納米碳化釩改性的高絕緣電纜及其制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種納米碳化釩改性的高絕緣電纜及其制備方法，該高絕緣電纜包括相互絞合的多股線芯單元，多股線芯單元的外部套設有鍍銀芳綸絲編織套，鍍銀芳綸絲編織套內填充有瀝青；鍍銀芳綸絲編織套的外部沿著由內向外的方向依次設置有第一絕緣層、臨界層和第二絕緣層；第一絕緣層為乙烯?丙烯酸乙酯共聚物層，臨界層填充有納米碳化釩，第二絕緣層為乙烯?四氟乙烯共聚物層。通過該方法制得的電纜具有優異的絕緣性和穩定性。
【專利說明】
納米碳化釩改性的高絕緣電纜及其制備方法
技術領域
[0001] 本發明涉及絕緣電纜，具體地，涉及一種納米碳化釩改性的高絕緣電纜及其制備 方法。
【背景技術】
[0002] 隨著當今科學技術的高速迅猛發展及我國國防現代化發展建設的迫切需要，軍事 工業正在朝著高科技、高速度的方向發展。航空、航天、兵器工業的技術水平代表和象征著 國防實力，為適應國防現代化高速發展的需要，與之配套的產品也在不斷的更新換代，裝備 的電氣化、自動化、系統化程度不斷提高，作為"血管和神經"的電纜的使用量越來越大，對 產品的質量水平和安全可靠性提出了更新更高的要求。為適應國防現代化高速發展的需 要，與之配套的產品也在不斷的更新換代，研制開發高新技術產品為軍事工業配套對加強 國防建設、提高軍事裝備的技術實力有著重要作用及意義。
[0003] 目前，航空航天產品受其使用條件和環境的制約，對材料提出了嚴格的要求。對結 構材料而言，其中最關鍵的是輕質高強度和高溫耐腐蝕。從這一點上可以說，航空航天產業 把結構材料的能力提高到了它的極限水平。航空航天產品在追求輕質和減重方面可以說是 "克克計較"，飛行器每減重Ikg的經濟效益逾萬美元。因此，航空航天領域對電子元器件要 求向小型化、輕型化方向發展。其中，尤其是航天電纜的性能制約著航空航天產品的整體的 性能的提高，這主要是因為航天電纜在航天的惡劣環境中難以保持穩定的高絕緣性能。

【發明內容】

[0004] 本發明的目的是提供一種納米碳化釩改性的高絕緣電纜及其制備方法，通過該方 法制得的電纜具有優異的絕緣性和穩定性。
[0005] 為了實現上述目的，本發明提供了一種納米碳化釩改性的高絕緣電纜，該高絕緣 電纜包括相互絞合的多股線芯單元，多股線芯單元的外部套設有鍍銀芳綸絲編織套，鍍銀 芳綸絲編織套內填充有瀝青;鍍銀芳綸絲編織套的外部沿著由內向外的方向依次設置有第 一絕緣層、臨界層和第二絕緣層;第一絕緣層為乙烯-丙烯酸乙酯共聚物層，臨界層填充有 納米碳化釩，第二絕緣層為乙烯-四氟乙烯共聚物層。
[0006] 優選地，鍍銀芳綸絲編織套的直徑為0.85-0.90mm，第一絕緣層的厚度為0.15-0.20_，臨界層的厚度為0.05-0.12_，第二絕緣層的厚度為0.20-0.25_。
[0007] 優選地，鍍銀芳綸絲編制套中的鍍銀芳綸絲的外表面上的鍍銀層的厚度為1-2μπι。
[0008] 優選地，以鍍銀芳綸絲編織套的橫截面的面積為基準，鍍銀芳綸絲編織套的橫截 面中瀝青占有的面積為35-45%。
[0009] 優選地，線芯單元包括相互絞合的多股鍍銀銅絲，多股鍍銀銅絲的外部設置有保 護層，保護層由聚苯乙烯填充而成。
[0010] 優選地，鍍銀銅絲的直徑為〇. 05-0.08mm，保護層的直徑為0.20-0.30mm。
[0011] 優選地，多股鍍銀銅絲的外表面的鍍銀層的厚度為〇. 5-0.9μπι。
