一种环保型阻燃高压电缆及其制备方法与流程

1.本发明属于电线电缆技术领域，具体地涉及一种环保型阻燃高压电缆及其制备方法。


背景技术：

2.在煤矿采煤、起重等场合，用户要求电缆既能输送大功率电能，又能进行信号控制，带光纤的中高压橡套软电缆应运而生。
3.为了取得良好的经济效益，降低成本，提高质量，橡套软电缆一般会采取线芯中心填充圆形填充条，填充的目的是：(1)保持成缆圆整，从而使挤出护套后的电缆外径圆整和表面光滑；(2)使成缆线芯结构稳定；(3)用低成本的填充材料可以节约价格较贵的护套橡皮；(4)中心垫芯(多根绝缘线芯绞合成缆)还起到机械缓冲作用，增强电缆的抗冲击和挤压性能。然而，因光纤护套材料一般为热塑性高分子材料，在成缆和外护套工序的高温高压作用下光纤单元易挤压变形，致光纤性能不达标。
4.在高压输变电领域交联聚乙烯电缆以其导体工作温度高、电气性能优良、传输容量大、结构简单、制造周期短、使用方便、安装敷设和维修简便而广泛受到用户欢迎。在高压及超高压的交联聚乙烯绝缘电缆结构中，电缆的金属护套在起到电气安全作用的同时也具备纵向阻水的作用。传统的高压及超高压电缆的金属护套一般为纵包焊接波纹铝护套，其加工方法为利用一定宽度的铝带经成型模具进行纵包成型，再对纵包成型后的铝管进行氩弧焊接，然后再将焊接后的铝管进行轧纹加工。由于上述结构的金属护套是经焊接而成的，由于在金属护套焊接的过程中难免会出现虚焊或漏焊的现象，而焊接质量的好与坏在一定程度上直接影响了电缆纵向阻水的效果。


技术实现要素：

5.发明目的：针对现有方案中的上述技术问题，本发明提供了一种环保型阻燃高压电缆的制备方法；本发明制备方法简单，制得的胶水清洗剂可在常温下实现邮票背胶的快速、完全的清洗。
6.本发明所采用的技术方案：本发明提供了一种环保型阻燃高压电缆，包括三根缆芯，所述三根缆芯呈中心阵列分布，所述缆芯由铜导体、导体屏蔽层和导体绝缘层组成，所述铜导体外均设有导体屏蔽层，所述导体屏蔽层的外层还包裹有导体绝缘层；所述三根缆芯的外部设有钢带铠装层，所述钢带铠装层与缆芯之间、所述三根缆芯之间的空隙中设有高压填充条；所述钢带铠装层的外层设有交联聚乙烯绝缘层，所述交联聚乙烯绝缘层的外层设有玻璃布带，所述玻璃布带的外层设有阻燃外护套层。
7.进一步的，所述铜导体是由多根铜单丝经非紧压退火后绞合编织而成的。性能良好，能够保证电力电缆的导电能力进一步的，所述导体屏蔽层为交联型导体屏蔽材料，所述交联型导体屏蔽材料由以下重量份原料制成：硅橡胶55
‑
65、氯化丁基橡胶35
‑
45、导电炭黑36
‑
40、水镁石纤维3
‑
5、
氧化铁粉末2
‑
4、过氧化二异丙苯4
‑
6、防老剂6
‑
10、矿质橡胶6
‑
8、碳化硼3
‑
5、石英纤维4
‑
6、涤纶浆粕1
‑
3、氯化石蜡6
‑
8、三氯乙基磷酸酯1
‑
3、腰果壳油7
‑
9。
8.进一步的，所述导体绝缘层为绝缘云母带，所述绝缘云母带由云母纸层、聚酯薄膜层、环氧胶粘剂层、聚酯热熔胶层/聚酰亚胺膜和玻璃纤维层组成。
9.进一步的，所述云母纸层的表面通过所述环氧胶粘剂层贴合所述聚酰亚胺膜，所述聚酰亚胺膜表面设置有所述玻璃纤维层，所述玻璃纤维层的表面设置有聚酰亚胺膜；所述云母纸层含有纳米二氧化硅，是将云母纸放入质量分数为24％的纳米二氧化硅分散液中浸渍、提拉、烘干，重复操作至纳米二氧化硅占云母纸的质量分数为14
‑
17％。
10.进一步的，所述高压填充条包括中心高压填充条和边缘高压填充条；所述中心填充条为三边形，所述三边形的边为弧形内凹边，所述弧形内凹边与所述缆芯的圆周相适配。
