本發明屬于架空電(dian)纜，具(ju)體地，涉及一種耐高溫防水架空電(dian)纜及其(qi)制備(bei)方(fang)法(fa)。

背景技術：

1、架(jia)(jia)(jia)空電(dian)(dian)纜，也稱為架(jia)(jia)(jia)空輸(shu)電(dian)(dian)線(xian)或架(jia)(jia)(jia)空導(dao)線(xian)，是電(dian)(dian)力傳(chuan)(chuan)輸(shu)和分配中常(chang)用的一(yi)種電(dian)(dian)纜類型。它們被架(jia)(jia)(jia)設在桿(gan)塔或電(dian)(dian)線(xian)桿(gan)上(shang)，以便于電(dian)(dian)力的長(chang)距離傳(chuan)(chuan)輸(shu)。相比于地下電(dian)(dian)纜，架(jia)(jia)(jia)空電(dian)(dian)纜的安裝和維護成(cheng)本通常(chang)較低。適用于長(chang)距離的電(dian)(dian)力傳(chuan)(chuan)輸(shu)，廣泛應用于城市電(dian)(dian)網(wang)(wang)、農(nong)村電(dian)(dian)網(wang)(wang)、工業區(qu)、交通基礎設施和跨區(qu)域(yu)電(dian)(dian)力傳(chuan)(chuan)輸(shu)。

2、架空(kong)電纜(lan)(lan)由于(yu)其特殊性，常在(zai)室外工作(zuo)，因此(ci)(ci)，架空(kong)電纜(lan)(lan)長期受到雨水的(de)沖刷和(he)太陽的(de)照射，導致其機械性能下(xia)降，嚴重還會導致電纜(lan)(lan)保護套(tao)破損，縮短電纜(lan)(lan)的(de)使用壽命，因此(ci)(ci)，這就需要(yao)電纜(lan)(lan)具備耐高溫和(he)防水性能，對電纜(lan)(lan)保護套(tao)有著較為嚴格的(de)要(yao)求(qiu)。

3、常見的(de)(de)電(dian)(dian)纜(lan)(lan)保(bao)護套材(cai)料包(bao)括交聯(lian)聚乙(yi)烯(xi)、聚丙烯(xi)、氟塑料、氯(lv)化(hua)聚醚和聚酰胺(an)等，其中(zhong)交聯(lian)聚乙(yi)烯(xi)，是一種通過化(hua)學或物理方法使聚乙(yi)烯(xi)分子(zi)鏈之間形成三維(wei)網絡結構的(de)(de)熱固性(xing)材(cai)料。能(neng)(neng)大幅提(ti)升材(cai)料的(de)(de)耐高(gao)溫性(xing)能(neng)(neng)和力(li)學性(xing)能(neng)(neng)，但是交聯(lian)聚乙(yi)烯(xi)得氧指數較(jiao)低，阻(zu)燃性(xing)能(neng)(neng)較(jiao)差(cha)，架空電(dian)(dian)纜(lan)(lan)發(fa)生火災(zai)，由于離地(di)較(jiao)高(gao)不好(hao)撲滅，并(bing)且(qie)火勢沿電(dian)(dian)纜(lan)(lan)線路的(de)(de)蔓延更增加了(le)火災(zai)的(de)(de)危害性(xing)，因此，亟需發(fa)明一種具備耐高(gao)溫、防水(shui)和阻(zu)燃性(xing)能(neng)(neng)的(de)(de)架空電(dian)(dian)纜(lan)(lan)，以滿足(zu)架空電(dian)(dian)纜(lan)(lan)技術領域的(de)(de)更高(gao)需求。

技術實現思路

1、本發明的目的在于克服現(xian)有技術(shu)的缺陷，提(ti)供了一種耐高(gao)溫防水(shui)架空電纜(lan)及(ji)其制備方(fang)法(fa)。

