一种强化型铝合金电芯线缆及其制备方法
阅读说明：本技术 一种强化型铝合金电芯线缆及其制备方法 (Reinforced aluminum alloy cell cable and preparation method thereof ) 是由 许德俊 许德晨 于 2021-07-27 设计创作，主要内容包括：本发明属于电缆材料技术领域,尤其是一种强化型铝合金电芯线缆及其制备方法,解决了现有技术中铝合金电缆在使用时存在抗压、抗剪切能力一般,延伸率太低,也不能很好的起到防腐蚀等功效的问题,所述强化型铝合金电芯线缆由内向外依次设置为铝合金导体、聚四氟乙烯绝缘层、缓冲屏蔽层、交联三元乙丙橡胶外护层。本发明按照从内到外的顺序,将铝合金导体、聚四氟乙烯绝缘层、缓冲屏蔽层、交联三元乙丙橡胶外护层依次套接设置,制得所需的强化型铝合金电芯线缆,所得电芯线缆抗压强度高,抗剪切性好,延伸率好,通过各层之间的组合设置,能够赋予电芯线缆良好的电绝缘、热绝缘、防火、防水、防腐蚀和抗老化等性能,其综合性能优异,可得广泛应用。(The invention belongs to the technical field of cable materials, and particularly relates to a reinforced aluminum alloy cell cable and a preparation method thereof, which solve the problems that in the prior art, an aluminum alloy cable has general compression resistance and shearing resistance, too low elongation and cannot well achieve the effects of corrosion resistance and the like when in use. According to the invention, the aluminum alloy conductor, the polytetrafluoroethylene insulating layer, the buffer shielding layer and the crosslinked ethylene propylene diene monomer outer protective layer are sequentially sleeved from inside to outside to prepare the required reinforced aluminum alloy battery cell cable, the obtained battery cell cable has high compressive strength, good shearing resistance and good elongation, and the battery cell cable can be endowed with good electrical insulation, thermal insulation, fire resistance, water resistance, corrosion resistance, ageing resistance and other properties through the combined arrangement of the layers, has excellent comprehensive performance and can be widely applied.)
技术领域
本发明涉及电缆材料技术领域，尤其涉及一种强化型铝合金电芯线缆及其制备方法。
背景技术
