專利名稱：：風(fēng)力發(fā)電用耐低溫、抗開裂橡套軟電纜的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種橡套軟電纜，尤其是風(fēng)力發(fā)電用耐低溫、抗開裂橡套軟電纜。
背景技術(shù)：
：風(fēng)能以其分布廣泛、蘊(yùn)量巨大、可以再生、沒有污染等優(yōu)勢(shì)，而得到日益重視，我國(guó)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)近年保持著高速發(fā)展的態(tài)勢(shì)。然而風(fēng)能分布十分廣泛，加上我國(guó)地域廣闊，風(fēng)級(jí)差別較大，南北氣候差異較大，如北方地區(qū)要求能耐-3(TC及以下極低氣溫；沿海地區(qū)要求具備防鹽霧、防濕熱、防霉菌三防功能；并且在風(fēng)力發(fā)電設(shè)計(jì)中，為避免重大葉輪機(jī)頻繁隨風(fēng)偏轉(zhuǎn)，通常是使葉輪機(jī)隨風(fēng)偏航，連續(xù)扭轉(zhuǎn)三周，才重新回轉(zhuǎn)復(fù)位；以及風(fēng)能電纜是作為連接風(fēng)機(jī)塔桶與地面塔基，垂直使用。上述特定工作環(huán)境，要求風(fēng)能電纜絕緣及護(hù)套橡皮有極好的耐低溫性能，即在-40'C環(huán)境中耐彎曲扭轉(zhuǎn)不開裂，以及電纜具備很好的耐扭性和耐水性，以及沿海使用耐腐蝕等特征。然而，現(xiàn)有三元乙丙絕緣及氯化聚乙烯護(hù)套軟電纜，絕緣基本組成為三元乙丙100份，補(bǔ)強(qiáng)劑10-20份，交聯(lián)劑3-5份，交聯(lián)助劑3-5份，增塑劑10-20份，活化劑3-5份，填充劑75-90份；護(hù)套基本組成為氯化聚^烯100份，補(bǔ)強(qiáng)劑20-30份，交聯(lián)劑3-5份，交聯(lián)助劑3-5份，增塑劑10-20份，穩(wěn)定劑5-10份，填充劑60-90份。耐低溫性不夠，最大只能達(dá)到-20°C，并且在低溫環(huán)境極易發(fā)生開裂損壞；此外其耐扭性能也不能滿足上述要求。因此仍有值得改進(jìn)的地方。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明目的在于克服上述己有技術(shù)的不足，提供一種耐環(huán)境性好，最低可以在-40。C環(huán)境工作，絕緣及護(hù)套不開裂，耐扭轉(zhuǎn)性強(qiáng)，耐水性好的風(fēng)力發(fā)電用耐低溫、抗開裂橡套軟電纜。本發(fā)明目的實(shí)現(xiàn)，主要是通過對(duì)橡膠絕緣及護(hù)套材料，以及導(dǎo)體絞合節(jié)距改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)上述目的。改進(jìn)方法一是在橡膠絕緣及護(hù)套配比料中(以下統(tǒng)稱橡膠材料)，采用耐低溫增塑劑，以及增加松焦油和/或汽缸油和偶聯(lián)劑，從而使橡膠材料具備優(yōu)良的耐低溫性能(抗開裂性和低溫下抗彎曲性)；二是導(dǎo)體絞合及成纜采用低于常規(guī)的小節(jié)距，提高電纜導(dǎo)體的耐扭性能。具體說，本發(fā)明風(fēng)力發(fā)電用耐低溫、抗開裂橡套軟電纜，包括絞合軟導(dǎo)體，和以三元乙丙為基料的橡膠絕緣，以氯化聚乙烯橡膠為基料的外護(hù)套，其特征在于橡膠絕緣及護(hù)套中增塑劑為耐寒型增塑劑，還加有2-5-份松焦油和/或汽缸油，3-8份偶聯(lián)劑；絞合軟導(dǎo)體束絲節(jié)距8-14倍；若為多芯電纜，絕緣線芯成纜節(jié)距8-10倍。