納米碳化鎢改性的高絕緣電纜及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種納米碳化鎢改性的高絕緣電纜及其制備方法，該高絕緣電纜包括相互絞合的多股線芯單元，多股線芯單元的外部套設(shè)有鍍銀芳綸絲編織套，鍍銀芳綸絲編織套內(nèi)填充有瀝青；鍍銀芳綸絲編織套的外部沿著由內(nèi)向外的方向依次設(shè)置有第一絕緣層、臨界層和第二絕緣層；第一絕緣層為丁二烯?丙烯腈共聚物層，臨界層填充有納米碳化鎢，第二絕緣層為乙烯?四氟乙烯共聚物層。通過該方法制得的電纜具有優(yōu)異的絕緣性和穩(wěn)定性。
【專利說明】
納米碳化鎢改性的高絕緣電纜及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及絕緣電纜，具體地，涉及一種納米碳化鎢改性的高絕緣電纜及其制備 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著當(dāng)今科學(xué)技術(shù)的高速迅猛發(fā)展及我國國防現(xiàn)代化發(fā)展建設(shè)的迫切需要，軍事 工業(yè)正在朝著高科技、高速度的方向發(fā)展。航空、航天、兵器工業(yè)的技術(shù)水平代表和象征著 國防實(shí)力，為適應(yīng)國防現(xiàn)代化高速發(fā)展的需要，與之配套的產(chǎn)品也在不斷的更新?lián)Q代，裝備 的電氣化、自動化、系統(tǒng)化程度不斷提高，作為"血管和神經(jīng)"的電纜的使用量越來越大，對 產(chǎn)品的質(zhì)量水平和安全可靠性提出了更新更高的要求。為適應(yīng)國防現(xiàn)代化高速發(fā)展的需 要，與之配套的產(chǎn)品也在不斷的更新?lián)Q代，研制開發(fā)高新技術(shù)產(chǎn)品為軍事工業(yè)配套對加強(qiáng) 國防建設(shè)、提高軍事裝備的技術(shù)實(shí)力有著重要作用及意義。
[0003] 目前，航空航天產(chǎn)品受其使用條件和環(huán)境的制約，對材料提出了嚴(yán)格的要求。對結(jié) 構(gòu)材料而言，其中最關(guān)鍵的是輕質(zhì)高強(qiáng)度和高溫耐腐蝕。從這一點(diǎn)上可以說，航空航天產(chǎn)業(yè) 把結(jié)構(gòu)材料的能力提高到了它的極限水平。航空航天產(chǎn)品在追求輕質(zhì)和減重方面可以說是 "克克計(jì)較"，飛行器每減重lkg的經(jīng)濟(jì)效益逾萬美元。因此，航空航天領(lǐng)域?qū)﹄娮釉骷?求向小型化、輕型化方向發(fā)展。其中，尤其是航天電纜的性能制約著航空航天產(chǎn)品的整體的 性能的提高，這主要是因?yàn)楹教祀娎|在航天的惡劣環(huán)境中難以保持穩(wěn)定的高絕緣性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種納米碳化鎢改性的高絕緣電纜及其制備方法，通過該方 法制得的電纜具有優(yōu)異的絕緣性和穩(wěn)定性。
[0005] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種納米碳化鎢改性的高絕緣電纜，該高絕緣 電纜包括相互絞合的多股線芯單元，多股線芯單元的外部套設(shè)有鍍銀芳綸絲編織套，鍍銀 芳綸絲編織套內(nèi)填充有瀝青;鍍銀芳綸絲編織套的外部沿著由內(nèi)向外的方向依次設(shè)置有第 一絕緣層、臨界層和第二絕緣層;第一絕緣層為丁二烯-丙烯腈共聚物層，臨界層填充有納 米碳化鎢，第二絕緣層為乙烯_四氟乙烯共聚物層。
