一种电缆的制作方法

文档序号:11100732阅读:565来源:国知局

本发明涉及一种电缆,尤其是一种能够降低导电消耗的节能电缆。



背景技术:

在电力输送过程中,损耗是不可避免的,每年因输送导致的损耗数量是巨大的。其中,据国家能源局发布的全国跨区跨省输电线路损耗情况通报记载,2013年全国跨区输电总计送端电量2907.2亿千瓦时,受端电量2006.2亿千瓦时,损失电量91亿千瓦时,平均输电损耗率4.34。如何减少传输中的能耗是人们一直致力于解决的技术问题,而随着节能减排和环保意识的加强,这一问题更加为人们所关注。

电力输送中对损耗的主要影响因素是电缆的电阻大小,而电缆电阻的大小主要取决于导体本身的电阻,同时还受其他多个因素的影响。例如,导体的温升会导致温度附加电阻,因此,对于具有包裹层的电缆而言,其对导体温升的影响是需要考虑的重要因素。

具体的,以空气中敷设的交流电缆为例,其载流量可按下式计算:

式中:I为导体中流过的电流(A),△θ为高于环境温度的导体温升(K),Wd为导体绝缘单位长度的介质损耗(W/m),R为最高工作温度下导体单位长度的交流电阻(Ω/m),T1为一根导体和金属护套之间单位长度的热阻(K·m/W),T2为金属套与铠装之间衬垫层单位长度的热阻(K·m/W),T3为电缆外护层单位长度的热阻(K·m/W),T4为电缆表面与周围媒质之间单位长度的热阻(K·m/W),n为电缆中载有负荷的导体数(导体截面相同、负荷相同),λ1为电缆金属套损耗相对于该电缆所有导体总损耗的比率,λ2为电缆铠装损耗相对于该电缆所有导体总损耗的比率。

由此可知,电能传输中的能量损耗不仅与其导体电阻有关,还与包覆层的性能例如热阻等有关联。



技术实现要素:

(一)要解决的技术问题

为了解决现有技术的上述问题,本发明提供一种电缆,其包覆层具有改进的热阻性能,可以降低电缆在输送电力过程中的能量损耗。

(二)技术方案

为了达到上述目的,本发明采用的主要技术方案包括:

一种电缆,其包括:

导电芯体和其外部的包裹层,其外部的包裹层包括绝缘层,绝缘层由如下重量份的成分组成:

TPU(Thermoplastic polyurethanes,热塑性聚氨酯弹性体橡胶)135~178,SEBS(氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物)67~103,聚丙烯19~45,增容剂SEBS-g-MAH17~32,硅橡胶7~16,石墨3~8,混合稀土元素0.62~0.85,紫外线吸收剂1.5~3.6,橡胶级硬脂酸1.8~4.1,二氧化钛12~23,钛酸正丁酯0.8~1.1,二碱式亚磷酸铅1.3~3.4,氢氧化铝8.7~16.5,氧化镁36~57,纳米氧化锌3.2~5.4,硅橡胶级沉淀二氧化硅18~34,独居石28~43,以及不可避免的杂质,其中,混合稀土元素由如下重量份的成分组成:镝17~23,钪13~16,镥15~20,镧7~11,铒1.8~2.3,钐3.7~8.3,钬9~17。

本发明一个较佳实施例的电缆,其绝缘层中下列各成分的重量份为:TPU142~165,SEBS76.7~92.3,聚丙烯21.9~34.5,增容剂SEBS-g-MAH21.7~23.2,硅橡胶9.7~13.6,石墨4.3~6.8,混合稀土元素0.68~0.79,紫外线吸收剂1.85~2.46,橡胶级硬脂酸2.18~3.41,二氧化钛15.2~21.3,钛酸正丁酯0.87~1.01,二碱式亚磷酸铅1.83~2.67,氢氧化铝10.7~13.6,氧化镁39.6~53.7,纳米氧化锌3.82~4.95,硅橡胶级沉淀二氧化硅21.8~29.7,独居石32.8~41.3,借以获得更佳的热阻性能。

其中,为了获得更佳的热阻性能,更进一步的,混合稀土元素由如下重量份的成分组成:镝18.7~21.3,钪14.3~15.6,镥16.5~18.7,镧8.7~9.1,铒1.98~2.13,钐4.37~6.81,钬10.9~15.7。

本发明一个较佳实施例的电缆,其绝缘层包含如下重量份的成分:TPU157,SEBS83.4,聚丙烯30.1,增容剂SEBS-g-MAH22.3,硅橡胶11.7,石墨5.82,混合稀土元素0.78,紫外线吸收剂2.31,橡胶级硬脂酸2.93,二氧化钛17.34,钛酸正丁酯0.98,二碱式亚磷酸铅2.34,氢氧化铝12.75,氧化镁46.57,纳米氧化锌4.34,硅橡胶级沉淀二氧化硅25.7,独居石36.5,借以获得更佳的热阻性能。