本發(fā)明中橡膠絕緣及護(hù)套，與現(xiàn)有技術(shù)三元乙丙為基料的橡膠絕緣，以氯化聚乙烯橡膠為基料的外護(hù)套一樣，需加入通常的配合體系，例如與基料相配合的硫化體系、補(bǔ)強(qiáng)體系、填充體系及加入量，配合體系中所用品種與加入量，除專利特指外，均與現(xiàn)有技術(shù)三元乙丙為基料橡膠絕緣，氯化聚乙烯橡膠為基料外護(hù)套相仿，無實(shí)質(zhì)性改變。根據(jù)上述構(gòu)思及方案，本發(fā)明風(fēng)能電纜絕緣料和護(hù)套料的基本組成可以是<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table>耐寒型增塑劑，不僅同樣具有改善橡膠加工性能，而且能夠提高橡膠的耐寒性，增強(qiáng)橡膠材料抗低溫能力，使電纜絕緣及護(hù)套在不低于-4(TC低溫環(huán)境中，扭曲不開裂，延長(zhǎng)了橡膠材料使用壽命。耐低溫增塑劑，試驗(yàn)選擇較好為鄰苯二甲酸二月桂酯(DLP)、癸二酸二辛酯(DOS)、己二酸二(2-乙基己基)酯(D0A)、磷酸三辛酯(TOP)、環(huán)氧十八酸辛酯(ED3)、環(huán)氧大豆油等，它們可以單一使用，也可以幾種或多種混合使用。加入量與通常增塑劑用量相當(dāng)(10-20份)，用量過少，橡皮擠出加工性能困難；用量過多會(huì)出現(xiàn)噴霜，反而會(huì)降低絕緣及護(hù)套的機(jī)械性能。增加松焦油和/或汽缸油，主要作用是增加材料低溫下柔韌性，提高絕緣和護(hù)套低溫下抗扭轉(zhuǎn)能力，并且不會(huì)改變絕緣及護(hù)套的物理性能，加入量以2-5份較為恰當(dāng)。試驗(yàn)表明加入量過少，對(duì)改善低溫柔韌性不夠理想；加入量過多，則又會(huì)降低材料的物理機(jī)械性能，例如造成抗拉強(qiáng)度下降。增加偶聯(lián)劑，可以改變補(bǔ)強(qiáng)及填充劑表面性能，提高與橡膠基料的混合均勻性，使填充料完全分散于基料中，并改善與基料的結(jié)合性能，從而增強(qiáng)橡膠材料低溫下機(jī)械性能。此外，試驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)，在橡膠材料中加入偶聯(lián)劑，還能改善絕緣與護(hù)套的耐水性，使電纜的吸水性大大減小，吸水系數(shù)可降低10%，從而保證電纜在垂直使用的電氣安全性。試驗(yàn)表明，市售各種適用于橡膠的偶聯(lián)劑在本發(fā)明中均可以使用，但較好為采用乙烯基-三-(P-甲氧乙氧基)硅烷(A-172)、y-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅垸、乙烯基三氯硅烷(A-150)、乙烯基三乙氧基硅烷(A-151)、硬酯酸鈣、硬酯酸鋅中一種，其分散及結(jié)合性能更優(yōu)。本發(fā)明中所述份數(shù)(包括新增加品種)，僅是一種試驗(yàn)較佳值，并非精確端值，適當(dāng)偏離，對(duì)性能影響不是十分大，仍然可以使用，同樣應(yīng)屬于本發(fā)明保護(hù)范圍。此外，在絕緣及護(hù)套中，還可以加入其他現(xiàn)有可用功能助劑，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)功能，例如在護(hù)套中加入1-2份水楊酰苯胺(C13Hu02N)或3-羥基丁醛-a-苯胺(DNP)橡膠型防霉劑，可以提高護(hù)套防鹽霧、濕熱、霉菌腐蝕等耐腐蝕性，防止護(hù)套橡膠因發(fā)霉腐蝕而降低抗拉強(qiáng)度等性能，使之更適合在沿海地區(qū)使用。