CN115274196B - 一种高寿命多内芯双碳电力电缆及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高寿命多内芯双碳电力电缆及其制造方法，涉及电缆技术领域。本发明包括多个导体，所述导体外部设有包裹层，所述包裹层用于固定所述导体，所述包裹层外周侧设有塑形层。本发明通过将导体外部设置有包裹层，使导体整体的直径增加，减少了导体被弯折的可能，在包裹层外设置有塑形层，当电缆发生弯折时，塑形层使电缆保持形变状态，当外力撤去后，减少电缆继续摆动的可能，通过保护层位于外层对内部进行保护，通过填充层将保护层与塑形层连接，使塑形层与保护层更稳定的连接，减少了在电力电缆固定处发生松动时，电缆受到外力会发生较大幅度摆动的可能，从而减少了保护层表皮破损的可能。

Description

一种高寿命多内芯双碳电力电缆及其制造方法

技术领域

本发明涉及电缆技术领域，具体涉及一种高寿命多内芯双碳电力电缆及其制造方法。

背景技术

电力电缆是用于传输和分配电能的电缆，电力电缆常用于城市地下电网、发电站引出线路、工矿企业内部供电及过江海水下输电线，电力线路中，电缆所占比重正逐渐增加，电力电缆是在电力系统的主干线路中用以传输和分配大功率电能的电缆产品，包括1-500KV以及以上各种电压等级，各种绝缘的电力电缆，现有的为了提倡环保，设计出了双碳电力电缆，响应政策。

现有的双碳电力电缆在使用时，为了便于传输电力，在安装时，往往需要克服诸多地形的限制，往往会使电力电缆弯折，通过固定件将弯折处进行固定，当弯折处的固定件出现松动，受到的外力使电缆进行摆动时，由于固定处松动，无法将电缆进行快速限定，会使电缆沿弯折处多次进行摆动，久而久之，使电缆弯折处的表皮发生破损，严重影响了电缆的使用寿命，为此本发明提供了一种高寿命多内芯双碳电力电缆及其制造方法来改善该问题。

发明内容

本发明的目的在于：为解决上述背景中现有的双碳电力电缆在固定处发生松动时，受到外力影响易使外部的表皮脱落的问题，本发明提供了一种高寿命多内芯双碳电力电缆及其制造方法。

本发明为了实现上述目的具体采用以下技术方案：

一种高寿命多内芯双碳电力电缆，包括多个导体，所述导体外部设有包裹层，所述包裹层用于固定所述导体，所述包裹层外周侧设有塑形层，当所述塑形层受到外力时，沿外力的方向发生形变且维持形变，还包括保护层，所述保护层位于所述塑形层的外周侧，所述塑形层与所述保护层之间设置有填充层，其中：

所述包裹层至少包括以下组分与重量份：异戊橡胶：40-43份、稀土：0.5-1份、软化剂10-30份，硫化剂：0.1-0.3份，促进剂：3-5份，所述稀土用于阻挡所述异戊橡胶中的游离基团与氧气接触；

所述塑形层包括筒状铁条与以下组分与重量份：异戊橡胶20-24份，热黏合剂：13-17份；

所述填充层至少包括以下组分与重量份：氟硅橡胶42-45份，增韧剂：10-13份，补强剂：5-7份，所述增韧剂用于使所述氟硅橡胶的分子链形成网状结构，所述补强剂用于吸附所述氟硅橡胶；

所述保护层至少包括以下组分与重量份：丁苯橡胶：41-44份，抗老化剂：12-15份，补强剂：7-10份，所述抗老化剂用于附着在所述丁苯橡胶的化学键上。

进一步地，所述包裹层组分中的所述软化剂为芳香烃油，所述硫化剂为硫磺，所述促进剂为N－叔丁基-2-苯并噻唑，其中所述异戊橡胶的重量份为40份，所述稀土的重量份为0.8份，所述软化剂的重量份为22份，所述硫化剂的重量份为0.3份，所述促进剂的重量份为5份。