电线电缆是输送电能、传送信息和制造各种电机、电器、仪表、汽车、机床等设备所不可缺少的基础器材，是电气化、信息化社会中必要的基础产品。2012年，我国超过美国成为全球第一大电线电缆生产国，行业产值在电工电器行业中仅次于汽车行业。作为重要的基础性产业，电线电缆行业被喻为国民经济的“血管”和“神经”，在我国国民经济中占有很重要的地位，肩负着为各行各业国民经济支柱行业配套的职能。
电缆行业通常以铜作为导体，铜是仅次于石油的第二大战略储备物资，而我国铜矿资源严重匮乏，又是用铜大国，铜原料安全可持续供应已成为一个十分重要的战略课题。随着我国电力技术的快速发展，电力输送技术也得到快速发展，其中，为了增加输电线路的安全性，各种安全效率更高，输电效果更好的电缆也相继得到应用，比如铝合金电缆，通过对铝合金电缆的改进，使得能够进行绝缘，防尘，防水等多种特性。虽然现有技术中的铝合金电缆种类众多，但是，现有的铝合金电缆在使用时存在抗压、抗剪切能力一般，延伸率太低，也不能很好的起到防腐蚀等功效。基于上述陈述，本发明提出了一种强化型铝合金电芯线缆及其制备方法。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中铝合金电缆在使用时存在抗压、抗剪切能力一般，延伸率太低，也不能很好的起到防腐蚀等功效的问题，而提出的一种强化型铝合金电芯线缆及其制备方法。
一种强化型铝合金电芯线缆，其由内向外依次设置为铝合金导体、聚四氟乙烯绝缘层、缓冲屏蔽层、交联三元乙丙橡胶外护层；
所述铝合金导体由8-12根直径为0.7-0.9mm的铝合金单丝绞合紧实后，外周同心包覆由直径为0.12-0.22mm的软铜丝编织制得的软铜网而得，软铜网编织密度为65％，软铜网包覆率为100％；所述铝合金单丝由以下重量百分比的元素组成：铁0.14-0.2％、硅0.08-0.15％、锌0.18-0.25％、镍0.2-0.3％、富铈稀土0.25-0.35％、余量为铝；
所述缓冲屏蔽层由以下重量份的原料组成：氯丁橡胶50-70份、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物18-25份、二硫化钼3-5份、碳化硅5-8份、阻燃剂1-3份、相容剂1-3份。
优选的，所述铝合金单丝由以下重量百分比的元素组成：铁0.17％、硅0.12％、锌0.22％、镍0.25％、富铈稀土0.3％、余量为铝。
优选的，所述缓冲屏蔽层由以下重量份的原料组成：氯丁橡胶60份、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物22份、二硫化钼4份、碳化硅6.5份、阻燃剂2份、相容剂2份。
优选的，所述阻燃剂由质量比5-7:1-3:10-14的三(新戊二醇磷酸酯基)甲胺、氧化镁和乙酸的复配物。
优选的，所述相容剂由质量比3-5:7-9:2-3的苯乙烯-马来酸酐共聚物、聚乙烯吡咯烷酮和二甲基硅油的复配物。
本发明还提出了一种强化型铝合金电芯线缆的制备方法，包括以下步骤：
S1、制备铝合金导体：
S11、按重量百分比计，称取铁0.14-0.2％、硅0.08-0.15％、锌0.18-0.25％、镍0.2-0.3％、富铈稀土0.25-0.35％、余量为铝；
S12、将铝加入到熔炼炉中，加热熔化后，保温加入其他原料依次进行熔炼、精炼，然后铸坯成型，将坯件于300-320℃的保温炉内，保温3-5h；
S13、将保温处理后的坯件进行拉丝处理，得到直径为0.7-0.9mm的铝合金单丝；
S14、将8-12根铝合金单丝绞合紧实后，外周同心包覆由直径为0.12-0.22mm的软铜丝编织制得的软铜网而得，软铜网编织密度为65％，软铜网包覆率为100％，制得铝合金导体；
S2、制备缓冲屏蔽层：
S21、按重量份计，称取氯丁橡胶50-70份、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物18-25份、二硫化钼3-5份、碳化硅5-8份、阻燃剂1-3份、相容剂1-3份；
S22、将上述原料依次加入到密炼机中，混合密炼后，挤出成型，得到厚度为1.2-2mm的缓冲屏蔽层；
