一种铝合金导体交联聚乙烯绝缘联锁铠装阻燃电力电缆
阅读说明：本技术 一种铝合金导体交联聚乙烯绝缘联锁铠装阻燃电力电缆 (Aluminum alloy conductor crosslinked polyethylene insulation interlocking armored flame-retardant power cable ) 是由 余宇 田德鑫 吴俊德 申进 潘刚 吴明超 于 2021-08-18 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种铝合金导体交联聚乙烯绝缘联锁铠装阻燃电力电缆,属于电缆技术领域。该铝合金导体交联聚乙烯绝缘联锁铠装阻燃电力电缆,包括线芯,所述线芯包括铝合金导体,所述铝合金导体外侧挤包有绝缘层,所述线芯之间填充有填充层,所述填充层外侧设置有绕包层,所述绕包层外侧挤包有内衬层,所述内衬层外侧覆有联锁铠装层,所述联锁铠装层外侧设置有外护套。通过使用铝合金导体,与铜导体的电缆相比铝合金导体电缆具有更轻便、更柔韧、更节能、经济性超过铜缆的特点,而和铝芯电缆相比,铝合金电缆克服了铝芯电缆机械性能、弯折性能、抗蠕变性能、耐腐蚀性能不好的缺点,从而变得更安全。(The invention relates to an aluminum alloy conductor crosslinked polyethylene insulation interlocking armored flame-retardant power cable, and belongs to the technical field of cables. This fire-retardant power cable of insulating interlocking armor of aluminum alloy conductor crosslinked polyethylene, including the sinle silk, the sinle silk includes aluminum alloy conductor, the crowded package in the aluminum alloy conductor outside has the insulating layer, it has the filling layer to fill between the sinle silk, the filling layer outside is provided with around the covering, it has the inner liner to wrap around the crowded package in the covering outside, the inner liner outside covers there is the interlocking armor, the interlocking armor outside is provided with the oversheath. Through using the aluminum alloy conductor, compared with the cable of a copper conductor, the aluminum alloy conductor cable has the characteristics of being lighter, more flexible, more energy-saving and more economical than the copper cable, and compared with the aluminum core cable, the aluminum alloy cable overcomes the defects of poor mechanical property, bending property, creep resistance and corrosion resistance of the aluminum core cable, so that the aluminum alloy conductor cable is safer.)
技术领域
本发明属于电缆技术领域，涉及一种铝合金导体交联聚乙烯绝缘联锁铠装阻燃电力电缆。
背景技术
铝合金低压电力电缆主要应用于建筑领域、工业工程和新能源工程。与铜缆相比，铝合金电缆具有更轻便、更柔韧、更节能、经济性远远超过铜缆的特点。和铝芯电缆相比，铝合金电缆克服了铝芯电缆机械性能、弯折性能、抗蠕变性能、耐腐蚀性能不好的缺点，从而变得更安全，深受用户喜爱。
