一种特高压线缆包绕用云母带的制作方法

1.本发明涉及绝缘材料技术领域中的云母纸产品，具体为一种特高压线缆包绕用云母带。


背景技术：

2.云母是一种自然生成的层状硅酸盐类矿物,具有电气强度高，介质损耗低，表面电阻和体积电阻高的电气性能以及高绝缘、抗电晕、耐酸碱、抗辐射、化学稳定性、富有弹性、高剥离性、耐剪切力和抗张强度大等优异的理化性能，而由云母片原料通过破碎、打浆、抄造制成的云母纸往往具备片云母制品相对应品类的绝大部分性能，工业上被广泛用于电缆、大型机电设备中作为绝缘材料。
3.作为云母纸产品作为目前云母最广泛的应用途径之一，会在电缆中作为绕包材料，来保证绝缘性能以及防火性能，而随着我国的国民经济在不断的增长，用电需求也在不断增加，使得超远距离、超大容量的电力传输方式也成为必然得选择，各种跨区域的高压以及特高压线路越来越多。现有技术对绕包用电缆云母纸性能的使用性能要求越来越高，其中一项主要的性能指标就是物理强度，其对外表现为韧性、抗拉压、耐磨损、耐弯折以及抗冲击，而现有技术中，云母带由于本身抄造工艺的限制，其容易出现过薄且绝缘性能不强的缺陷；且现有工艺条件下，云母的机械强度以及韧性的提升空间不大，导致云母纸在使用过程中容易对电缆芯造成损害，因而不能满足领域行业日益增长的应用需求。


