一种竖井用抗拉控制电缆

技术领域

本发明涉及控制电缆领域，具体为一种竖井用抗拉控制电缆。

背景技术

竖井是高层建筑各种电气管线的竖向通道，是用于垂直走供电电缆或通讯电缆的垂直通道，利用竖井敷设电缆可以有效解决电缆布线的问题，保证电力传输的安全性和可靠性。

为了提高电缆的抗拉性能，往往大多采用钢丝铠装结构作为抗拉元件，但是这会一定程度上增加电缆自重，当竖井垂直段较高时，电缆一次性敷设较重，容易产生电缆自重大于电缆抗拉能力而引起电缆变型或破坏的风险。

发明内容

发明目的：针对上述技术问题，本发明提出了一种竖井用抗拉控制电缆。

所采用的技术方案如下：

一种竖井用抗拉控制电缆，包括若干个缆芯；

若干个所述缆芯被云母绕包带包覆固定；

所述云母绕包带外依次包覆有外抗拉层和外护套；

所述缆芯包括导体；

以及包覆在所述导体上的聚乙烯内护套和内抗拉层；

所述外抗拉层和所述内抗拉层均由抗拉层材料制成，所述抗拉层材料包括纤维编织体和复合增强材料，制备方法如下：

将磺化芳香族聚酰胺、离子液体、聚乙烯吡咯烷酮加入到乙二醇改性环氧树脂中，所述磺化芳香族聚酰胺、离子液体的用量均为所述乙二醇改性环氧树脂重量的5-10％，搅拌加热得到均一的溶液，再加入腰果酚醛胺环氧固化剂，搅拌均匀后脱泡得到铸膜液，将纤维编织体置于玻璃基板上，再倒入所述铸膜液，静置停放30-90s后将玻璃基板转移至烘箱中，升温固化后取出所成膜体即可。

进一步地，所述磺化芳香族聚酰胺的制备方法如下：

将二氨基苯磺酸和碳酸钠溶于水中得到溶液A，将对苯二甲酰氯溶于苯中得到溶液B，将溶液B滴加至溶液A中，滴毕后搅拌反应8-15h，用盐酸调节反应液pH至1-2后倒入乙醇中，过滤，所得产物洗涤后干燥即可。

进一步地，所述离子液体为1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐和/或1-丁基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸盐。

进一步地，所述乙二醇改性环氧树脂的制备方法如下：

将环氧树脂、乙二醇、N,N-二甲基苄胺混合，搅拌升温至90-95℃反应3-5h后再升温至100-110℃反应1-3h后冷却即可。

进一步地，所述环氧树脂、乙二醇的摩尔比为2-2.05：1。

进一步地，所述N,N-二甲基苄胺的用量为所述环氧树脂和所述乙二醇总重量的0.1-0.6％。

进一步地，升温固化步骤如下：

先升温至80-100℃保温0.5-1h，再升温至130-150℃保温1-3h，再升温至180-220℃保温2-4h，最后自然恢复室温。

进一步地，所述纤维编织体的材质为凯夫拉纤维。

进一步地，若干个所述缆芯与所述云母绕包带之间填充有岩棉绳。

进一步地，所述外护套的材质为交联聚乙烯或聚氯乙烯。

本发明的有益效果：

本发明提供了一种竖井用抗拉控制电缆，通过外抗拉层和内抗拉层的设计代替钢带铠装层，既能有效降低电缆自重，又能保持较好的抗拉性能，保证了电缆在外力作用下的整体稳定性，外抗拉层和内抗拉层均由抗拉层材料制成，抗拉层材料以高强度的纤维编织体为和复合增强材料构成，纤维编织体作为骨架可以提高抗拉层材料的整体力学强度，复合增强材料以结合性能良好的乙二醇改性环氧树脂和磺化芳香族聚酰胺为主要材料，离子液体虽然没能与其余组分发生化学作用，但是由于渗入到树脂基体内部，由于与分子链的相互作用，也起到了一定的塑化作用，促进了抗拉层材料力学性能的提高，本发明所制备的抗拉控制电缆的最大承受拉力≥50kN，且自重远低于一般的铠装抗拉电缆，更适合应用于竖井中。

附图说明

图1为本发明实施例1中抗拉控制电缆的结构示意图；

图中标号分别代表：

1-导体、2-聚乙烯内护套、3-内抗拉层、4-岩棉绳、5-云母绕包带、6-外抗拉层、7-聚氯乙烯外护套。

具体实施方式

实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。本发明未提及的技术均参照现有技术，除非特别指出，以下实施例和对比例为平行试验，采用同样的处理步骤和参数。