11.进一步的，所述高压填充条由以下重量份的原料制备而成：低密度聚乙烯35
‑
40份、线性低密度聚乙烯35
‑
40份、茂金属线形低密度聚乙烯30
‑
35份、高压聚乙烯30
‑
35份、玻璃纤维18
‑
25份、改性白炭黑5
‑
7、流变剂ppa 0.5
‑
0.7份、硬脂酸2
‑
4份、抗氧化剂b2250.5
‑
1份、pe增韧剂1
‑
3份、柏油1
‑
3份、ac发泡剂0.5
‑
1份。
12.进一步的，所述玻璃布带是由5～10％的无机纳米粉体、30～50％的无碱玻璃网格布和40～65％的环氧化物；所述无机纳米粉体包含氧化铝纳米粉5
‑
10份、二氧化硅纳米粉5
‑
10份和氮化硼纳米粉5
‑
10份，所述无碱玻璃网格布的厚度为0.1mm，所述环氧化物由30
‑
35份环氧树脂cyd
‑
127、7
‑
10份环氧活性稀释剂
‑
732和2
‑
4份硼烷
‑
三甲胺络合物制备而成。
13.进一步的，所述阻燃外护套层为低烟无卤高阻燃聚烯烃材料，是由以下重量份数的原料制备而成：乙烯
‑
醋酸乙烯聚合物62
‑
86份，纳米水滑石12
‑
25份，三氧化二锑20
‑
24份、硼酸锌20
‑
24份、硅烷偶联剂10
‑
16份、二甲基硅油或硅橡胶6
‑
9、磷酸三甲酚酯7
‑
9份。
14.进一步的，一种环保型阻燃高压电缆的制备方法，包括以下步骤：(a)将铜单丝拉制至所需规格，同时通过电流加热器使其软化，经非紧压退火后绞合编织成铜导体；(b)将步骤(a)制得的铜导体外包覆一层导体屏蔽层，再在导体屏蔽层的外层挤包一层绝缘云母带作为导体绝缘层，制成缆芯；(c)将中心高压填充条填充在三根缆芯中间，将边缘高压填充条填充在铜导体之间，在边缘高压填充的外层包覆钢带铠装层；(d)将步骤(c)制得的包覆了钢带铠装层的产品放入挤塑机，在表面挤包一层交联聚乙烯绝缘层，在交联聚乙烯绝缘层外绕一层玻璃布带；(e)在步骤(d)制得的产品外挤包一层阻燃外护套，制得环保型阻燃高压电缆成品；(6)对电缆传输性能、几何尺寸、韧性及耐压等级进行测试，合格的入库。
15.本发明的有益效果是：本发明的环保型阻燃高压电缆，设有高压填充条，采用非紧压退火绞合编织的铜导体，还设有钢带铠装层，阻燃性能好、耐高压，在8.7/10kv的耐压测试中，可以保持5min不击穿；本发明的环保型阻燃高压电缆中设置的导体屏蔽层、钢带铠装层、玻璃布带、阻燃外护套层实现了半导电连续性，且耐磨、环保。本发明的导体呈中心阵列分布，对缆芯不同方位精确检测提供了方便，便于可靠运行。本发明的环保型阻燃高压电缆，制备方法简单、环保，易于操作、易控制。
附图说明：
图1为本发明环保型阻燃高压电缆的截面结构示意图；
图2为本发明的中心高压填充条51的截面结构示意图；图3为本发明的边缘高压填充条52的截面结构示意图。
17.图中：1：缆芯；10铜导体；2：导体屏蔽层；3：导体绝缘层；4：钢带铠装；5：高压填充条；51：中心高压填充条；52：边缘高压填充条；6：交联聚乙烯绝缘层；7：玻璃布带；8：阻燃外护套层。
具体实施方式
18.下面将通过几个具体实施例和附图，进一步阐明本发明，这些实施例只是为了说明问题，并不是一种限制；实施例1如图1
‑
3所示，一种环保型阻燃高压电缆，包括三根缆芯，三根缆芯呈中心阵列分布，缆芯由铜导体、导体屏蔽层和导体绝缘层组成，铜导体外均设有导体屏蔽层，导体屏蔽层的外层还包裹有导体绝缘层；三根缆芯的外部设有钢带铠装层，钢带铠装层与缆芯之间、三根缆芯之间的空隙中设有高压填充条；钢带铠装层的外层设有交联聚乙烯绝缘层，交联聚乙烯绝缘层的外层设有玻璃布带，玻璃布带的外层设有阻燃外护套层。
