CN109754921A - 舰船用导热型消磁电缆 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种舰船用导热型消磁电缆，包括位于中心的铜导体，此铜导体外表面包覆有一导热型乙丙橡皮绝缘层，所述导热型乙丙橡皮绝缘层外表面包覆有一氯磺化聚乙烯橡皮护套层，所述导热型乙丙橡皮绝缘层由以下重量份的组分组成：三元乙丙橡胶Kep210、滑石粉、绝缘陶土、微米氮化硼、纳米氮化铝、石蜡油2280、白炭黑、氧化锌、微晶石蜡、钛白粉、防老剂RD、防老增效剂MB、DCP、TAC、偶联剂KH‑550、1801硬脂酸、粘合剂XH‑3。本发明解决了舰船消磁电缆需要耐盐雾、耐紫外线、高载流量、高耐磨等特性；提高了导热型乙丙橡皮绝缘层和氯磺化聚乙烯橡皮护套层的结合强度，避免了缠绕、拖拽、长期接触盐雾或浸泡在海水等场合使用时候，出现的分层现象。

Description

舰船用导热型消磁电缆

技术领域

本发明涉及一种舰船用电缆，尤其涉及一种舰船用导热型消磁电缆。

背景技术

目前国内单芯消磁电缆大部分采用常规乙丙橡胶绝缘或交联聚乙烯绝缘，护套则采用常规氯磺化聚乙烯橡胶或聚氨酯材料，均无法有效传导电缆内部热量，使用周期短。而车载消磁设备配套的消磁电缆则有采用硅橡胶绝缘及护套生产，虽然硅橡胶耐温等级高可有效提升电缆载流量，但内部热量也无法传导且硅橡胶材料的强度及耐磨性能均较差，在长期的拖拽使用过程中容易磨损而报废。此外，也有采用聚氨酯护套材料，虽然在耐磨性能上得以极大提升，但也降低了电缆耐温等级，电缆载流量下降。

舰艇消磁过程中，往往会通过超大电流，由于通电电流远超于电缆额定载流能力，工作时导体发热严重，绝缘层内的空气受热膨胀，容易导致电缆鼓包，从而报废。因此，研制一款能够提高电缆载流量并有效传导内部热量的舰船用导热型消磁电缆具有重要意义。通过对电缆内部热量的传导，有效解决电缆鼓包问题，提高电缆使用寿命。

发明内容

本发明提供一种舰船用导热型消磁电缆，此舰船用导热型消磁电缆解决了舰船消磁电缆需要耐盐雾、耐紫外线、高载流量、高耐磨等特性；提高了导热型乙丙橡皮绝缘层和氯磺化聚乙烯橡皮护套层的结合强度，避免了缠绕、拖拽、长期接触盐雾或浸泡在海水等场合使用时候，出现的分层现象。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种舰船用导热型消磁电缆，包括位于中心的铜导体，此铜导体外表面包覆有一导热型乙丙橡皮绝缘层，所述导热型乙丙橡皮绝缘层外表面包覆有一氯磺化聚乙烯橡皮护套层，所述导热型乙丙橡皮绝缘层外表面具有若干个第一半圆形凸起部，此第一半圆形凸起部嵌入氯磺化聚乙烯橡皮护套层内；

所述氯磺化聚乙烯橡皮护套层内侧表面具有若干个第二半圆形凸起部，此第二半圆形凸起部嵌入导热型乙丙橡皮绝缘层内；

所述导热型乙丙橡皮绝缘层由以下重量份的组分组成：

三元乙丙橡胶Kep210 100份，

滑石粉 40~60份，

绝缘陶土 40~60份，

微米氮化硼 25~32份，

纳米氮化铝 15~22份，

石蜡油2280 12~18份，

白炭黑 8~12份，

氧化锌 8~12份，

微晶石蜡 5~8份，

钛白粉 4~8份，

防老剂RD 1~2份，

防老增效剂MB 2~3份，

DCP 3~4份，

TAC 2~3份，

偶联剂KH-550 2~3份，

1801硬脂酸 0.8~1.5份，

粘合剂XH-3 1.6~2.5份。

上述技术方案中进一步改进的技术方案如下：

1、上述方案中，所述铜导体由若干根铜丝绞合而成。

2、上述方案中，所述导热型乙丙橡皮绝缘层的第一半圆形凸起部数目为4个，且等间隔排列。

3、上述方案中，所述氯磺化聚乙烯橡皮护套层的第二半圆形凸起部数目为4个，且等间隔排列。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