进一步地，所述塑形层组分中的所述热黏合剂为聚苯乙烯，其中所述异戊橡胶的重量份为20份，所述热黏合剂重量份为15份。

进一步地，所述填充层组分中的所述增韧剂为液体聚丁二烯橡胶，所述补强剂为炭黑，其中，所述氟硅橡胶重量份为44份，所述增韧剂的重量份为10份，所述补强剂的重量份为6份。

进一步地，所述保护层中的所述抗老化剂为二苯胺，所述补强剂为白炭黑，其中，所述丁苯橡胶的重量份为44份，所述抗老化剂的重量份为13份，所述补强剂的重量份为8份。

进一步地，所述筒状铁条上构造有多个贯穿孔，以使所述筒状铁条的总重量小于等于所述塑形层总重量的二分之一。

本发明还包括一种高寿命多内芯双碳电力电缆的制造方法，包括以下步骤：

S1、将铝合金制成导体；

S2、将包裹层的材料按照重量份进行配比，将熔融后的材料置入模具中，脱模后将导体与包裹层连接；

S3、将铁条进行冲孔，再将冲孔后的铁条卷曲成筒状；

S4、将塑形层的材料按照重量份进行配比，使材料熔融形成第一预聚体，将第一预聚体浇设在筒状铁条外部，通过热熔的方式将塑形层与包裹层连接；

S5、将保护层的材料按照重量份进行配比，当材料熔融后，倒入模具中形成保护层；

S6、将填充层的材料按照重量份进行配比，形成第二预聚体，将第二预聚体浇筑在保护层与塑形层之间形成填充层。

进一步地，在步骤S2与步骤S5中，均需要冷藏12小时以上方可脱模。

进一步地，步骤S6中在 浇筑第二预聚体时，在塑形层的端部表面上盖设板体。

本发明的有益效果如下：

1、本发明通过将导体外部设置有包裹层，使导体整体的直径增加，减少了导体被弯折的可能，在包裹层外设置有塑形层，当电缆发生弯折时，塑形层使电缆保持形变状态，当外力撤去后，减少电缆继续摆动的可能，通过保护层位于外层对内部进行保护，通过填充层将保护层与塑形层连接，使塑形层与保护层更稳定的连接，减少了在电力电缆固定处发生松动时，电缆受到外力会发生较大幅度摆动的可能，从而减少了保护层表皮破损的可能。

2、本发明将包裹层通过异戊橡胶制成，异戊橡胶具有较好的弹性，减少在电缆发生形变时与导体硬性抵触的可能，且异戊橡胶具有较好的绝缘性，减少了在传输电力时漏电的可能。

3、本发明将塑形层通过筒状铁片作为层基，受到外力时，易于将电缆的形状进行固定，在通过与包裹层材料相同的异戊橡胶，便于将塑形层与包裹层进行连接。

附图说明

图1是本发明方法流程示意图；

图2是本发明高寿命多内芯双碳电力电缆立体结构示意图；

图3是本发明部分结构爆炸图；

附图标记：1、导体；2、包裹层；3、塑形层；4、保护层；5、填充层。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

如图2和图3所示，一种高寿命多内芯双碳电力电缆，包括多个导体1，所述导体1外部设有包裹层2，所述包裹层2用于固定所述导体1，所述包裹层2外周侧设有塑形层3，当所述塑形层3受到外力时，沿外力的方向发生形变且维持该形变，还包括保护层4，所述保护层4位于所述塑形层3的外周侧，所述塑形层3与所述保护层4之间设置有填充层5，通过在导体1外周侧设置有一层包裹层2，加大了导体1的直径，使其在受到外力时，发生弯折的可能减少，在双碳复合电力电缆中，具有多个导体1与包裹层2，在每个包裹层2外都设置有塑形层3，当受到的外力过大，使电缆发生形变时，通过塑形层3将形变进行保持，减少了在外力撤去后，电缆由于惯性继续摆动的可能，减少了对保护层4表皮的损坏，通过保护层4对内部部件进行保护，减少了导体1受到损坏的可能，在通过填充层5将保护层4与塑形层3进行连接，减少了保护层4与塑形层3之间的相对活动，进一步减少了复合电缆损坏的可能，其中：

