一种耐紫外老化的绕包铝合金电力电缆.pdf

1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201610493243.2 (22)申请日 2016.06.24 (71)申请人 浙江英美达电缆科技有限公司 地址 314000 浙江省嘉兴市秀洲区高照街 道康和路449号 (72)发明人 张文春张文杨张岳江张涛 (74)专利代理机构 长春市吉利专利事务所 22206 代理人 李晓莉 (51)Int.Cl. C08L 27/06(2006.01) C08L 23/16(2006.01) C08L 23/20(2006.01) C08L 91/06(2006.01) C08L 9

2、7/02(2006.01) C08K 13/06(2006.01) C08K 9/06(2006.01) C08K 9/04(2006.01) C08K 9/02(2006.01) C08K 3/34(2006.01) C08K 5/09(2006.01) H01B 3/44(2006.01) H01B 7/28(2006.01) H01B 7/29(2006.01) H01B 7/18(2006.01) H01B 7/17(2006.01) H01B 9/00(2006.01) (54)发明名称 一种耐紫外老化的绕包铝合金电力电缆 (57)摘要 本发明公开了一种耐紫外老化的绕包铝合 金电力电

3、缆， 包括由铝合金导体和绝缘层构成的 绝缘线芯、 填充物、 耐火云母带绕包层及PVC护 套， 按重量份计， 所述PVC护套由以下组分混合制 成： PVC树脂100份， 三元乙丙橡胶15-20份， 耐热 增强剂10-15份， 聚异丁烯5-10份， 煅烧陶土20- 30份， 硬脂酸1-3份， 石蜡油10-15份， 热稳定剂1- 2份， 光稳定剂1-3份， 抗氧剂1-2份， 增韧剂5-8 份。 本发明在户外具有优异的抗紫外老化性能， 使用寿命长。 权利要求书1页 说明书5页 附图1页 CN 106117869 A 2016.11.16 CN 106117869 A 1.一种耐紫外老化的绕包铝合金电力

4、电缆， 包括由铝合金导体和绝缘层构成的绝缘线 芯、 填充物、 耐火云母带绕包层及PVC护套， 其特征在于， 按重量份计， 所述PVC护套由以下组 分混合制成： PVC树脂100份， 三元乙丙橡胶15-20份， 耐热增强剂10-15份， 聚异丁烯5-10份， 煅烧陶土20-30份， 硬脂酸1-3份， 石蜡油10-15份， 热稳定剂1-2份， 光稳定剂1-3份， 抗氧剂 1-2份， 增韧剂5-8份。 2.根据权利要求1所述的一种耐紫外老化的绕包铝合金电力电缆， 其特征在于： 所述耐 热增强剂为纳米沸石粉与凹凸棒土的混合物经改性处理后而得， 其中纳米沸石粉与凹凸棒 土质量比为0.3-0.5:1。 3

5、.根据权利要求1或2所述的一种耐紫外老化的绕包铝合金电力电缆， 其特征在于： 所 述耐热增强剂的具体制备步骤如下： (1)将凹凸棒土在420-440下煅烧100-120min， 冷却后， 粉碎， 过筛得凹凸棒粉； (2)将凹凸棒粉与纳米沸石粉混匀后得混合物； (3)将混合物与质量浓度10-15的二甲基亚砜溶液中， 搅拌混合均匀得混合物分散 液； (4)向混合物分散液中加入酸溶液搅拌混匀后， 超声处理15-25min， 过滤， 分别用水和 无水乙醇洗涤， 然后在75-85下真空干燥2-4h得初级改性物； (5)将质量浓度为35-45的 钛酸酯偶联剂无水乙醇溶液与初级改性物混合25-35min，

6、然后再加入质量浓度为40-50 硅烷偶联剂KH570的无水乙醇溶液混合35-45min， 然后80-90下真空干燥30-60min， 粉碎 后得耐热增强剂。 4.根据权利要求3所述的一种耐紫外老化的绕包铝合金电力电缆， 其特征在于： 步骤 (3)中质量浓度10-15的二甲基亚砜溶液用量为每克混合物使用10-15mL。 5.根据权利要求3所述的一种耐紫外老化的绕包铝合金电力电缆， 其特征在于： 步骤 (4)中所述酸溶液为质量浓度为5-10的硝酸溶液与质量浓度为10-15的乙酸溶液按照 1:3-5体积比的混合物。 6.根据权利要求3所述的一种耐紫外老化的绕包铝合金电力电缆， 其特征在于： 步骤 (