实施例1：

一种竖井用抗拉控制电缆，包括三个呈品字形排布的缆芯；

三个缆芯被云母绕包带5包覆固定，缆芯与云母绕包带5之间填充有岩棉绳4；

云母绕包带5外依次包覆有外抗拉层6和聚氯乙烯外护套7；

缆芯包括导体1以及包覆在导体上的聚乙烯内护套2和内抗拉层3；

外抗拉层6和内抗拉层3均由抗拉层材料制成，所述抗拉层材料包括网状凯夫拉纤维编织体和复合增强材料，网状凯夫拉纤维编织体和复合增强材料的重量比为1：4，具体制备方法如下：

将E-44环氧树脂、乙二醇、N,N-二甲基苄胺混合，E-44环氧树脂、乙二醇的摩尔比为2.02：1，N,N-二甲基苄胺的用量为E-44环氧树脂和乙二醇总重量的0.5％，将混合物搅拌升温至95℃反应5h后再升温至105℃反应2h后冷却得到乙二醇改性环氧树脂，将15.06g 2,5-二氨基苯磺酸和8.48g碳酸钠溶于1L水中得到溶液A，将16.24g对苯二甲酰氯溶于500mL苯中得到溶液B，将溶液B滴加至溶液A中，滴毕后室温搅拌反应12h，用0.1M盐酸调节反应液pH至1后，将反应液倒入5L乙醇中析出沉淀，过滤，所得产物用水和乙醇洗涤后50℃真空干燥24h得到磺化芳香族聚酰胺，取10g磺化芳香族聚酰胺、5g 1-丁基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸盐、10g聚乙烯吡咯烷酮加入到100g乙二醇改性环氧树脂中，搅拌加热至80℃得到均一的溶液，再加入25g腰果酚醛胺环氧固化剂，搅拌30min后真空脱泡60s得到铸膜液，将网状凯夫拉纤维编织体置于玻璃基板上，再倒入铸膜液，静置停放60s后将玻璃基板转移至烘箱中，先升温至95℃保温1h，再升温至140℃保温2h，再升温至200℃保温2h，最后自然恢复室温后取出玻璃基板，控制膜体厚度为0.1mm，将其刮下即可。

对本实施例所制备的抗拉控制电缆进行抗拉性能测试，试验前应将试样矫直，再将试样紧固于夹具内，试验在电子拉力机上进行，测试有效长度为50cm，试验速度为1mm/min，直至试样断裂为止，测试过程中记录拉力-变形曲线，测得最大拉力为62kN。

实施例2：

与实施例1基本相同，区别在于，外抗拉层6和内抗拉层3均由抗拉层材料制成，抗拉层材料包括网状凯夫拉纤维编织体和复合增强材料，网状凯夫拉纤维编织体和复合增强材料的重量比为1：4，具体制备方法如下：

将E-44环氧树脂、乙二醇、N,N-二甲基苄胺混合，E-44环氧树脂、乙二醇的摩尔比为2.02：1，N,N-二甲基苄胺的用量为E-44环氧树脂和乙二醇总重量的0.5％，将混合物搅拌升温至95℃反应5h后再升温至105℃反应2h后冷却得到乙二醇改性环氧树脂，将15.06g 2,5-二氨基苯磺酸和8.48g碳酸钠溶于1L水中得到溶液A，将16.24g对苯二甲酰氯溶于500mL苯中得到溶液B，将溶液B滴加至溶液A中，滴毕后室温搅拌反应12h，用0.1M盐酸调节反应液pH至1后，将反应液倒入5L乙醇中析出沉淀，过滤，所得产物用水和乙醇洗涤后50℃真空干燥24h得到磺化芳香族聚酰胺，取10g磺化芳香族聚酰胺、10g 1-丁基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸盐、10g聚乙烯吡咯烷酮加入到100g乙二醇改性环氧树脂中，搅拌加热至80℃得到均一的溶液，再加入25g腰果酚醛胺环氧固化剂，搅拌30min后真空脱泡60s得到铸膜液，将网状凯夫拉纤维编织体置于玻璃基板上，再倒入铸膜液，静置停放60s后将玻璃基板转移至烘箱中，先升温至100℃保温1h，再升温至150℃保温3h，再升温至220℃保温4h，最后自然恢复室温后取出玻璃基板，控制膜体厚度为0.1mm，将其刮下即可。