[0012 ]本發明還提供了一種上述的納米碳化釩改性的高絕緣電纜的制備方法，該制備方 法包括：
[0013] 1)將多股線芯單元相互絞合，接著將鍍銀芳綸絲編織套套設于多股線芯單元的外 部，然后將瀝青填充至鍍銀芳綸絲編織套的內部；
[0014] 2)將乙烯-丙烯酸乙酯共聚物擠包于鍍銀芳綸絲編織套的外部以形成第一絕緣 層，接著將納米碳化釩嵌設于第一絕緣層的表面形成臨界層，然后將乙烯-四氟乙烯共聚物 擠包于第一絕緣層的外部形成第二絕緣層以制得納米碳化釩改性的高絕緣電纜。
[0015] 優選地，在步驟1)之前，方法還包括:將芳綸絲浸泡于酸液中，接著取出并在芳綸 絲的外表面上鍍上銀層以制得鍍銀芳綸絲，然后將鍍銀芳綸絲編織成鍍銀芳綸絲編織套。
[0016] 優選地，酸液選自鹽酸溶液、硝酸溶液和硫酸溶液中的一種或多種;并且，酸液的 濃度為50-70重量％。
[0017]根據上述技術方案，本發明通過在多股線芯單元的外部依次設置瀝青、鍍銀芳綸 絲編織套、第一絕緣層、臨界層和第二絕緣層，通過各部件的協同作用使得該電纜具有優異 的絕緣性能，同時，該電纜能夠在惡劣的環境中保持優異的穩定性;其中，臨界層中的納米 碳化釩能夠向第一絕緣層和第二絕緣層中擴散進而使得第一絕緣層與第二絕緣層形成一 體進而提高了兩者單獨的絕緣性能。同時，該電纜具有優異的穩定性，能夠在惡劣的環境中 保持穩定的性能，進而保證其能夠穩定工作。
[0018] 本發明的其他特征和優點將在隨后的【具體實施方式】部分予以詳細說明。
【附圖說明】
[0019] 附圖是用來提供對本發明的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與下面的具 體實施方式一起用于解釋本發明，但并不構成對本發明的限制。在附圖中：
[0020] 圖1是本發明提供的納米碳化釩改性的高絕緣電纜的結構示意圖。
[0021] 附圖標記說明
[0022] 1、線芯單元 2、鍍銀銅絲
[0023] 3、鍍銀層 4、保護層
[0024] 5、瀝青 6、鍍銀芳綸絲編織套
[0025] 7、第一絕緣層 8、臨界層
[0026] 9、第二絕緣層
【具體實施方式】
[0027] 以下結合附圖對本發明的【具體實施方式】進行詳細說明。應當理解的是，此處所描 述的【具體實施方式】僅用于說明和解釋本發明，并不用于限制本發明。
[0028] 在本發明中，在未作相反說明的情況下，"內、外"等包含在術語中的方位詞僅代表 該術語在常規使用狀態下的方位，或為本領域技術人員理解的俗稱，而不應視為對該術語 的限制。
[0029] 本發明提供了一種納米碳化釩改性的高絕緣電纜，如圖1所示，該高絕緣電纜包括 相互絞合的多股線芯單元1，多股線芯單元1的外部套設有鍍銀芳綸絲編織套6,鍍銀芳綸絲 編織套6內填充有瀝青5;鍍銀芳綸絲編織套6的外部沿著由內向外的方向依次設置有第一 絕緣層7、臨界層8和第二絕緣層9;第一絕緣層7為乙烯-丙烯酸乙酯共聚物層，臨界層8填充 有納米碳化釩，第二絕緣層9為乙烯-四氟乙烯共聚物層。
[0030] 上述的多股線芯單元1的外部依次設置瀝青5、鍍銀芳綸絲編織套6、第一絕緣層7、 臨界層8和第二絕緣層9，通過各部件的協同作用使得該電纜具有優異的絕緣性能，同時，該 電纜能夠在惡劣的環境中保持優異的穩定性;其中，臨界層8中的納米碳化釩能夠向第一絕 緣層7和第二絕緣層9中擴散進而使得第一絕緣層7與第二絕緣層9形成一體進而提高了兩 者單獨的絕緣性能。同時，該電纜具有優異的穩定性，能夠在惡劣的環境中保持穩定的性 能，進而保證其能夠穩定工作。
