[发明专利]一种高机械强度绝缘电缆

说明书

技术领域

本发明涉及电缆领域，具体涉及一种高机械强度绝缘电缆。

背景技术

电缆是用一根或多根导线经过绞合制作成导体线芯，再在导体上施以相应的绝缘层，外面包上密封护套而形成的导线，主要由线芯、绝缘层、屏蔽层和护套层构成。电缆具有占用地面和空间少；供电安全可靠，触电可能性小；有利于提高电力系统的功率因数；运行、维护工作简单方便；有利于美化城市，具有保密性等诸多优点，被广泛应用于生活和生产中的各个领域。

丁腈橡胶是由丁二烯和丙烯腈经乳液聚合法制得的，丁腈橡胶主要采用低温乳液聚合法生产，具有耐油性极好，耐磨性较高，耐热性较好，粘接力强的优点，但也存在耐低温性差、耐臭氧性差、绝缘性能低劣、机械性能较差等缺陷；因而，直接采用丁腈橡胶制备的电缆机械强度低、绝缘性差，不能满足电缆在海洋工程中的应用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有丁腈橡胶绝缘电缆机械性能低、绝缘性能差的缺陷，提供一种高机械强度绝缘电缆；本发明将经过改性处理的，具有优异绝缘性和机械性能的丁腈橡胶复合材料作为电缆护套层中的内护套和外被层，提高了绝缘电缆的机械强度和绝缘性，使该丁腈橡胶电缆可用于海洋工程中。

为了实现上述发明目的，本发明提供了一种高机械强度绝缘电缆，包括：至少一根导体线芯、包绕于所述导体线芯外的绝缘层、包绕于所述绝缘层外的屏蔽层、包覆绕于所述屏蔽层外的护套层；所述的护套层包括内护套、内衬层、铠装层和外被层；所述内护套和外被层采用丁腈橡胶复合材料制备而成；所述的丁腈橡胶复合材料包括以下重量份原材料制备而成：20-35份的玄武岩纤维、15-25份的腈硅橡胶、50-60份的丁腈橡胶、10-25份的改性剂、1-3份的偶联剂、20-30份的酚醛树脂。

本发明一种高机械强度绝缘电缆，该电缆的护套层中的内护套和外被层选用经过改性处理的具有优异绝缘性和机械性能的丁腈橡胶复合材料，使电缆的海洋中的复杂环境情况下可长时间稳定工作。

上述一种高机械强度绝缘电缆，其中，所述的改性剂包括质量比为2-4︰1-3︰1-3的双氧水、有机酸和磷酸酯；所述改性剂能快速对玄武岩纤维表面进行腐蚀、活化和接枝，形成粗糙表面，并接枝大量活性有机基团，提高了玄武岩纤维与腈硅橡胶之间的化学键合和机械铆合能力；所述的机械铆合是指基体材料通过收缩应力包紧粗糙表面的纤维而产生的摩擦结合。

其中，所述的腈硅橡胶作为中介材料，不仅与丁腈橡胶相容性好，而且能与玄武岩纤维表面进行化学键接，形成化学键，从而显著提高玄武岩纤维在丁腈橡胶中的相容性。

其中，优选的，所述的有机酸为乙二酸、丁烯二酸、丙烯酸中的一种或多种。

上述一种高机械强度绝缘电缆，其中，优选的，所述的玄武岩纤维长度≤3mm，直径为1-5μm。

上述一种高机械强度绝缘电缆，其中，优选的，所述的玄武岩纤维中包括有重量百分数为0.1-1.5%的纳米氧化铝晶须，纳米氧化铝晶须可显著提高玄武岩纤维的抗折强度和抗电树枝化性能，对增加丁腈橡胶复合材料的机械性能和绝缘性有积极作用；最优选的，所述的纳米氧化铝晶须的重量百分比为0.5-1.2%。

其中，优选的，所述的纳米氧化铝晶须直径为2-5nm、长径比为3-10︰1。

上述一种高机械强度绝缘电缆，其中，所述的玄武岩纤维中还包括0.6-0.8%的纳米二氧化硅，纳米二氧化硅提高玄武岩纤维的韧性和抗电晕性，对增加丁腈橡胶复合材料的机械性能和绝缘性有积极作用。

其中，优选的，所述的纳米二氧化硅的粒径为5-10nm。

其中，所述的偶联剂为硅烷偶联剂，能进一步提高玄武岩纤维在丁腈橡胶中的相容性。

其中，所述的丁腈橡胶复合材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）将玄武岩纤维用改性剂进行处理，得到改性玄武岩纤维；

（2）将腈硅橡胶与改性玄武岩纤维、偶联剂混合挤出得到中间体；

（3）将中间体与丁腈橡胶、酚醛树脂混合均匀后用挤出机进行挤出，得到丁腈橡胶复合材料。

上述一种高机械强度绝缘电缆，其中，所述的导体线芯是由导电材料制备而成的导线；优选的，所述的导体材料为铜、铝及其合金中的一种。

其中，所述的屏蔽层由屏蔽材料构成；优选的，所述的屏蔽材料为复合屏蔽材料。

其中，所述的绝缘层采用高性能绝缘材料构成；优选的，所述的绝缘材料为复合绝缘材料。

与现有技术相比，本发明的有益效果：