2、本(ben)發明的目的可(ke)以通過以下技(ji)術方(fang)案實(shi)現：

3、一種(zhong)耐高(gao)溫防水架(jia)空(kong)電纜(lan)由(you)從內至外依次設置的導體、絕緣層和保護套構成。

4、進一步地，所述導體為純鋁(lv)、純銅、銅鋁(lv)合金中(zhong)的一種。

5、進(jin)一(yi)步地，所述絕緣層(ceng)為云母帶。

6、絕緣(yuan)層為云母(mu)帶，能一定程度的增強電纜的阻燃性(xing)能。

7、進一步(bu)地(di)，所(suo)述保護(hu)套材(cai)料(liao)包括以(yi)下重(zhong)量份(fen)(fen)(fen)(fen)原料(liao)：80-100份(fen)(fen)(fen)(fen)線(xian)性低密(mi)度聚(ju)乙烯、8-20份(fen)(fen)(fen)(fen)改(gai)性納米氮化(hua)硅(gui)、5-15份(fen)(fen)(fen)(fen)助劑、3-9份(fen)(fen)(fen)(fen)防老劑、0.1-0.3份(fen)(fen)(fen)(fen)交聯(lian)劑、4-8份(fen)(fen)(fen)(fen)潤滑劑。

8、進一步地，所(suo)述防老劑為(wei)抗氧劑1010和(he)光穩定劑uv-3529以質量之比為(wei)2:1復配制得。

9、進(jin)一步地，所述交(jiao)聯劑為三(san)烯(xi)丙基異氰脲酸酯(zhi)、三(san)烯(xi)丙基季戊四醇和三(san)聚氰酸三(san)烯(xi)丙酯(zhi)中的一種(zhong)。

10、進一步地(di)，所述潤滑劑(ji)為石(shi)蠟、硬(ying)脂(zhi)酰胺脂(zhi)肪(fang)酸中(zhong)的一種。

11、使(shi)用線性(xing)(xing)低密(mi)度(du)(du)聚乙(yi)(yi)烯作為基體，線性(xing)(xing)低密(mi)度(du)(du)聚乙(yi)(yi)烯具有支鏈(lian)(lian)短(duan)而密(mi)的(de)特點(dian)，主(zhu)鏈(lian)(lian)上(shang)有存在大量(liang)的(de)叔(shu)碳(tan)原子，活(huo)性(xing)(xing)較高(gao)，能提高(gao)紫外(wai)光的(de)交聯(lian)效率；保護套(tao)材料通(tong)過紫外(wai)光交聯(lian)制得(de)，使(shi)聚乙(yi)(yi)烯分子鏈(lian)(lian)相互連(lian)結，形(xing)成三維(wei)網絡結構，大幅(fu)增強(qiang)保護套(tao)材料的(de)耐高(gao)溫性(xing)(xing)和力學性(xing)(xing)能。

12、進一步地，所(suo)述改(gai)性納米氮(dan)化硅通過以下步驟(zou)制得(de)：

13、在三口燒瓶(ping)中加入納米(mi)氮(dan)化(hua)硅(gui)和甲苯，磁力(li)攪拌2h，使納米(mi)氮(dan)化(hua)硅(gui)分散(san)均勻(yun)后，加入γ-氨丙基三乙氧(yang)基硅(gui)烷，65℃下攪拌反應4h，反應完成(cheng)，抽濾取濾渣，真(zhen)空(kong)干燥，研(yan)磨得到改(gai)性納米(mi)氮(dan)化(hua)硅(gui)。

14、進一步地，納米氮化(hua)硅(gui)、去離子水(shui)、γ-氨丙基(ji)三(san)乙氧基(ji)硅(gui)烷的用量之比為(wei)5g:100ml:5.5g。

15、制得改性(xing)(xing)納(na)(na)米(mi)(mi)(mi)氮化硅通(tong)過化學鍵(jian)合作用接枝(zhi)有機(ji)(ji)分子鏈(lian)，即在其表面形成(cheng)一層有機(ji)(ji)層，大幅改善了(le)納(na)(na)米(mi)(mi)(mi)氮化硅與(yu)基體的界面相容(rong)性(xing)(xing)，促(cu)進(jin)了(le)納(na)(na)米(mi)(mi)(mi)氮化硅在基體中均勻分散，減輕(qing)了(le)納(na)(na)米(mi)(mi)(mi)氮化硅的團聚現象；使改性(xing)(xing)納(na)(na)米(mi)(mi)(mi)氮化硅的耐熱(re)性(xing)(xing)能(neng)充分發揮；此外(wai)，改性(xing)(xing)納(na)(na)米(mi)(mi)(mi)氮化硅含有碳碳雙鍵(jian)，能(neng)參與(yu)到聚乙烯的交聯(lian)反應中，作為增強(qiang)體，能(neng)提高(gao)保護(hu)套材料的力學強(qiang)度(du)。

