一种复合绝缘导线及其制备方法和用途与流程

本发明涉及核电站、水电站及海洋用装备附件，特别是涉及一种复合绝缘导线及其制备方法和用途。

背景技术：

1、随着第三代核电站设备的不断发展，对设备附件导线的综合性能要求不断提高，尤其是近年来提出对核电用导线60年使用寿命的要求，这对于导线绝缘材料及处理工艺是一个新的挑战。

2、由于核电站用电磁线、引接线缆对导线的耐高温、耐辐射及耐蒸汽性能要求较高，目前如高温漆涂覆玻璃丝包导线、矿物绝缘电缆等有机-无机复合绝缘导线具有极高的耐高温性能，因此成为相关应用领域的首选。然而玻璃纤维、氧化镁等无机绝缘材料在潮湿条件下绝缘电阻的急剧下降，是有机-无机复合绝缘导线规模化应用的主要障碍之一，因此迫切需要发展一种具有优良耐辐照、耐蒸汽性、耐高温性综合性能满足要求的复合绝缘导线，提高使用寿命。

3、中国专利cn201611184911.x公开了一种耐高温耐辐射防水电磁线，所述电磁线包括导体以及由内而外依次绕包在导体外的玻璃纤维布补强有机硅云母带层、第一绝缘漆层、玻璃纤维丝、第二绝缘漆层和防水胶层。这一发明专利中的耐高温耐辐射防水电磁线的耐热等级可达到350℃，耐辐射性能和耐水性能优异。但还需要进一步提高复合绝缘导线的综合性能，提高使用寿命。

技术实现思路

1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种复合绝缘导线及其制备方法和用途，用于解决现有技术中的问题。

2、为实现上述目的及其他相关目的，本发明是通过以下技术方案获得的。

3、本发明提供一种复合绝缘导线，所述复合绝缘导线包括导体以及由内而外依次绕包在所述导体外的云母带层、第一绝缘漆层、第一疏水层、无机纤维丝层、第二绝缘漆层、疏水底漆层和第二疏水层。

4、优选地，所述导体为镀镍导体。所述导体经过镀镍处理可增加导体的耐高温性和耐腐蚀性，避免导体受高温、高湿环境影响导致受热氧化和化学腐蚀。

5、更优选地，所述导体为镀镍铜导体。

6、优选地，所述导体为扁线或圆导线。

7、优选地，所述导体经过退火前处理。退火处理可增加所述导体的柔韧性，有利于提高复合绝缘导线的可加工性和耐弯曲性。

8、优选地，所述云母带层包括若干层云母带，所述云母带选自金云母带、合成云母带和煅烧白云母带中的一种或多种。

9、优选地，所述云母带的宽度为5～15mm。

10、优选地，云母带的搭盖率为50～55％。搭盖率为云母带重叠绕包的宽度与云母带宽度的比值。

11、优选地，云母带层的厚度为0.3～1.0mm。

12、优选地，所述第一绝缘漆层的厚度为30～50μm。

13、优选地，所述第二绝缘漆层的厚度为30～50μm。

14、优选地，第一疏水层的厚度为1～40μm。

15、优选地，疏水底漆层的厚度为30～50μm。

16、优选地，第二疏水层的厚度为1～40μm。

17、优选地，所述无机纤维丝层中的材质选自无碱玻璃纤维、氧化锆纤维、氧化铝纤维、玄武岩纤维、高硅氧玻璃纤维和石英纤维中的一种或多种。无碱玻璃纤维内部的碱金属离子含量较少，在高湿环境下相对于金属氧化物纤维更难电离出碱金属离子，提高复合绝缘导线的耐湿性和电绝缘性，更优选地，所述无机纤维丝的材质优选为无碱玻璃纤维。

18、优选地，所述无机纤维丝层的厚度为0.1～0.8mm。

19、优选地，所述无机纤维丝层的绕包层数为3～8层。

20、所述无机纤维绕包在线芯云母带层外，可以对内层绝缘结构起到固定作用和保护作用。

21、优选地，所述第一绝缘漆层和第二绝缘漆层由绝缘漆涂布形成，所述绝缘漆包括以下重量份的原料组分：

22、

23、若第一树脂用量过多会导致绝缘漆的粘度过大，从而影响涂覆后形成的漆膜的均匀性，用量过少会导致绝缘漆层的厚度过小，绝缘电阻也会随之下降，所述第一树脂的用量可以为130重量份、140重量份、145重量份、150重量份、155重量份、160重量份、165重量份、170重量份、180重量份。所述第一树脂的优选用量为145～155重量份。

24、若硅烷偶联剂的用量过少会导致绝缘漆与涂覆基层的结合力下降，从而影响复合绝缘导线的性能。所述硅烷偶联剂的用量可以为0.2重量份、0.3重量份、0.4重量份、0.5重量份或0.6重量份。所述硅烷偶联剂的优选用量为0.3～0.5重量份。