所述包裹层2至少包括以下组分与重量份：异戊橡胶：40-43份、稀土：0.5-1份、软化剂10-30份，硫化剂：0.1-0.3份，促进剂：3-5份，所述稀土用于阻挡所述异戊橡胶中的游离基团与氧气接触，稀土在包裹层2的原料中作为耐热剂的作用，在使用时，稀土具有氧化还原作用，在一定温度范围内能够阻止异戊橡胶中由于氧化产生的游离基反应，同时稀土金属化合物可以吸收异戊橡胶中某些能够催化降解反应的微量酸或碱性物质，从而对异戊橡胶起到热稳定作用，使其在使用时，当导体1对电力进行传输时，难免会产生热量，通过加入稀土减少了导体1上的热量对包裹层2造成的影响，异戊橡胶内含有异戊二烯，使其具有较为细长的分子链，且分子链上具有较多的链节，分子链之间的柔顺性较好，从而使得异戊橡胶在橡胶内的弹性较好，在使用时，在复合电缆发生形变时，包裹层2便于和导体1一同形变，减少了与导体1之间发生硬性抵触的可能，减少了对导体1的损伤，通过在包裹层2的原材料内加入软化剂，通过软化剂对增大异戊橡胶的分子间的粘性，提高了异戊橡胶的强度，通过硫化剂与异戊橡胶之间发生交联反应，使异戊橡胶与硫化剂分子之间形成多个交联键，在使用时，便于提高整体包裹层2的强度，通过促进剂加快硫化剂与异戊橡胶之间的反应速度，提高了异戊橡胶的硫化度；

所述塑形层3包括筒状铁条与以下组分与重量份：异戊橡胶20-24份，热黏合剂：13-17份，通过筒状铁条，在使用时通过筒状铁条的形变对整个电缆的形变进行维持，在外力使其发生形变后，使其保持在形变状态，当外力撤去时，减少复合电缆发生摆动的可能，减少了对保护层4外表皮的磨损，通过热黏合剂将异戊橡胶与筒状铁片进行连接，在通过异戊橡胶之间相互连接，便于将塑形层3与包裹层2之间相互连接；

所述填充层5至少包括以下组分与重量份：氟硅橡胶42-45份，增韧剂：10-13份，补强剂：5-7份，所述增韧剂用于使所述氟硅橡胶的分子链形成网状结构，所述补强剂用于吸附所述氟硅橡胶，氟硅橡胶具有与硅橡胶相似的弹性，在进行连接保护层4与塑形层3时，通过柔性连接，减少了受到外力时，外力对导体1的影响，通过增韧剂减低了氟硅橡胶的脆性，增加了氟硅橡胶的承载强度，增加了韧性，通过补强剂对氟硅橡胶分子的吸附作用，增加了填充层5的强度，在整个双碳复合电力电缆中，填充层5的占比最大，当填充层5韧性高、强度大时，整体的双碳复合电力电缆不易弯折，减少了保护层4外表皮受损的可能；

所述保护层4至少包括以下组分与重量份：丁苯橡胶：41-44份，抗老化剂：12-15份，补强剂：7-10份，所述抗老化剂用于附着在所述丁苯橡胶的化学键上，丁苯橡胶在分子链上具有大量的苯基侧基，使其分子间的作用力较大，相较于天然橡胶更加耐磨，通过耐磨性较好的特点，起到了对双碳复合电力电缆的保护作用，抗老化剂用于减少丁苯橡胶的分子与氧气的接触，减少氧气对丁苯橡胶的氧化，通过补强剂增加了丁苯橡胶的强度，提高了保护层4的使用寿命与对导体1的保护效果；

与现有的相比，在使用时，在受到的外力足以使填充层5弯折时，该外力对双碳复合电力电缆的外表皮的损伤较小，当外力使双碳复合电力电缆形变时，提高塑形层3对形变后的状态进行保持，减少了在外力撤去后，双碳复合电力电缆在弯折处摆动的可能，减少了对保护层4外表皮的损伤，增加了双碳复合电力电缆的使用寿命。