1. 本发明舰船用导热型消磁电缆，其导热型乙丙橡皮绝缘复合材料的导热性能与导热填充颗粒的选择密切相关，金属颗粒、碳基材料如石墨、石墨烯、单壁/多壁碳纳米管等虽然具有很高的本征热导率，可以明显提高聚合物材料的导热性能；然而，这些填料往往在改变导热性能的同时也改变了聚合物的其他性能，如导致极高的电导率、较高的介电常数。众多无机颗粒中，氮化硼由于具有优异的电绝缘性能与较高的热导率（185～300W/(m·K)）成为目前最理想的绝缘导热填材料，包括氧化铝、氮化铝及氮化硼等在内的无机颗粒不仅拥有较高的热导率而且满足复合材料对绝缘性能的要求；其次，其高导热材料颗粒的大小对复合体系导热性能有着重要的影响。微米填料较纳米填料一般更容易相互接触形成导热通道，但微米填料会在复合体系中引入缺陷从而降低整个体系的电气、加工性能。本配方采用的方法是采用微、纳米混合填充来实现综合性能的提高。微米材料作为导热网络主体结构，而纳米材料填补微米间的空隙，从而增加导热链的形成并提高复合材料的综合性能。将直径分别为5μm与70 nm的氮化硼和氮化铝颗粒填充到混合材料基体内，在质量分数为10%~20%的情况下材料热导率提高了1倍以上；再次，其导热型乙丙橡皮绝缘材料中，三元乙丙橡胶Kep210构成了基料，同时配合防老剂、补强剂、填充材料、交联剂、硫化促进剂等各种助剂，这样综合多种原料的性能，取长补短，材料导热率提升1倍以上的同时，还具有优异的耐老化、耐高低温、耐水解、耐腐蚀、耐油等性能。

2. 本发明舰船用导热型消磁电缆，其导热型乙丙橡皮绝缘层外表面具有若干个第一半圆形凸起部，此第一半圆形凸起部嵌入氯磺化聚乙烯橡皮护套层内；所述氯磺化聚乙烯橡皮护套层内侧表面具有若干个第二半圆形凸起部，此第二半圆形凸起部嵌入导热型乙丙橡皮绝缘层内，提高了导热型乙丙橡皮绝缘层和氯磺化聚乙烯橡皮护套层的结合强度，避免了缠绕、拖拽、长期接触盐雾或浸泡在海水等场合使用时候，出现的分层现象，大大提高了电缆使用寿命和可靠性，满足了舰船用消磁电缆在正常工作环境下的各项电力传输和使用性能，也以便于安装使用。具有很好的实用价值和推广价值。

附图说明

附图1为本发明舰船用导热型消磁电缆结构示意图。

以上附图中：1、铜导体；2、导热型乙丙橡皮绝缘层；3、氯磺化聚乙烯橡皮护套层；4、第一半圆形凸起部；5、第二半圆形凸起部；6、铜丝。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

实施例1~4：一种舰船用导热型消磁电缆，包括位于中心的铜导体1，此铜导体1外表面包覆有一导热型乙丙橡皮绝缘层2，所述导热型乙丙橡皮绝缘层2外表面包覆有一氯磺化聚乙烯橡皮护套层3，所述导热型乙丙橡皮绝缘层2外表面具有若干个第一半圆形凸起部4，此第一半圆形凸起部4嵌入氯磺化聚乙烯橡皮护套层3内；

