一种自检式变色故障警示导线的制作方法

本技术涉及警示导线的，尤其是涉及一种自检式变色故障警示导线。

背景技术：

1、随着电力线路负荷水平不断提高，导线接头松动、接触电阻增大、异常过载以及绝缘材料老化等因素容易引起局部温度升高。局部过热若不能及时发现，可能进一步造成绝缘性能下降、导体损伤甚至引发线路故障。目前对于导线过热状态的检测主要依赖人工巡检、红外测温设备或在特定位置设置示温贴片等方式。上述检测方式通常需要借助外部设备或附加检测元件，难以直接对导线沿线任意位置曾经发生的局部过热进行持续、直观的识别，尤其对于间歇性过热故障，在巡检时温度恢复正常后更容易出现漏检。

2、为提高导线自身的故障警示能力，现有技术中已出现将热致变色材料设置于导线绝缘层或护套中的方案，使导线温度升高后通过颜色变化进行警示。然而，热致变色材料直接加入聚合物基体时，还需要兼顾材料加工温度、变色材料的分散稳定性以及导线绝缘性能；同时，聚合物基体自身热传递能力较低，热量由导线内部向热致变色材料传递时容易产生一定的响应滞后。若单纯提高无机导热填料的加入量，又可能造成体系黏度升高、热致变色微胶囊分散不均以及材料柔韧性下降等问题。

3、因此，如何在保持导线绝缘性能及加工稳定性的基础上，提高不可逆热致变色材料在聚合物基体中的热响应效率，使导线局部过热后能够快速产生并保留清晰可见的颜色警示，是本领域仍需要解决的技术问题。

技术实现思路

1、为了在保持导线绝缘性能及加工稳定性的基础上，提高不可逆热致变色材料的热响应效率，本技术提供一种自检式变色故障警示导线。

2、第一方面，本技术提供的一种自检式变色故障警示导线，采用如下的技术方案：

3、一种自检式变色故障警示导线，包括导电线芯以及由内向外依次设置于所述导电线芯外侧的聚乙烯绝缘层、变色警示层和透明保护层；所述变色警示层的原料包括如下重量份的组分：乙烯-醋酸乙烯酯共聚物60～72份、含环氧基的乙烯-丙烯酸酯共聚物5～10份、温敏释放不可逆显色微胶囊10～18份、表面改性球形氧化铝5～20份、抗氧剂0.2～0.5份、润滑分散助剂0.2～0.8份。

4、通过采用上述技术方案，采用乙烯-醋酸乙烯酯共聚物作为变色警示层基体，使变色警示层具有较低的加工温度和较好的柔韧性；含环氧基的乙烯-丙烯酸酯共聚物能够改善温敏释放不可逆显色微胶囊及表面改性球形氧化铝在聚合物基体中的润湿和分散状态，表面改性球形氧化铝则有利于降低聚合物基体内部的局部热传递阻力，使导线局部产生的热量较快传递至温敏释放不可逆显色微胶囊，使变色警示层在保持加工稳定性和柔韧性的同时提高热响应效率，并通过不可逆颜色变化对导线曾发生的局部过热进行持久警示。

5、在一个具体的可实施方案中，所述温敏释放不可逆显色微胶囊的制备方法包括以下步骤：

6、将偶氮类油溶性染料加入正十六烷中，在50～70℃下搅拌至溶解，得到染色烷烃指示液；将染色烷烃指示液、异氰酸酯预聚物和乙酸乙酯混合，得到油相；

7、将聚乙烯醇加入去离子水中配制成水相，将油相加入水相中，在3000～6000rpm下乳化5～15min，得到平均液滴粒径为5～15μm的水包油乳液；

8、将水包油乳液升温至50～70℃，加入水溶性多元醇及聚氨酯反应催化剂，在300～600rpm下反应2～5h，使异氰酸酯预聚物与水溶性多元醇在油水界面发生聚合并形成聚氨酯基壳层；

9、反应结束后冷却、过滤，用去离子水洗涤并在40～60℃下真空干燥，得到温敏释放不可逆显色微胶囊。

10、通过采用上述技术方案，乳化形成特定粒径的水包油液滴，并利用异氰酸酯预聚物与水溶性多元醇在油水界面反应形成聚氨酯基壳层，可将染色烷烃指示液封装于微胶囊内部；聚氨酯壳层能够在储存和正常使用阶段隔离指示液，降低其迁移和泄漏，同时通过控制乳化速度、反应温度和时间获得粒径较均匀的微胶囊，有利于其在变色警示层中的稳定分散。

11、在一个具体的可实施方案中，所述偶氮类油溶性染料、正十六烷、异氰酸酯预聚物、乙酸乙酯、聚乙烯醇、去离子水、水溶性多元醇、聚氨酯反应催化剂的重量比为（0.5～1.5）：（25～35）：（6～12）：（10～20）：（1～3）：（80～120）：（3～8）：（0.02～0.08）。

