一种具有径向防水和纵向阻水结构的复合式电力电缆

技术领域

本发明属于电缆技术领域，具体地，涉及一种具有径向防水和纵向阻水结构的复合式电力电缆。

背景技术

自上世纪90年代起，商品房开始将布线方式从明线改为暗线，当时由于技术、工艺、材料等因素，电线电缆使用寿命普遍不超过30年。2014年，住建部在济南主持评审了建筑用电线和电缆两项推荐性行业标准(JG/T441-2014，JG/T442-2014)，该标准首次推行电线电缆的使用寿命不低于70年。

由于电缆绝缘层在正常运行中逐步老化，如果使用时间超过一定的年限，将可能引发漏电、火灾等安全事故。但由于电缆价格普遍较高，更换难度较大，为节约成本，避免麻烦，很多电线电缆都被过度使用。同时，考虑到成本，一些电缆制造企业使用劣质原料。以上因素，都将导致安全事故的发生。超疏水材料在电力系统绝缘设备中具有巨大的应用潜力，因为其优异的防水和自清洁能力可保持表面清洁干燥。然而，超疏水材料的电性能长期以来一直被忽视；表面电荷积累是一个重大问题，本发明将超疏水性和表面电荷优化的结合，提供一种具有径向防水和纵向阻水结构的复合式电力电缆。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有径向防水和纵向阻水结构的复合式电力电缆，将超疏水性和表面电荷优化的结合，获得超疏水性的同时，降低了电缆绝缘层的漏电现象。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种具有径向防水和纵向阻水结构的复合式电力电缆，包括若干个结构相同的绞合铜导体，所述绞合铜导体外壁上固定挤包有耐火层，所述绞合铜导体外壁挤包有交联聚乙烯绝缘层，所述交联聚乙烯绝缘层外设有超疏水交联聚乙烯绝缘层，所述超疏水交联聚乙烯绝缘层与交联聚乙烯绝缘层之间设有防火填料，所述绝缘综合防护层外固定挤包有超疏水低烟无卤聚烯烃护套；

所述超疏水交联聚乙烯绝缘层是在交联聚乙烯绝缘表面喷涂超疏水分散液制得，喷涂过程中，喷枪距离样品表面20-30cm，喷涂方向垂直于交联聚乙烯绝缘表面，喷雾压力为60psi，针头尺寸和流速分别为0.5mm和15mL· min

所述超疏水分散液包括以下步骤制得：

A1、30℃下将聚二甲基硅氧烷和固化剂溶解在己烷中，搅拌4h，得到溶液A，其中，聚二甲基硅氧烷、固化剂和己烷的用量比为3-5g：0.3-0.5g：15-25mL；

A2、将ZnO纳米颗粒分散在己烷中，然后在30℃下搅拌4h，记为溶液B，其中，ZnO纳米颗粒和己烷的用量比为8-12g：35-45mL；

A3、将溶液A加入至溶液B中，形成均匀溶液，再超声处理10min，机械搅拌2h，得到超疏水分散液，其中，溶液A和溶液B的体积比为1:3-4。

进一步地，所述耐火层以耐火云母带为外层，陶瓷纤维带为内层，以耐火云母带外层，陶瓷纤维带为内层，赋予了耐火层更好的耐火性能和电绝缘性能。

进一步地，所述防火填料为无碱玻璃纤维绳。

进一步地，所述超疏水低烟无卤聚烯烃护套也是在交联聚乙烯绝缘层表面喷涂超疏水分散液制得。

进一步地，所述固化剂为邻苯二甲酸二丁酯。

本发明的有益效果：

1、本发明技术方案中，以聚二甲基硅氧烷为粘合剂，经固化剂固化后将ZnO纳米颗粒固定在交联聚乙烯绝缘上，ZnO具有非线性导电性，广泛用于材料掺杂和表面涂层，以优化电场分布并促进电荷耗散，用在交联聚乙烯绝缘上能够防止绝缘层因老化造成的漏电现象，聚二甲基硅氧烷本身具有优异的绝缘性能和疏水性能，形成的喷涂层因填充大量ZnO纳米颗粒，使得表面粗糙话，进一步增加了表面的疏水性。