16、進(jin)一步(bu)地，所述(shu)助劑通過以(yi)下步(bu)驟制得(de)：

17、s1、室溫，氮氣保護下，在裝(zhuang)有攪拌(ban)(ban)回流裝(zhuang)置三口燒(shao)瓶(ping)中(zhong)將三氯(lv)氧磷、季(ji)(ji)戊四(si)醇和(he)無水(shui)乙腈混合均勻后，控制反應(ying)溫度(du)為70℃，攪拌(ban)(ban)反應(ying)5h，再將溫度(du)升(sheng)高至115℃，回流反應(ying)直(zhi)至無氯(lv)化氫氣體(ti)產生，反應(ying)結束，冷卻至室溫，減壓蒸餾除去溶劑，用(yong)二氯(lv)甲烷(wan)洗(xi)滌2-3次，真空(kong)干(gan)燥，得到中(zhong)間體(ti)1；三氯(lv)氧磷、季(ji)(ji)戊四(si)醇、無水(shui)乙腈的用(yong)量之比為34.1g:13.6g:100ml；

18、三(san)(san)氯氧磷(lin)和(he)季戊四醇發生反應(ying)，通過控制二者的摩爾(er)比接(jie)近2:1，且三(san)(san)氯氧磷(lin)過量，得到(dao)中間體(ti)1；具體(ti)反應(ying)過程如下所示：

19、

20、s2、在(zai)裝有(you)攪拌裝置三(san)(san)(san)口燒瓶中(zhong)將中(zhong)間(jian)體(ti)(ti)1、五氟(fu)苯(ben)酚(fen)、三(san)(san)(san)乙胺(an)和甲(jia)苯(ben)混合攪拌均勻，加(jia)熱至75℃，保溫反(fan)應(ying)3h，反(fan)應(ying)完成，過(guo)濾(lv)除(chu)(chu)去三(san)(san)(san)乙胺(an)鹽酸鹽，旋蒸去除(chu)(chu)部分溶劑，再通(tong)過(guo)柱層(ceng)析提純(洗(xi)脫液采(cai)用(yong)氯仿/苯(ben)的混合溶劑，二者的體(ti)(ti)積比(bi)為3:2)，旋蒸除(chu)(chu)去洗(xi)脫液，真空(kong)干(gan)燥，得(de)到中(zhong)間(jian)體(ti)(ti)2；中(zhong)間(jian)體(ti)(ti)1、五氟(fu)苯(ben)酚(fen)、三(san)(san)(san)乙胺(an)、甲(jia)苯(ben)的用(yong)量(liang)之比(bi)為31.6g:18.3g:15ml:100ml；

21、三乙胺(an)作為縛酸劑除去反(fan)(fan)(fan)應(ying)生(sheng)成的氯化氫，加(jia)速反(fan)(fan)(fan)應(ying)進行(xing)，中(zhong)間(jian)體(ti)1與五氟(fu)苯酚發生(sheng)親(qin)核(he)取代(dai)反(fan)(fan)(fan)應(ying)，通過控(kong)制二(er)者的摩爾比接近1:1且(qie)中(zhong)間(jian)體(ti)1略(lve)微過量，使(shi)中(zhong)間(jian)體(ti)1上只有一個(ge)-cl參與到反(fan)(fan)(fan)應(ying)，得到中(zhong)間(jian)體(ti)2；具體(ti)反(fan)(fan)(fan)應(ying)過程如下所示(shi)：

