化工用耐老化耐酸堿電力電纜的研制

張鵬飛 吳金

摘? 要：化工企業(yè)有些生產(chǎn)環(huán)節(jié)是在強(qiáng)酸強(qiáng)堿的環(huán)境中進(jìn)行，該文結(jié)合現(xiàn)有生產(chǎn)工藝及最新的材料，研制了具有多種防腐耐酸特性材料的化工用耐老化耐酸堿電力電纜，能保護(hù)電纜內(nèi)部結(jié)構(gòu)完好，有效地保持傳輸電力線路的暢通。闡述了化工用耐老化耐酸堿電力電纜的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料選擇及關(guān)鍵生產(chǎn)工藝控制等主要內(nèi)容。

關(guān)鍵詞：耐老化耐酸堿;鍍錫導(dǎo)體;硅橡膠;環(huán)氧樹脂;氟橡膠

中圖分類號(hào)：TQ325? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引言

化學(xué)工業(yè)在我國的國民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位，是國家的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)和支柱產(chǎn)業(yè)。化學(xué)工業(yè)的發(fā)展速度和規(guī)模對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門有著直接影響。化工企業(yè)有些生產(chǎn)環(huán)節(jié)是在強(qiáng)酸強(qiáng)堿的環(huán)境中進(jìn)行，普通電線電纜因?yàn)槟褪懿涣藦?qiáng)酸強(qiáng)堿而使使用壽命大大縮短，增加了更換頻率、材料成本，影響化工企業(yè)的正常生產(chǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)，給企業(yè)帶來很大難題。針對(duì)化工行業(yè)復(fù)雜的使用環(huán)境，結(jié)合現(xiàn)有生產(chǎn)工藝及最新的材料，我們研制了具有多種防腐耐酸特性材料的化工用耐老化耐酸堿電力電纜。

1 電纜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1.1 電纜結(jié)構(gòu)示意圖

化工用耐老化耐酸堿電力電纜的結(jié)構(gòu)元件包括導(dǎo)體、導(dǎo)體繞包層、絕緣層、填充層、包帶層、內(nèi)護(hù)層、外護(hù)層。化工用耐老化耐酸堿電力電纜具體結(jié)構(gòu)如圖1所示，各結(jié)構(gòu)元件的組成分述如下。

1.2 電纜材料選用

導(dǎo)體采用符合GB/T 3956—2008標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的第5 種多股鍍錫銅絲軟導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其材質(zhì)比較柔軟，導(dǎo)電性能良好，與裸銅線相比，其耐蝕性、抗氧化性能更強(qiáng)，可大大延長電纜的使用壽命。

導(dǎo)體繞包層及成纜包帶層為玻纖帶，具有高阻燃耐高溫、耐腐蝕、耐老化、耐氣候性的特性，強(qiáng)度高結(jié)構(gòu)牢固，能有效保護(hù)絕緣層不受損害。

絕緣采用硅橡膠絕緣，具有良好的耐油、耐溶劑、耐老化性能和電絕緣性能，耐熱性能也很突出。

（4）填充層采用玻纖繩，具有耐熱、耐腐蝕等主要性能，且該填充物強(qiáng)度較高，增加電纜的強(qiáng)度。

（5）內(nèi)護(hù)層為環(huán)氧樹脂，具有耐酸、堿、鹽、油類介質(zhì)腐蝕、機(jī)械性能高、耐寒、耐高溫、阻燃性能高、耐磨、絕緣電氣以及柔軟的特性。

（6）外護(hù)層為耐強(qiáng)酸強(qiáng)堿氟橡膠，具有耐油、耐化學(xué)腐蝕的特性，同時(shí)還具有良好的耐老化性能，使用壽命長，能夠適應(yīng)特定的使用環(huán)境條件。

2 產(chǎn)品的試制

2.1 電纜生產(chǎn)工藝流程

根據(jù)設(shè)計(jì)確認(rèn)的化工用耐老化耐酸堿電力電纜，生產(chǎn)工藝流程如下：絞制導(dǎo)體→擠包絕緣→成纜→擠包環(huán)氧樹脂內(nèi)護(hù)層→擠包氟橡膠外護(hù)層→成品檢驗(yàn)→成品檢驗(yàn)→入庫→出廠。

2.2 工序工藝質(zhì)量要求

化工用耐老化耐酸堿電力電纜的結(jié)構(gòu)簡單，但主要材料需滿足特定要求，應(yīng)注意以下幾個(gè)問題：

（1）導(dǎo)體。控制單絲標(biāo)稱直徑，偏差必須在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定范圍之內(nèi)。鍍錫銅絲表面要求色澤均勻、光滑，無油污，無氧化和機(jī)械損傷，不能有黑斑，鍍錫層均勻，不應(yīng)有漏鍍等。

（2）導(dǎo)體繞包層要仔細(xì)處理好接頭，搭蓋均勻，保持帶盤張力在合適范圍內(nèi)，從而保證繞包層的繞包質(zhì)量，這對(duì)擠包絕緣線芯的質(zhì)量控制至關(guān)重要。