2、本发明技术方案中，超疏水分散性制备过程简单，超疏水交联聚乙烯绝缘层和超疏水低烟无卤聚烯烃护套通过简单的喷涂便可实现，易于工业化大规模生产。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种具有径向防水和纵向阻水结构的复合式电力电缆及其制备方法的切面结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、绞合铜导体；2、防火层；3、交联聚乙烯绝缘层；4、防火填料；5、超疏水交联聚乙烯绝缘层；6、超疏水低烟无卤聚烯烃护套。

具体实施方式

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，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1所示，本发明为一种具有径向防水和纵向阻水结构的复合式电力电缆，包括四个结构相同的绞合铜导体1，绞合铜导体1外壁上固定挤包有耐火层2，绞合铜导体1外壁挤包有交联聚乙烯绝缘层3，交联聚乙烯绝缘层3外设有超疏水交联聚乙烯绝缘层5，超疏水交联聚乙烯绝缘层5与交联聚乙烯绝缘层3之间设有防火填料4，绝缘综合防护层5外固定挤包有超疏水低烟无卤聚烯烃护套6。

实施例1

超疏水交联聚乙烯绝缘层5是在交联聚乙烯绝缘表面喷涂超疏水分散液制得，喷涂过程中，喷枪距离样品表面20-30cm，喷涂方向垂直于交联聚乙烯绝缘表面，喷雾压力为60psi，针头尺寸和流速分别为0.5mm和15mL· min

超疏水分散液包括以下步骤制得：

A1、30℃下将3-5g聚二甲基硅氧烷和0.3-0.5g固化剂溶解在15-25mL己烷中，搅拌4h，得到溶液A；

A2、将8-12gZnO纳米颗粒分散在35-45mL己烷中，然后在30℃下搅拌4h，记为溶液B；

A3、将10mL溶液A加入至30mL溶液B中，形成均匀溶液，再超声处理10min，机械搅拌2h，得到超疏水分散液。

实施例2

超疏水交联聚乙烯绝缘层5是在交联聚乙烯绝缘表面喷涂超疏水分散液制得，喷涂过程中，喷枪距离样品表面20-30cm，喷涂方向垂直于交联聚乙烯绝缘表面，喷雾压力为60psi，针头尺寸和流速分别为0.5mm和15mL· min

超疏水分散液包括以下步骤制得：

A1、30℃下将3-5g聚二甲基硅氧烷和0.3-0.5g固化剂溶解在15-25mL己烷中，搅拌4h，得到溶液A；

A2、将8-12gZnO纳米颗粒分散在35-45mL己烷中，然后在30℃下搅拌4h，记为溶液B；

A3、将10mL溶液A加入至35mL溶液B中，形成均匀溶液，再超声处理10min，机械搅拌2h，得到超疏水分散液。

实施例3

超疏水交联聚乙烯绝缘层5是在交联聚乙烯绝缘表面喷涂超疏水分散液制得，喷涂过程中，喷枪距离样品表面20-30cm，喷涂方向垂直于交联聚乙烯绝缘表面，喷雾压力为60psi，针头尺寸和流速分别为0.5mm和15mL· min

超疏水分散液包括以下步骤制得：

A1、30℃下将3-5g聚二甲基硅氧烷和0.3-0.5g固化剂溶解在15-25mL己烷中，搅拌4h，得到溶液A；

A2、将8-12gZnO纳米颗粒分散在35-45mL己烷中，然后在30℃下搅拌4h，记为溶液B；

A3、将10mL溶液A加入至40mL溶液B中，形成均匀溶液，再超声处理10min，机械搅拌2h，得到超疏水分散液。

对比例1

将实施例2中的超疏水交联聚乙烯绝缘层5替换为交联聚乙烯绝缘层5。

现对实施例1-3及对比例1-2的具有径向防水和纵向阻水结构的复合式电力电缆进行性能测试，测试结果如下表1所示。

表1

由上表1可知，本发明实施例制备的具有径向防水和纵向阻水结构的复合式电力电缆相比于对比例具有更好的疏水效果。

在说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上内容仅仅是对本发明的构思所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的构思或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。