7、5)中钛酸酯偶联剂的用量为初级改性物重量的0.3-0.5， 硅烷偶联剂KH570的用量为初 级改性物重量的1-1.5。 7.根据权利要求1所述的一种耐紫外老化的绕包铝合金电力电缆， 其特征在于： 所述热 稳定剂选自二甲基氯化锡、 二月桂酸二丁基锡、 甲基硫醇锡、 马来酸二丁基锡中的一种或几 种。 8.根据权利要求1所述的一种耐紫外老化的绕包铝合金电力电缆， 其特征在于： 所述光 稳定剂选自受阻胺类光稳定剂Tinuvin622、 Tinuvin770、 chimassorb944中的一种或几 种。 9.根据权利要求1所述的一种耐紫外老化的绕包铝合金电力电缆， 其特征在于： 所述抗 氧剂选自抗氧剂

8、1010、 抗氧剂1076、 抗氧剂168中的一种或几种。 10.根据权利要求1所述的一种耐紫外老化的绕包铝合金电力电缆， 其特征在于： 所述 增韧剂为改性竹纤维， 改性竹纤维制备方法为： 将竹纤维加水调节含水量至65-70， 再在 竹纤维上喷洒均匀喷洒EM菌液， EM菌液用量为竹纤维重量的3-5， 建堆发酵， 在温度25-28 的环境温度下， 发酵3-5天， 发酵后的竹纤维放75-85下干燥至水分含量在3以下。 权利要求书 1/1 页 2 CN 106117869 A 2 一种耐紫外老化的绕包铝合金电力电缆 技术领域 0001 本发明涉及一种铝合金电力电缆， 特别涉及一种耐紫外老化的绕包铝合

9、金电力电 缆。 背景技术 0002 目前的电线电缆行业中主导产品是铜芯电缆， 这种电缆原料价格高， 资源短缺， 并 且铜合金还有一些缺陷， 比如造价较高、 机械性能较差等。 而铝矿资源和稀土资源相对较为 丰富， 为了缓解铜资源的紧张局面， 利用铝合金等材料制作高性能的电缆可以作为一种很 好的解决方案。 铝合金的导电率是最常用基准材料铜IACS的61.8， 载流量是铜的79， 优 于纯铝标准。 在同样体积下， 铝合金的实际重量大约是铜的三分之一， 因此， 相同载流量时 铝合金电缆的重量大约是铜缆的一半。 采用铝合金电缆取代铜缆， 可以减轻电缆重量， 降低 安装成本， 减少设备和电缆的磨损， 使安

10、装工作更轻松。 铝合金电力电缆所具备的良好的机 械性能和电性能， 使得它可以广泛应用于国民经济的各个领域， 如普通民宅、 高层建筑、 电 梯、 大小型超市商场、 地铁、 机场、 车站、 医院、 银行、 写字楼、 宾馆酒店、 邮政电信大楼、 展览 馆、 图书馆、 博物馆、 古代建筑、 学校、 电力大楼、 公共娱乐场所、 隧道、 地下建筑、 仓库等， 还 可以用于冶金、 钢铁、 焦炭、 煤矿、 电厂、 输变电站、 造船、 石油、 化工、 医药、 核电站、 航空航 天、 军事、 造纸等行业， 以及家电、 汽车、 公共交通设施等等。 0003 户外环境使用的铝合金电力电缆， 面临着长期紫外辐射和高温的

11、共同侵蚀， 导致 电缆表面开裂变形， 严重影响着铝合金电力电缆的使用寿命。 发明内容 0004 本发明的目的在于提供一种耐紫外老化的绕包铝合金电力电缆， 在户外具有优异 的抗紫外老化性能， 使用寿命长。 0005 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是： 0006 一种耐紫外老化的绕包铝合金电力电缆， 包括由铝合金导体和绝缘层(交联聚乙 烯)构成的绝缘线芯、 填充物(玻璃纤维线绳)、 耐火云母带绕包层及PVC护套， 按重量份计， 所述PVC护套由以下组分混合制成： PVC树脂100份， 三元乙丙橡胶15-20份， 耐热增强剂10- 15份， 聚异丁烯5-10份， 煅烧陶土20-30份， 硬脂酸

12、1-3份， 石蜡油10-15份， 热稳定剂1-2份， 光稳定剂1-3份， 抗氧剂1-2份， 增韧剂5-8份。 0007 作为优选， 所述耐热增强剂为纳米沸石粉与凹凸棒土的混合物经改性处理后而 得， 其中纳米沸石粉与凹凸棒土质量比为0.3-0.5:1。 0008 本发明在材料中特别添加耐热增强剂， 纳米沸石粉主要起到耐热作用， 凹凸棒土 对材料体系有明显增强和增韧作用， 本发明将纳米沸石粉与凹凸棒土配合， 协同发挥作用， 并进行特定的改性处理， 使得耐热增强剂对材料的耐热及增强、 增韧作用明显提升， 从而大 大提升了产品的使用寿命。 0009 煅烧陶土为补强材料， 三元乙丙橡胶、 聚异丁烯提供耐