（3）絕緣。檢查絕緣層質(zhì)量，要求塑化良好，外觀光滑，無目力可見的氣泡、雜質(zhì)、裂紋，要求絕緣層緊密擠包在導(dǎo)體上，不允許有壓扁、碰傷、鼓包、松套、起皺現(xiàn)象。

（4）成纜。成纜節(jié)距大小直接影響絕緣線芯變形和電纜柔軟性。成纜節(jié)距越大，電纜絕緣線芯在彎曲時(shí)的變形越大，電纜柔軟性越差。應(yīng)選擇合適的成纜節(jié)距，使電纜有好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和彎曲性，減少變形和皺褶。包帶的厚度要均勻，繞包后平整、緊實(shí)、無褶皺，搭蓋均勻、無漏包現(xiàn)象。填充物保證飽滿，又不損傷絕緣，填充不應(yīng)有跳蹦，電纜外觀圓整。

（5）內(nèi)護(hù)層。表面應(yīng)光潔、平整、無氣泡、裂紋、雜質(zhì)、機(jī)械損傷等缺陷。

（6）外護(hù)層的擠塑：表面應(yīng)光潔、平整，無氣泡、裂紋、雜質(zhì)、機(jī)械損傷等缺陷。電纜應(yīng)印字正確、清晰、耐擦。

2.3 工序工藝關(guān)鍵點(diǎn)

從結(jié)構(gòu)分析和工藝流程中可以看出，電纜的制造工藝與常規(guī)電纜相同，并無特殊之處，具體過程不再贅述，但在制造過程中，需注意以下幾點(diǎn)，否則，極易影響電纜的質(zhì)量和性能：

內(nèi)護(hù)層采用環(huán)氧樹脂材料。環(huán)氧樹脂材料的制備是工藝關(guān)鍵點(diǎn)。基于環(huán)氧樹脂的防腐蝕電纜材料包括如下重量份數(shù)的原料：乙烯～醋酸乙烯共聚物23～42份、納米結(jié)晶纖維素8～13份、三聚氰胺氰尿酸鹽5～11份、氣相二氧化硅8～13份、對(duì)苯二甲酸二辛酯4～9份、防腐蝕組分2.1～4.5份、防輻射劑3～21份、抗氧劑3.1～3.7份、水50～110份。防腐蝕組分包括防腐蝕A組分和防腐蝕B組分，使用時(shí)，防腐蝕A組分和防腐蝕B組分需混合，防腐蝕A組分和防腐蝕B組分的質(zhì)量比為2︰1～3︰1。防腐蝕A組分包括如下重量份數(shù)的原料：分子量為190～600的環(huán)氧樹脂7～21份、500～800目的二氧化鈦粉80～86份、含硅的納米助劑1～3份、防沉劑1～5份、有機(jī)溶劑6～10份;防腐蝕B組分包括如下重量份數(shù)的原料：胺值為210～280的聚酰胺2～3份、腰果殼油改性胺2～4份、丙醇4～7份。該電纜材料具有優(yōu)異的防腐蝕功能，可使電纜在酸性環(huán)境或者堿性環(huán)境中進(jìn)行工作。

外護(hù)層為耐強(qiáng)酸強(qiáng)堿氟橡膠。氟橡膠護(hù)套的制備是工藝關(guān)鍵點(diǎn)。氟橡膠原料包括以下組分：氟橡膠80 份、甲基乙烯基硅橡膠12 份、環(huán)氧樹脂12 份、端羧基液體丁腈橡膠4 份、聚醚型聚氨酯8.2 份、酸化淀粉7 份、沉淀法白炭黑13 份、改性納米二氧化硅10 份、凹凸棒土7.2 份、膨脹蛭石9.3 份、可膨脹石墨8 份、氧化鋅3.2 份、硬脂酸3 份、防老劑1.5 份、氯化石蠟3.3 份、環(huán)氧大豆油3 份、己二酸二[2-（2- 丁氧基乙氧基） 乙酯]4 份、磷酸三苯酯10 份、丙三醇乙二酸醚酯4 份、硫磺2.8 份、異硫氰酸苯酯1.2 份、促進(jìn)劑3.2 份、γ- 氨丙基三乙氧基硅烷3.6 份、2，2，3，3，4，4，4- 七氟丁基丙烯酸酯4.5 份。此護(hù)套材料的耐油性、耐高低溫性好，耐老化性能優(yōu)異，且強(qiáng)度高。

3 結(jié)語

化工用耐老化耐酸堿電力電纜設(shè)計(jì)有雙層耐酸堿防腐蝕護(hù)套，能保護(hù)電纜內(nèi)部結(jié)構(gòu)完好，有效地保持傳輸電力線路的暢通，玻纖帶和玻纖繩配合使用使電纜達(dá)到耐腐蝕、增加強(qiáng)度的效果，能使電纜在強(qiáng)酸強(qiáng)堿等化學(xué)腐蝕條件下安全運(yùn)行，鍍錫導(dǎo)體也具有耐蝕性、抗氧化性能，該設(shè)計(jì)從整體上提高電纜的耐老化耐酸堿和可靠性。此電纜具有廣闊的應(yīng)用和市場前景。

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