含石墨烯的架空絕緣電纜用交聯聚乙烯絕緣材料的電纜的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種電纜，特別是一種架空絕緣電纜。
【背景技術】
[0002]架空絕緣電纜(電纜)主要用于城市、農村配電網中架空敷設，電纜長期裸露在室外，容易受各種惡劣環境影響，如紫外線、高溫、低溫等，絕緣層容易老化，普通交聯聚乙烯絕緣料中添加不少于2.6%的炭黑，仍不滿足絕緣料耐紫外線及氣候導致老化的要求，導致電纜使用壽命降低。電纜只有一層絕緣層，散熱相對比其他電纜好，因此載流量較大，通過導體的電流也較大。由于空氣中溫度的變化，在空氣溫度變高的情況下，電纜散熱能力降低，在相同的電流密度情況下導體溫度會升高，導體溫度升高，導體的直流電阻會增加，而直流電阻增加產生的熱量會更多，電能傳輸過程中導體溫度升高導致的損耗約占傳輸電能的15%左右。降低導體溫度可以減少電能的損耗，因此降低電纜導體溫度具有重要意義。影響電纜導體溫度的重要因素是導體外的絕緣層，而可交聯聚乙烯絕緣層材料是高阻熱材料，導熱系數很低，為0.2W/mk，交聯聚乙烯絕緣架空電纜在空氣中工作，空氣溫度為20°C，無風環境下，當導體溫度達到90°C時，電纜表面溫度只有60°C，從導體到電纜表面溫度梯度可達30°C，散熱非常不好，導致傳輸電能損耗增加。在絕緣料中添加炭黑，使得絕緣層厚度較厚，不僅電纜的重量較大，成本較高，還增加了架設電纜施工的難度。
【發明內容】
[0003]本實用新型的目的是提供一種含石墨烯的架空絕緣電纜用交聯聚乙烯絕緣材料的電纜，要解決的技術問題是降低架空絕緣電纜成本。
[0004]本實用新型采用以下技術方案:一種含石墨烯的架空絕緣電纜用交聯聚乙烯絕緣材料的電纜，導體外包覆有絕緣層，所述絕緣層的厚度減薄5?10%。
[0005]本實用新型的導體外包覆有半導電屏蔽層。
[0006]本實用新型的導熱劑為石墨烯或氧化石墨烯。
[0007]本實用新型的半導電屏蔽層采用以乙烯-醋酸乙烯共聚物為基材，加入有炭黑的半導電材料，其電阻率不大于1000 Ω.Π1。
[0008]本實用新型與現有技術相比，在交聯聚乙烯絕緣材料中添加有石墨烯和氧化石墨稀，配合輔助導熱劑，提高了架空絕緣電纜絕緣層的導熱率、耐紫外線性能和耐候性能，使得絕緣層的性能更加優異，相比現有技術的絕緣層，架空絕緣電纜絕緣層厚度可減薄5?10%，大大降低了架空絕緣電纜的成本，降低了架設電纜施工的難度。
【附圖說明】
[0009]圖1是本實用新型實施例7的結構示意圖。
[0010]圖2是本實用新型實施例13的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0011]下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步詳細說明。本實用新型的含石墨烯的架空絕緣電纜用交聯聚乙烯絕緣材料(絕緣材料)的電纜，由以下質量份數的材料組成:低密度聚乙烯LDPE 80?90份，線性低密度聚乙烯LLDPE 10?20份，導熱劑0.05?3.5份，輔助導熱劑I?5份，硅烷偶聯劑0.5?3份，抗氧劑0.11?0.21份，增塑劑0.03?0.15份，引發劑0.03?0.15份。
[0012]低密度聚乙烯LDPE是架空絕緣電纜(電纜)絕緣材料的主要成分，具有良好的絕緣性能，適合的物理機械性能，LDPE分子鏈上有較多的短支鏈，已利于接枝交聯。
[0013]線性低密度聚乙烯LLDPE具有良好的絕緣性能，分子鏈上短支鏈很少，加入可提高材料的擠出工藝性能。
[0014]導熱劑為石墨烯或氧化石墨烯。石墨烯是二維炭材料，具有優異的導電性和導熱性，優異的吸收紫外線性能和耐氣候老化性能。導熱系數可達5000W/mk。氧化石墨烯是經化學氧化石墨粉剝離的產物，性能與石墨烯類似，導熱系數可達3000W/mk。由于石墨烯或氧化石墨烯導電性優異，在電纜絕緣材料中不能多加，大于某一比例會大幅度降低電纜絕緣材料的絕緣性能。
[0015]輔助導熱劑為氮化鋁ALN、氮化硼BN、碳化硅SiC和碳纖維的一種以上。其中，氮化鋁ALN為I?5份，氮化硼BN為I?5份。輔助導熱劑可偶聯以提高絕緣材料的導熱性能。由于導熱劑具有良好的導電性能，在電纜絕緣材料中不能多加，加的太少又不能起到提高導熱系數作用，因此為提高導熱系數添加輔助導熱劑。輔助導熱劑具有良好的電絕緣性能，導熱系數在20?80W/mk之間，與導熱劑配合使用可明顯提高電纜絕緣材料的導熱系數。