25、若碱金属氧化物的用量过多会导致复合绝缘导线的耐水性下降，用量过少会导致复合绝缘导线的耐热性下降。所述碱金属氧化物的用量可以为0.05重量份、0.06重量份、0.07重量份、0.08重量份、0.09重量份、0.12重量份、0.15重量份。所述碱金属氧化物的优选用量为0.07～0.09重量份。

26、若无机微纳材料的用量过多容易使绝缘漆出现沉淀，用量过少会导致复合绝缘导线耐高温耐烧蚀性能下降。所述无机微纳材料的用量可以为70重量份、90重量份、100重量份、105重量份、110重量份、120重量份。所述无机微纳材料的优选用量为100～110重量份。

27、如所述第一有机溶剂的用量可以为2重量份、3重量份、4重量份、5重量份、6重量份、7重量份、8重量份。所述第一有机溶剂的优选用量为5～7重量份。

28、更优选地，所述第一树脂为选自聚硅氧烷和聚硅氮烷中的一种或两种。

29、更优选地，所述第一树脂的重均分子量为500～900。

30、更优选地，所述聚硅氧烷选自甲基聚硅氧烷树脂、甲基苯基聚硅氧烷和乙氧基聚硅氧烷树脂中的一种或多种。

31、更优选地，所述聚硅氮烷选自甲基聚硅氮烷树脂、全氢聚硅氮烷和苯基聚硅氮烷树脂中的一种或多种。

32、进一步优选地，所述硅烷偶联剂选自氨基硅烷偶联剂、乙氧基硅烷偶联剂和甲基丙烯酰氧基硅烷偶联剂中的一种或多种。

33、更进一步优选地，所述氨基硅烷偶联剂为氨丙基三乙氧基硅烷。

34、更进一步优选地，所述甲基丙烯酰氧基硅烷偶联剂为甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。

35、更进一步优选地，所述乙氧基硅烷偶联剂为3-缩水甘油醚氧基丙基甲基二乙氧基硅烷。

36、更优选地，所述碱金属氧化物选自氧化钠和氧化钾中的一种或两种。

37、更优选地，所述无机微纳材料选自氧化锆、氧化铝、二氧化硅、氧化镁、二氧化钛、氧化锑、滑石粉和云母粉中的一种或几种。所述无机微纳材料的颗粒大小为100nm～10μm。

38、更优选地，所述第一有机溶剂选自甲苯和二甲苯中的一种或两种。

39、更优选地，所述绝缘漆采用以下方法制备：将所述碱金属氧化物分散于所述第一有机溶剂中形成悬浊液，将所述悬浊液先后与所述无机微纳材料、所述硅烷偶联剂混合，然后与所述第一树脂混合反应。

40、进一步优选地，反应温度为55～65℃，反应时间为1～2小时。

41、优选地，所述第一绝缘漆层和第二绝缘漆层中的绝缘漆在使用前的流出时间为70s-160s。更优选为80s-120s。测试标准为gb/t 6753.4，流出杯的规格为4号。

42、优选地，所述第一疏水层和所述第二疏水层由疏水涂料涂布形成,所述疏水涂料包括如下重量份的原料组分：

43、第二有机溶剂 1-8重量份；

44、纳米材料 10-30重量份；

45、第二树脂 50-110重量份。

46、如所述第二有机溶剂的用量可以为1重量份、3重量份、4重量份、5重量份、6重量份、7重量份、8重量份。所述第二有机溶剂的用量优选为4～6重量份。

47、若所述纳米材料的用量过多或过少都会影响疏水层的疏水性。所述纳米材料的用量可以为10重量份、15重量份、19重量份、20重量份、21重量份、25重量份、30重量份。所述纳米材料的优选用量为19～21重量份。

48、若所述第二树脂的用量过多会导致疏水涂料的粘度过大，从而影响涂覆后形成的漆膜的均匀性，用量过少会使疏水层出现裂痕或缺陷，影响复合绝缘导线的技术效果，还会使疏水层不能完全覆盖导体，影响复合绝缘导线的技术效果。所述第二树脂的用量可以为50重量份、60重量份、70重量份、79重量份、80重量份、81重量份、90重量份、100重量份、110重量份。所述第二树脂的优选用量为79～81重量份。