但是现有的电缆在使用时，电线电缆阻燃效果不好，从而导致电线电缆在使用时出现短路和失火的状况。
发明内容
本发明的目的在于提供一种铝合金导体交联聚乙烯绝缘联锁铠装阻燃电力电缆。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种铝合金导体交联聚乙烯绝缘联锁铠装阻燃电力电缆，包括线芯，所述线芯包括铝合金导体，所述铝合金导体外侧挤包有绝缘层，所述线芯之间填充有填充层，所述填充层外侧设置有绕包层，所述绕包层外侧挤包有内衬层，所述内衬层外侧覆有联锁铠装层，所述联锁铠装层外侧设置有外护套。
进一步地，所述外护套包括如下重量份原料：聚乙烯45-60份、阻燃剂10.6-12.5份、抗氧化剂2.3-3.6份、交联剂1.4-2.7份；
所述外护套由如下步骤制成：聚乙烯、阻燃剂加入到双辊开炼机，在90℃下开炼5-15min，进行熔融混合，再加入抗氧化剂、交联剂，混匀后再于120-150℃混炼15-25分钟，得到混炼料；将混炼料送入双螺杆挤出机中，挤出造粒，再经加热熔化、挤压挤包在联锁铠装层外侧。
进一步地，所述阻燃剂由如下步骤制成：
S1：将反应釜抽真空，通入氮气后，将镁粉、四氢呋喃加入反应釜中，调节温度至零下15℃-零下5℃，再缓慢滴加(氯甲基)三氯硅烷、四氢呋喃，滴加完毕后升温至55-65℃，反应2.5-3h，得到中间物A；
S2：向中间物A中缓慢滴加乙炔基溴化镁溶液，保持温度在0-5℃，滴加完毕后升温至65-68℃，搅拌反应14-18h，反应结束后冷却至零下10℃-零下5℃，再加入四氢铝锂，搅拌反应12-14h，最后滴加盐酸溶液，静置5-6h，反应结束后离心洗涤5-6次、烘干后制得中间物B；
S3：将中间物B放入真空干燥箱中，抽真空，升温到140℃干燥8h，得到干燥的中间物B；干燥的中间物B和二甲苯溶液加入反应釜中，搅拌均匀，在氮气的保护下加热到95-100℃，再加入四甲基二乙烯基二硅氮烷，搅拌均匀后，回流反应5-6h，再升温至125-130℃反应15-18h，反应结束后旋蒸出残留溶剂，降温至110-115℃保温2-2.5h，得到中间物C；
S4：将氢氧化镁、硬脂酸加入水中，混合搅拌均匀后室温超声分散1.5-2h，然后进行过滤，用甲苯提取8-10h，再进行干燥，得到改性氢氧化镁；
S5：将中间物C加入二甲苯溶液中，搅拌均匀后，加入改性氢氧化镁，搅拌反应15-45min，再放入真空干燥箱中干燥5-7h，得到阻燃剂。
进一步地，步骤S1所述镁粉、四氢呋喃、(氯甲基)三氯硅烷的用量比为1.25g：25mL：3.62mL。
进一步地，步骤S2所述中间物A、乙炔基溴化镁溶液、四氢铝锂、盐酸溶液的用量比为2.65g：6mL：1.36g：30mL。
进一步地，步骤S3所述中间物B、二甲苯溶液、四甲基二乙烯基二硅氮烷的用量比为0.65mol：4.5mL：16mL。
进一步地，步骤S4所述中间物C、二甲苯溶液、改性氢氧化镁的用量比为2.36：7.6mL：3.47g。
进一步地，步骤S4中干燥条件为使用80-85℃热风流动干燥。
进一步地，所述铝合金导体交联聚乙烯绝缘联锁铠装阻燃电力电缆的制备方法包括如下步骤：
步骤一：将铝合金拉制成铝合金细线，然后将铝合金细线进行多股绞合，形成铝合金导体，将铝合金导体放入退火炉中进行退火，再在铝合金导体外侧外层挤包绝缘层，制备线芯；
步骤二：在线芯之间填充填充层，再绕包内衬层，再将联锁铠装层绕包在内衬层外侧，在联锁铠装层外侧挤包外护套，得到铝合金导体交联聚乙烯绝缘联锁铠装阻燃电力电缆。
进一步地，所述绝缘层为交联聚乙烯绝缘层；所述填充层为阻水纱填充层；所述内衬层为无纺布内衬层；所述联锁铠装层为铝合金带联锁铠装层。
本发明的有益效果：
(1)通过使用铝合金导体，与铜导体的电缆相比铝合金导体电缆具有更轻便、更柔韧、更节能、经济性超过铜缆的特点，而和铝芯电缆相比，铝合金电缆克服了铝芯电缆机械性能、弯折性能、抗蠕变性能、耐腐蚀性能不好的缺点，从而变得更安全。
(2)通过使氢氧化镁上接枝有烷基链，烷基链段扩散到聚乙烯的界面，并与其大分子链发生物理缠绕，改善了氢氧化镁与聚烯烃之间的相容性，从而提高了材料的力学性能。