19.其中，铜导体是由多根铜单丝经非紧压退火后绞合编织而成的。性能良好，能够保证电力电缆的导电能力。
20.其中，导体屏蔽层为交联型导体屏蔽材料，交联型导体屏蔽材料由以下重量份原料制成：硅橡胶65、氯化丁基橡胶35、导电炭黑36、水镁石纤维5、氧化铁粉末4、过氧化二异丙苯6、防老剂5、矿质橡胶8、碳化硼5、石英纤维4、涤纶浆粕3、氯化石蜡6、三氯乙基磷酸酯1、腰果壳油9。
21.其中，防老剂为防老剂264和防老剂rd按照1:1的混配物。
22.其中，导体绝缘层为绝缘云母带，绝缘云母带由云母纸层、聚酯薄膜层、环氧胶粘剂层、聚酯热熔胶层/聚酰亚胺膜和玻璃纤维层组成。
23.其中，云母纸层的表面通过环氧胶粘剂层贴合聚酰亚胺膜，聚酰亚胺膜表面设置有玻璃纤维层，玻璃纤维层的表面设置有聚酰亚胺膜；云母纸层含有纳米二氧化硅，是将云母纸放入质量分数为24％的纳米二氧化硅分散液中浸渍、提拉、烘干，重复操作至纳米二氧化硅占云母纸的质量分数为14
‑
17％。
24.其中，高压填充条包括中心高压填充条和边缘高压填充条；中心填充条为三边形，三边形的边为弧形内凹边，弧形内凹边与缆芯的圆周相适配。
25.其中，高压填充条由以下重量份的原料制备而成：低密度聚乙烯40份、线性低密度聚乙烯35份、茂金属线形低密度聚乙烯35份、高压聚乙烯30份、玻璃纤维18份、改性白炭黑7、流变剂ppa 0.7份、硬脂酸4份、抗氧化剂b225 1份、pe增韧剂1份、柏油1份、ac发泡剂0.5份。
26.其中，玻璃布带是由10％的无机纳米粉体、45％的无碱玻璃网格布和45％的环氧化物；无机纳米粉体包含氧化铝纳米粉7份、二氧化硅纳米粉10份和氮化硼纳米粉5份，无碱玻璃网格布的厚度为0.1mm，环氧化物由32份环氧树脂cyd
‑
127、7份环氧活性稀释剂
‑
732和3份硼烷
‑
三甲胺络合物制备而成。
27.其中，阻燃外护套层为低烟无卤高阻燃聚烯烃材料，是由以下重量份数的原料制
备而成：乙烯
‑
醋酸乙烯聚合物85份，纳米水滑石15份，三氧化二锑20份、硼酸锌22份、硅烷偶联剂10份、二甲基硅油7份、磷酸三甲酚酯9份。
28.进一步的，一种环保型阻燃高压电缆的制备方法，包括以下步骤：(a)将铜单丝拉制至所需规格，同时通过电流加热器使其软化，经非紧压退火后绞合编织成铜导体；(b)在步骤(a)制得的铜导体外包覆一层导体屏蔽层，再在导体屏蔽层的外层挤包一层绝缘云母带作为导体绝缘层，制成缆芯；(c)将中心高压填充条填充在三根缆芯中间，将边缘高压填充条填充在铜导体之间，在边缘高压填充的外层包覆钢带铠装层；(d)将步骤(c)制得的包覆了钢带铠装层的产品放入挤塑机，在表面挤包一层交联聚乙烯绝缘层，在交联聚乙烯绝缘层外绕一层玻璃布带；(e)在步骤(d)制得的产品外挤包一层阻燃外护套层，制得环保型阻燃高压电缆成品；(6)对电缆传输性能、几何尺寸、韧性及耐压等级进行测试，合格的入库。
29.实施例2如图1
‑
3所示，一种环保型阻燃高压电缆，包括三根缆芯，三根缆芯呈中心阵列分布，缆芯由铜导体、导体屏蔽层和导体绝缘层组成，铜导体外均设有导体屏蔽层，导体屏蔽层的外层还包裹有导体绝缘层；三根缆芯的外部设有钢带铠装层，钢带铠装层与缆芯之间、三根缆芯之间的空隙中设有高压填充条；钢带铠装层的外层设有交联聚乙烯绝缘层，交联聚乙烯绝缘层的外层设有玻璃布带，玻璃布带的外层设有阻燃外护套层。
30.其中，铜导体是由多根铜单丝经非紧压退火后绞合编织而成的。性能良好，能够保证电力电缆的导电能力其中，导体屏蔽层为交联型导体屏蔽材料，交联型导体屏蔽材料由以下重量份原料制成：硅橡胶60、氯化丁基橡胶40、导电炭黑38水镁石纤维4、氧化铁粉末3、过氧化二异丙苯5、防老剂4、矿质橡胶7、碳化硼4、石英纤维5、涤纶浆粕2、氯化石蜡7、三氯乙基磷酸酯2、腰果壳油8。
