本發(fā)明屬于電力電纜，具體地，涉及一種風(fēng)力發(fā)電用阻燃電力電纜及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、再生能源包括太陽能、水能、風(fēng)能、生物質(zhì)能、波浪能、潮汐能、海洋溫差能、地?zé)崮艿?。其中風(fēng)能(wind?energy)是因空氣流做功而提供給人類的一種可利用的能量，資源的總儲量非常巨大。

2、風(fēng)能的利用離不開風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，而風(fēng)力發(fā)電設(shè)備離不開配套的電力電纜。風(fēng)力發(fā)電設(shè)備常常設(shè)置在高海拔等環(huán)境較為嚴(yán)苛的區(qū)域，因此對于電纜的性能有著較高的要求。電纜的組成總體上可分為導(dǎo)線、絕緣層和保護(hù)套這三個(gè)主要結(jié)構(gòu)組成部分。由于電纜的最外層為保護(hù)套，保護(hù)套直接與外界環(huán)境接觸，因此護(hù)套的性能決定了電纜的性能是否優(yōu)異；常見的電纜護(hù)套材料有聚丙烯、聚乙烯、交聯(lián)聚乙烯、聚氯乙烯等，其中聚丙烯是一種性能優(yōu)良的熱塑性合成樹脂，具有耐化學(xué)性、耐熱性、電絕緣性、高強(qiáng)度機(jī)械性能和良好的高耐磨加工性能，是非常優(yōu)質(zhì)的保護(hù)套材料。但是聚丙烯的耐低溫性能較差，在高海拔等環(huán)境容易脆化；此外，聚丙烯的氧指數(shù)較低，阻燃性能較差，遇到明火容易發(fā)生燃燒，不僅如此，高海拔地區(qū)的大氣層稀薄，紫外線強(qiáng)度高電纜長期受到照射，導(dǎo)致力學(xué)性能喪失和電纜的開裂，嚴(yán)重影響電纜的使用安全性。因此，亟需解決以上問題，以滿足電力電纜技術(shù)領(lǐng)域的更高需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供了一種風(fēng)力發(fā)電用阻燃電力電纜及其制備方法。

2、本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

3、一種風(fēng)力發(fā)電用阻燃電力電纜由從內(nèi)至外依次設(shè)置的導(dǎo)體、絕緣層和保護(hù)套構(gòu)成。

4、進(jìn)一步地，所述導(dǎo)體材料為純銅。

5、進(jìn)一步地，所述絕緣層材料為云母帶。

6、絕緣層為云母帶，能一定程度的增強(qiáng)電纜的阻燃性能。

7、一種風(fēng)力發(fā)電用阻燃電力電纜的制備方法，包括以下步驟：

8、在導(dǎo)體外包覆絕緣層后，再將保護(hù)套材料擠壓包覆于絕緣層外表面，得到風(fēng)力發(fā)電用阻燃電力電纜。

9、進(jìn)一步地，所述保護(hù)套的材料通過以下步驟制得：

10、將聚丙烯樹脂和丁腈橡膠在80℃烘干箱中干燥12h，將干燥后的聚丙烯樹脂和丁腈橡膠與多效阻燃劑、引發(fā)劑和潤滑劑加入混合機(jī)中攪拌15min，再加入到雙螺桿擠出機(jī)中，熔融共混，擠出，得到保護(hù)套的材料。

11、進(jìn)一步地，各原料按照重量份數(shù)計(jì)如下：80-100份聚丙烯樹脂、20-30份丁腈橡膠、8-24份多效阻燃劑、0.1-0.3份引發(fā)劑、3-5份潤滑劑。

12、進(jìn)一步地，所述潤滑劑為硬脂酸鎂和硬脂酸鋅中的一種。

13、進(jìn)一步地，所述引發(fā)劑為過氧化二碳酸二異丙酯和過氧化二碳酸二環(huán)己酯中的一種。

14、制得的保護(hù)套材料以聚丙烯為基體，賦予了材料優(yōu)異的力學(xué)性能、電絕緣性能；加入的丁腈橡膠能大幅改善材料的耐低溫性能。

15、進(jìn)一步地，所述多效阻燃劑通過以下步驟制得：

16、s1、在裝有攪拌裝置的三口燒瓶中加入二乙基磷乙酸、1,3-雙(氨丙烷基)四甲基二硅醚、二環(huán)己基碳二亞胺(dcc，脫水劑)和n,n-二甲基甲酰胺(dmf)，攪拌混合均勻后，置于50℃的水浴鍋中，水浴加熱6h，反應(yīng)結(jié)束后，過濾，減壓蒸餾去除溶劑，得到中間體1；二乙基磷乙酸、1,3-雙(氨丙烷基)四甲基二硅醚、二環(huán)己基碳二亞胺、n,n-二甲基甲酰胺的用量之比為19.6g:28.4g:20.6g:150ml；