如图2和图3所示，在一些实施例中，所述包裹层2组分中的所述软化剂为芳香烃油，所述硫化剂为硫磺，所述促进剂为N－叔丁基-2-苯并噻唑，其中所述异戊橡胶的重量份为40份，所述稀土的重量份为0.8份，所述软化剂的重量份为22份，所述硫化剂的重量份为0.3份，所述促进剂的重量份为5份，通过硫磺作为硫化剂，通过硫磺硫化反应中的硫化交联键提高了异戊橡胶的强度与韧性，通过N-叔丁基-2-苯并噻唑为促进剂，N-叔丁基-2-苯并噻唑为标准促进剂，在硫化反应时，用于提高硫化反应的速度，且N-叔丁基-2-苯并噻唑的毒性较低，减少了对工作人员造成的损害，软化剂选用芳香烃油，通过将芳香烃油的分子进入到异戊橡胶分子间，增大其分子间隙，使异戊橡胶分子链之间更易滑动，从而进行软化，在进行反应时，包裹层2的性能如下：

拉伸强度大于等于29.4MPa；

撕裂强度大于等于61.3 KN·m^-1；

回弹值为53%；

永久变形率为1.6%。

如图2和图3所示，在一些实施例中，所述塑形层3组分中的所述热黏合剂为聚苯乙烯，其中所述异戊橡胶的重量份为20份，所述热黏合剂重量份为15份，通过聚苯乙烯作为热黏合剂，聚苯乙烯有良好的隔热功能，在使用时，减少了因导体1传输电力时产生的热量，造成粘合度减低的可能，其中塑形层3在未与筒状铁片连接时的性能为：

导热系数为0.08W/(m·K)；

拉伸强度大于等于57MPa；

伸长长度为4%；

回弹值为42%；

永久变形率为2%。

如图2和图3所示，在一些实施例中，所述填充层5组分中的所述增韧剂为液体聚丁二烯橡胶，所述补强剂为炭黑，其中，所述氟硅橡胶重量份为44份，所述增韧剂的重量份为10份，所述补强剂的重量份为6份，增韧剂为液体聚丁二烯橡胶，通过液体聚丁二烯橡胶内的大分子与氟硅橡胶内的分子链进行连接，加强了氟硅橡胶分子间的作用力，且液体聚丁二烯橡胶内的大分子多为橡胶大分子，便于和氟硅橡胶进行连接，在反应后，使氟硅橡胶的分子链之间由线性形成三维网状，增加胶膜层柔韧性，降低脆性，增加韧性，炭黑的颗粒细，网状链堆积紧密，内部面积比表面积大，单位质量颗粒多，有利于在氟硅橡胶中形成链式导电结构，使氟硅橡胶分子间的连接更加紧密，其中填充层5的性能如下：

撕裂强度大于等于46.2 KN·m^-1；

拉伸强度大于等于37MPa；

永久变形率小于20% 。

如图2和图3所示，在一些实施例中，所述保护层4中的所述抗老化剂为二苯胺，所述补强剂为白炭黑，其中，所述丁苯橡胶的重量份为44份，所述抗老化剂的重量份为13份，所述补强剂的重量份为8份，白炭黑为白色粉末状，当其与丁苯橡胶熔合后，会对保护层4的表面进行染色，使其颜色偏浅，减少吸热的速度，减少了温度对保护层4的影响，将二苯胺作为抗老化剂在使用时，其也为白色粉末结晶，在反应后对颜色的影响较小，在使用时，通过二苯胺中的大分子自由基与氧气进行反应，减少丁苯橡胶分子与氧气反应的可能，增加了保护层4的使用寿命，其中保护层4的性能如下：