S3、按照从内到外的顺序，将铝合金导体、聚四氟乙烯绝缘层、缓冲屏蔽层、交联三元乙丙橡胶外护层依次套接设置，制得所需的强化型铝合金电芯线缆。
优选的，所述步骤S2中密炼机的密炼温度为118-125℃，密炼机转速为30-50r/min，挤出机的挤出温度为145-155℃，挤出机螺杆转速为115-125r/min。
本发明提出的一种强化型铝合金电芯线缆，具有以下有益效果：
1、本发明按照从内到外的顺序，将铝合金导体、聚四氟乙烯绝缘层、缓冲屏蔽层、交联三元乙丙橡胶外护层依次套接设置，制得所需的强化型铝合金电芯线缆，所得电芯线缆抗压强度高，抗剪切性好，延伸率好，本发明通过各层之间的组合设置，能够赋予电芯线缆良好的电绝缘、热绝缘、防火、防水、防腐蚀和抗老化等性能，其综合性能优异，可得广泛应用。
2、本发明选取氯丁橡胶、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、二硫化钼、碳化硅、阻燃剂和相容剂为原料，将上述原料混合密炼后挤出成型，得到缓冲屏蔽层，本发明制得的缓冲屏蔽层具有良好的抗压、抗拉、缓冲和屏蔽性能，其制备原料简单，加工性能优异，能够显著提高电芯线缆的抗撕裂性能和电性能，降低线缆体积电阻率和使用损耗，延长其使用寿命。
3、本发明采用三(新戊二醇磷酸酯基)甲胺、氧化镁和乙酸复配制得阻燃剂，所得阻燃剂不含卤素原子，具有安全无毒、低发烟等特点，其掺量少，防火阻燃性好，同时能够显著改善线缆材料的热性能和水解稳定性能；本发明采用苯乙烯-马来酸酐共聚物、聚乙烯吡咯烷酮和二甲基硅油复配制得相容剂，能够显著改善原料间的分散相容性和表面结合性，进而改善线缆材料的硬度、抗冲击强度等性能。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。
实施例一
本发明提出的一种强化型铝合金电芯线缆，其由内向外依次设置为铝合金导体、聚四氟乙烯绝缘层、缓冲屏蔽层、交联三元乙丙橡胶外护层；
所述铝合金导体由8根直径为0.9mm的铝合金单丝绞合紧实后，外周同心包覆由直径为0.12mm的软铜丝编织制得的软铜网而得，软铜网编织密度为65％，软铜网包覆率为100％；所述铝合金单丝由以下重量百分比的元素组成：铁0.14％、硅0.08％、锌0.18％、镍0.2％、富铈稀土0.25％、余量为铝；
所述缓冲屏蔽层由以下重量份的原料组成：氯丁橡胶50份、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物18份、二硫化钼3份、碳化硅5份、阻燃剂1份、相容剂1份；所述阻燃剂由质量比5:1:10的三(新戊二醇磷酸酯基)甲胺、氧化镁和乙酸的复配物；所述相容剂由质量比3:7:2的苯乙烯-马来酸酐共聚物、聚乙烯吡咯烷酮和二甲基硅油的复配物。
本发明还提出了一种强化型铝合金电芯线缆的制备方法，包括以下步骤：
S1、制备铝合金导体：
S11、按重量百分比计，称取铁0.14％、硅0.08％、锌0.18％、镍0.2％、富铈稀土0.25％、余量为铝；
S12、将铝加入到熔炼炉中，加热熔化后，保温加入其他原料依次进行熔炼、精炼，然后铸坯成型，将坯件于300℃的保温炉内，保温3h；
S13、将保温处理后的坯件进行拉丝处理，得到直径为0.9mm的铝合金单丝；
S14、将8根铝合金单丝绞合紧实后，外周同心包覆由直径为0.12mm的软铜丝编织制得的软铜网而得，软铜网编织密度为65％，软铜网包覆率为100％，制得铝合金导体；
S2、制备缓冲屏蔽层：
S21、按重量份计，称取氯丁橡胶50份、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物18份、二硫化钼3份、碳化硅5份、阻燃剂1份、相容剂1份；
S22、将上述原料依次加入到密炼机中，混合密炼后，挤出成型，得到厚度为1.2mm的缓冲屏蔽层；密炼机的密炼温度为118℃，密炼机转速为30r/min，挤出机的挤出温度为145℃，挤出机螺杆转速为115r/min；