17、在二環(huán)己基碳二亞胺的作用下，1,3-雙(氨丙烷基)四甲基二硅醚與二乙基磷乙酸發(fā)生酰胺化反應(yīng)，通過控制二者的摩爾比接近1:1且1,3-雙(氨丙烷基)四甲基二硅醚略微過量，得到中間體1；具體反應(yīng)過程如下所示：

18、

19、s2、室溫，氮?dú)獗Ｗo(hù)下在裝有攪拌裝置的三口燒瓶中將中間體1、2-羥基-5-氯二苯甲酮、三乙胺與n,n-二甲基甲酰胺混合攪拌均勻，控制反應(yīng)溫度為70℃，保溫反應(yīng)8h，反應(yīng)完成，過濾，減壓蒸餾去除部分溶劑，再通過柱層析提純(洗脫液采用石油醚/乙酸乙酯的混合溶劑，二者的體積比為4:1)，旋蒸除去洗脫液，得到中間體2；中間體1、2-羥基-5-氯二苯甲酮、三乙胺、n,n-二甲基甲酰胺的用量之比為42.6g:23.2g:15ml:150ml；

20、中間體1與2-羥基-5-氯二苯甲酮發(fā)生親核取代，三乙胺除去反應(yīng)生成的氯化氫，得到中間體2；具體反應(yīng)過程如下所示：

21、

22、s3、在三口瓶中將中間體2、三乙胺與n,n-二甲基甲酰胺攪拌混合均勻后，再向反應(yīng)體系中滴加烯丙基氯，邊滴加邊攪拌，滴加完成，升溫至75℃，保溫反應(yīng)8h，反應(yīng)完成，過濾，再通過柱層析提純(洗脫液采用石油醚/乙酸乙酯的混合溶劑，二者的體積比為5:1)，旋蒸除去洗脫液，得到多效阻燃劑；中間體2、三乙胺、n,n-二甲基甲酰胺、烯丙基氯的用量之比為62.2g:15ml:150ml:7.6g；

23、中間體2與烯丙基氯發(fā)生反應(yīng)，三乙胺作為縛酸劑，促進(jìn)反應(yīng)進(jìn)行，得到多效阻燃劑；具體反應(yīng)過程如下所示：

24、

25、制得的多效阻燃劑分子中含有磷酸酯、-si-o-si-鏈段、二苯甲酮和碳碳雙鍵結(jié)構(gòu)，其中磷酸酯屬于一種阻燃劑，具有良好的阻燃性能，主要通過氣相阻燃機(jī)理和凝相阻燃機(jī)理來實(shí)現(xiàn)其阻燃效果，能增強(qiáng)聚丙烯基體的阻燃性能；此外，引入的si-o-si-鏈段，屬于較好的阻燃和抑煙成分，能與磷酸酯起協(xié)同作用，大幅增強(qiáng)基體的阻燃和抑煙性能；引入二苯甲酮類紫外吸收劑，能將基體吸收的紫外線輻射能通過酮-烯醇式互變異構(gòu)現(xiàn)象消耗，大大提升了基體的抗紫外性能；最后，多效阻燃劑分子中還含有碳碳雙鍵，能與基體產(chǎn)生化學(xué)鍵合作用，不僅提升了多效阻燃劑與基體的相容性，使多效阻燃劑的性能得以充分發(fā)揮，而且提升了助劑的耐遷移和耐滲出性能，保證了多效阻燃劑的長久穩(wěn)定性。

26、本發(fā)明的有益效果：

27、1、本發(fā)明制得的電纜絕緣層材料為云母帶，能一定程度的增強(qiáng)電纜的阻燃性能；

28、2、制得的保護(hù)套材料以聚丙烯為基體，賦予了電纜優(yōu)異的力學(xué)性能、電絕緣性能；

29、3、加入的丁腈橡膠能增強(qiáng)電纜的耐低溫性能；

30、4、制得的多效阻燃劑分子中各項(xiàng)基團(tuán)能起協(xié)同作用，顯著增強(qiáng)了電纜的阻燃抑煙性能和抗紫外性能，并且性能穩(wěn)定，不易脫落；