31.其中，防老剂为防老剂264和防老剂rd按照1:1的混配物。
32.其中，导体绝缘层为绝缘云母带，绝缘云母带由云母纸层、聚酯薄膜层、环氧胶粘剂层、聚酯热熔胶层/聚酰亚胺膜和玻璃纤维层组成。
33.其中，云母纸层的表面通过环氧胶粘剂层贴合聚酰亚胺膜，聚酰亚胺膜表面设置有玻璃纤维层，玻璃纤维层的表面设置有聚酰亚胺膜；云母纸层含有纳米二氧化硅，是将云母纸放入质量分数为24％的纳米二氧化硅分散液中浸渍、提拉、烘干，重复操作至纳米二氧化硅占云母纸的质量分数为14
‑
17％。
34.其中，高压填充条包括中心高压填充条和边缘高压填充条；中心填充条为三边形，三边形的边为弧形内凹边，弧形内凹边与缆芯的圆周相适配。
35.其中，高压填充条由以下重量份的原料制备而成：低密度聚乙烯35份、线性低密度聚乙烯40份、茂金属线形低密度聚乙烯30份、高压聚乙烯35份、玻璃纤维20份、改性白炭黑6、流变剂ppa 0.6份、硬脂酸3份、抗氧化剂b225 0.8份、pe增韧剂2份、柏油2份、ac发泡剂0.7份。
36.其中，玻璃布带是由8％的无机纳米粉体、40％的无碱玻璃网格布和52％的环氧化物；无机纳米粉体包含氧化铝纳米粉10份、二氧化硅纳米粉5份和氮化硼纳米粉7份，无碱玻璃网格布的厚度为0.1mm，环氧化物由30份环氧树脂cyd
‑
127、8份环氧活性稀释剂
‑
732和2
份硼烷
‑
三甲胺络合物制备而成。
37.其中，阻燃外护套层为低烟无卤高阻燃聚烯烃材料，是由以下重量份数的原料制备而成：乙烯
‑
醋酸乙烯聚合物75份，纳米水滑石25份，三氧化二锑22份、硼酸锌20份、硅烷偶联剂12份、二甲基硅油9份、磷酸三甲酚酯7份。
38.进一步的，一种环保型阻燃高压电缆的制备方法，包括以下步骤：(a)将铜单丝拉制至所需规格，同时通过电流加热器使其软化，经非紧压退火后绞合编织成铜导体；(b)在步骤(a)制得的铜导体外包覆一层导体屏蔽层，再在导体屏蔽层的外层挤包一层绝缘云母带作为导体绝缘层，制成缆芯；(c)将中心高压填充条填充在三根缆芯中间，将边缘高压填充条填充在铜导体之间，在边缘高压填充的外层包覆钢带铠装层；(d)将步骤(c)制得的包覆了钢带铠装层的产品放入挤塑机，在表面挤包一层交联聚乙烯绝缘层，在交联聚乙烯绝缘层外绕一层玻璃布带；(e)在步骤(d)制得的产品外挤包一层阻燃外护套层，制得环保型阻燃高压电缆成品；(6)对电缆传输性能、几何尺寸、韧性及耐压等级进行测试，合格的入库。
39.实施例3：如图1
‑
3所示，一种环保型阻燃高压电缆，包括三根缆芯，三根缆芯呈中心阵列分布，缆芯由铜导体、导体屏蔽层和导体绝缘层组成，铜导体外均设有导体屏蔽层，导体屏蔽层的外层还包裹有导体绝缘层；三根缆芯的外部设有钢带铠装层，钢带铠装层与缆芯之间、三根缆芯之间的空隙中设有高压填充条；钢带铠装层的外层设有交联聚乙烯绝缘层，交联聚乙烯绝缘层的外层设有玻璃布带，玻璃布带的外层设有阻燃外护套层。
40.其中，铜导体是由多根铜单丝经非紧压退火后绞合编织而成的。性能良好，能够保证电力电缆的导电能力。
41.其中，导体屏蔽层为交联型导体屏蔽材料，交联型导体屏蔽材料由以下重量份原料制成：硅橡胶55、氯化丁基橡胶45、导电炭黑40、水镁石纤维3、氧化铁粉末2、过氧化二异丙苯6、防老剂3、矿质橡胶6、碳化硼3、石英纤维6、涤纶浆粕1、氯化石蜡8、三氯乙基磷酸酯3、腰果壳油7。
42.其中，防老剂为防老剂264和防老剂rd按照1:1的混配物。