所述氯磺化聚乙烯橡皮护套层3内侧表面具有若干个第二半圆形凸起部5，此第二半圆形凸起部5嵌入导热型乙丙橡皮绝缘层2内；

所述导热型乙丙橡皮绝缘层2由以下重量份的组分组成，如表1所示：

表1

	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4
					三元乙丙橡胶Kep210	100份	100份	100份	100份
滑石粉40~60份	45份	50份	55份	48份
					绝缘陶土40~60份	58份	50份	42份	48份
微米氮化硼25~32份	28份	30份	25份	26份
					纳米氮化铝15~22份	18份	16份	20份	21份
石蜡油2280为 12~18份	15份	12份	16份	14份
					白炭黑8~12份	8份	10份	11份	12份
氧化锌8~12份	11份	9份	10份	12份
					微晶石蜡5~8份	6份	1份	0.6份	0.7份
钛白粉4~8份	5份	8份	4份	6份
					防老剂RD1~2份	1.8份	1份	1.5份	1.2份
防老增效剂MB2~3份	3份	2.5份	3份	3份
					DCP 3~4份	3.5份	3份	3.2份	4份
TAC2~3份	2.5份	2.8份	2.2份	2份
					偶联剂KH-550为 2~3份	3份	2.5份	2.2份	3份
1801硬脂酸0.8~1.5份	1份	1.2份	1份	1.4份
					粘合剂XH-3为1.6~2.5份	1.8份	1.8份	2.2份	2份

上述导热型乙丙橡皮绝缘层2的制备方法，包括以下步骤：

（1）将所述三元乙丙橡胶Kep210 100份在100℃-120℃密炼机中混炼5min-6min，混炼均匀；

（2）在所述密炼机中再加入所述滑石粉50份、绝缘陶土50份、微晶石蜡6份、石蜡油15份、微米氮化硼30份、纳米氮化铝18份、钛白粉5.0份、白炭黑10份、氧化锌10份、防老剂RD(TMQ)5份、防老增效剂MB 2.5份、1801（硬脂酸）1.0份、KH-550偶联剂2.5份、XH-3粘合剂2份，混炼2min-3min；

（3）在所述密炼机中最后加入所述硫化剂过氧化二异丙苯（DCP）3.6份，助硫化剂三烯丙基氰脲酸酯TAC 2.5份，混炼0.5min-1.5min，然后排出混炼胶料；

（4）将所述混炼胶料在开炼机上薄通1-2次，同时摆胶2-3次，接着在三辊压延机上开条出片，输出的橡页经过冷却辊冷却，过滑石粉箱后，即制得成品。

上述铜导体1由若干根铜丝6绞合而成。

上述导热型乙丙橡皮绝缘层2的第一半圆形凸起部4数目为4个，且等间隔排列。

上述氯磺化聚乙烯橡皮护套层3的第二半圆形凸起部5数目为4个，且等间隔排列。

本发明的实施例1的导热型乙丙橡皮绝缘层2各项性能合格，热导率提高了1倍以上，具体见表2；制备工艺简单，可操作性强。

表2 导热型乙丙橡皮绝缘性能指标

序号	性能项目	单位	典型值
				1	老化前机械性能
1.1	抗张强度	N/ mm<sup>2</sup>	5.3
				1.2	断裂伸长率	%	282
2	空气烘箱老化后性能
				2.1	老化条件 温度	℃	135±2
	时间	H	7×24
				2.2	抗张强度变化率	%	6
2.3	断裂伸长率变化率	%	-10
				3	热延伸试验
3.1	试验条件 温度	℃	250±3
					载荷时间	Min	15
	机械应力	N/cm<sup>2</sup>	20
				3.2	载荷下伸长率	%	65
3.3	载荷下永久伸长率	%	2
				4	浸油试验
4.1	老化条件 温度	℃	100±2
					时间	H	24
4.2	抗张强度变化率	%	-20
				4.3	断裂伸长率变化率	%	-25
5	低温拉伸试验
				5.1	试验温度	℃	-40±2
5.2	试验时间	H	4
				5.3	断裂伸长率	%	46
6	耐酸碱试验（标准草酸；标准NaOH）
				6.1	试验温度	℃	23±4
	试验时间	H	168
				6.2	抗张强度最大变化率	%	16
6.3	断裂伸长率最小值	%	262
				7	耐水（耐水解）性
7.1	试验温度	℃	80±2
					处理时间	H	168
7.2	抗张强度最大变化率	%	21
				7.3	断裂伸长率最小值	%	274
7.4	断裂伸长率变化率最大值	%	11
				8	热导率	W/(m·K)	0.67