[0016]硅烷偶聯劑采用乙烯基三甲氧基硅烷，為交聯劑，聚乙烯交聯后，熱塑性聚乙烯PE變為熱固性交聯聚乙烯XLPE，可將電纜絕緣材料的耐溫等級由70°C提高到90°C，使得電纜的載流量大幅度提尚。
[0017]抗氧劑為抗氧劑1010和抗氧劑300#。其中，抗氧劑1010為0.1?0.2份，抗氧劑300#為0.01份。抗氧劑用于防止電纜絕緣材料氧化降解，提高使用壽命。
[0018]增塑劑采用二月桂酸二丁基錫。增塑劑可以增強絕緣材料的柔韌性，并容易加工。
[0019]引發劑為過氧化二異丙苯DCP。引發劑用與啟動硅烷交聯反應。
[0020]本實用新型的含石墨烯的架空絕緣電纜用交聯聚乙烯絕緣材料，按現有技術的方法制作，包括以下步驟:
[0021]1.按質量份數，將低密度聚乙烯LDPE粒子料80?90份、線性低密度聚乙烯LLDPE粒子料10?20份計量混合。
[0022]2.按質量份數，將導熱劑0.05?3.5份、輔助導熱劑I?5份計量混合。
[0023]3.按質量份數，將硅烷偶聯劑0.5?3份、抗氧劑0.11?0.21份、增塑劑0.03?0.15份和引發劑0.03?0.15份計量混合。
[0024]4.將步驟1、2和3得到的混合材料分別經過造粒機捏合、塑化、切粒得到粒子，粒子經風冷冷卻系統冷卻至室溫(25 °C )。
[0025]5.冷卻后的粒子形狀為直徑2?3_的圓形或扁圓形，混合后經過真空包裝，得到含石墨烯的架空絕緣電纜用交聯聚乙烯絕緣材料的混合物粒子。
[0026]制作電纜時，按現有技術方法將混合物粒子擠制包覆在架空絕緣電纜導體外或導體屏蔽外，再經過4?8小時的溫度不低于90°C的水中或水蒸氣中交聯。
[0027]用實施例得到絕緣材料制作架空絕緣電纜，要滿足以下國家標準。
[0028]導體直流電阻按照GB/T3048.4-2007《電線電纜電性能試驗方法》第4部分:導體直流電阻試驗進行測試，檢驗結果要符合GB/T 12527-2008《額定電壓IkV及以下架空絕緣電纜》和GB/T 14049-2008《額定電壓1kV架空絕緣電纜》的要求。
[0029]交流電壓試驗按照GB/T3048.8-2007《電線電纜電性能試驗方法》第8部分:交流電壓試驗，滿足額定電壓為0.6/IkV電纜3500V試驗電壓5min不擊穿；滿足額定電壓為1kV普通型電纜18kV試驗電壓5min不擊穿；滿足輕型薄絕緣結構電纜12kV試驗電壓5min不擊穿。
[0030]絕緣抗張強度按照GB/T 2951.11-2008《電纜絕緣和護套材料通用試驗方法》第11部分:通用試驗方法第一節機械性能試驗檢測，結果不小于12.5N/mm2。
[0031]老化后絕緣斷裂伸長率按照GB/T 2951.12-1997《電纜絕緣和護套材料通用試驗方法》第12部分:通用試驗方法-熱老化試驗檢測，結果不小于200%。
[0032]老化后絕緣抗張強度試驗按照GB/T 2951.12-2008《電纜絕緣和護套材料通用試驗方法》第12部分:通用試驗方法-熱老化試驗檢測，老化后抗張強度變化率不大于±25%。
[0033]老化后絕緣斷裂伸長率按照GB/T 29511.12-2008《電纜絕緣和護套材料通用試驗方法》第12部分:通用試驗方法-熱老化試驗檢測，老化后斷裂伸長率變化率不大于±25%。
[0034]熱延伸試驗按照GB/T 2951.21-2008《電纜絕緣和護套材料通用試驗方法》第21部分:彈性體混合料專用實驗方法-耐臭氧試驗-熱延伸試驗-浸礦物油試驗，試驗結果符合 GB/T 12527-2008 和 GB/T 14049-2008 的要求。
[0035]絕緣耐紫外線、耐候試驗按照GB/T 12527-2008《額定電壓IkV及以下架空絕緣電纜》附錄A和GB/T 14049-2008《額定電壓1kV架空絕緣電纜》附錄C檢測，試驗結果符合其要求。
[0036]電纜絕緣材料的導熱系數試驗按照GB/T 10297-1998《非金屬固體材料導熱系數的測定熱線法》的試驗方法，材料導熱系數不小于0.30W/mk。
[0037]實施例1，含石墨烯的架空絕緣電纜用交聯聚乙烯絕緣材料，由以下質量份數的材料組成:低密度聚乙烯80份，線性低密度聚乙烯20份，導熱劑石墨烯0.05，輔助導熱劑氮化鋁5份，硅烷偶聯劑乙烯基三甲氧基硅烷0.5份，抗氧劑1010 0.2份，抗氧劑300#0.01份，增塑劑二月桂酸二丁基錫0.03份，引發劑DCP 0.03份。
[0038]實施例2，含石墨烯的架空絕緣電纜用交聯聚乙烯絕緣材料，由以下質量份數的材料組成:低密度聚乙烯90份，線性低密度聚乙烯10份，導熱劑氧化石墨烯3.5，輔助導熱劑氮化鋁I份，硅烷偶聯