13、热抗老化性能。 作为优选， 说明书 1/5 页 3 CN 106117869 A 3 所述耐热增强剂的具体制备步骤如下： 0010 (1)将凹凸棒土在420-440下煅烧100-120min， 冷却后， 粉碎， 过筛得凹凸棒粉； 0011 (2)将凹凸棒粉与纳米沸石粉混匀后得混合物； 0012 (3)将混合物与质量浓度10-15的二甲基亚砜溶液中， 搅拌混合均匀得混合物分 散液； 0013 (4)向混合物分散液中加入酸溶液搅拌混匀后， 超声处理15-25min， 过滤， 分别用 水和无水乙醇洗涤， 然后在75-85下真空干燥2-4h得初级改性物； 0014 (5)将质量浓度为35-45的钛酸酯

14、偶联剂无水乙醇溶液与初级改性物混合25- 35min， 然后再加入质量浓度为40-50硅烷偶联剂KH570的无水乙醇溶液混合35-45min， 然 后80-90下真空干燥30-60min， 粉碎后得耐热增强剂。 0015 通过将混合物加入二甲基亚砜溶液中， 能够使得混合物分散均匀， 这样利于后续 的酸溶液氧化改性。 酸溶液能够使得沸石粉、 凹凸棒土亲水性降低， 亲油性增加， 从而提高 沸石粉、 凹凸棒土与PVC树脂的结合力。 初级改性物由于颗粒较细， 容易团聚， 这样不利于后 续加工， 且对复合材料的性能有较大影响。 发明人通过长期的实验研究后发现， 先通过使用 钛酸酯偶联剂对初级改性物进行第

15、一次表面处理， 后再通过添加硅烷偶联剂对处理过的初 级改性物进行第二次表面处理， 这样能有效解决初级改性物团聚的问题， 使硅烷偶联剂有 效的包裹初级改性物， 进一步的防止了初级改性物的团聚， 为与PVC树脂的混合做好了有效 的铺垫作用， 由于偶联剂的处理， 初级改性物与PVC树脂混合的更均匀， 结合强度更好， 形成 的复合材料成分均匀， 力学性能佳。 钛酸酯偶联剂、 硅烷偶联剂均配成无水乙醇溶液的形式 添加， 这样与初级改性物的混合均匀性好， 起效好。 0016 作为优选， 步骤(3)中质量浓度10-15的二甲基亚砜溶液用量为每克混合物使用 10-15mL。 0017 作为优选， 步骤(4)中

16、所述酸溶液为质量浓度为5-10的硝酸溶液与质量浓度为 10-15的乙酸溶液按照1:3-5体积比的混合物。 本发明的特定酸溶液是针对凹凸棒土、 沸 石粉的改性设计的， 能够使得沸石粉、 凹凸棒土亲水性降低， 亲油性增加， 从而提高沸石粉、 凹凸棒土与氯化丁基橡胶的结合力。 0018 作为优选， 步骤(5)中钛酸酯偶联剂的用量为初级改性物重量的0.3-0.5， 硅烷 偶联剂KH570的用量为初级改性物重量的1-1.5。 0019 作为优选， 所述热稳定剂选自二甲基氯化锡、 二月桂酸二丁基锡、 甲基硫醇锡、 马 来酸二丁基锡中的一种或几种。 0020 作为优选， 所述光稳定剂选自受阻胺类光稳定剂Ti

17、nuvin622、 Tinuvin770、 chimassorb944中的一种或几种。 0021 作为优选， 所述抗氧剂选自抗氧剂1010、 抗氧剂1076、 抗氧剂168中的一种或几种。 0022 作为优选， 所述增韧剂为改性竹纤维， 改性竹纤维制备方法为： 将竹纤维加水调节 含水量至65-70， 再在竹纤维上喷洒均匀喷洒EM菌液， EM菌液用量为竹纤维重量的3-5， 建堆发酵， 在温度25-28的环境温度下， 发酵3-5天， 发酵后的竹纤维放75-85下干燥至 水分含量在3以下。 采用EM发酵竹纤维， 能减少竹纤维中纤维素游离羟基数量， 增强同PVC 树脂的结合强度。 0023 本发明的有