其中,为了获得更佳的热阻性能,更进一步的,混合稀土元素由如下重量份的成分组成:镝20,钪15.4,镥17,镧8.9,铒2.03,钐5.74,钬12.3。

本发明还提供一种用于电缆的包裹层,其包括绝缘层,绝缘层由如下重量份的成分组成:TPU135~178,SEBS67~103,聚丙烯19~45,增容剂SEBS-g-MAH17~32,硅橡胶7~16,石墨3~8,混合稀土元素0.62~0.85,紫外线吸收剂1.5~3.6,橡胶级硬脂酸1.8~4.1,二氧化钛12~23,钛酸正丁酯0.8~1.1,二碱式亚磷酸铅1.3~3.4,氢氧化铝8.7~16.5,氧化镁36~57,纳米氧化锌3.2~5.4,硅橡胶级沉淀二氧化硅18~34,独居石28~43,以及不可避免的杂质,其中,混合稀土元素由如下重量份的成分组成:镝17~23,钪13~16,镥15~20,镧7~11,铒1.8~2.3,钐3.7~8.3,钬9~17。

本发明一个较佳实施例的包裹层,其绝缘层中下列各成分的重量份为:TPU142~165,SEBS76.7~92.3,聚丙烯21.9~34.5,增容剂SEBS-g-MAH21.7~23.2,硅橡胶9.7~13.6,石墨4.3~6.8,混合稀土元素0.68~0.79,紫外线吸收剂1.85~2.46,橡胶级硬脂酸2.18~3.41,二氧化钛15.2~21.3,钛酸正丁酯0.87~1.01,二碱式亚磷酸铅1.83~2.67,氢氧化铝10.7~13.6,氧化镁39.6~53.7,纳米氧化锌3.82~4.95,硅橡胶级沉淀二氧化硅21.8~29.7,独居石32.8~41.3,借以获得更佳的热阻性能。

其中,为了获得更佳的热阻性能,更进一步的,混合稀土元素由如下重量份的成分组成:镝18.7~21.3,钪14.3~15.6,镥16.5~18.7,镧8.7~9.1,铒1.98~2.13,钐4.37~6.81,钬10.9~15.7。

本发明一个较佳实施例的用于电缆的包裹层,其绝缘层包含如下重量份的成分:TPU157,SEBS83.4,聚丙烯30.1,增容剂SEBS-g-MAH22.3,硅橡胶11.7,石墨5.82,混合稀土元素0.78,紫外线吸收剂2.31,橡胶级硬脂酸2.93,二氧化钛17.34,钛酸正丁酯0.98,二碱式亚磷酸铅2.34,氢氧化铝12.75,氧化镁46.57,纳米氧化锌4.34,硅橡胶级沉淀二氧化硅25.7,独居石36.5,借以获得更佳的热阻性能。

其中,为了获得更佳的热阻性能,更进一步的,混合稀土元素由如下重量份的成分组成:镝20,钪15.4,镥17,镧8.9,铒2.03,钐5.74,钬12.3。

(三)有益效果

本发明的有益效果是:本发明的电缆,通过对其中的绝缘层的改进,在保证良好绝缘性能和优良机械性能的同时,获得了更佳的热阻性能,降低了电力输送过程中的能耗,且具有更佳的耐候性、耐磨性能、耐老化性能和耐火阻燃性能,尤其是耐氧化性能,另外,其屏蔽性能也有一定的改良。

具体实施方式

为了更好的解释本发明,以便于理解,下面通过具体实施例,对本发明作详细描述。

实施例1

本发明第一实施例的电缆,其包括:

导电芯体和其外部的包裹层,其外部的包裹层包括绝缘层,绝缘层由如下重量份的成分组成:

TPU135,SEBS67,聚丙烯19,增容剂SEBS-g-MAH17,硅橡胶7,石墨3,混合稀土元素0.62,紫外线吸收剂1.5,橡胶级硬脂酸1.8,二氧化钛12,钛酸正丁酯0.8,二碱式亚磷酸铅1.3,氢氧化铝8.7,氧化镁36,纳米氧化锌3.2,硅橡胶级沉淀二氧化硅18,独居石28,以及不可避免的杂质。

实施例2

本发明第二实施例的电缆,其包括:

导电芯体和其外部的包裹层,其外部的包裹层包括绝缘层,绝缘层由如下重量份的成分组成:

TPU178,SEBS103,聚丙烯45,增容剂SEBS-g-MAH32,硅橡胶16,石墨8,混合稀土元素0.85,紫外线吸收剂3.6,橡胶级硬脂酸4.1,二氧化钛23,钛酸正丁酯1.1,二碱式亚磷酸铅3.4,氢氧化铝16.5,氧化镁57,纳米氧化锌5.4,硅橡胶级沉淀二氧化硅34,独居石43,以及不可避免的杂质。

实施例3

本发明第三实施例的电缆,其包括:

导电芯体和其外部的包裹层,其外部的包裹层包括绝缘层,绝缘层由如下重量份的成分组成:

TPU142,SEBS76.7,聚丙烯21.9,增容剂SEBS-g-MAH21.7,硅橡胶9.7,石墨4.3,混合稀土元素0.68,紫外线吸收剂1.85,橡胶级硬脂酸2.18,二氧化钛15.2,钛酸正丁酯0.87,二碱式亚磷酸铅1.83,氢氧化铝10.7,氧化镁39.6,纳米氧化锌3.82。

实施例4

本发明第四实施例的电缆,其包括:

导电芯体和其外部的包裹层,其外部的包裹层包括绝缘层,绝缘层由如下重量份的成分组成:

TPU165,SEBS92.3,聚丙烯34.5,增容剂SEBS-g-MAH23.2,硅橡胶13.6,石墨6.8,混合稀土元素0.79,紫外线吸收剂2.46,橡胶级硬脂酸3.41,二氧化钛21.3,钛酸正丁酯1.01,二碱式亚磷酸铅2.67,氢氧化铝13.6,氧化镁53.7,纳米氧化锌4.95。

实施例5

本发明第五实施例的电缆,其包括:

导电芯体和其外部的包裹层,其外部的包裹层包括绝缘层,绝缘层由如下重量份的成分组成:

TPU157,SEBS83.4,聚丙烯30.1,增容剂SEBS-g-MAH22.3,硅橡胶11.7,石墨5.82,混合稀土元素0.78,紫外线吸收剂2.31,橡胶级硬脂酸2.93,二氧化钛17.34,钛酸正丁酯0.98,二碱式亚磷酸铅2.34,氢氧化铝12.75,氧化镁46.57,纳米氧化锌4.34,硅橡胶级沉淀二氧化硅25.7,独居石36.5。

实施例6

本发明第六实施例的电缆,其包括:

导电芯体和其外部的包裹层,其外部的包裹层包括绝缘层,绝缘层由如下重量份的成分组成:

TPU135,SEBS103,聚丙烯34.5,增容剂SEBS-g-MAH22.3,硅橡胶9.7,石墨3,混合稀土元素0.85,紫外线吸收剂1.5,橡胶级硬脂酸2.18,二氧化钛17.34,钛酸正丁酯1.01,二碱式亚磷酸铅1.83,氢氧化铝10.7,氧化镁57,纳米氧化锌3.82,硅橡胶级沉淀二氧化硅18,独居石36.5。

实施例7

本发明第七实施例的电缆,其包括:

导电芯体和其外部的包裹层,其外部的包裹层包括绝缘层,绝缘层由如下重量份的成分组成:

TPU142,SEBS67,聚丙烯45,增容剂SEBS-g-MAH23.2,硅橡胶11.7,石墨5.82,混合稀土元素0.79,紫外线吸收剂3.6,橡胶级硬脂酸1.8,二氧化钛15.2,钛酸正丁酯0.98,二碱式亚磷酸铅2.67,氢氧化铝8.7,氧化镁46.57,纳米氧化锌5.4,硅橡胶级沉淀二氧化硅25.7,独居石41.3。

实施例8

本发明第八实施例的电缆,其包括:

导电芯体和其外部的包裹层,其外部的包裹层包括绝缘层,绝缘层由如下重量份的成分组成:

TPU157,SEBS76.7,聚丙烯19,增容剂SEBS-g-MAH32,硅橡胶13.6,石墨8,混合稀土元素0.78,紫外线吸收剂2.46,橡胶级硬脂酸4.1,二氧化钛12,钛酸正丁酯0.87,二碱式亚磷酸铅1.3,氢氧化铝13.6,氧化镁36,纳米氧化锌3.2,硅橡胶级沉淀二氧化硅29.4,独居石43。

实施例9

本发明第九实施例的电缆,其包括:

导电芯体和其外部的包裹层,其外部的包裹层包括绝缘层,绝缘层由如下重量份的成分组成:

TPU165,SEBS83.4,聚丙烯21.9,增容剂SEBS-g-MAH17,硅橡胶16,石墨4.3,混合稀土元素0.68,紫外线吸收剂2.31,橡胶级硬脂酸3.41,二氧化钛23,钛酸正丁酯0.8,二碱式亚磷酸铅2.34,氢氧化铝16.5,氧化镁53.7,纳米氧化锌4.95,硅橡胶级沉淀二氧化硅21.8,独居石28。

实施例10

本发明第十实施例的电缆,其包括:

导电芯体和其外部的包裹层,其外部的包裹层包括绝缘层,绝缘层由如下重量份的成分组成:

TPU178,SEBS92.3,聚丙烯30.1,增容剂SEBS-g-MAH21.7,硅橡胶7,石墨6.8,混合稀土元素0.62,紫外线吸收剂1.85,橡胶级硬脂酸2.31,二氧化钛21.3,钛酸正丁酯1.1,二碱式亚磷酸铅3.4,氢氧化铝12.75,氧化镁39.6,纳米氧化锌4.34,硅橡胶级沉淀二氧化硅34,独居石32.8。

实施例1至实施例10中的任一实施例,其中,混合稀土元素由如下重量份的成分组成(配方A):镝17,钪13,镥15,镧7,铒1.8,钐3.7,钬9。

实施例1至实施例10中的任一实施例,其中,混合稀土元素由如下重量份的成分组成(配方B):镝23,钪16,镥20,镧11,铒2.3,钐8.3,钬17。

实施例1至实施例10中的任一实施例,其中,混合稀土元素由如下重量份的成分组成(配方C):镝18.7,钪14.3,镥16.5,镧8.7,铒1.98,钐4.37,钬10.9。

实施例1至实施例10中的任一实施例,其中,混合稀土元素由如下重量份的成分组成(配方D):镝21.3,钪15.6,镥18.7,镧9.1,铒2.13,钐6.81,钬15.7。

实施例1至实施例10中的任一实施例,其中,混合稀土元素由如下重量份的成分组成(配方E):镝20,钪15.4,镥17,镧8.9,铒2.03,钐5.74,钬12.3。

实施例1至实施例10中的任一实施例,其中,混合稀土元素由如下重量份的成分组成(配方F):镝18.7,钪15.6,镥15,镧8.9,铒2.3,钐4.37,钬15.7。

实施例1至实施例10中的任一实施例,其中,混合稀土元素由如下重量份的成分组成(配方G):镝17,钪16,镥20,镧11,铒2.03,钐3.7,钬10.9。

实施例1至实施例10中的任一实施例,其中,混合稀土元素由如下重量份的成分组成(配方H):镝21.3,钪13,镥17,镧8.7,铒2.13,钐5.74,钬9。

实施例1至实施例10中的任一实施例,其中,混合稀土元素由如下重量份的成分组成(配方I):镝20,钪14.3,镥18.7,镧7,铒1.98,钐8.3,钬12.3。

实施例1至实施例10中的任一实施例,其中,混合稀土元素由如下重量份的成分组成(配方J):镝23,钪15.4,镥16.5,镧9.1,铒1.8,钐6.81,钬17。

前述实施例中的绝缘层可以按如下方法制得:

S1、按预定比例准备上述各组分原料;

S2、将步骤S1中的聚丙烯和46%的SEBS加入混合机中,在176℃~264℃下以850rpm~980rpm的速度搅拌13~25min,然后在128~157℃下将混合稀土元素和硅橡胶分别加入,以420~570rpm的转速继续搅拌11~15分钟;

S3、将步骤S1中的TPU和余量的SEBS混合,在208~235℃下加入步骤S1中38%的钛酸正丁酯,并以800~1000rpm的转速搅拌20~30min;

S4、将步骤S2中的混合物料与步骤S3中的混合物料,以及橡胶级硬脂酸、纳米氧化锌、余量钛酸正丁酯和步骤S1中19%的独居石,投入密炼机中,在108~116℃、转速250~350的条件下,混炼3.5~5min后加入硅橡胶级沉淀二氧化硅、氢氧化铝、氧化镁、石墨和余量独居石,继续混炼2~3.5分钟,加入紫外线吸收剂、二氧化钛和二碱式亚磷酸铅,继续混炼7~12min;

S5、以步骤S4密炼后的混合物料为原料,硫化后制得绝缘层。

前述实施例中的绝缘层的性能测试如下:

综上所述,本发明的电缆,通过对其中的绝缘层的改进,在保证良好绝缘性能和优良机械性能的同时,获得了更佳的热阻性能,降低了电力输送过程中的能耗,且具有更佳的耐候性、耐磨性能、耐老化性能和耐火阻燃性能,尤其是耐氧化性能,另外,其屏蔽性能也有一定的改良。

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