[0031] 在本發明中，鍍銀芳綸絲編織套6、第一絕緣層7、臨界層8和第二絕緣層9的尺寸可 以在寬的范圍內選擇，但是為了進一步提高電纜的絕緣性和穩定性，優選地，鍍銀芳綸絲編 織套6的直徑為0.85-0.90mm，第一絕緣層7的厚度為0.15-0.20mm，臨界層8的厚度為0. Οδ-Ο · 12mm ， 第二絕緣層 9 的厚度為 0 · 20-0 · 25mm 。
[0032] 同時，鍍銀芳綸絲編制套中的鍍銀芳綸絲的鍍銀層的厚度可以在寬的范圍內調 整，但是為了進一步提高電纜的電磁屏蔽性能以及穩定性，優選地，鍍銀芳綸絲編制套中的 鍍銀芳綸絲的外表面上的鍍銀層的厚度為1_2μπι。
[0033] 此外，在本電纜中，瀝青5的含量可以在寬的范圍內改變，但是為了使得瀝青5能夠 充分地填充于多股線芯單元1之間以及線芯單元1與鍍銀芳綸絲編織套6之間，優選地，以鍍 銀芳綸絲編織套6的橫截面的面積為基準，鍍銀芳綸絲編織套6的橫截面中瀝青5占有的面 積為 35-45 %。
[0034] 在上述內容的基礎上，線芯單元1的具體結可以在寬的范圍內選擇，但是為了提高 電纜信號傳輸過程中的信號的穩定性以及信號的傳輸質量，優選地，線芯單元1包括相互絞 合的多股鍍銀銅絲2,多股鍍銀銅絲2的外部設置有保護層4,保護層4由聚苯乙烯填充而成。 這樣，通過聚苯乙烯能夠充分地將各個線芯單元1之間絕緣開來，進而保證每個單獨的線芯 單元1能夠傳輸不同的信號，并且各個線芯單元1傳輸的信號之間不會造成干擾，優選地，鍍 銀銅絲2的直徑為0.05-0.08mm，保護層4的直徑為0.20-0.30mm。
[0035] 此外，多股鍍銀銅絲2的鍍銀層3的厚度可以在寬的范圍內選擇，但是為了提高多 股鍍銀銅絲2的信號傳輸性能，優選地，多股鍍銀銅絲2的外表面的鍍銀層3的厚度為0.5-0.9um〇
[0036] 本發明還提供了一種上述的納米碳化釩改性的高絕緣電纜的制備方法，該制備方 法包括：
[0037] 1)將多股線芯單元1相互絞合，接著將鍍銀芳綸絲編織套6套設于多股線芯單元1 的外部，然后將瀝青5填充至鍍銀芳綸絲編織套6的內部；
[0038] 2)將乙烯-丙烯酸乙酯共聚物擠包于鍍銀芳綸絲編織套6的外部以形成第一絕緣 層7,接著將納米碳化釩嵌設于第一絕緣層7的表面形成臨界層8,然后將乙烯-四氟乙烯共 聚物擠包于第一絕緣層7的外部形成第二絕緣層9以制得納米碳化釩改性的高絕緣電纜。 [0039]在本發明的制備方法中，鍍銀芳綸絲編織套6可以通過本領域中任何一種常規的 方法制備而得，但是為了提高鍍銀芳綸絲編織套6的電磁屏蔽性能，優選地，在步驟1)之前， 該方法還包括:將芳綸絲浸泡于酸液中，接著取出并在芳綸絲的外表面上鍍上銀層以制得 鍍銀芳綸絲，然后將鍍銀芳綸絲編織成鍍銀芳綸絲編織套6。
[0040]另外，酸液的種類和濃度也可以在寬的范圍內選擇，但是為了進一步提高制得的 鍍銀芳綸絲編織套6的抗電磁干擾能力，優選地，酸液選自鹽酸溶液、硝酸溶液和硫酸溶液 中的一種或多種;并且，酸液的濃度為50-70重量％。
[0041 ]以下通過實施例對本發明作進一步的說明。
[0042] 制備例1
[0043] 將直徑為0.1 Omm的芳綸絲浸泡于60重量％的酸液(鹽酸溶液）中，接著取出并在芳 綸絲的外表面上鍍上銀層(鍍銀層的厚度為1.5μπι)以制得鍍銀芳綸絲，然后將鍍銀芳綸絲 編織成鍍銀芳綸絲編織套6(直徑為0.88mm)。
[0044] 實施例1