為使電纜有更好的環(huán)保性，本發(fā)明中所用輔料，一種較好為優(yōu)先采用不含重金屬、不含致癌成分多環(huán)烴核亞硝酸品種，使之能夠滿足歐盟ROHS和PAHS多環(huán)芳烴環(huán)保要求，以及低煙無鹵的要求，更有利于再回收利用。例如活化劑采用納米氧化鋅，穩(wěn)定劑采用高活性氧化鎂。本發(fā)明橡膠絕緣及護(hù)套，可以在傳統(tǒng)的煉膠設(shè)備、擠橡連硫設(shè)備上生產(chǎn)，其生產(chǎn)工藝無特別要求。降低導(dǎo)體以及纜芯絞合節(jié)距，可以提高電纜耐扭曲性，單芯電纜，其束絲及絞合節(jié)距為8-14倍；多芯電纜，不僅使束絲及絞合節(jié)距為8-14倍，還需使絕緣線芯的成纜節(jié)距為8-10倍。本發(fā)明風(fēng)力發(fā)電用耐低溫、抗開裂橡套軟電纜，由于在橡膠絕緣和護(hù)套中，采用耐低溫增塑劑，以及增加松焦油和/或汽缸油及偶聯(lián)劑，在不改變絕緣和護(hù)套的機(jī)械和電性能下(特別重要)，提高了橡膠絕緣及護(hù)套，在低溫下柔韌性和抗開裂性能，及低溫下機(jī)械性能。導(dǎo)體及纜芯采用小節(jié)距絞合，也提高了耐扭性能，能夠滿足風(fēng)能電纜耐扭要求。使得本發(fā)明電纜，在-40'C低溫沖擊試驗(yàn)及彎曲試驗(yàn)中不開裂，可以保持在極低溫度下的柔軟性，滿足電纜在低溫或海洋氣候環(huán)境中使用，可以適合使用在環(huán)境溫差大、鹽霧、濕熱、霉菌等環(huán)境條件。此外，環(huán)保輔料的使用，電纜絕緣和護(hù)套環(huán)境友好，使之能夠滿足歐盟ROHS和PAHS多環(huán)芳烴環(huán)保要求。具體實(shí)施辦法比較例橡膠絕緣及護(hù)套配方見附表實(shí)施例橡膠絕緣及護(hù)套配方見附表按通常制備橡套電纜方法及工藝，先按附表配比，將除硫化體系外的所有配料，一次加入混煉，分別混煉得到絕緣及護(hù)套膠料，在開煉機(jī)中加入硫化體系。導(dǎo)體單絲采用5類退火無氧韌煉銅絲，按10倍節(jié)距束絲絞合，然后在導(dǎo)體上擠包制得的絕緣，構(gòu)成絕緣線芯。單芯電纜，則直接擠包制得的護(hù)套材料。三芯電纜，將絕緣線芯按9倍節(jié)距絞合成纜，擠包制得的護(hù)套材料。_絕緣橡皮比較例和實(shí)施例組成及性能對(duì)比<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>注偶聯(lián)劑，例1、2、3分別采用A-172、A-150、A-151;防寒增塑劑，分別采用DOS、TOP、ED3/環(huán)氧大豆油(按2/3配合)；松焦油和/或汽缸油，例1為松焦油，例2為兩者l:l混合，例3為汽缸油；低溫試驗(yàn)方法，GB/T2951—1997(電纜絕緣和護(hù)套材料通用試驗(yàn)方法)表二_護(hù)套橡皮比較例和實(shí)施例組成及性能對(duì)比<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>注偶聯(lián)劑，例1、2、3分別采用A-172、A-150、A-151;防寒增塑劑，分別采用DOS、TOP、ED3/環(huán)氧大豆油(按2/3配合)；松焦油和/或汽缸油，例1為松焦油，例2為汽缸油，例3為兩者1:l混合；低溫試驗(yàn)方法，GB/T2951—1997(電纜絕緣和護(hù)套材料通用試驗(yàn)方法)。權(quán)利要求1、風(fēng)力發(fā)電用耐低溫、抗開裂橡套軟電纜，包括絞合軟導(dǎo)體，和以三元乙丙為基料的橡膠絕緣，以氯化聚乙烯橡膠為基料的外護(hù)套，其特征在于橡膠絕緣及護(hù)套中增塑劑為耐寒型增塑劑，還加有2-5份松焦油和/或汽缸油，3-8份偶聯(lián)劑；絞合軟導(dǎo)體束絲節(jié)距8-14倍；若為多芯電纜，絕緣線芯成纜節(jié)距8-10倍。