抗拉强度为270kgf/cm²；

拉伸强度为50MPa；

硬度为84HSD。

如图2和图3所示，在一些实施例中，所述筒状铁条上构造有多个贯穿孔，以使所述筒状铁条的总重量小于等于所述塑形层3总重量的二分之一，通过贯穿孔降低了筒状铁片的整体重量，在使用时，使整个双碳电力电缆的重量较为轻便，且也便于筒状铁片发生形变，提高了双碳电力电缆的实用性。

如图1所示，本发明还包括一种高寿命多内芯双碳电力电缆的制造方法，在一些实施例中，包括以下步骤：

S1、将铝合金制成导体，由于硫磺对铜有一定的腐蚀性，采用铝合金作为导体，在使用时，可导电，也减少被腐蚀的可能；

S2、将包裹层的材料按照重量份进行配比，将熔融后的材料置入模具中，脱模后将导体与包裹层连接，使用时，将原料按照重量份进行配比，将材料置入搅拌机内，对异戊橡胶进行加热，加热温度范围为145-150摄氏度，搅拌机转速为200转每秒，当加入后续的材料时，将搅拌转速降为60转每秒，加热时间为9-10分钟，当加热完毕后，将材料倒入模具内，待脱模后，将导体安装到包裹层内；

S3、将铁条进行冲孔，再将冲孔后的铁条卷曲成筒状，将铁片上进行冲孔，在进行卷曲，便于其成型；

S4、将塑形层的材料按照重量份进行配比，使材料熔融形成第一预聚体，将第一预聚体浇设在筒状铁条外部，通过热熔的方式将塑形层与包裹层连接，将异戊橡胶置入搅拌机内，进行搅拌加热，加热温度的范围为145-150摄氏度，搅拌机转速为200转每秒，加热时间为7-8分钟，当材料熔融后，进行降温，使其温度降到70以下，在筒状铁片外表面上涂上热黏合剂，再将冷却后的材料浇筑在筒状铁片外表面，形成塑形层，再通过热熔使塑形层与包裹层连接；

S5、将保护层的材料按照重量份进行配比，当材料熔融后，倒入模具中形成保护层，将保护层的材料置入到搅拌机内，对保护层的材料进行搅拌与加热，先将丁苯橡胶进行加热，加热温度的范围为110-150摄氏度，搅拌机转速为240转每秒，当丁苯橡胶软化时，调整搅拌机的转速，使其降为70转每秒，再加入后续的材料，加热时间为10-12分钟，将熔融后的材料倒入模具中，当脱模后，制成保护层预备；

S6、将填充层的材料按照重量份进行配比，形成第二预聚体，将第二预聚体浇筑在保护层与塑形层之间形成填充层，将氟硅橡胶置入搅拌机中进行搅拌与加热，氟硅橡胶的加热温度的范围为220-245摄氏度，搅拌机的转速为200转每秒，在氟硅橡胶软化后，将搅拌机的转速降低到120转每秒，使氟硅橡胶的温度降低至150摄氏度，将后续的材料加入，后续的加热时间为8-10分钟，在加热完毕后，等待第二预聚体降温，降至100摄氏度，在此期间，将保护层与塑形层摆放整齐，可通过夹具将其固定，在将第二预聚体倒入保护层与塑形层之间的缝隙，将保护层与塑形层进行连接，使填充层能更好的将保护层与塑形层进行连接。

如图1所示，在一些实施例中，在步骤S2与步骤S5中，均需要冷藏12小时以上方可脱模，将模具与其内部材料冷藏12小时后在进行脱模，在温度较高时，由于热胀冷缩，在开模具时，温差过大，可能会伤到成品，且冷藏12小时后，成品上的瑕疵也会暴露出来，便于对成品进行检测。

如图1所示，在一些实施例中，步骤S6中在 浇筑第二预聚体时，在塑形层的端部表面上盖设板体，为了减少第二预聚体与塑形层的端部连接，从而对塑形层造成的影响，在浇筑第二预聚体时，在塑形层的端部盖上挡板减少第二预聚体与塑形层的端部接触的可能，减少了对塑形层性能的影响。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种高寿命多内芯双碳电力电缆，其特征在于，包括多个导体（1），所述导体（1）外部设有包裹层（2），所述包裹层（2）用于固定所述导体（1），所述包裹层（2）外周侧设有塑形层（3），当所述塑形层（3）受到外力时，沿外力的方向发生形变且维持形变，还包括保护层（4），所述保护层（4）位于多个塑形层（3）的外周侧，所述塑形层（3）与所述保护层（4）之间设置有填充层（5），其中：