S3、按照从内到外的顺序，将铝合金导体、聚四氟乙烯绝缘层、缓冲屏蔽层、交联三元乙丙橡胶外护层依次套接设置，制得所需的强化型铝合金电芯线缆。
实施例二
本发明提出的一种强化型铝合金电芯线缆，其由内向外依次设置为铝合金导体、聚四氟乙烯绝缘层、缓冲屏蔽层、交联三元乙丙橡胶外护层；
所述铝合金导体由10根直径为0.8mm的铝合金单丝绞合紧实后，外周同心包覆由直径为0.17mm的软铜丝编织制得的软铜网而得，软铜网编织密度为65％，软铜网包覆率为100％；所述铝合金单丝由以下重量百分比的元素组成：铁0.17％、硅0.12％、锌0.22％、镍0.5％、富铈稀土0.3％、余量为铝；
所述缓冲屏蔽层由以下重量份的原料组成：氯丁橡胶60份、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物22份、二硫化钼4份、碳化硅6.5份、阻燃剂2份、相容剂2份；所述阻燃剂由质量比3:1:6的三(新戊二醇磷酸酯基)甲胺、氧化镁和乙酸的复配物；所述相容剂由质量比4:8:2.5的苯乙烯-马来酸酐共聚物、聚乙烯吡咯烷酮和二甲基硅油的复配物。
本发明还提出了一种强化型铝合金电芯线缆的制备方法，包括以下步骤：
S1、制备铝合金导体：
S11、按重量百分比计，称取铁0.17％、硅0.12％、锌0.22％、镍0.5％、富铈稀土0.3％、余量为铝；
S12、将铝加入到熔炼炉中，加热熔化后，保温加入其他原料依次进行熔炼、精炼，然后铸坯成型，将坯件于310℃的保温炉内，保温4h；
S13、将保温处理后的坯件进行拉丝处理，得到直径为0.8mm的铝合金单丝；
S14、将10根铝合金单丝绞合紧实后，外周同心包覆由直径为0.17mm的软铜丝编织制得的软铜网而得，软铜网编织密度为65％，软铜网包覆率为100％，制得铝合金导体；
S2、制备缓冲屏蔽层：
S21、按重量份计，称取氯丁橡胶60份、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物22份、二硫化钼4份、碳化硅6.5份、阻燃剂2份、相容剂2份；
S22、将上述原料依次加入到密炼机中，混合密炼后，挤出成型，得到厚度为1.6mm的缓冲屏蔽层；密炼机的密炼温度为122℃，密炼机转速为40r/min，挤出机的挤出温度为150℃，挤出机螺杆转速为120r/min；
S3、按照从内到外的顺序，将铝合金导体、聚四氟乙烯绝缘层、缓冲屏蔽层、交联三元乙丙橡胶外护层依次套接设置，制得所需的强化型铝合金电芯线缆。
实施例三
本发明提出的一种强化型铝合金电芯线缆，其由内向外依次设置为铝合金导体、聚四氟乙烯绝缘层、缓冲屏蔽层、交联三元乙丙橡胶外护层；
所述铝合金导体由12根直径为0.7mm的铝合金单丝绞合紧实后，外周同心包覆由直径为0.22mm的软铜丝编织制得的软铜网而得，软铜网编织密度为65％，软铜网包覆率为100％；所述铝合金单丝由以下重量百分比的元素组成：铁0.2％、硅0.15％、锌0.25％、镍0.3％、富铈稀土0.35％、余量为铝；
所述缓冲屏蔽层由以下重量份的原料组成：氯丁橡胶70份、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物25份、二硫化钼5份、碳化硅8份、阻燃剂3份、相容剂3份；所述阻燃剂由质量比7:3:14的三(新戊二醇磷酸酯基)甲胺、氧化镁和乙酸的复配物；所述相容剂由质量比5:9:3的苯乙烯-马来酸酐共聚物、聚乙烯吡咯烷酮和二甲基硅油的复配物。
本发明还提出了一种强化型铝合金电芯线缆的制备方法，包括以下步骤：
S1、制备铝合金导体：
S11、按重量百分比计，称取铁0.2％、硅0.15％、锌0.25％、镍0.3％、富铈稀土0.35％、余量为铝；
S12、将铝加入到熔炼炉中，加热熔化后，保温加入其他原料依次进行熔炼、精炼，然后铸坯成型，将坯件于320℃的保温炉内，保温5h；
S13、将保温处理后的坯件进行拉丝处理，得到直径为0.7mm的铝合金单丝；
