一种环保电缆及其制备方法与流程

技术特征：
1.一种环保电缆，其特征在于，从内至外依次为线芯、绝缘层、屏蔽层、护套层；所述屏蔽层为铜-泡沫炭夹心式屏蔽层；所述护套层为改性交联聚乙烯护套层。2.根据权利要求1所述的一种环保电缆，其特征在于，所述屏蔽层依次经过膜沉积工艺、喷涂、沉积、发泡炭化制得。3.根据权利要求2所述的一种环保电缆，其特征在于，所述膜沉积工艺：利用限氧辐照辅助静电纺丝，制得聚苯胺中空纤维膜；所述喷涂采用玉米秸秆液化物为原料进行喷涂；所述沉积：利用超声-低温等离子辅助脉冲电镀，制得镀铜纤维膜；所述发泡炭化：利用超临界初步发泡，然后喷涂玉米秸秆液化物，再次超临界发泡，然后低温炭化，得屏蔽层。4.根据权利要求3所述的一种环保电缆，其特征在于，所述护套层由以下方法制得，交联聚乙烯经限氧辐照改性后，利用羟基化碳纳米管、1,2-二乙烯基-1,1,2,2-四甲基二硅氧烷、3-乙烯基环戊烷-1-酮进行二次改性。5.一种环保电缆的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：(1)绕包：将10～30根直径为0.06～0.1mm的镀锡铜丝绞合制得芯材；利用绕包机对芯材进行交联聚乙烯绝缘层绕包，得绝缘线芯；(2)膜沉积工艺：将绝缘线芯置于
60
coγ射线源下，在0.2～0.3mg/l的氧气浓度下，以100～150kgy的剂量辐照1～4min，得改性绝缘线芯；将改性绝缘线芯置于30～50rpm的转动轴上，以聚苯胺溶液为外相电纺液，以去离子水为内相电纺液，静电纺丝至膜层厚度为50～100μm，于50～60℃干燥2～4h得聚苯胺中空纤维膜电缆；(3)喷涂：将聚苯胺中空纤维膜电缆置于容器中，喷涂聚苯胺中空纤维膜电缆质量0.1～0.3倍的玉米秸秆液化物，于0.08～0.1mpa、60～70℃下减压蒸馏1～3h，得泡沫炭前体电缆；(4)沉积：将泡沫炭前体电缆作为阴极置于电镀槽中，以纯铜板作为阳极，以硫酸铜溶液为电镀液，硫酸铜溶液中五水硫酸铜、质量分数为60％的硫酸、硝酸钾和光亮剂的质量比为13:5:3:1，连接30～45khz的超声装置，超声处理5～15min后，再置于150～250w的低温等离子体处理仪中，抽真空至30～35pa，氮气氛围下，于80～85μa/mm2施镀4～7min，得镀铜纤维膜电缆；(5)发泡炭化：将镀铜纤维膜电缆置于高压发泡釜中，以20～30ml/h通入二氧化碳至气压为10～16mpa，加热至50～80℃，发泡30～45min后，卸压，然后喷涂镀铜纤维膜电缆质量0.1～0.3倍的玉米秸秆液化物，继续按上述条件发泡1～4h，再快速卸压，然后升温至300～400℃，炭化1～3h，得屏蔽层电缆；(6)改性：利用挤塑机对屏蔽层电缆挤出交联聚乙烯护套层，挤塑机各区温度为210℃、220℃、230℃、230℃、240℃、240℃、250℃，然后置于
60
coγ射线源下，在0.2～0.3mg/l的氧气浓度下，以100～200kgy的剂量辐照2～6min得环保电缆前体；(7)二次改性：将环保电缆前体置于容器中，按质量比1:0.005:0.5:30～1:0.01:1.1:40加入羟基化碳纳米管、对甲苯磺酸、去离子水和丙酮，环保电缆前体和羟基化碳纳米管的质量比为1:0.3～1:0.5，于25～30khz超声分散30～40min，60～70℃、50～100rpm下搅拌1～2h后，氮气保护下，于100～200rpm搅拌5～8h后，用氯仿冲洗3～7次，再按质量比1:1.5:20～1:1.5:30加入1,2-二乙烯基-1,1,2,2-四甲基二硅氧烷、无水乙醇，环保电缆前体与1,2-二乙烯基-1,1,2,2-四甲基二硅氧烷的质量比为1:0.3～1:0.6，升温至40～50℃，50～