[0006] 優(yōu)選地，鍍銀芳綸絲編織套的直徑為0.85-0.90mm，第一絕緣層的厚度為0.15-0.20_，臨界層的厚度為0.05-0.12_，第二絕緣層的厚度為0.20-0.25_。
[0007] 優(yōu)選地，鍍銀芳綸絲編制套中的鍍銀芳綸絲的外表面上的鍍銀層的厚度為1-2M1。
[0008] 優(yōu)選地，以鍍銀芳綸絲編織套的橫截面的面積為基準(zhǔn)，鍍銀芳綸絲編織套的橫截 面中瀝青占有的面積為35-45%。
[0009] 優(yōu)選地，線芯單元包括相互絞合的多股鍍銀銅絲，多股鍍銀銅絲的外部設(shè)置有保 護(hù)層，保護(hù)層由聚苯乙烯填充而成。
[0010] 優(yōu)選地，鍍銀銅絲的直徑為〇. 05-0.08mm，保護(hù)層的直徑為0.20-0.30mm。
[0011]優(yōu)選地，多股鍍銀銅絲的外表面的鍍銀層的厚度為〇. 5-0.9mi。
[0012] 本發(fā)明還提供了一種上述的納米碳化鎢改性的高絕緣電纜的制備方法，該制備方 法包括：
[0013] 1)將多股線芯單元相互絞合，接著將鍍銀芳綸絲編織套套設(shè)于多股線芯單元的外 部，然后將瀝青填充至鍍銀芳綸絲編織套的內(nèi)部；
[0014] 2)將丁二烯-丙烯腈共聚物擠包于鍍銀芳綸絲編織套的外部以形成第一絕緣層， 接著將納米碳化鎢嵌設(shè)于第一絕緣層的表面形成臨界層，然后將乙烯-四氟乙烯共聚物擠 包于第一絕緣層的外部形成第二絕緣層以制得納米碳化鎢改性的高絕緣電纜。
[0015] 優(yōu)選地，在步驟1)之前，方法還包括:將芳綸絲浸泡于酸液中，接著取出并在芳綸 絲的外表面上鍍上銀層以制得鍍銀芳綸絲，然后將鍍銀芳綸絲編織成鍍銀芳綸絲編織套。
[0016] 優(yōu)選地，酸液選自鹽酸溶液、硝酸溶液和硫酸溶液中的一種或多種;并且，酸液的 濃度為50-70重量％。
[0017]根據(jù)上述技術(shù)方案，本發(fā)明通過在多股線芯單元的外部依次設(shè)置瀝青、鍍銀芳綸 絲編織套、第一絕緣層、臨界層和第二絕緣層，通過各部件的協(xié)同作用使得該電纜具有優(yōu)異 的絕緣性能，同時，該電纜能夠在惡劣的環(huán)境中保持優(yōu)異的穩(wěn)定性;其中，臨界層中的納米 碳化鎢能夠向第一絕緣層和第二絕緣層中擴(kuò)散進(jìn)而使得第一絕緣層與第二絕緣層形成一 體進(jìn)而提高了兩者單獨(dú)的絕緣性能。同時，該電纜具有優(yōu)異的穩(wěn)定性，能夠在惡劣的環(huán)境中 保持穩(wěn)定的性能，進(jìn)而保證其能夠穩(wěn)定工作。
[0018] 本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的【具體實(shí)施方式】部分予以詳細(xì)說明。
【附圖說明】
[0019] 附圖是用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與下面的具 體實(shí)施方式一起用于解釋本發(fā)明，但并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在附圖中：
[0020] 圖1是本發(fā)明提供的納米碳化鎢改性的高絕緣電纜的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021] 附圖標(biāo)記說明
[0022] 1、線芯單元 2、鍍銀銅絲
[0023] 3、鍍銀層 4、保護(hù)層
[0024] 5、瀝青 6、鍍銀芳綸絲編織套
[0025] 7、第一絕緣層 8、臨界層
[0026] 9、第二絕緣層
【具體實(shí)施方式】