S14、将12根铝合金单丝绞合紧实后，外周同心包覆由直径为0.22mm的软铜丝编织制得的软铜网而得，软铜网编织密度为65％，软铜网包覆率为100％，制得铝合金导体；
S2、制备缓冲屏蔽层：
S21、按重量份计，称取氯丁橡胶70份、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物25份、二硫化钼5份、碳化硅8份、阻燃剂3份、相容剂3份；
S22、将上述原料依次加入到密炼机中，混合密炼后，挤出成型，得到厚度为2mm的缓冲屏蔽层；密炼机的密炼温度为125℃，密炼机转速为50r/min，挤出机的挤出温度为155℃，挤出机螺杆转速为125r/min；
S3、按照从内到外的顺序，将铝合金导体、聚四氟乙烯绝缘层、缓冲屏蔽层、交联三元乙丙橡胶外护层依次套接设置，制得所需的强化型铝合金电芯线缆。
对比例一
本发明提出的一种强化型铝合金电芯线缆，其由内向外依次设置为铝合金导体、聚四氟乙烯绝缘层、缓冲屏蔽层、交联三元乙丙橡胶外护层；
所述铝合金导体由8根直径为0.9mm的铝合金单丝绞合紧实后，外周同心包覆由直径为0.12mm的软铜丝编织制得的软铜网而得，软铜网编织密度为65％，软铜网包覆率为100％；所述铝合金单丝由以下重量百分比的元素组成：铁0.14％、硅0.08％、锌0.18％、镍0.2％、余量为铝；
所述缓冲屏蔽层由以下重量份的原料组成：氯丁橡胶50份、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物18份、二硫化钼3份、碳化硅5份、阻燃剂1份、相容剂1份；所述阻燃剂由质量比5:1:10的三(新戊二醇磷酸酯基)甲胺、氧化镁和乙酸的复配物；所述相容剂由质量比3:7:2的苯乙烯-马来酸酐共聚物、聚乙烯吡咯烷酮和二甲基硅油的复配物。
本发明还提出了一种强化型铝合金电芯线缆的制备方法，包括以下步骤：
S1、制备铝合金导体：
S11、按重量百分比计，称取铁0.14％、硅0.08％、锌0.18％、镍0.2％、余量为铝；
S12、将铝加入到熔炼炉中，加热熔化后，保温加入其他原料依次进行熔炼、精炼，然后铸坯成型，将坯件于300℃的保温炉内，保温3h；
S13、将保温处理后的坯件进行拉丝处理，得到直径为0.9mm的铝合金单丝；
S14、将8根铝合金单丝绞合紧实后，外周同心包覆由直径为0.12mm的软铜丝编织制得的软铜网而得，软铜网编织密度为65％，软铜网包覆率为100％，制得铝合金导体；
S2、制备缓冲屏蔽层：
S21、按重量份计，称取氯丁橡胶50份、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物18份、二硫化钼3份、碳化硅5份、阻燃剂1份、相容剂1份；
S22、将上述原料依次加入到密炼机中，混合密炼后，挤出成型，得到厚度为1.2mm的缓冲屏蔽层；密炼机的密炼温度为118℃，密炼机转速为30r/min，挤出机的挤出温度为145℃，挤出机螺杆转速为115r/min；
S3、按照从内到外的顺序，将铝合金导体、聚四氟乙烯绝缘层、缓冲屏蔽层、交联三元乙丙橡胶外护层依次套接设置，制得所需的强化型铝合金电芯线缆。
对比例二
本发明提出的一种强化型铝合金电芯线缆，其由内向外依次设置为铝合金导体、聚四氟乙烯绝缘层、缓冲屏蔽层、交联三元乙丙橡胶外护层；
所述铝合金导体由8根直径为0.9mm的铝合金单丝绞合紧实后，外周同心包覆由直径为0.12mm的软铜丝编织制得的软铜网而得，软铜网编织密度为65％，软铜网包覆率为100％；所述铝合金单丝由以下重量百分比的元素组成：铁0.14％、硅0.08％、锌0.18％、镍0.2％、富铈稀土0.25％、余量为铝；
所述缓冲屏蔽层由以下重量份的原料组成：氯丁橡胶50份、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物18份、二硫化钼3份、碳化硅5份、阻燃剂1份、相容剂1份；所述阻燃剂为氢氧化铝；所述相容剂由质量比3:7:2的苯乙烯-马来酸酐共聚物、聚乙烯吡咯烷酮和二甲基硅油的复配物。