所述包裹层（2）至少包括以下组分与重量份：异戊橡胶：40-43份、稀土：0.5-1份、软化剂10-30份，硫化剂：0.1-0.3份，促进剂：3-5份，所述稀土用于阻挡所述异戊橡胶中的游离基团与氧气接触；

所述塑形层（3）包括筒状铁条与以下组分与重量份：异戊橡胶20-24份，热黏合剂：13-17份；

所述填充层（5）至少包括以下组分与重量份：氟硅橡胶42-45份，增韧剂：10-13份，补强剂：5-7份，所述增韧剂用于使所述氟硅橡胶的分子链形成网状结构，所述补强剂用于吸附所述氟硅橡胶；

所述保护层（4）至少包括以下组分与重量份：丁苯橡胶：41-44份，抗老化剂：12-15份，补强剂：7-10份，所述抗老化剂用于附着在所述丁苯橡胶的化学键上。

2.根据权利要求1所述的一种高寿命多内芯双碳电力电缆，其特征在于，所述包裹层（2）组分中的所述软化剂为芳香烃油，所述硫化剂为硫磺，所述促进剂为N－叔丁基-2-苯并噻唑，其中所述异戊橡胶的重量份为40份，所述稀土的重量份为0.8份，所述软化剂的重量份为22份，所述硫化剂的重量份为0.3份，所述促进剂的重量份为5份。

3.根据权利要求1所述的一种高寿命多内芯双碳电力电缆，其特征在于，所述塑形层（3）组分中的所述热黏合剂为聚苯乙烯，其中所述异戊橡胶的重量份为20份，所述热黏合剂重量份为15份。

4.根据权利要求1所述的一种高寿命多内芯双碳电力电缆，其特征在于，所述填充层（5）组分中的所述增韧剂为液体聚丁二烯橡胶，所述补强剂为炭黑，其中，所述氟硅橡胶重量份为44份，所述增韧剂的重量份为10份，所述补强剂的重量份为6份。

5.根据权利要求1所述的一种高寿命多内芯双碳电力电缆，其特征在于，所述保护层（4）中的所述抗老化剂为二苯胺，所述补强剂为白炭黑，其中，所述丁苯橡胶的重量份为44份，所述抗老化剂的重量份为13份，所述补强剂的重量份为8份。

6.根据权利要求1所述的一种高寿命多内芯双碳电力电缆，其特征在于，所述筒状铁条上构造有多个贯穿孔，以使所述筒状铁条的总重量小于等于所述塑形层（3）总重量的二分之一。

7.一种高寿命多内芯双碳电力电缆的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将铝合金制成导体；

S2、将包裹层的材料按照重量份进行配比，将熔融后的材料置入模具中，脱模后将导体与包裹层连接；

S3、将铁条进行冲孔，再将冲孔后的铁条卷曲成筒状；

S4、将塑形层的材料按照重量份进行配比，使材料熔融形成第一预聚体，将第一预聚体浇设在筒状铁条外部，通过热熔的方式将塑形层与包裹层连接；

S5、将保护层的材料按照重量份进行配比，当材料熔融后，倒入模具中形成保护层；

S6、将填充层的材料按照重量份进行配比，形成第二预聚体，将第二预聚体浇筑在保护层与塑形层之间形成填充层。

8.根据权利要求7所述的一种高寿命多内芯双碳电力电缆的制造方法，其特征在于，在步骤S2与步骤S5中，均需要冷藏12小时以上方可脱模。

9.根据权利要求7所述的一种高寿命多内芯双碳电力电缆的制造方法，其特征在于，步骤S6中在 浇筑第二预聚体时，在塑形层的端部表面上盖设板体。

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