对本实施例所制备的抗拉控制电缆进行抗拉性能测试，试验前应将试样矫直，再将试样紧固于夹具内，试验在电子拉力机上进行，测试有效长度为50cm，试验速度为1mm/min，直至试样断裂为止，测试过程中记录拉力-变形曲线，测得最大拉力为58kN。

实施例3：

与实施例1基本相同，区别在于，外抗拉层6和内抗拉层3均由抗拉层材料制成，抗拉层材料包括网状凯夫拉纤维编织体和复合增强材料，网状凯夫拉纤维编织体和复合增强材料的重量比为1：4，具体制备方法如下：

将E-44环氧树脂、乙二醇、N,N-二甲基苄胺混合，E-44环氧树脂、乙二醇的摩尔比为2.02：1，N,N-二甲基苄胺的用量为E-44环氧树脂和乙二醇总重量的0.5％，将混合物搅拌升温至95℃反应5h后再升温至105℃反应2h后冷却得到乙二醇改性环氧树脂，将15.06g 2,5-二氨基苯磺酸和8.48g碳酸钠溶于1L水中得到溶液A，将16.24g对苯二甲酰氯溶于500mL苯中得到溶液B，将溶液B滴加至溶液A中，滴毕后室温搅拌反应12h，用0.1M盐酸调节反应液pH至1后，将反应液倒入5L乙醇中析出沉淀，过滤，所得产物用水和乙醇洗涤后50℃真空干燥24h得到磺化芳香族聚酰胺，取5g磺化芳香族聚酰胺、5g 1-丁基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸盐、10g聚乙烯吡咯烷酮加入到100g乙二醇改性环氧树脂中，搅拌加热至80℃得到均一的溶液，再加入25g腰果酚醛胺环氧固化剂，搅拌30min后真空脱泡60s得到铸膜液，将网状凯夫拉纤维编织体置于玻璃基板上，再倒入铸膜液，静置停放60s后将玻璃基板转移至烘箱中，先升温至80℃保温0.5h，再升温至130℃保温1h，再升温至180℃保温2h，最后自然恢复室温后取出玻璃基板，控制膜体厚度为0.1mm，将其刮下即可。

对本实施例所制备的抗拉控制电缆进行抗拉性能测试，试验前应将试样矫直，再将试样紧固于夹具内，试验在电子拉力机上进行，测试有效长度为50cm，试验速度为1mm/min，直至试样断裂为止，测试过程中记录拉力-变形曲线，测得最大拉力为51kN。

对比例1：

与实施例1基本相同，区别在于，不加入磺化芳香族聚酰胺。

对本实施例所制备的抗拉控制电缆进行抗拉性能测试，试验前应将试样矫直，再将试样紧固于夹具内，试验在电子拉力机上进行，测试有效长度为50cm，试验速度为1mm/min，直至试样断裂为止，测试过程中记录拉力-变形曲线，测得最大拉力为33kN。

对比例2：

与实施例1基本相同，区别在于，不加入1-丁基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸盐。

对本实施例所制备的抗拉控制电缆进行抗拉性能测试，试验前应将试样矫直，再将试样紧固于夹具内，试验在电子拉力机上进行，测试有效长度为50cm，试验速度为1mm/min，直至试样断裂为止，测试过程中记录拉力-变形曲线，测得最大拉力为42kN。

对比例3：

与实施例1基本相同，区别在于，E-44环氧树脂不经过乙二醇改性。

对本实施例所制备的抗拉控制电缆进行抗拉性能测试，试验前应将试样矫直，再将试样紧固于夹具内，试验在电子拉力机上进行，测试有效长度为50cm，试验速度为1mm/min，直至试样断裂为止，测试过程中记录拉力-变形曲线，测得最大拉力为45kN。

性能测试：

将实施例1-3中及对比例1-3中所制备的抗拉层材料作为试样进行性能测试；

试验前应将试样矫直，再将试样紧固于夹具内(夹具应夹持在网状凯夫拉纤维编织体之外的其余部分)，试验在电子拉力机上进行，试样长度为100mm，测试有效长度为50mm，试验速度为15mm/min，直至试样断裂为止，测试结果如下表1所示：

表1：

由上表1可知，本发明所制备的抗拉层材料具有较高的抗拉性能和较低的密度。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。