本发明还提出了一种强化型铝合金电芯线缆的制备方法，包括以下步骤：
S1、制备铝合金导体：
S11、按重量百分比计，称取铁0.14％、硅0.08％、锌0.18％、镍0.2％、富铈稀土0.25％、余量为铝；
S12、将铝加入到熔炼炉中，加热熔化后，保温加入其他原料依次进行熔炼、精炼，然后铸坯成型，将坯件于300℃的保温炉内，保温3h；
S13、将保温处理后的坯件进行拉丝处理，得到直径为0.9mm的铝合金单丝；
S14、将8根铝合金单丝绞合紧实后，外周同心包覆由直径为0.12mm的软铜丝编织制得的软铜网而得，软铜网编织密度为65％，软铜网包覆率为100％，制得铝合金导体；
S2、制备缓冲屏蔽层：
S21、按重量份计，称取氯丁橡胶50份、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物18份、二硫化钼3份、碳化硅5份、阻燃剂1份、相容剂1份；
S22、将上述原料依次加入到密炼机中，混合密炼后，挤出成型，得到厚度为1.2mm的缓冲屏蔽层；密炼机的密炼温度为118℃，密炼机转速为30r/min，挤出机的挤出温度为145℃，挤出机螺杆转速为115r/min；
S3、按照从内到外的顺序，将铝合金导体、聚四氟乙烯绝缘层、缓冲屏蔽层、交联三元乙丙橡胶外护层依次套接设置，制得所需的强化型铝合金电芯线缆。
对比例三
本发明提出的一种强化型铝合金电芯线缆，其由内向外依次设置为铝合金导体、聚四氟乙烯绝缘层、缓冲屏蔽层、交联三元乙丙橡胶外护层；
所述铝合金导体由8根直径为0.9mm的铝合金单丝绞合紧实后，外周同心包覆由直径为0.12mm的软铜丝编织制得的软铜网而得，软铜网编织密度为65％，软铜网包覆率为100％；所述铝合金单丝由以下重量百分比的元素组成：铁0.14％、硅0.08％、锌0.18％、镍0.2％、富铈稀土0.25％、余量为铝；
所述缓冲屏蔽层由以下重量份的原料组成：氯丁橡胶50份、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物18份、二硫化钼3份、碳化硅5份、阻燃剂1份、相容剂1份；所述阻燃剂由质量比5:1:10的三(新戊二醇磷酸酯基)甲胺、氧化镁和乙酸的复配物；所述相容剂为苯乙烯-马来酸酐共聚物。
本发明还提出了一种强化型铝合金电芯线缆的制备方法，包括以下步骤：
S1、制备铝合金导体：
S11、按重量百分比计，称取铁0.14％、硅0.08％、锌0.18％、镍0.2％、富铈稀土0.25％、余量为铝；
S12、将铝加入到熔炼炉中，加热熔化后，保温加入其他原料依次进行熔炼、精炼，然后铸坯成型，将坯件于300℃的保温炉内，保温3h；
S13、将保温处理后的坯件进行拉丝处理，得到直径为0.9mm的铝合金单丝；
S14、将8根铝合金单丝绞合紧实后，外周同心包覆由直径为0.12mm的软铜丝编织制得的软铜网而得，软铜网编织密度为65％，软铜网包覆率为100％，制得铝合金导体；
S2、制备缓冲屏蔽层：
S21、按重量份计，称取氯丁橡胶50份、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物18份、二硫化钼3份、碳化硅5份、阻燃剂1份、相容剂1份；
S22、将上述原料依次加入到密炼机中，混合密炼后，挤出成型，得到厚度为1.2mm的缓冲屏蔽层；密炼机的密炼温度为118℃，密炼机转速为30r/min，挤出机的挤出温度为145℃，挤出机螺杆转速为115r/min；
S3、按照从内到外的顺序，将铝合金导体、聚四氟乙烯绝缘层、缓冲屏蔽层、交联三元乙丙橡胶外护层依次套接设置，制得所需的强化型铝合金电芯线缆。
分别测试本发明实施例一-三以及对比例一-二中制得的强化型铝合金电芯线缆的综合性能，得出如下结果参数：
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
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