一种阻燃耐热聚磷腈绝缘电缆的制作方法

本发明涉及电力传输领域，特别涉及一种阻燃耐热聚磷腈绝缘电缆。

背景技术：

随着电子电气事业的发展和电机电器技术的提高，大功率电气、电子产品的等高性能的科技产品的广泛应用，一种既能满足电缆使用要求同时具有阻燃耐热的电缆绝缘胶显得极为重要。随着科技的发展和社会的进步，因聚氯乙烯和含卤阻燃剂的电缆线在燃烧时可产生的烟雾对人体有害，致使火灾中很多人员窒息而死，精密设备瘫痪，含卤电缆料将逐渐被淘汰。因而设计和制备对人无害、绿色环保，同时又具备优异的阻燃性能和绝缘性能的电缆线具有重要意义。

另外，在城市中，电力电缆主要是铺设于地下的，在遇到洪水、地震等自然灾害时，电力系统常会受到破坏，电力电缆也常会出现断线等故障。而现有的电力电缆故障排除需要人工进入地下电缆通道中进行，或是将电缆拉地表上进行排查，排查的效率低、劳动量大，且不易找到断线的具体位置。

技术实现要素：

为此，需要提供一种阻燃耐热聚磷腈绝缘电缆，用于解决现有电缆燃烧时对人体危害大，阻燃性能差的技术问题。

为实现上述目的，发明人提供了一种阻燃耐热聚磷腈绝缘电缆，

包括位于电缆中心的导体和外层的金属护套，所述导体由两股以上导线组成，导线的外层均包裹有阻燃耐热绝缘层，所述金属护套的外表包裹阻燃耐热绝缘层；

所述阻燃耐热绝缘层采用聚磷腈绝缘胶制成，所述金属护套与导体之间设有填充层，所述填充层采用氢氧化镁制成。

作为本发明的一种优选结构，所述金属护套内还有两条测试导线，所述两条测试导线之间每隔一预设长度并联有一电阻。

作为本发明的一种优选结构，所述两条测试导线通过螺旋缠绕设置在导体上。

作为本发明的一种优选结构，所述预设长度为5～10米。

作为本发明的一种优选结构，所述电阻的阻值为30～50M欧姆。

作为本发明的一种优选结构，所述金属护套为轧纹的金属铜护套或轧纹的不锈钢护套，所述铜护套厚度为0.4～0.8mm，所述不锈钢护套厚度为0.25～0.4mm。

区别于现有技术，上述技术方案具有以下优点：

1、金属护套外表包裹阻燃耐热绝缘层，导线的外层均包裹有阻燃耐热绝缘层，填充层采用氢氧化镁，聚磷腈绝缘胶本身具有优异的电气绝缘性能、耐热性高、阻燃性能好的优点，而且形成了双层保护；金属护套的金属熔点高，起到有益的防火效果；氢氧化镁燃烧产生的水与阻燃耐热绝缘层相互配合进行阻燃。

2、两条测试导线之间每隔一定间距并联有一电阻，当电缆发生断线故障时，所述测试导线也会断裂，根据两测试导线之间的电阻值可计算出断线的具体位置，大大提高了电缆断线排查的效率。

3、两条测试导线通过螺旋缠绕设置在导体上，避免电缆只是部分断裂的情况出现，大大减小两条测试导线失灵的概率，电缆只要稍微在导体上有哪一段断裂的话就可以检测到。

附图说明

图1为具体实施例所述阻燃耐热聚磷腈绝缘电缆的剖面示意图；

图2为具体实施例所述阻燃耐热聚磷腈绝缘电缆的导体三维图；

图3为具体实施方式所述测试导线与电阻的电路连接示意图。

附图标记说明：

10、导体；

11、铜包钢导线；

20、金属护套；

30、阻燃耐热绝缘层；

40、填充层；

50、测试导线；

51、电阻。

具体实施方式

为详细说明技术方案的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例并配合附图详予说明。

请参阅图1，本实施例一种阻燃耐热聚磷腈绝缘电缆，包括位于电缆中心的导体10和外层的金属护套20，本实施例中的导体由三股铜包钢导线11同心绞绕组成，每股铜包钢导线11均包裹有阻燃耐热绝缘层30，阻燃耐热绝缘层30采用聚磷腈绝缘胶制成，聚磷腈绝缘胶为聚磷腈高分子制成；