[0045] 1)將多股鍍銀銅絲2(直徑為0.07mm，鍍銀層3的厚度為0.7μπι)相互絞合，然后將聚 苯乙烯擠包于多股鍍銀銅絲2的外部形成保護層4(直徑為0.25mm)以制得線芯單元；
[0046] 2)將多股線芯單元相互絞合，接著將鍍銀芳綸絲編織套套設于多股線芯單元的外 部，然后將瀝青填充至鍍銀芳綸絲編織套的內部（以鍍銀芳綸絲編織套6的橫截面的面積為 基準，鍍銀芳綸絲編織套6的橫截面中瀝青5占有的面積為40% );
[0047] 3)將乙烯-丙烯酸乙酯共聚物擠包于鍍銀芳綸絲編織套的外部以形成第一絕緣層 7(厚度為0.18mm)，接著將納米碳化釩嵌設于第一絕緣層的表面形成臨界層8(厚度為 0.08mm)，然后將乙烯-四氟乙烯共聚物擠包于第一絕緣層的外部形成第二絕緣層9(厚度為 0.22mm)以制得納米碳化釩改性的高絕緣電纜Al。
[0048] 實施例2
[0049] 1)將多股鍍銀銅絲2(直徑為0.05mm，鍍銀層3的厚度為0.5μπι)相互絞合，然后將聚 苯乙烯擠包于多股鍍銀銅絲2的外部形成保護層4(直徑為0.20mm)以制得線芯單元；
[0050] 2)將多股線芯單元相互絞合，接著將鍍銀芳綸絲編織套套設于多股線芯單元的外 部，然后將瀝青填充至鍍銀芳綸絲編織套的內部（以鍍銀芳綸絲編織套6的橫截面的面積為 基準，鍍銀芳綸絲編織套6的橫截面中瀝青5占有的面積為35% );
[0051] 3)將乙烯-丙烯酸乙酯共聚物擠包于鍍銀芳綸絲編織套的外部以形成第一絕緣層 7(厚度為0.15mm)，接著將納米碳化釩嵌設于第一絕緣層的表面形成臨界層8(厚度為 0.05mm)，然后將乙烯-四氟乙烯共聚物擠包于第一絕緣層的外部形成第二絕緣層9(厚度為 0.20mm)以制得納米碳化釩改性的高絕緣電纜A2。
[0052] 實施例3
[0053] 1)將多股鍍銀銅絲2(直徑為0.08mm，鍍銀層3的厚度為0.9μπι)相互絞合，然后將聚 苯乙烯擠包于多股鍍銀銅絲2的外部形成保護層4(直徑為0.30mm)以制得線芯單元；
[0054] 2)將多股線芯單元相互絞合，接著將鍍銀芳綸絲編織套套設于多股線芯單元的外 部，然后將瀝青填充至鍍銀芳綸絲編織套的內部（以鍍銀芳綸絲編織套6的橫截面的面積為 基準，鍍銀芳綸絲編織套6的橫截面中瀝青5占有的面積為45 % );
[0055] 3)將乙烯-丙烯酸乙酯共聚物擠包于鍍銀芳綸絲編織套的外部以形成第一絕緣層 7(厚度為0.20mm)，接著將納米碳化釩嵌設于第一絕緣層的表面形成臨界層8(厚度為 0.12mm)，然后將乙烯-四氟乙烯共聚物擠包于第一絕緣層的外部形成第二絕緣層9(厚度為 0.25mm)以制得納米碳化釩改性的高絕緣電纜A3。
[0056] 對比例1
[0057] 按照實施例1的方法進行制得高絕緣電纜BI，所不同的是，在步驟3)中未使用納米 碳化隹凡。
[0058] 檢測例1
[0059] 1)檢測上述電纜的電阻1;
[0060] 2)擊穿試驗:將上述電纜在300 °C下保持7h后，受交流2.5kV的電壓處理5min，觀察 電纜是否擊穿，同時檢測此時的電阻2,具體結果見表1。
[0061] 表 1
[0063]通過上述實施例、對比例和檢測例可知，本發明提供的電纜具有優異的抗絕緣性 能和穩定性。
[0064]以上結合附圖詳細描述了本發明的優選實施方式，但是，本發明并不限于上述實 施方式中的具體細節，在本發明的技術構思范圍內，可以對本發明的技術方案進行多種簡 單變型，這些簡單變型均屬于本發明的保護范圍。