技术实现要素：

4.本发明所解决的技术问题在于提供一种特高压线缆包绕用云母带，以解决上述背景技术中的缺点。
5.本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现:
6.一种特高压线缆包绕用云母带，包括复合云母纸层，所述复合云母纸层包括作为中间层的基底膜层，并在所述基底膜层的两侧表面均成型有云母纸层，并在所述基底膜层与云母纸层之间成型有加强层；
7.所述加强层为一层补强树脂胶层，以耐高温有机硅树脂胶作为基材制备，其组份以质量份计包括100份耐高温有机硅树脂胶、30～45份乙烯与乙酸乙烯共聚物、15～30份细粒级云母粉、5～15份增强纤维、8～10份甲基乙烯基硅橡胶、3～5份环烷酸金属盐、2～3份碳纳米管以及1～3份热稳定剂；所述细粒级云母为粒径<80μm的细粒级云母，且所述细粒级云母粉与所述碳纳米管为经过稀硫酸和氢氟酸处理的酸化云母粉以及酸化碳纳米管；
8.所述云母纸层均以云母熟料为原料成型的熟料云母纸。
9.作为进一步限定，所述基底膜层为一层聚酯薄膜、镀镍石墨烯膜、碳纤维织物层、玻璃纤维织物层中的一种。
10.作为进一步限定，所述加强层与所述云母纸层的厚度之比为1:2～2:3，且所述加强层的厚度不超过0.05mm。
11.作为进一步限定，所述耐高温有机硅树脂胶为羟基含量为2～2.5％、分子量为35000～60000的耐高温有机硅树脂胶。
12.作为进一步限定，所述增强纤维为单丝细度在0.3～0.8dtex的短切高硅氧玻璃纤维，且其单丝长度范围为0.3～0.8mm。
13.作为进一步限定，所述热稳定剂为20～30质量份季戊四醇、5～8质量份硬脂酸钙、3～4质量份硬脂酸锌、10～12质量份硬脂酸季戊四醇酯以及1～3质量份氯化锌的组合物。
14.作为进一步限定，所述加强层中还添加有改性填充剂，所述改性填充剂为纳米无机材料粉末，为白炭黑与碳化物或者氮化物的质量比1:3的比例混合物，其中，碳化物或者氮化物为氮化硼、氧化铝、氮化铝、碳化硅、三氧化二锑中的一种或者组合；
15.改性填充剂在所述加强层中的添加量为0.3～0.5wt％。
16.作为进一步限定，所述细粒级云母粉的酸化处理方式为将云母粉在600～800℃的温度条件下煅烧50～60min得到云母熟料，然后将自然降温后得到的云母熟料投入稀硫酸和氢氟酸的混合酸中进行酸化处理，控制稀硫酸的质量分数为35～42％、氢氟酸的质量分数为25～30％，处理时长为20～40min。
17.作为进一步限定，所述碳纳米管的酸化处理方式为将碳纳米管在稀硫酸和氢氟酸的混合酸中进行酸化处理，期间控制稀硫酸的质量分数为35～42％、氢氟酸的质量分数为25～30％，处理时长为10～15min。
18.作为进一步限定，所述熟料云母纸层的获得方式为:先将云母料进行分选，筛选出云母鳞片粒径为
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80目～ 200目的部分，将其在600～800℃的温度条件下煅烧50～60min得到云母熟料；然后将得到的云母熟料制浆后经圆网造纸机抄造成纸即得熟料云母纸。
19.有益效果:本发明的特高压线缆包绕用云母带能在保证云母纸绝缘性能的同时提高其物理特性，使得其具有优异的韧性、抗拉压性能、耐弯折性能以及抗冲击性能，尤其适合于粗线径的特高压线缆的包绕作业，并提高线缆的机械强度以及抗弯折性能。
附图说明
20.图1为本发明较佳实施例的断面细节图。
21.其中:1、第一熟料云母纸层；2、第一加强层；3、基底膜层；4、第二加强层；5、第二熟料云母纸层。
具体实施方式
22.为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
23.在下述实施例中，本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本技术所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
24.参见图1的特高压线缆包绕用云母带的实施例，在本实施例中，特高压线缆包绕用云母带包括位于最外侧的第一熟料云母纸层1以及第二熟料云母纸层5，其而在所述第一熟
料云母纸层1以及第二熟料云母纸层5的内侧则分别成型有第一加强层2以及第二加强层4，第一加强层2和第二加强层4为材质相同的补强树脂胶层，而第一加强层2与第二加强层4则分别涂覆于基底膜层3的两侧表面；其中，第一加强层2与第二加强层4的厚度一致且厚度误差不得超过5％，第一熟料云母纸层1与第二熟料云母纸层5的厚度一致且厚度误差不得超过5％。在本实施例中，第一加强层2与第一熟料云母纸层1的厚度之比为1:2，且所述第一加强层2的厚度为0.03mm。
25.在本实施例中，第一熟料云母纸层1与第二熟料云母纸层5为材质相同的熟料云母纸，其制备时选用四川地区出产的云母料，经过筛选，选出云母鳞片粒径为