聚磷腈高分子的化学结构式为：

聚磷腈高分子的化学结构式中的取代基R1为二氟苯酚、三氟甲基苯酚、三氟甲氧基苯酚、五氟乙氧基苯酚、碳硼烷双酚单己基醚、碳硼烷双酚单辛基醚、碳硼烷双酚单癸基醚、碳硼烷双酚单十二烷基醚的任意一种或任意两种的组合；

聚磷腈高分子的化学结构式中的取代基R2为碳硼烷双酚单己基醚、碳硼烷双酚单辛基醚、碳硼烷双酚单癸基醚、碳硼烷双酚单十二烷基醚的任意一种。

聚磷腈绝缘胶的具体制备方法，包括以下步骤：：

S1、取58g聚氯化磷腈，加入400mL四氢呋喃溶液中，搅拌至聚氯化磷腈完全溶解，得到聚氯化磷腈四氢呋喃溶液，备用；

S2、取130.1g 2,6-二氟苯酚溶于150mL四氢呋喃溶液中，通过搅拌器缓慢加入40g氢氧化钠，将溶液的温度调至40℃恒温，在搅拌下反应1小时至2,6-二氟苯酚完全反应为二氟酚氧基钠为止，得中间产物溶液(Ⅰ)，备用；

S3、取设有搅拌器、冷凝管和恒压滴液漏斗的1000mL三口烧瓶，加入33.2g的1,7-二(4-羟基苯基)-碳硼烷，通过搅拌器缓慢加入4g氢氧化钠，再加入150mL四氢呋喃溶液和21.2g溴代辛烷至三口烧瓶中，并往反应溶液中通氮气，在65℃下搅拌反应2小时后，将温度降至50℃，得到反应后的三口烧瓶；

S4、分别将步骤S1和步骤S2中的得到的聚氯化磷腈四氢呋喃溶液和中间产物溶液(Ⅰ)，通过恒压滴液漏斗慢慢滴入步骤S3反应后的三口烧瓶中进行反应，得到反应液；

S5、将反应液倒入盛有自来水的烧杯中进行搅拌，搅拌10min后，得到溶液中凝聚的橡胶状固体，将凝聚的橡胶状固体和溶液进行分离，分离后通过四氢呋喃溶液对橡胶状固体进行溶解，再将溶液倒入盛有自来水的烧杯中重复本步骤，直至洗去橡胶状固体中的盐分，最终得到的橡胶状固体为二氟酚氧基单辛基醚碳硼烷双酚氧基聚磷腈。二氟酚氧基单辛基醚碳硼烷双酚氧基聚磷腈即为聚磷腈绝缘胶的一种。

聚磷腈绝缘胶中的聚磷腈高分子的主链由磷、氮元素组成，侧基由含氟酚氧基和碳硼烷双酚单烷基醚组成。碳硼烷作为取代基引入聚磷腈侧链中，不破坏碳硼烷的笼状结构合成侧链带碳硼烷结构的聚磷腈高分子。所述聚磷腈高分子是一种具有阻燃耐热绝缘体材料，是一种对燃烧安全性要求很高的电绝缘场合的理想材料。同时，本实施例中的聚磷腈绝缘胶是一种非卤化的、耐火焰、低生烟的绝缘胶和绝热泡沫胶。该绝缘胶导热性好、耐热性高，制备方法简单，有优异的电气电缆绝缘性能，应用领域广。

将聚磷腈绝缘胶加入挤出机中，通过挤出包覆在铜包钢导线11上，辐射交联即，得到阻燃耐热的导线。

如图2及图3所示，三股铜包钢导线11同心绞绕组成导体10，不只是限定在三股铜包钢导线11，可以是两股以上的其他导线11通过其他方式绕线均可以，在导体上螺旋缠绕设置有两条测试导线50，两条测试导线50之间每隔一预设长度并联有一电阻51，预设长度为5～10米，电阻51的阻值为30～50M欧姆。而在其他实施方式中，所述电阻51的阻值也可以为其他值，所述铜包钢导线11的个数可以为1个、两个或4个以上。由于在城市中，地下电网的通道口之间的距离在10米以上，将电阻51之间的间距设置为5～10米可确保每个通道口之间的电缆之间都会有至少一个电阻51，使断线点的判断精度在10米之内，便于故障点确定。

