻后得混合物。
[0051 ] (3)將混合物與質(zhì)量濃度12%的二甲基亞砜溶液中，攪拌混合均勻得混合物分散液;質(zhì)量濃度12 %的二甲基亞砜溶液用量為每克混合物使用12mL。
[0052](4)向混合物分散液中加入酸溶液攪拌混勻后，超聲處理20min，過濾，分別用水和無水乙醇洗滌，然后在80°C下真空干燥3h得初級改性物;所述酸溶液為質(zhì)量濃度為7 %的硝酸溶液與質(zhì)量濃度為12%的乙酸溶液按照1:4體積比的混合物。
[0053](5)將質(zhì)量濃度為40%的鈦酸酯偶聯(lián)劑無水乙醇溶液與初級改性物混合30min，然后再加入質(zhì)量濃度為45%硅烷偶聯(lián)劑KH570的無水乙醇溶液混合40min，然后85°C下真空干燥40min，粉碎后得耐熱增強(qiáng)劑。鈦酸酯偶聯(lián)劑的用量為初級改性物重量的0.4%，硅烷偶聯(lián)劑KH570的用量為初級改性物重量的1.2%。
[0054]所述增韌劑為改性竹纖維，改性竹纖維制備方法為:將竹纖維加水調(diào)節(jié)含水量至65%，再在竹纖維上噴灑均勻噴灑EM菌液(市售)，EM菌液用量為竹纖維重量的4%，建堆發(fā)酵，在溫度27°C的環(huán)境溫度下，發(fā)酵4天，發(fā)酵后的竹纖維放80°C下干燥至水分含量在3%以下。
[0055]本發(fā)明的PVC護(hù)套材料在0.45ff/m2，340nm紫外光老化6000小時(shí)后斷裂伸長率保持率>70%。本發(fā)明的PVC護(hù)套材料的拉伸強(qiáng)度>25MPa，斷裂伸長率>350%，經(jīng)136°CX168h熱空氣老化后，拉伸強(qiáng)度保持率>97%，斷裂伸長率保持率>97%。經(jīng)1000小時(shí)的人工氣候老化試驗(yàn)后，拉伸強(qiáng)度變化率為25 ± I %，斷裂伸長率變化率為27 ± I %。
[0056]以上所述的實(shí)施例只是本發(fā)明的一種較佳的方案，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，在不超出權(quán)利要求所記載的技術(shù)方案的前提下還有其它的變體及改型。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種耐紫外老化的鋼帶鎧裝鋁合金電力電纜，包括由鋁合金導(dǎo)體和絕緣層構(gòu)成的絕緣線芯、填充物、PTFE繞包層、鋼帶鎧裝層及PVC護(hù)套，其特征在于，按重量份計(jì)，所述PVC護(hù)套由以下組分混合制成:PVC樹脂100份，三元乙丙橡膠15-20份，耐熱增強(qiáng)劑10-15份，聚異丁烯5-10份，煅燒陶土 20-30份，硬脂酸1-3份，石蠟油10-15份，熱穩(wěn)定劑1_2份，光穩(wěn)定劑1_3份，抗氧劑1-2份，增韌劑5-8份。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耐紫外老化的鋼帶鎧裝鋁合金電力電纜，其特征在于:所述耐熱增強(qiáng)劑為納米沸石粉與凹凸棒土的混合物經(jīng)改性處理后而得，其中納米沸石粉與凹凸棒土質(zhì)量比為0.3-0.5:1。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種耐紫外老化的鋼帶鎧裝鋁合金電力電纜，其特征在于:所述耐熱增強(qiáng)劑的具體制備步驟如下: (1)將凹凸棒土在420-4400C下煅燒100-120min，冷卻后，粉碎，過篩得凹凸棒粉； (2)將凹凸棒粉與納米沸石粉混勻后得混合物； (3)將混合物與質(zhì)量濃度10-15%的二甲基亞砜溶液中，攪拌混合均勻得混合物分散液； (4)向混合物分散液中加入酸溶液攪拌混勾后，超聲處理15-25min，過濾，分別用水和無水乙醇洗滌，然后在75-85°C下真空干燥2-4h得初級改性物； (5)將質(zhì)量濃度為35-45%的鈦酸酯偶聯(lián)劑無水乙醇溶液與初級改性物混合25-35min，然后再加入質(zhì)量濃度為40-50%硅烷偶聯(lián)劑KH570的無水乙醇溶液混合35-45min，然后80-90°C下真空干燥30-60min，粉碎后得耐熱增強(qiáng)劑。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種耐紫外老化的鋼帶鎧裝鋁合金電力電纜，其特征在于:步驟⑶中質(zhì)量濃度10-15 %的二甲基亞砜溶液用量為每克混合物使用10-15mL。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種耐紫外老化的鋼帶鎧裝鋁合金電力電纜，其特征在于:步驟(4)中所述酸溶液為質(zhì)量濃度為5-10%的硝酸溶液與質(zhì)量濃度為10-15%的乙酸溶液按照1:3-5體積比的混合物。6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種耐紫外老化的鋼帶鎧裝鋁合金電力電纜，其特征在于:步驟(5)中鈦酸酯偶聯(lián)劑的用量為初級改性物重量的0.3-0.5%，硅烷偶聯(lián)劑KH570的用量為初級改性物重量的1-1.5%。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耐紫外老化的鋼帶鎧裝鋁合金電力電纜，其特征在于:所述熱穩(wěn)定劑選自二甲基氯化錫、二月桂酸二丁基錫、甲基硫醇錫、馬來酸二丁基錫中的一種或幾種。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耐紫外老化的鋼帶鎧裝鋁合金電力電纜，其特征在于:所述光穩(wěn)定劑選自受阻胺類光穩(wěn)定劑Tinuvin 622、Tinuvin 770、chimassorb 944中的一種或幾種。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耐紫外老化的鋼帶鎧裝鋁合金電力電纜，其特征在于:所述抗氧劑選自抗氧劑1010、抗氧劑1076、抗氧劑168中的一種或幾種。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耐紫外老化的鋼帶鎧裝鋁合金電力電纜，其特征在于:所述增韌劑為改性竹纖維，改性竹纖維制備方法為:將竹纖維加水調(diào)節(jié)含水量至65-70%，再在竹纖維上噴灑均勻噴灑EM菌液，EM菌液用量為竹纖維重量的3-5%，建堆發(fā)酵，在溫度25-28°C的環(huán)境溫度下，發(fā)酵3-5天，發(fā)酵后的竹纖維放75-85°C下干燥至水分含量在3%以 bo I
【文檔編號】H01B7/22GK105885303SQ201610493169
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年6月24日
【發(fā)明人】張文春, 張文楊, 張?jiān)澜? 張濤
【申請人】浙江英美達(dá)電纜科技有限公司