[0065] 另外需要說明的是，在上述【具體實施方式】中所描述的各個具體技術特征，在不矛 盾的情況下，可以通過任何合適的方式進行組合，為了避免不必要的重復，本發明對各種可 能的組合方式不再另行說明。
[0066] 此外，本發明的各種不同的實施方式之間也可以進行任意組合，只要其不違背本 發明的思想，其同樣應當視為本發明所公開的內容。
【主權項】
1. 一種納米碳化釩改性的高絕緣電纜，其特征在于，所述高絕緣電纜包括相互絞合的 多股線芯單元(1)，所述多股線芯單元（1)的外部套設有鍍銀芳綸絲編織套(6)，所述鍍銀芳 綸絲編織套(6)內填充有瀝青(5);所述鍍銀芳綸絲編織套(6)的外部沿著由內向外的方向 依次設置有第一絕緣層(7)、臨界層(8)和第二絕緣層(9);所述第一絕緣層(7)為乙烯-丙烯 酸乙酯共聚物層，所述臨界層(8)填充有納米碳化釩，所述第二絕緣層(9)為乙烯-四氟乙烯 共聚物層。2. 根據權利要求1所述的高絕緣電纜，其特征在于，所述鍍銀芳綸絲編織套(6)的直徑 為0.85-0.90_，所述第一絕緣層(7)的厚度為0.15-0.20mm，所述臨界層(8)的厚度為0.05- 0.12mm，所述第二絕緣層(9)的厚度為0.20-0.25mm。3. 根據權利要求1或2所述的高絕緣電纜，其中，所述鍍銀芳綸絲編制套中的鍍銀芳綸 絲的外表面上的鍍銀層的厚度為1-2μπι。4. 根據權利要求3所述的高絕緣電纜，其特征在于，以所述鍍銀芳綸絲編織套(6)的橫 截面的面積為基準，所述鍍銀芳綸絲編織套(6)的橫截面中瀝青(5)占有的面積為35-45%。5. 根據權利要求1或2所述的高絕緣電纜，其特征在于，所述線芯單元（1)包括相互絞合 的多股鍍銀銅絲(2)，所述多股鍍銀銅絲(2)的外部設置有保護層(4)，所述保護層(4)由聚 苯乙烯填充而成。6. 根據權利要求5所述的高絕緣電纜，其特征在于，所述鍍銀銅絲（2)的直徑為0. Οδ-Ο · 08mm ， 所述保護層 (4) 的直徑為 0 · 20-0 · 30mm 。7. 根據權利要求6所述的高絕緣電纜，其特征在于，所述多股鍍銀銅絲（2)的外表面的 鍍銀層(3)的厚度為0.5-0.9μπι。8. -種如權利要求1-7中任意一項所述的納米碳化釩改性的高絕緣電纜的制備方法， 其特征在于，所述制備方法包括： 1) 將所述多股線芯單元（1)相互絞合，接著將所述鍍銀芳綸絲編織套(6)套設于所述多 股線芯單元(1)的外部，然后將所述瀝青(5)填充至所述鍍銀芳綸絲編織套(6)的內部； 2) 將所述乙烯-丙烯酸乙酯共聚物擠包于所述鍍銀芳綸絲編織套(6)的外部以形成所 述第一絕緣層(7)，接著將所述納米碳化釩嵌設于所述第一絕緣層(7)的表面形成所述臨界 層(8)，然后將所述乙烯-四氟乙烯共聚物擠包于所述第一絕緣層（7)的外部形成第二絕緣 層(9)以制得納米碳化釩改性的高絕緣電纜。9. 根據權利要求8所述的制備方法，其特征在于，在步驟1)之前，所述方法還包括:將芳 綸絲浸泡于酸液中，接著取出并在所述芳綸絲的外表面上鍍上銀層以制得鍍銀芳綸絲，然 后將所述鍍銀芳綸絲編織成所述鍍銀芳綸絲編織套(6)。10. 根據權利要求8或9所述的制備方法，其中，所述酸液選自鹽酸溶液、硝酸溶液和硫 酸溶液中的一種或多種;并且，所述酸液的濃度為50-70重量％。
【文檔編號】H01B7/02GK105913910SQ201610522330
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年7月6日
【發明人】曹作文, 姜國慶, 董俊, 朱文玲
【申請人】蕪湖航天特種電纜廠股份有限公司