12、在一个具体的可实施方案中，所述表面改性球形氧化铝的制备方法包括以下步骤：

13、将d50为0.5～2.5μm的球形氧化铝在100～120℃下干燥2～4h后加入乙醇-水混合溶剂中，超声分散20～40min，得到球形氧化铝分散液；

14、将γ-氨丙基三乙氧基硅烷加入乙醇-水混合溶剂中，并采用乙酸调节ph值至4.0～5.0，在20～30℃下搅拌水解20～60min，得到硅烷水解液；

15、将硅烷水解液加入球形氧化铝分散液中，在60～75℃、300～500rpm条件下反应2～5h，使γ-氨丙基三乙氧基硅烷在球形氧化铝表面形成硅烷改性层；

16、反应结束后过滤，用无水乙醇洗涤2～3次，在70～80℃下真空干燥4～12h，粉碎解聚，得到表面改性球形氧化铝。

17、通过采用上述技术方案，对微米级球形氧化铝进行干燥、分散，并使经酸性条件预水解的γ-氨丙基三乙氧基硅烷在氧化铝表面形成硅烷改性层，可降低氧化铝颗粒之间的团聚倾向，提高其与有机聚合物基体之间的界面相容性，使球形氧化铝能够较均匀地分散于变色警示层中，在保持电绝缘性能的同时改善局部热传递。

18、在一个具体的可实施方案中，所述球形氧化铝、γ-氨丙基三乙氧基硅烷的重量比为100：（1～3）。

19、在一个具体的可实施方案中，所述聚乙烯绝缘层的原料包括线性低密度聚乙烯和低密度聚乙烯，且质量比为（65～80）：（20～35）。

20、通过采用上述技术方案，采用线性低密度聚乙烯与低密度聚乙烯复配形成绝缘层，其中线性低密度聚乙烯有利于提高机械强度和耐环境应力开裂性能，低密度聚乙烯有利于改善熔体加工性和柔韧性；二者协同，使聚乙烯绝缘层兼顾电气绝缘性能、机械性能以及挤出加工稳定性。

21、在一个具体的可实施方案中，所述透明保护层的原料包括如下重量份的组分：脂肪族聚氨酯丙烯酸酯低聚物65～80份、丙烯酸酯活性稀释剂15～30份、光引发剂1～4份、紫外吸收剂0.5～2份、受阻胺光稳定剂0.2～1份以及表面改性纳米二氧化硅0.3～1.5份。

22、通过采用上述技术方案，脂肪族聚氨酯丙烯酸酯体系经光固化后能够形成透明、柔韧且耐磨的保护层；紫外吸收剂减少紫外线进入变色警示层，受阻胺光稳定剂抑制保护层的光氧化老化，表面改性纳米二氧化硅提高耐磨和抗划伤性能，因此在保持可见光透过性的同时提高透明保护层的耐候性，从而减少户外环境对变色警示层颜色识别和长期稳定性的影响。

23、第二方面，本技术提供的一种自检式变色故障警示导线的制备方法，采用如下的技术方案：

24、一种自检式变色故障警示导线的制备方法，包括以下步骤：

25、s1、在导电线芯外挤出形成聚乙烯绝缘层，冷却定型后进行电子束辐照交联，冷却定型；

26、s2、将乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、含环氧基的乙烯-丙烯酸酯共聚物、温敏释放不可逆显色微胶囊、表面改性球形氧化铝、抗氧剂、润滑分散助剂混合，再塑化并形成于聚乙烯绝缘层外侧，得到变色警示层；

27、s3、在变色警示层外设置透明保护层，得到自检式变色故障警示导线。

28、通过采用上述技术方案，先形成聚乙烯绝缘层，再形成含温敏释放不可逆显色微胶囊和表面改性球形氧化铝的变色警示层，最后设置透明保护层，使绝缘、过热警示和环境防护功能分别由不同层承担，避免将大量功能组分直接加入聚乙烯主绝缘层而影响其绝缘性能，并有利于保证变色警示层能够直接通过透明保护层进行视觉识别。

29、在一个具体的可实施方案中，所述步骤s2中变色警示层的最高加工温度比所述温敏释放不可逆显色微胶囊的热响应温度低至少15℃。

30、通过采用上述技术方案，将变色警示层的最高加工温度控制在比温敏释放不可逆显色微胶囊热响应温度至少低15℃，能够形成足够的加工温度安全裕量，减少微胶囊在混炼和成型过程中提前发生不可逆变色或失效，使微胶囊在导线实际运行发生局部过热时仍保持有效的温度响应能力。

31、综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：

32、本技术中采用乙烯-醋酸乙烯酯共聚物作为变色警示层基体，使变色警示层具有较低的加工温度和较好的柔韧性；含环氧基的乙烯-丙烯酸酯共聚物能够改善温敏释放不可逆显色微胶囊及表面改性球形氧化铝在聚合物基体中的润湿和分散状态，表面改性球形氧化铝则有利于降低聚合物基体内部的局部热传递阻力，使导线局部产生的热量较快传递至温敏释放不可逆显色微胶囊，使变色警示层在保持加工稳定性和柔韧性的同时提高热响应效率，并通过不可逆颜色变化对导线曾发生的局部过热进行持久警示；

33、本技术中采用线性低密度聚乙烯与低密度聚乙烯复配形成绝缘层，其中线性低密度聚乙烯有利于提高机械强度和耐环境应力开裂性能，低密度聚乙烯有利于改善熔体加工性和柔韧性；二者协同，使聚乙烯绝缘层兼顾电气绝缘性能、机械性能以及挤出加工稳定性；

34、本技术中的方法，先形成聚乙烯绝缘层，再形成含温敏释放不可逆显色微胶囊和表面改性球形氧化铝的变色警示层，最后设置透明保护层，使绝缘、过热警示和环境防护功能分别由不同层承担，避免将大量功能组分直接加入聚乙烯主绝缘层而影响其绝缘性能，并有利于保证变色警示层能够直接通过透明保护层进行视觉识别。