[0027] 以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描 述的【具體實(shí)施方式】僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。
[0028] 在本發(fā)明中，在未作相反說明的情況下，"內(nèi)、外"等包含在術(shù)語中的方位詞僅代表 該術(shù)語在常規(guī)使用狀態(tài)下的方位，或?yàn)楸绢I(lǐng)域技術(shù)人員理解的俗稱，而不應(yīng)視為對該術(shù)語 的限制。
[0029] 本發(fā)明提供了一種納米碳化鎢改性的高絕緣電纜，如圖1所示，該高絕緣電纜包括 相互絞合的多股線芯單元1，多股線芯單元1的外部套設(shè)有鍍銀芳綸絲編織套6,鍍銀芳綸絲 編織套6內(nèi)填充有瀝青5;鍍銀芳綸絲編織套6的外部沿著由內(nèi)向外的方向依次設(shè)置有第一 絕緣層7、臨界層8和第二絕緣層9;第一絕緣層7為丁二烯-丙烯腈共聚物層，臨界層8填充有 納米碳化鎢，第二絕緣層9為乙烯-四氟乙烯共聚物層。
[0030]上述的多股線芯單元1的外部依次設(shè)置瀝青5、鍍銀芳綸絲編織套6、第一絕緣層7、 臨界層8和第二絕緣層9，通過各部件的協(xié)同作用使得該電纜具有優(yōu)異的絕緣性能，同時，該 電纜能夠在惡劣的環(huán)境中保持優(yōu)異的穩(wěn)定性;其中，臨界層8中的納米碳化鎢能夠向第一絕 緣層7和第二絕緣層9中擴(kuò)散進(jìn)而使得第一絕緣層7與第二絕緣層9形成一體進(jìn)而提高了兩 者單獨(dú)的絕緣性能。同時，該電纜具有優(yōu)異的穩(wěn)定性，能夠在惡劣的環(huán)境中保持穩(wěn)定的性 能，進(jìn)而保證其能夠穩(wěn)定工作。
[0031]在本發(fā)明中，鍍銀芳綸絲編織套6、第一絕緣層7、臨界層8和第二絕緣層9的尺寸可 以在寬的范圍內(nèi)選擇，但是為了進(jìn)一步提高電纜的絕緣性和穩(wěn)定性，優(yōu)選地，鍍銀芳綸絲編 織套6的直徑為0.85-0.90mm，第一絕緣層7的厚度為0.15-0.20mm，臨界層8的厚度為0.05-0 ? 12mm，第二絕緣層9的厚度為0 ? 20-0 ? 25mm。
[0032] 同時，鍍銀芳綸絲編制套中的鍍銀芳綸絲的鍍銀層的厚度可以在寬的范圍內(nèi)調(diào) 整，但是為了進(jìn)一步提高電纜的電磁屏蔽性能以及穩(wěn)定性，優(yōu)選地，鍍銀芳綸絲編制套中的 鍍銀芳綸絲的外表面上的鍍銀層的厚度為l-2wii。
[0033] 此外，在本電纜中，瀝青5的含量可以在寬的范圍內(nèi)改變，但是為了使得瀝青5能夠 充分地填充于多股線芯單元1之間以及線芯單元1與鍍銀芳綸絲編織套6之間，優(yōu)選地，以鍍 銀芳綸絲編織套6的橫截面的面積為基準(zhǔn)，鍍銀芳綸絲編織套6的橫截面中瀝青5占有的面 積為 35-45 %。
[0034] 在上述內(nèi)容的基礎(chǔ)上，線芯單元1的具體結(jié)可以在寬的范圍內(nèi)選擇，但是為了提高 電纜信號傳輸過程中的信號的穩(wěn)定性以及信號的傳輸質(zhì)量，優(yōu)選地，線芯單元1包括相互絞 合的多股鍍銀銅絲2,多股鍍銀銅絲2的外部設(shè)置有保護(hù)層4,保護(hù)層4由聚苯乙烯填充而成。 這樣，通過聚苯乙烯能夠充分地將各個線芯單元1之間絕緣開來，進(jìn)而保證每個單獨(dú)的線芯 單元1能夠傳輸不同的信號，并且各個線芯單元1傳輸?shù)男盘栔g不會造成干擾，優(yōu)選地，鍍 銀銅絲2的直徑為0.05-0.08mm，保護(hù)層4的直徑為0.20-0.30mm。
[0035] 此外，多股鍍銀銅絲2的鍍銀層3的厚度可以在寬的范圍內(nèi)選擇，但是為了提高多 股鍍銀銅絲2的信號傳輸性能，優(yōu)選地，多股鍍銀銅絲2的外表面的鍍銀層3的厚度為0.5-0.9]im〇