43.其中，导体绝缘层为绝缘云母带，绝缘云母带由云母纸层、聚酯薄膜层、环氧胶粘剂层、聚酯热熔胶层/聚酰亚胺膜和玻璃纤维层组成。
44.其中，云母纸层的表面通过环氧胶粘剂层贴合聚酰亚胺膜，聚酰亚胺膜表面设置有玻璃纤维层，玻璃纤维层的表面设置有聚酰亚胺膜；云母纸层含有纳米二氧化硅，是将云母纸放入质量分数为24％的纳米二氧化硅分散液中浸渍、提拉、烘干，重复操作至纳米二氧化硅占云母纸的质量分数为14
‑
17％。
45.其中，高压填充条包括中心高压填充条和边缘高压填充条；中心填充条为三边形，三边形的边为弧形内凹边，弧形内凹边与缆芯的圆周相适配。
46.其中，高压填充条由以下重量份的原料制备而成：低密度聚乙烯38份、线性低密度聚乙烯38份、茂金属线形低密度聚乙烯32份、高压聚乙烯2份、玻璃纤维24份、改性白炭黑5、流变剂ppa 0.5份、硬脂酸2份、抗氧化剂b225 0.5份、pe增韧剂3份、柏油1份、ac发泡剂0.7份。
47.其中，玻璃布带是由5％的无机纳米粉体、50％的无碱玻璃网格布和60％的环氧化
物；无机纳米粉体包含氧化铝纳米粉5份、二氧化硅纳米粉7份和氮化硼纳米粉10份，无碱玻璃网格布的厚度为0.1mm，环氧化物由35份环氧树脂cyd
‑
127、9份环氧活性稀释剂
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732和4份硼烷
‑
三甲胺络合物制备而成。
48.其中，阻燃外护套层为低烟无卤高阻燃聚烯烃材料，是由以下重量份数的原料制备而成：乙烯
‑
醋酸乙烯聚合物70份，纳米水滑石20份，三氧化二锑24份、硼酸锌24份、硅烷偶联剂16份、硅橡胶8份、磷酸三甲酚酯8份。
49.进一步的，一种环保型阻燃高压电缆的制备方法，包括以下步骤：(a)将铜单丝拉制至所需规格，同时通过电流加热器使其软化，经非紧压退火后绞合编织成铜导体；(b)在步骤(a)制得的铜导体外包覆一层导体屏蔽层，再在导体屏蔽层的外层挤包一层绝缘云母带作为导体绝缘层，制成缆芯；(c)将中心高压填充条填充在三根缆芯中间，将边缘高压填充条填充在铜导体之间，在边缘高压填充的外层包覆钢带铠装层；(d)将步骤(c)制得的包覆了钢带铠装层的产品放入挤塑机，在表面挤包一层交联聚乙烯绝缘层，在交联聚乙烯绝缘层外绕一层玻璃布带；(e)在步骤(d)制得的产品外挤包一层阻燃外护套层，制得环保型阻燃高压电缆成品；(6)对电缆传输性能、几何尺寸、韧性及耐压等级进行测试，合格的入库。
50.对于本发明实施例1
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3的环保型阻燃高压电缆成品按照垂直燃烧测试标准ul94
‑
2015，利用zlt
‑
ul94垂直燃烧测试仪进行测试阻燃性能；电缆交流耐压按照测试标准gb/t 2706
‑
2008的测试方法：测试电压8.7/10kv，5min不击穿为合格。其中耐火性能的测试条件：在950
±
40℃的实验环境下，测试电压采用0.6/1kv，供火180min，检测测试先后的线路变化和线路完整性。本发明的环保型阻燃高压电缆耐火性能指标见表1。
51.表1.环保型阻燃高压电缆耐火性能指标
实施例阻燃性能电缆交流耐压性能耐火性能测试1fv
‑
05min不击穿，合格受火180min后，线路保持完整，符合要求2fv
‑
05min不击穿，合格受火180min后，线路保持完整，符合要求3fv
‑
05min不击穿，合格受火180min后，线路保持完整，符合要求
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。