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述風(fēng)力發(fā)電用耐低溫、抗開裂橡套軟電纜，其特征在于絕緣基本組成為三元乙丙100份，補(bǔ)強(qiáng)劑10-20份，交聯(lián)劑3-5份，交聯(lián)助劑3-5份，耐寒型增塑劑10-20份，松焦油和/或汽缸油2-5份，偶聯(lián)劑3-8份，活化劑3-5份，填充劑75-90份；護(hù)套基本組成為氯化聚乙烯100份，補(bǔ)強(qiáng)劑20-30份，交聯(lián)劑3-5份，交聯(lián)助劑3-5份，耐寒型增塑劑10-20份，松焦油和/或汽缸油2-5份，偶聯(lián)劑3畫8份，穩(wěn)定劑5-10份，填充劑60-90份。3、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述風(fēng)力發(fā)電用耐低溫、抗開裂橡套軟電纜，其特征在于耐寒型增塑劑為鄰苯二甲酸二月桂酯(DLP)、癸二酸二辛酯(DOS)、己二酸二(2-乙基己基)酯(DOA)、磷酸三辛酯(TOP)、環(huán)氧十八酸辛酯(ED3)、環(huán)氧大豆油中一種或幾種混合。4、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述風(fēng)力發(fā)電用耐低溫、抗開裂橡套軟電纜，其特征在于偶聯(lián)劑為乙烯基-三-(P-甲氧乙氧基)硅烷(A-172)、Y-甲基丙烯酰氧基丙基'三甲氧基硅烷、乙烯基三氯硅烷(A-150)、乙烯基三乙氧基硅烷(A-151)、硬酯酸鈣、硬酯酸鋅中任意一種。5、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述風(fēng)力發(fā)電用耐低溫、抗開裂橡套軟電纜，其特征在于護(hù)套組合料中還加入1-2份水楊酰苯胺和/或3-羥基丁醛-a-苯胺。6、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述風(fēng)力發(fā)電用耐低溫、抗開裂橡套軟電纜，其特征在于絕緣活化劑為納米氧化鋅。7、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述風(fēng)力發(fā)電用耐低溫、抗開裂橡套軟電纜，其特征在于護(hù)套穩(wěn)定劑為高活性氧化鎂。全文摘要本發(fā)明涉及一種風(fēng)力發(fā)電用耐低溫、抗開裂橡套軟電纜，其特征是橡膠絕緣及護(hù)套中增塑劑為耐寒型增塑劑，還加有2-5份松焦油和/或汽缸油，3-8份偶聯(lián)劑；絞合軟導(dǎo)體束絲節(jié)距8-14倍；若為多芯電纜，絕緣線芯成纜節(jié)距8-10倍。較現(xiàn)有技術(shù)提高了橡膠絕緣及護(hù)套，在低溫下柔韌性和抗開裂性能，低溫下機(jī)械性能，及電纜耐扭性能，能夠滿足風(fēng)能電纜耐扭要求。本發(fā)明電纜，在-40℃低溫沖擊試驗(yàn)及彎曲試驗(yàn)中不開裂，可以保持在極低溫度下的柔軟性，滿足電纜在低溫或海洋氣候環(huán)境中使用，可以適合使用在環(huán)境溫差大、鹽霧、濕熱、霉菌等環(huán)境條件。此外，環(huán)保輔料的使用，電纜絕緣和護(hù)套環(huán)境友好，使之能夠滿足歐盟ROHS和PAHS多環(huán)芳烴環(huán)保要求。文檔編號(hào)H01B7/04GK101221836SQ20071019220公開日2008年7月16日申請(qǐng)日期2007年12月21日優(yōu)先權(quán)日2007年12月21日發(fā)明者康崔,張國(guó)強(qiáng),施永久,李小琴申請(qǐng)人:江蘇中煤電纜集團(tuán)有限公司