31、因此，本發(fā)明制得的電纜耐低溫和力學(xué)性能優(yōu)異，還具有穩(wěn)定高效的阻燃、抑煙和抗紫外性能，并且無鹵環(huán)保，在電力電纜技術(shù)領(lǐng)域具備重要應(yīng)用價(jià)值。

技術(shù)特征：

1.一種風(fēng)力發(fā)電用阻燃電力電纜，由從內(nèi)至外依次設(shè)置的導(dǎo)體、絕緣層和保護(hù)套構(gòu)成，其特征在于，所述保護(hù)套的材料包括以下重量份原料：80-100份聚丙烯樹脂、20-30份丁腈橡膠、8-24份多效阻燃劑、0.1-0.3份引發(fā)劑、3-5份潤滑劑。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種風(fēng)力發(fā)電用阻燃電力電纜，其特征在于，所述多效阻燃劑通過以下步驟制得：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種風(fēng)力發(fā)電用阻燃電力電纜，其特征在于，步驟s1中二乙基磷乙酸、1,3-雙(氨丙烷基)四甲基二硅醚、二環(huán)己基碳二亞胺、n,n-二甲基甲酰胺的用量之比為19.6g:28.4g:20.6g:150ml。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種風(fēng)力發(fā)電用阻燃電力電纜，其特征在于，步驟s2中；中間體1、2-羥基-5-氯二苯甲酮、三乙胺、n,n-二甲基甲酰胺的用量之比為42.6g:23.2g:15ml:150ml。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種風(fēng)力發(fā)電用阻燃電力電纜，其特征在于，步驟s3中中間體2、三乙胺、n,n-二甲基甲酰胺、烯丙基氯的用量之比為62.2g:15ml:150ml:7.6g。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種風(fēng)力發(fā)電用阻燃電力電纜，其特征在于，所述導(dǎo)體的材料為純銅。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種風(fēng)力發(fā)電用阻燃電力電纜，其特征在于，所述絕緣層的材料為云母帶。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種風(fēng)力發(fā)電用阻燃電力電纜，其特征在于，所述潤滑劑為硬脂酸鎂和硬脂酸鋅中的一種。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種風(fēng)力發(fā)電用阻燃電力電纜，其特征在于，所述引發(fā)劑為過氧化二碳酸二異丙酯和過氧化二碳酸二環(huán)己酯中的一種。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種風(fēng)力發(fā)電用阻燃電力電纜，其特征在于，在導(dǎo)體外包覆絕緣層后，再將保護(hù)套材料擠壓包覆于絕緣層外表面，得到風(fēng)力發(fā)電用阻燃電力電纜。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種風(fēng)力發(fā)電用阻燃電力電纜及其制備方法，屬于電力電纜技術(shù)領(lǐng)域。由從內(nèi)至外依次設(shè)置的導(dǎo)體、絕緣層和保護(hù)套構(gòu)成。其中絕緣層材料為云母帶，能一定程度的增強(qiáng)電纜的阻燃性能；保護(hù)套材料以聚丙烯為基體，賦予了電纜優(yōu)異的力學(xué)性能、電絕緣性能；保護(hù)套材料中還含有丁腈橡膠和多效阻燃劑，其中丁腈橡膠能增強(qiáng)電纜的耐低溫性能；其中多效阻燃劑分子中各項(xiàng)基團(tuán)能起協(xié)同作用，顯著增強(qiáng)了電纜的阻燃抑煙性能和抗紫外性能，并且性能穩(wěn)定，不易脫落；因此，本發(fā)明制得的電纜耐低溫和力學(xué)性能優(yōu)異，還具有穩(wěn)定高效的阻燃、抑煙和抗紫外性能，并且無鹵環(huán)保，在電力電纜技術(shù)領(lǐng)域具備重要應(yīng)用價(jià)值。

技術(shù)研發(fā)人員：陶天寶,何晶晶,魯男子,張生,王敏,李業(yè)勝,何金鳳,吳勇
受保護(hù)的技術(shù)使用者：安徽華通電纜集團(tuán)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6