22、

23、s3、室溫(wen)，氮氣(qi)保護下，在裝(zhuang)(zhuang)有攪(jiao)拌(ban)裝(zhuang)(zhuang)置三口燒瓶中加(jia)入中間(jian)(jian)體(ti)2，再將裝(zhuang)(zhuang)置放置在45℃的溫(wen)水(shui)浴中，緩慢滴加(jia)甲酸(suan)，反應4h后(hou)，將產物(wu)依次用苯、乙(yi)腈、乙(yi)醚和水(shui)洗滌，真空干燥，得到中間(jian)(jian)體(ti)3；中間(jian)(jian)體(ti)2、甲酸(suan)的用量之比為(wei)44.3g:4.6g；

24、具體反(fan)應過程如(ru)下所示：

25、

26、s4、在裝有攪拌裝置三口燒瓶中，將中間體(ti)3和(he)n,n-二(er)(er)甲(jia)(jia)基(ji)甲(jia)(jia)酰胺(dmf)混(hun)合，攪拌至固體(ti)完(wan)全溶(rong)解后，充入氮氣作為(wei)保(bao)護氣體(ti)，加入四(si)(si)(si)甲(jia)(jia)基(ji)四(si)(si)(si)乙(yi)(yi)(yi)烯(xi)基(ji)環四(si)(si)(si)硅氧(yang)烷(wan)，控制(zhi)反(fan)應(ying)(ying)溫度(du)為(wei)78℃，保(bao)溫反(fan)應(ying)(ying)12h，反(fan)應(ying)(ying)完(wan)成，減壓蒸(zheng)餾去除部分溶(rong)劑，再通過柱層析提純(洗(xi)脫(tuo)液采用乙(yi)(yi)(yi)酸乙(yi)(yi)(yi)酯(zhi)/苯(ben)的混(hun)合溶(rong)劑，二(er)(er)者(zhe)的體(ti)積比為(wei)7:3)，旋蒸(zheng)除去洗(xi)脫(tuo)液，得(de)到(dao)助劑；中間體(ti)3、n,n-二(er)(er)甲(jia)(jia)基(ji)甲(jia)(jia)酰胺、四(si)(si)(si)甲(jia)(jia)基(ji)四(si)(si)(si)乙(yi)(yi)(yi)烯(xi)基(ji)環四(si)(si)(si)硅氧(yang)烷(wan)的用量(liang)之比為(wei)122.7g:200ml:35.1g；

27、中間(jian)體3與(yu)四(si)(si)(si)甲(jia)基四(si)(si)(si)乙(yi)烯基環四(si)(si)(si)硅(gui)氧烷發生反(fan)(fan)應(ying)，通過(guo)控制二者的摩爾(er)比接近3:1，且四(si)(si)(si)甲(jia)基四(si)(si)(si)乙(yi)烯基環四(si)(si)(si)硅(gui)氧烷略微過(guo)量，使四(si)(si)(si)甲(jia)基四(si)(si)(si)乙(yi)烯基環四(si)(si)(si)硅(gui)氧烷上只有三個碳(tan)(tan)碳(tan)(tan)雙鍵參與(yu)到(dao)反(fan)(fan)應(ying)，具(ju)體反(fan)(fan)應(ying)過(guo)程(cheng)如下所示：