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80目～ 200目的部分云母料，将云母料在750℃的温度条件下煅烧60min得到云母熟料，然后将云母熟料与脲醛树脂、聚丙烯酰胺以及水按照250:30:5:100的比例入反应釜中，反应釜中通以蒸汽将反应釜加热至180℃维持45min，得熟云母浆，然后将熟云母浆过筛，并调制成云母纸浆，经圆网抄造制得对应的第一熟料云母纸层1以及第二熟料云母纸层5所使用的熟料云母纸。
26.而第一加强层2以及第二加强层4为一层补强树脂胶层，该补强树脂胶层采用的胶料选用100kg耐高温有机硅树脂胶、40kg乙烯与乙酸乙烯共聚物、18kg细粒级云母粉、10kg增强纤维、9kg甲基乙烯基硅橡胶、4kg环烷酸金属盐、2kg碳纳米管以及2kg热稳定剂进行混合后制得补强树脂胶层用的胶料。
27.其中，耐高温有机硅树脂胶为羟基含量为2.3％、重均分子量为4.5万的聚酰亚胺树脂；细粒级云母粉的粒径<80μm；增强纤维采用单丝细度在0.3～0.5dtex、单丝长度范围为0.3～0.5mm的短切高硅氧玻璃纤维；热稳定剂采用季戊四醇、硬脂酸钙、硬脂酸锌、硬脂酸季戊四醇酯以及氯化锌的质量比50:14:7:20:4的比例混合物。
28.同时，补强树脂胶层原料中的细粒级云母粉为熟化酸化处理过的细粒级云母粉，而碳纳米管为经过酸化处理过的碳纳米管。即细粒级云母粉在进行细粒级云母粉酸化处理前先进行煅烧熟化处理，煅烧处理时控制煅烧温度为750℃，煅烧55min得到云母熟料，然后将自然降温后得到的云母熟料投入稀硫酸和氢氟酸的混合酸中进行酸化处理，控制稀硫酸的质量分数为40％、氢氟酸的质量分数为25％，处理时长为30min；而碳纳米管则直接进行酸化处理，酸化处理时控制稀硫酸的质量分数为40％、氢氟酸的质量分数为25％，处理时长为12min，分别得到处理过的细粒级云母粉以及碳纳米管。
29.在实施例一中，先取用聚酯薄膜作为基底膜层3，在其两侧表面分别利用上述技术方案的方法制得的胶料进行施胶，并将熟料云母纸分切后贴合于两侧胶料层表面，然后在175℃下，15mpa的压力条件下进行热压复合3h，接着进行自然冷却，即得到特高压线缆包绕用云母带成品。
30.在实施例二中，先取用镀镍石墨烯膜作为基底膜层3，在其两侧表面分别利用上述技术方案的方法制得的胶料进行施胶，并将熟料云母纸分切后贴合于两侧胶料层表面，然后在175℃下，15mpa的压力条件下进行热压复合3h，接着进行自然冷却，即得到特高压线缆包绕用云母带成品。
31.在实施例三中，先取用碳纤维织物层作为基底膜层3，在其两侧表面分别利用上述技术方案的方法制得的胶料进行施胶，并将熟料云母纸分切后贴合于两侧胶料层表面，然后在175℃下，15mpa的压力条件下进行热压复合3h，接着进行自然冷却，即得到特高压线缆包绕用云母带成品。
32.在实施例四中，先取用玻璃纤维织物层作为基底膜层3，在其两侧表面分别利用上述技术方案的方法制得的胶料进行施胶，并将熟料云母纸分切后贴合于两侧胶料层表面，然后在175℃下，15mpa的压力条件下进行热压复合3h，接着进行自然冷却，即得到特高压线缆包绕用云母带成品。
33.在实施例五中，先取用镀镍石墨烯膜作为基底膜层3，在其两侧表面分别利用加强胶料进行施胶获得胶料层，该加强胶料在上述技术方案的方法制得的胶料的基础上掺加有改性填充剂，该改性填充剂为白炭黑、氮化硼、碳化硅的质量比1:2:1的比例混合物，其掺加量为加强胶料质量的0.3wt％。将熟料云母纸分切后贴合于两侧胶料层表面，然后在175℃下，15mpa的压力条件下进行热压复合3h，接着进行自然冷却，即得到特高压线缆包绕用云母带成品。
34.在实施例六中，先取用镀镍石墨烯膜作为基底膜层3，在其两侧表面分别利用加强胶料进行施胶获得胶料层，该加强胶料在上述技术方案的方法制得的胶料的基础上掺加有改性填充剂，该改性填充剂为白炭黑与氮化铝的质量比1:3的比例混合物，其掺加量为加强胶料质量的0.4wt％。将熟料云母纸分切后贴合于两侧胶料层表面，然后在175℃下，15mpa的压力条件下进行热压复合3h，接着进行自然冷却，即得到特高压线缆包绕用云母带成品。
35.上述实施例的云母纸与市售一款相同厚度直接由熟云母抄造成型的高性能云母带的性能比较如下：
[0036][0037]
可以发现，本发明的云母纸的电性能基本接近于对比例的熟云母抄造成型的高性能云母带的性能，但是物理强度，特别是在包绕云母带需求的抗拉强度方面要明显由于对比例的市售云母纸，弥补了云母纸在应用过程中的机械强度差的缺陷，且云母纸带在经过高温和低温连续处理后其物理强度损失比例要明显更低，且在加强层中添加了改性填充剂后，物理强度损失更低，因而更适合在户外恶劣环境下保证使用寿命。
[0038]
另外，在加强层中添加了改性填充剂后，实施例中的云母带在进行线缆包绕时能够为线缆提供韧性加强，使得其在弯折时具有更加的恢复性能。
[0039]
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。