49、更优选地，所述第二有机溶剂选自乙酸乙酯或丁酸乙酯。

50、更优选地，所述纳米材料为气相法二氧化硅。

51、更优选地，所述第二树脂为含氟聚合物。

52、进一步优选地，所述含氟聚合物选自氟改性有机硅树脂或氟碳树脂。

53、更进一步优选地，所述氟改性有机硅树脂选自氟改性有机硅树脂氟化甲基二乙氧基聚硅氧烷树脂、改性聚四氟乙烯树脂和氟化甲基聚硅氧烷树脂中的一种或多种。

54、进一步优选地，所述含氟聚合物中氟含量为3～10wt％。

55、更进一步优选地，所述聚硅氧烷树脂选自甲基聚硅氧烷树脂、甲基苯基聚硅氧烷和乙氧基聚硅氧烷树脂中的一种或多种。

56、更优选地，所述第二树脂的重均分子量为500～1000。

57、更优选地，所述疏水涂料的制备方法包括以下步骤：将所述纳米材料与所述第二有机溶剂混合，然后与所述第二树脂混合。

58、优选地，所述疏水底漆层的疏水底漆选自乙氧基聚硅氧烷树脂、甲基乙氧基聚硅氧烷树脂、乙氧基苯基聚硅氧烷树脂和环氧树脂中的一种或几种。

59、更优选地，所述疏水底漆包括溶剂，所述溶剂为甲苯、二甲苯、乙醇、乙酸乙酯和丁酸乙酯中的一种或多种。

60、进一步优选地，所述疏水底漆中，树脂含量≥30wt％。

61、更优选地，所述疏水底漆层的疏水底漆为所述甲基乙氧基聚硅氧烷树脂和环氧树脂的复配。更优选地，所述甲基乙氧基聚硅氧烷树脂和环氧树脂的重量比是1:(0.5～2)。

62、更优选地，所述疏水底漆层的疏水底漆为乙氧基聚硅氧烷树脂、甲基乙氧基聚硅氧烷硅树脂、乙氧基苯基聚硅氧烷树脂和环氧树脂的复配，所述乙氧基聚硅氧烷树脂、甲基乙氧基聚硅氧烷硅树脂、乙氧基苯基聚硅氧烷树脂和环氧树脂的重量比是(2-3):(1-1.5):(0.5-1.5):(1-4)。

63、本发明还公开一种复合绝缘导线的制备方法，包括以下步骤：

64、1)线芯制备：在导体外绕包云母带，并依次涂覆绝缘漆形成第一绝缘漆层、涂覆疏水涂料形成第一疏水层；

65、2)所述线芯外丝包无机纤维丝，并在无机纤维丝层上涂覆绝缘漆形成第二绝缘漆层；

66、3)依次涂覆疏水底漆形成疏水底漆层,涂覆疏水涂料形成第二疏水层。

67、优选地，所述云母带绕包层数为2～6层。

68、优选地，所述无机纤维丝的丝包层数为2～7层。

69、优选地，所述第一绝缘漆层为涂覆2～7层绝缘漆。

70、优选地，所述第二绝缘漆层为涂覆2～7层绝缘漆。

71、优选地，所述第一疏水涂层为涂覆2～5层疏水涂料。

72、优选地，所述疏水底漆层为涂覆2～5层疏水底漆。

73、优选地，所述第二疏水涂层为涂覆2～5层疏水涂料。

74、优选地，每涂覆一道绝缘漆后都进行加热处理，加热温度为200～450℃。

75、优选地，每涂覆一道疏水涂料后都进行加热处理，加热温度为50～90℃。

76、优选地，每涂覆一道疏水底漆后都进行加热处理，加热温度为100～160℃。

77、更优选地，加热采用烘炉加热，通过烘炉的线速度为1.0～2.5m/min。

78、本发明还公开了上述所述复合绝缘导线作为核电站用电磁线、引接线缆的用途。

79、所述复合绝缘导线中，通过在第一绝缘漆层表面增加第一疏水层，在第二绝缘漆层表面增加疏水底漆层，进一步改进复合绝缘导线的耐水性能、耐高温性能和耐辐照性能，进一步地，申请人通过改进第一绝缘漆层、第二绝缘漆层的材料，进一步赋予复合绝缘导线整体上具有更好的耐水性能、耐高温性能和耐辐照性能；通过再进一步改进第一疏水层、第二疏水层的材料，进一步赋予复合绝缘导线整体上能够在绝缘电阻、击穿电压、耐热性能、耐水性能、耐辐照性能和湿热老化性能、水接触角几个方面均能够达到核电站用电磁线、引接线缆的使用要求，提高复合绝缘导线的使用寿命。

80、本发明提供一种复合绝缘导线及其制备方法和用途，所述复合绝缘导线具有长期耐高温、耐辐照性能，复合绝缘导线表面具备超疏水性(ca≥150°)，在高湿度环境下具有类似荷叶表面的超疏水自清洁性，减少因表面浸润酸性液滴而导致的电化学腐蚀，使用寿命大大提高；制备方法相对简单，成本相对较低，对固化温度的要求较低。使用在高温、高湿、高辐射环境中，绝缘导线的耐辐照性能、耐热性能和耐湿性能均更加优异，由此本技术技术方案形成的绝缘导线具有更高的使用寿命。