100rpm下搅拌12～15h，过滤，用去离子水洗涤4～8次，加入环保电缆前体质量0.2～0.5倍的3-乙烯基环戊烷-1-酮、环保电缆前体质量3～7倍的质量分数为98％的硫酸，搅拌均匀后，加入60～70℃的环保电缆前体质量18～30倍的质量分数为35％的硫酸，用200～300w的汞灯照射6～8h后，加入环保电缆前体质量40～50倍的去离子水，加入氨水至溶液ph为8～9，过滤，于60～80℃干燥2～6h得环保电缆。6.根据权利要求5所述的一种环保电缆的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述绕包：绕包夹角为15
°
～30
°
，转速为100～150r/min，绕包节距为0.6～1.0m，交联聚乙烯宽带为40～45mm，厚度为0.1～0.15mm。7.根据权利要求5所述的一种环保电缆的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述聚苯胺溶液：聚苯胺、丙酮和n,n-二甲基乙酰胺按质量比1:4:8～1:6:10混合，100～200rpm下搅拌2～4h，得聚苯胺溶液。8.根据权利要求5所述的一种环保电缆的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述静电纺丝：温度为25～30℃,湿度为11～14％,电压为15～20kv,喷丝头内径为0.4～0.5mm，外径为0.8～0.9mm,喷丝头与收集板距离为30～35cm,内相流速为0.05～0.1ml/h，外相流速为0.5～0.8ml/h。9.根据权利要求5所述的一种环保电缆的制备方法，其特征在于，步骤(3)、步骤(5)所述玉米秸秆液化物：将玉米秸秆、苯酚、质量分数为98％的浓硫酸和质量分数为85％的磷酸按质量比1:3:0.08:0.15～1:5:0.1:0.22混合，加热至124～136℃，反应1～3h后，冷却至室温，加入玉米秸秆质量5～9倍的甲醇，100～200rpm下搅拌15～25min后，过滤，以50～100rpm搅拌下加入碳酸钠至溶液ph为6～7，过滤，然后于50～55℃、0.05～0.1mpa蒸馏1～3h，按质量比1:0.025:2.0～1:0.031:2.3加入甲醛、氢氧化钠和蒸馏水，甲醛和玉米秸秆的质量比为1:1.3～1:1.8，搅拌均匀后，升温至55～60℃，保温反应2～4h后，加入质量分数为10％的盐酸至溶液ph为6～7，得玉米秸秆液化物。10.根据权利要求5所述的一种环保电缆的制备方法，其特征在于，步骤(6)所述羟基化碳纳米管：将多壁碳纳米管研磨20～30min，加入多壁碳纳米管质量100～130倍的质量分数为98％的硫酸、多壁碳纳米管质量25～35倍的质量分数为69％的硝酸，于30～40khz超声处理2～4h后，升温至120～140℃，50～100rpm下搅拌反应2～4h后，冷却至室温，用去离子水洗涤溶液ph为6～7，过滤，60～70℃下干燥2～5h得羟基化碳纳米管。

技术总结
本发明公开了一种环保电缆及其制备方法，涉及电缆技术领域。本发明先对绝缘线芯表面依次进行膜沉积工艺、喷涂、沉积、发泡炭化处理过程，形成三维网状结构的金属铜-泡沫炭，更加高效地对内部电子进行导通，同时，沉积在表面的金属铜在泡沫炭形成过程中，沿泡沫孔不断分散，互相搭接成密集导电网络，提高电缆的抗电磁能力；接着，对交联聚乙烯护套层进行改性处理，先利用限氧辐照进行初步改性，再利用羟基化碳纳米管、1,2-二乙烯基-1,1,2,2-四甲基二硅氧烷、3-乙烯基环戊烷-1-酮进行二次改性，形成非均匀的交联网络结构，分散应力，提高电缆的抗撕裂性。本发明制备的环保电缆具有抗电磁干扰、抗撕裂的效果。抗撕裂的效果。


技术研发人员：丁晓雪
受保护的技术使用者：丁晓雪
技术研发日：2022.03.30
技术公布日：2022/6/14