28、

29、制(zhi)得的(de)(de)(de)助(zhu)劑(ji)分(fen)子中含有(you)(you)環(huan)(huan)狀硅(gui)(gui)氧(yang)烷(wan)結(jie)(jie)構(gou)(gou)、螺環(huan)(huan)磷酸(suan)酯(zhi)、c-f鍵(jian)(jian)和苯環(huan)(huan)；其中環(huan)(huan)狀硅(gui)(gui)氧(yang)烷(wan)結(jie)(jie)構(gou)(gou)中含有(you)(you)多個si-o鍵(jian)(jian)，鍵(jian)(jian)能(neng)(neng)(neng)(neng)較高，能(neng)(neng)(neng)(neng)提(ti)(ti)升(sheng)(sheng)基(ji)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)耐熱性(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)，不僅如此(ci)，燃燒(shao)(shao)時硅(gui)(gui)氧(yang)烷(wan)降(jiang)解形成的(de)(de)(de)層(ceng)(ceng)狀二氧(yang)化(hua)硅(gui)(gui)向炭(tan)層(ceng)(ceng)表面遷移，使炭(tan)層(ceng)(ceng)更加致密(mi)，抑制(zhi)炭(tan)層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)氧(yang)化(hua)，提(ti)(ti)升(sheng)(sheng)基(ji)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)阻(zu)燃和抑煙性(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)；此(ci)外(wai)，螺環(huan)(huan)磷酸(suan)酯(zhi)具有(you)(you)良好的(de)(de)(de)阻(zu)燃效(xiao)果，并(bing)且擁有(you)(you)穩(wen)定(ding)(ding)的(de)(de)(de)六元(yuan)雜環(huan)(huan)結(jie)(jie)構(gou)(gou)，在燃燒(shao)(shao)時季戊四(si)醇骨架會(hui)形成焦炭(tan)保護層(ceng)(ceng)，抑制(zhi)基(ji)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)進(jin)一步燃燒(shao)(shao)，與環(huan)(huan)狀硅(gui)(gui)氧(yang)烷(wan)結(jie)(jie)構(gou)(gou)起到(dao)協效(xiao)作(zuo)用，大幅(fu)增(zeng)強基(ji)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)阻(zu)燃性(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)；此(ci)外(wai)，引(yin)入的(de)(de)(de)c-f鍵(jian)(jian)化(hua)學鍵(jian)(jian)高，穩(wen)定(ding)(ding)性(xing)好，能(neng)(neng)(neng)(neng)賦予基(ji)體(ti)(ti)顯著的(de)(de)(de)防(fang)水性(xing)；并(bing)且能(neng)(neng)(neng)(neng)對(dui)c-c主鏈進(jin)行包覆，降(jiang)低(di)基(ji)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)表面能(neng)(neng)(neng)(neng)，提(ti)(ti)升(sheng)(sheng)基(ji)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)穩(wen)定(ding)(ding)性(xing)；最(zui)后(hou)，引(yin)入的(de)(de)(de)苯環(huan)(huan)能(neng)(neng)(neng)(neng)進(jin)一步提(ti)(ti)升(sheng)(sheng)基(ji)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)防(fang)水性(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)；

30、需要補充說(shuo)明的(de)(de)是，助劑(ji)分子一端還含有碳碳雙鍵，能(neng)參與到聚乙烯(xi)的(de)(de)交聯反應(ying)中去，增強了(le)與基體(ti)的(de)(de)相互作用力，使助劑(ji)不易遷移(yi)和脫落，提升了(le)助劑(ji)性能(neng)的(de)(de)長久穩定性。

31、本發明的有(you)益效果：

32、1、本發(fa)明制得(de)的電纜絕緣層為云母帶，提升了電纜的阻燃性能(neng)；

33、2、保(bao)護(hu)套材料以線性(xing)低密度聚(ju)乙(yi)烯(xi)作為基(ji)體，并且通過紫外(wai)光的交聯，使(shi)聚(ju)乙(yi)烯(xi)分子鏈(lian)相互連結(jie)，形成三維網絡結(jie)構，大幅增強電纜的耐高溫性(xing)和(he)力學(xue)性(xing)能；

34、3、通過對納米氮化(hua)硅(gui)進(jin)行(xing)改性(xing)(xing)，相比普通的納米氮化(hua)硅(gui)，與(yu)聚乙烯基體(ti)的相容性(xing)(xing)更好(hao)，團聚現象明顯減輕(qing)，使(shi)改性(xing)(xing)納米氮化(hua)硅(gui)的耐(nai)熱性(xing)(xing)能充分發揮(hui)，還能提高(gao)電(dian)纜的力(li)學強度；

35、4、制得(de)的助劑能顯著(zhu)增強電(dian)纜的耐熱性(xing)(xing)、防水性(xing)(xing)、阻燃性(xing)(xing)和(he)抑煙(yan)性(xing)(xing)能，并且性(xing)(xing)能長久穩定；

36、因(yin)此(ci)，本發明(ming)制得的(de)電纜具有(you)穩(wen)定高效的(de)耐熱性、防水性、阻燃性和抑煙性能，并且(qie)力學性能優異，在架(jia)空電纜技術領域(yu)具備重(zhong)要應用價(jia)值。