采用上述舰船用导热型消磁电缆时，其导热型乙丙橡皮绝缘复合材料的导热性能与导热填充颗粒的选择密切相关。金属颗粒、碳基材料如石墨、石墨烯、单壁/多壁碳纳米管等虽然具有很高的本征热导率，可以明显提高聚合物材料的导热性能；然而，这些填料往往在改变导热性能的同时也改变了聚合物的其他性能，如导致极高的电导率、较高的介电常数。众多无机颗粒中，氮化硼由于具有优异的电绝缘性能与较高的热导率（185～300W/(m·K)）成为目前最理想的绝缘导热填材料，包括氧化铝、氮化铝及氮化硼等在内的无机颗粒不仅拥有较高的热导率而且满足复合材料对绝缘性能的要求；其次，其高导热材料颗粒的大小对复合体系导热性能有着重要的影响。微米填料较纳米填料一般更容易相互接触形成导热通道，但微米填料会在复合体系中引入缺陷从而降低整个体系的电气、加工性能。本配方采用的方法是采用微、纳米混合填充来实现综合性能的提高。微米材料作为导热网络主体结构，而纳米材料填补微米间的空隙，从而增加导热链的形成并提高复合材料的综合性能。将直径分别为5μm与70 nm的氮化硼和氮化铝颗粒填充到混合材料基体内，在质量分数为10%~20%的情况下材料热导率提高了1倍以上；再次，其导热型乙丙橡皮绝缘材料中，三元乙丙橡胶Kep210构成了基料，同时配合防老剂、补强剂、填充材料、交联剂、硫化促进剂等各种助剂，这样综合多种原料的性能，取长补短，材料导热率提升1倍以上的同时，还具有优异的耐老化、耐高低温、耐水解、耐腐蚀、耐油等性能；再次，其导热型乙丙橡皮绝缘层外表面具有若干个第一半圆形凸起部，此第一半圆形凸起部嵌入氯磺化聚乙烯橡皮护套层内；所述氯磺化聚乙烯橡皮护套层内侧表面具有若干个第二半圆形凸起部，此第二半圆形凸起部嵌入导热型乙丙橡皮绝缘层内，提高了导热型乙丙橡皮绝缘层和氯磺化聚乙烯橡皮护套层的结合强度，避免了缠绕、拖拽、长期接触盐雾或浸泡在海水等场合使用时候，出现的分层现象，大大提高了电缆使用寿命和可靠性，满足了舰船用消磁电缆在正常工作环境下的各项电力传输和使用性能，也以便于安装使用。具有很好的实用价值和推广价值。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种舰船用导热型消磁电缆，其特征在于：包括位于中心的铜导体（1），此铜导体（1）外表面包覆有一导热型乙丙橡皮绝缘层（2），所述导热型乙丙橡皮绝缘层（2）外表面包覆有一氯磺化聚乙烯橡皮护套层（3），所述导热型乙丙橡皮绝缘层（2）外表面具有若干个第一半圆形凸起部（4），此第一半圆形凸起部（4）嵌入氯磺化聚乙烯橡皮护套层（3）内；

所述氯磺化聚乙烯橡皮护套层（3）内侧表面具有若干个第二半圆形凸起部（5），此第二半圆形凸起部（5）嵌入导热型乙丙橡皮绝缘层（2）内；

所述导热型乙丙橡皮绝缘层（2）由以下重量份的组分组成：

三元乙丙橡胶Kep210 100份，

滑石粉 40~60份，

绝缘陶土 40~60份，

微米氮化硼 25~32份，

纳米氮化铝 15~22份，

石蜡油2280 12~18份，

白炭黑 8~12份，

氧化锌 8~12份，

微晶石蜡 5~8份，

钛白粉 4~8份，

防老剂RD 1~2份，

防老增效剂MB 2~3份，

DCP 3~4份，

TAC 2~3份，

偶联剂KH-550 2~3份，

1801硬脂酸 0.8~1.5份，

粘合剂XH-3 1.6~2.5份。

2.根据权利要求1所述的舰船用导热型消磁电缆，其特征在于：所述铜导体（1）由若干根铜丝（6）绞合而成。

3.根据权利要求1所述的舰船用导热型消磁电缆，其特征在于：所述导热型乙丙橡皮绝缘层（2）的第一半圆形凸起部（4）数目为4个，且等间隔排列。

4.根据权利要求1所述的舰船用导热型消磁电缆，其特征在于：所述氯磺化聚乙烯橡皮护套层（3）的第二半圆形凸起部（5）数目为4个，且等间隔排列。