测试导线50是用于判断电缆故障时的断线具体位置使用的。由于两条测试导线50之间等间距的并联有多个电阻，每个电阻的阻值相同，因此两测试导线50之间的电阻值与并联的电阻个数相关，当电缆完整无断线时，两测试电线间的阻值为所有电阻并联的值(理论上接近于零)，而当电缆断线时(测试导线也一同断线)，此时两测试导线之间的阻值为测试点到断线点之间所并联的电阻的阻值，因此，根据所测量得到的两测试导线50之间的电阻值以及每个电阻的阻值和间距可计算出断线点距测量点的距离。本实施例可通过在一端测量测试电线的电阻值确定断线点，无需人工进入地下电缆通道中进行断线点排查，或是将电缆拉地表上进行排查，大大提高电缆断线排查的效率。

本实施例中，金属护套20与导体10之间设有填充层40，填充层40由氢氧化镁制成，在不含卤素的聚磷腈绝缘胶中加人大量的氢氧化镁填充剂，它们在电缆燃烧时释放结晶水，吸收大量热量，从而抑制聚磷腈绝缘胶温度上升，延缓热分解，降低燃烧速度。另外，脱水分解产生的水蒸汽，能稀释可燃性气体，产生阻燃效果。聚磷腈绝缘胶的阻燃性，通常用氧指数法来评定，它表示试样在氧气和氮气的混合物中燃烧时所需要的最低含氧量，指数越大，表示可燃性越小，阻燃性越好。一般氧指数(OI)至少为28才具有不燃特性。

在实施例中，金属护套20为轧纹的金属铜护套或轧纹的不锈钢护套，所述铜护套厚度为0.4～0.8mm，所述不锈钢护套厚度为0.25～0.4mm。金属护套20采用金属铜护套，进一步保证导体10与铜护套间的绝缘性能，以及电缆外形圆整度满足规定要求，再采用T2软铜带纵包、焊接，形成铜护套，并对铜护套进行轧纹处理，为保证铜护套的防火性能以及线缆的柔性，铜护套厚度控制在0.4mm。或者金属护套20采用轧纹的不锈钢护套，形成不锈钢护套，并对不锈钢护套5进行轧纹处理，为保证电缆防火性能与柔性，不锈钢护套厚度控制在0.25mm。

本实施例中，金属护套20的外表包裹阻燃耐热绝缘层30，一方面由于金属熔点高，起到有益的防火效果，另一方面，金属护套20也在一定程度上防止外部水气对阻燃耐热绝缘层30的影响，金属护套20外包阻燃耐热绝缘层30，又可防止金属被外界腐蚀，起到保护作用。阻燃耐热绝缘层30同样由聚磷腈绝缘胶制成，将聚磷腈绝缘胶加入挤出机中，通过挤出包覆在金属护套20上，辐射交联即，得到阻燃耐热的电缆。

本实施例，采用双层保护，金属护套20上一层阻燃耐热绝缘层30，各导线上一层阻燃耐热绝缘层30，阻燃耐热绝缘层30均为聚磷腈绝缘胶制成，聚磷腈绝缘胶本身具有优异的电气绝缘性能、耐热性高、阻燃性能好的优点，而且形成了双层保护，对电缆进行全面保护。填充层采用氢氧化镁，氢氧化镁燃烧产生的水与阻燃耐热绝缘层30相互配合进行阻燃。导体10上设有两条测试导线50，两条测试导线50之间每隔一定间距并联有一电阻51，当电缆发生断线故障时，所述测试导线50也会断裂，根据两测试导线50之间的电阻值可计算出断线的具体位置，大大提高了电缆断线排查的效率。两条测试导线50通过螺旋缠绕设置在导体10上，避免电缆只是部分断裂的情况出现，大大减小两条测试导线50失灵的概率，电缆只要稍微在导体10上有哪一段断裂的话就可以检测到。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”或“包含……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的要素。此外，在本文中，“大于”、“小于”、“超过”等理解为不包括本数；“以上”、“以下”、“以内”等理解为包括本数。

尽管已经对上述各实施例进行了描述，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改，所以以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利保护范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围之内。