18、益效果是： 在户外具有优异的抗紫外老化性能， 使用寿命长， 护套材料 说明书 2/5 页 4 CN 106117869 A 4 的机械性能良好。 附图说明 0024 图1是本发明一种结构示意图。 0025 图中： 1、 铝合金导体， 2、 绝缘层， 3、 填充物， 4、 耐火云母带绕包层， 5、 PVC护套。 具体实施方式 0026 下面通过具体实施例， 对本发明的技术方案作进一步的具体说明。 0027 本发明中， 若非特指， 所采用的原料和设备等均可从市场购得或是本领域常用的。 下述实施例中的方法， 如无特别说明， 均为本领域的常规方法。 0028 实施例1： 0029 如图1所示的一种耐紫

19、外老化的绕包铝合金电力电缆， 包括由铝合金导体1和绝缘 层2(交联聚乙烯)构成的绝缘线芯、 填充物(3玻璃纤维线绳)、 耐火云母带绕包层4及PVC护 套5， 按重量份计， 所述PVC护套由以下组分混合制成： PVC树脂100份， 三元乙丙橡胶15份， 耐 热增强剂10份， 聚异丁烯5份， 煅烧陶土20份， 硬脂酸1份， 石蜡油10份， 热稳定剂(二甲基氯 化锡)1份， 光稳定剂(Tinuvin622)1份， 抗氧剂(抗氧剂1010、 抗氧剂1076、 抗氧剂168)1份， 增韧剂5份。 0030 所述耐热增强剂为纳米沸石粉与凹凸棒土的混合物经改性处理后而得， 其中纳米 沸石粉与凹凸棒土质量比为

20、0.3:1。 耐热增强剂的具体制备步骤如下： 0031 (1)将凹凸棒土在420下煅烧120min， 冷却后， 粉碎， 过筛得凹凸棒粉。 0032 (2)将凹凸棒粉与纳米沸石粉混匀后得混合物。 0033 (3)将混合物与质量浓度10的二甲基亚砜溶液中， 搅拌混合均匀得混合物分散 液； 质量浓度10的二甲基亚砜溶液用量为每克混合物使用15mL。 0034 (4)向混合物分散液中加入酸溶液搅拌混匀后， 超声处理15min， 过滤， 分别用水和 无水乙醇洗涤， 然后在75下真空干燥4h得初级改性物； 所述酸溶液为质量浓度为5的硝 酸溶液与质量浓度为15的乙酸溶液按照1:3体积比的混合物。 0035

21、(5)将质量浓度为35的钛酸酯偶联剂无水乙醇溶液与初级改性物混合25min， 然 后再加入质量浓度为40硅烷偶联剂KH570的无水乙醇溶液混合35min， 然后80下真空干 燥60min， 粉碎后得耐热增强剂。 钛酸酯偶联剂的用量为初级改性物重量的0.3， 硅烷偶联 剂KH570的用量为初级改性物重量的1。 0036 所述增韧剂为改性竹纤维， 改性竹纤维制备方法为： 将竹纤维加水调节含水量至 65， 再在竹纤维上喷洒均匀喷洒EM菌液(市售)， EM菌液用量为竹纤维重量的3， 建堆发 酵， 在温度25的环境温度下， 发酵5天， 发酵后的竹纤维放75下干燥至水分含量在3以 下。 0037 实施例2

22、： 0038 如图1所示的一种耐紫外老化的绕包铝合金电力电缆， 包括由铝合金导体1和绝缘 层2(交联聚乙烯)构成的绝缘线芯、 填充物(3玻璃纤维线绳)、 耐火云母带绕包层4及PVC护 套5， 按重量份计， 所述PVC护套由以下组分混合制成： PVC树脂100份， 三元乙丙橡胶20份， 耐 热增强剂15份， 聚异丁烯10份， 煅烧陶土30份， 硬脂酸3份， 石蜡油15份， 热稳定剂(甲基硫醇 说明书 3/5 页 5 CN 106117869 A 5 锡)2份， 光稳定剂(Tinuvin770)3份， 抗氧剂(抗氧剂1076)2份， 增韧剂8份。 0039 所述耐热增强剂为纳米沸石粉与凹凸棒土的混

23、合物经改性处理后而得， 其中纳米 沸石粉与凹凸棒土质量比为0.5:1。 耐热增强剂的具体制备步骤如下： 0040 (1)将凹凸棒土在440下煅烧100min， 冷却后， 粉碎， 过筛得凹凸棒粉。 0041 (2)将凹凸棒粉与纳米沸石粉混匀后得混合物。 0042 (3)将混合物与质量浓度15的二甲基亚砜溶液中， 搅拌混合均匀得混合物分散 液； 质量浓度15的二甲基亚砜溶液用量为每克混合物使用10mL。 0043 (4)向混合物分散液中加入酸溶液搅拌混匀后， 超声处理25min， 过滤， 分别用水和 无水乙醇洗涤， 然后在85下真空干燥2h得初级改性物； 所述酸溶液为质量浓度为10的 硝酸溶液与质