(3)通过(氯甲基)三氯硅烷与镁粉反应生成合成中间物A，再与(氯甲基)三氯硅烷上未反应的Si-Cl、乙炔基溴化镁反应，将-C≡CH引入中间物A中，再用四氢铝锂还原得到中间物B，再将中间物B与四甲基二乙烯基二硅氮烷反应，得到聚碳硅烷，再将聚碳硅烷与改性氢氧化镁反应，得到阻燃剂，由于聚碳硅烷接枝到氢氧化镁中使得阻燃剂在燃烧时能够进行陶瓷化反应，从电缆内部迁移至表面并富集起来，氢氧化镁分解成氧化镁，聚碳硅烷与氧化镁之间反应生成硅酸镁陶瓷相的作用，在炭层表面形成一层致密、连续的陶瓷保护层，在成炭化过程中起到粘结剂的作用，使得聚乙烯在燃烧过程中能够形成炭层，从而能够改善炭层的阻隔作用，提高电缆的阻燃性。
(4)虽然聚碳硅烷自身能够产生甲烷可燃气体，增加可燃物浓度、加剧燃烧，但是在表面形成连续、致密的保护层能够效地阻隔凝聚相向气相之间的传质过程，分解产物受到表层致密炭层的限制之后使得内部正处于降解过程中的区域产生一定的膨胀，能够有效地阻隔气体向内部的传热过程，保护电缆内部材料因热而降解。
附图说明
为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是本发明一种铝合金导体交联聚乙烯绝缘联锁铠装阻燃电力电缆的结构示意图；
图中：1、铝合金导体；2、绝缘层；3、填充层；4、绕包层；5、内衬层；6、联锁铠装层；7、外护套。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为实现预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。
请参阅图1，一种铝合金导体交联聚乙烯绝缘联锁铠装阻燃电力电缆，包括线芯，所述线芯包括铝合金导体1，所述铝合金导体1外侧挤包有绝缘层2，所述线芯之间填充有填充层3，所述填充层3外侧设置有绕包层4，所述绕包层4外侧挤包有内衬层5，所述内衬层5外侧覆有联锁铠装层6，所述联锁铠装层6外侧设置有外护套7。
实施例1
制备阻燃剂：
S1：将反应釜抽真空，通入氮气后，将镁粉、四氢呋喃加入反应釜中，调节温度至零下15℃，再缓慢滴加(氯甲基)三氯硅烷、四氢呋喃，控制镁粉、四氢呋喃、(氯甲基)三氯硅烷的用量比为1.25g：25mL：3.62mL，滴加完毕后升温至55℃，反应2.5h，得到中间物A；
S2：向中间物A中缓慢滴加乙炔基溴化镁溶液，保持温度在0-5℃，滴加完毕后升温至65-68℃，搅拌反应14h，反应结束后冷却至零下10℃，再加入四氢铝锂，搅拌反应12h，最后滴加盐酸溶液，控制中间物A、乙炔基溴化镁溶液、四氢铝锂、盐酸溶液的用量比为2.65g：6mL：1.36g：30mL，静置5h，反应结束后离心洗涤5次、烘干后制得中间物B；
S3：将中间物B放入真空干燥箱中，抽真空，升温到140℃干燥8h，得到干燥的中间物B；干燥的中间物B和二甲苯溶液加入反应釜中，搅拌均匀，在氮气的保护下加热到95℃，再加入四甲基二乙烯基二硅氮烷，控制中间物B、二甲苯溶液、四甲基二乙烯基二硅氮烷的用量比为0.65mol：4.5mL：16mL，搅拌均匀后，回流反应5h，再升温至125℃反应15h，反应结束后旋蒸出残留溶剂，降温至110℃保温2h，得到中间物C；
S4：将氢氧化镁、硬脂酸加入水中，混合搅拌均匀后室温超声分散1.5-2h，然后进行过滤，用甲苯提取8h，再进行干燥，得到改性氢氧化镁；
S5：将中间物C加入二甲苯溶液中，搅拌均匀后，加入改性氢氧化镁，控制中间物C、二甲苯溶液、改性氢氧化镁的用量比为2.36：7.6mL：3.47g，搅拌反应15min，再放入真空干燥箱中干燥5h，得到阻燃剂。
实施例2
制备阻燃剂：
S1：将反应釜抽真空，通入氮气后，将镁粉、四氢呋喃加入反应釜中，调节温度至零下10℃，再缓慢滴加(氯甲基)三氯硅烷、四氢呋喃，控制镁粉、四氢呋喃、(氯甲基)三氯硅烷的用量比为1.25g：25mL：3.62mL，滴加完毕后升温至60℃，反应2.7h，得到中间物A；
S2：向中间物A中缓慢滴加乙炔基溴化镁溶液，保持温度在3℃，滴加完毕后升温至66.5℃，搅拌反应16h，反应结束后冷却至零下7℃，再加入四氢铝锂，搅拌反应13h，最后滴加盐酸溶液，控制中间物A、乙炔基溴化镁溶液、四氢铝锂、盐酸溶液的用量比为2.65g：6mL：1.36g：30mL，静置5-6h，反应结束后离心洗涤5次、烘干后制得中间物B；
S3：将中间物B放入真空干燥箱中，抽真空，升温到140℃干燥8h，得到干燥的中间物B；干燥的中间物B和二甲苯溶液加入反应釜中，搅拌均匀，在氮气的保护下加热到97℃，再加入四甲基二乙烯基二硅氮烷，控制中间物B、二甲苯溶液、四甲基二乙烯基二硅氮烷的用量比为0.65mol：4.5mL：16mL，搅拌均匀后，回流反应5-6h，再升温至128℃反应17h，反应结束后旋蒸出残留溶剂，降温至113℃保温2.3h，得到中间物C；