24、量浓度为10的乙酸溶液按照1:5体积比的混合物。 0044 (5)将质量浓度为45的钛酸酯偶联剂无水乙醇溶液与初级改性物混合35min， 然 后再加入质量浓度为50硅烷偶联剂KH570的无水乙醇溶液混合45min， 然后90下真空干 燥30min， 粉碎后得耐热增强剂。 钛酸酯偶联剂的用量为初级改性物重量的0.5， 硅烷偶联 剂KH570的用量为初级改性物重量的1.5。 0045 所述增韧剂为改性竹纤维， 改性竹纤维制备方法为： 将竹纤维加水调节含水量至 70， 再在竹纤维上喷洒均匀喷洒EM菌液(市售)， EM菌液用量为竹纤维重量的5， 建堆发 酵， 在温度28的环境温度下， 发酵3天， 发酵

25、后的竹纤维放85下干燥至水分含量在3以 下。 0046 实施例3： 0047 如图1所示的一种耐紫外老化的绕包铝合金电力电缆， 包括由铝合金导体1和绝缘 层2(交联聚乙烯)构成的绝缘线芯、 填充物(3玻璃纤维线绳)、 耐火云母带绕包层4及PVC护 套5， 按重量份计， 所述PVC护套由以下组分混合制成： PVC树脂100份， 三元乙丙橡胶18份， 耐 热增强剂12份， 聚异丁烯8份， 煅烧陶土25份， 硬脂酸2份， 石蜡油12份， 热稳定剂(马来酸二 丁基锡)1-2份， 光稳定剂(Tinuvin770)1-3份， 抗氧剂(抗氧剂168)1.5份， 增韧剂7份。 0048 所述耐热增强剂为纳米沸

26、石粉与凹凸棒土的混合物经改性处理后而得， 其中纳米 沸石粉与凹凸棒土质量比为0.4:1。 耐热增强剂的具体制备步骤如下： 0049 (1)将凹凸棒土在430下煅烧110min， 冷却后， 粉碎， 过筛得凹凸棒粉。 0050 (2)将凹凸棒粉与纳米沸石粉混匀后得混合物。 0051 (3)将混合物与质量浓度12的二甲基亚砜溶液中， 搅拌混合均匀得混合物分散 液； 质量浓度12的二甲基亚砜溶液用量为每克混合物使用12mL。 0052 (4)向混合物分散液中加入酸溶液搅拌混匀后， 超声处理20min， 过滤， 分别用水和 无水乙醇洗涤， 然后在80下真空干燥3h得初级改性物； 所述酸溶液为质量浓度为7

27、的硝 酸溶液与质量浓度为12的乙酸溶液按照1:4体积比的混合物。 0053 (5)将质量浓度为40的钛酸酯偶联剂无水乙醇溶液与初级改性物混合30min， 然 后再加入质量浓度为45硅烷偶联剂KH570的无水乙醇溶液混合40min， 然后85下真空干 燥40min， 粉碎后得耐热增强剂。 钛酸酯偶联剂的用量为初级改性物重量的0.4， 硅烷偶联 剂KH570的用量为初级改性物重量的1.2。 0054 所述增韧剂为改性竹纤维， 改性竹纤维制备方法为： 将竹纤维加水调节含水量至 65， 再在竹纤维上喷洒均匀喷洒EM菌液(市售)， EM菌液用量为竹纤维重量的4， 建堆发 说明书 4/5 页 6 CN 1

28、06117869 A 6 酵， 在温度27的环境温度下， 发酵4天， 发酵后的竹纤维放80下干燥至水分含量在3以 下。 0055 本发明的PVC护套材料在0.45W/m2， 340nm紫外光老化6000小时后断裂伸长率保持 率70。 本发明的PVC护套材料的拉伸强度25MPa， 断裂伸长率350， 经136168h 热空气老化后， 拉伸强度保持率97， 断裂伸长率保持率97。 经1000小时的人工气候 老化试验后， 拉伸强度变化率为251， 断裂伸长率变化率为271。 0056 以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案， 并非对本发明作任何形式上的 限制， 在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。 说明书 5/5 页 7 CN 106117869 A 7 图1 说明书附图 1/1 页 8 CN 106117869 A 8