S4：将氢氧化镁、硬脂酸加入水中，混合搅拌均匀后室温超声分散1.5-2h，然后进行过滤，用甲苯提取9h，再进行干燥，得到改性氢氧化镁；
S5：将中间物C加入二甲苯溶液中，搅拌均匀后，加入改性氢氧化镁，控制中间物C、二甲苯溶液、改性氢氧化镁的用量比为2.36：7.6mL：3.47g，搅拌反应30min，再放入真空干燥箱中干燥6h，得到阻燃剂。
实施例3
制备阻燃剂：
S1：将反应釜抽真空，通入氮气后，将镁粉、四氢呋喃加入反应釜中，调节温度至零下5℃，再缓慢滴加(氯甲基)三氯硅烷、四氢呋喃，控制镁粉、四氢呋喃、(氯甲基)三氯硅烷的用量比为1.25g：25mL：3.62mL，滴加完毕后升温至65℃，反应3h，得到中间物A；
S2：向中间物A中缓慢滴加乙炔基溴化镁溶液，保持温度在5℃，滴加完毕后升温至68℃，搅拌反应18h，反应结束后冷却至零下5℃，再加入四氢铝锂，搅拌反应14h，最后滴加盐酸溶液，控制中间物A、乙炔基溴化镁溶液、四氢铝锂、盐酸溶液的用量比为2.65g：6mL：1.36g：30mL，静置6h，反应结束后离心洗涤6次、烘干后制得中间物B；
S3：将中间物B放入真空干燥箱中，抽真空，升温到140℃干燥8h，得到干燥的中间物B；干燥的中间物B和二甲苯溶液加入反应釜中，搅拌均匀，在氮气的保护下加热到100℃，再加入四甲基二乙烯基二硅氮烷，控制中间物B、二甲苯溶液、四甲基二乙烯基二硅氮烷的用量比为0.65mol：4.5mL：16mL，搅拌均匀后，回流反应6h，再升温至130℃反应18h，反应结束后旋蒸出残留溶剂，降温至115℃保温2.5h，得到中间物C；
S4：将氢氧化镁、硬脂酸加入水中，混合搅拌均匀后室温超声分散1.5-2h，然后进行过滤，用甲苯提取10h，再进行干燥，得到改性氢氧化镁；
S5：将中间物C加入二甲苯溶液中，搅拌均匀后，加入改性氢氧化镁，控制中间物C、二甲苯溶液、改性氢氧化镁的用量比为2.36：7.6mL：3.47g，搅拌反应45min，再放入真空干燥箱中干燥7h，得到阻燃剂。
实施例4
制备外护套：
所述外护套7包括如下重量份原料：聚乙烯45份、实施例2制备的阻燃剂10.6-份、抗氧化剂2.3份、交联剂1.4份；
所述外护套7由如下步骤制成：聚乙烯、阻燃剂加入到双辊开炼机，在90℃下开炼5min，进行熔融混合，再加入抗氧化剂、交联剂，混匀后再于120℃混炼15分钟，得到混炼料；将混炼料送入双螺杆挤出机中，挤出造粒，再经加热熔化、挤压挤包在联锁铠装层6外侧。
实施例5
制备外护套：
所述外护套7包括如下重量份原料：聚乙烯55份、实施例2制备的阻燃剂11.5份、抗氧化剂3份、交联剂2份；
所述外护套7由如下步骤制成：聚乙烯、阻燃剂加入到双辊开炼机，在90℃下开炼10min，进行熔融混合，再加入抗氧化剂、交联剂，混匀后再于130℃混炼20分钟，得到混炼料；将混炼料送入双螺杆挤出机中，挤出造粒，再经加热熔化、挤压挤包在联锁铠装层6外侧。
实施例6
制备外护套：
所述外护套7包括如下重量份原料：聚乙烯60份、实施例2制备的阻燃剂12.5份、抗氧化剂3.6份、交联剂2.7份；
所述外护套7由如下步骤制成：聚乙烯、阻燃剂加入到双辊开炼机，在90℃下开炼15min，进行熔融混合，再加入抗氧化剂、交联剂，混匀后再于150℃混炼25分钟，得到混炼料；将混炼料送入双螺杆挤出机中，挤出造粒，再经加热熔化、挤压挤包在联锁铠装层6外侧。
实施例7
铝合金导体交联聚乙烯绝缘联锁铠装阻燃电力电缆的制备方法包括如下步骤：
步骤一：将铝合金拉制成铝合金细线，然后将铝合金细线进行多股绞合，形成铝合金导体1，将铝合金导体1放入退火炉中进行退火，再在铝合金导体1外侧外层挤包绝缘层2，制备线芯；
步骤二：在线芯之间填充填充层3，再绕包内衬层5，再将联锁铠装层6绕包在内衬层5外侧，在联锁铠装层6外侧挤包实施例5制备的外护套7，得到铝合金导体1交联聚乙烯绝缘联锁铠装阻燃电力电缆。
将实施例5-7与对比例制备的铝合金导体交联聚乙烯绝缘联锁铠装阻燃电力电缆按照垂直燃烧测试标准UL94-2015，利用ZLT-UL94垂直燃烧测试仪进行测试阻燃性能，按照GB/T1040检测其拉伸强度和断裂伸长率，得到结果如下表所示：
由表可以看出，上述各实施例所制备的电缆具有优异的阻燃性能、良好的力学性能。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简介修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
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