[0036] 本發(fā)明還提供了一種上述的納米碳化鎢改性的高絕緣電纜的制備方法，該制備方 法包括：
[0037] 1)將多股線芯單元1相互絞合，接著將鍍銀芳綸絲編織套6套設(shè)于多股線芯單元1 的外部，然后將瀝青5填充至鍍銀芳綸絲編織套6的內(nèi)部；
[0038] 2)將丁二烯-丙烯腈共聚物擠包于鍍銀芳綸絲編織套6的外部以形成第一絕緣層 7,接著將納米碳化鎢嵌設(shè)于第一絕緣層7的表面形成臨界層8,然后將乙烯-四氟乙烯共聚 物擠包于第一絕緣層7的外部形成第二絕緣層9以制得納米碳化鎢改性的高絕緣電纜。
[0039] 在本發(fā)明的制備方法中，鍍銀芳綸絲編織套6可以通過本領(lǐng)域中任何一種常規(guī)的 方法制備而得，但是為了提高鍍銀芳綸絲編織套6的電磁屏蔽性能，優(yōu)選地，在步驟1)之前， 該方法還包括:將芳綸絲浸泡于酸液中，接著取出并在芳綸絲的外表面上鍍上銀層以制得 鍍銀芳綸絲，然后將鍍銀芳綸絲編織成鍍銀芳綸絲編織套6。
[0040]另外，酸液的種類和濃度也可以在寬的范圍內(nèi)選擇，但是為了進(jìn)一步提高制得的 鍍銀芳綸絲編織套6的抗電磁干擾能力，優(yōu)選地，酸液選自鹽酸溶液、硝酸溶液和硫酸溶液 中的一種或多種;并且，酸液的濃度為50-70重量％。
[0041 ]以下通過實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
[0042] 制備例1
[0043] 將直徑為0.10mm的芳綸絲浸泡于60重量％的酸液(鹽酸溶液）中，接著取出并在芳 綸絲的外表面上鍍上銀層(鍍銀層的厚度為1.5wn)以制得鍍銀芳綸絲，然后將鍍銀芳綸絲 編織成鍍銀芳綸絲編織套6(直徑為0.88mm)。
[0044] 實(shí)施例1
[0045] 1)將多股鍍銀銅絲2(直徑為0.07mm，鍍銀層3的厚度為0.7mi)相互絞合，然后將聚 苯乙烯擠包于多股鍍銀銅絲2的外部形成保護(hù)層4(直徑為0.25mm)以制得線芯單元；
[0046] 2)將多股線芯單元相互絞合，接著將鍍銀芳綸絲編織套套設(shè)于多股線芯單元的外 部，然后將瀝青填充至鍍銀芳綸絲編織套的內(nèi)部（以鍍銀芳綸絲編織套6的橫截面的面積為 基準(zhǔn)，鍍銀芳綸絲編織套6的橫截面中瀝青5占有的面積為40% );
[0047] 3)將丁二烯-丙烯腈共聚物擠包于鍍銀芳綸絲編織套的外部以形成第一絕緣層7 (厚度為〇.18mm)，接著將納米碳化鎢嵌設(shè)于第一絕緣層的表面形成臨界層8(厚度為 0.08mm)，然后將乙烯-四氟乙烯共聚物擠包于第一絕緣層的外部形成第二絕緣層9(厚度為 0.22mm)以制得納米碳化鎢改性的高絕緣電纜A1。
[0048] 實(shí)施例2
[0049] 1)將多股鍍銀銅絲2(直徑為0.05mm，鍍銀層3的厚度為0.5mi)相互絞合，然后將聚 苯乙烯擠包于多股鍍銀銅絲2的外部形成保護(hù)層4(直徑為0.20mm)以制得線芯單元；
[0050] 2)將多股線芯單元相互絞合，接著將鍍銀芳綸絲編織套套設(shè)于多股線芯單元的外 部，然后將瀝青填充至鍍銀芳綸絲編織套的內(nèi)部（以鍍銀芳綸絲編織套6的橫截面的面積為 基準(zhǔn)，鍍銀芳綸絲編織套6的橫截面中瀝青5占有的面積為35% );
[0051] 3)將丁二烯-丙烯腈共聚物擠包于鍍銀芳綸絲編織套的外部以形成第一絕緣層7 (厚度為〇.15mm)，接著將納米碳化鎢嵌設(shè)于第一絕緣層的表面形成臨界層8(厚度為 0.05mm)，然后將乙烯-四氟乙烯共聚物擠包于第一絕緣層的外部形成第二絕緣層9(厚度為 0.20mm)以制得納米碳化鎢改性的高絕緣電纜A2。
[0052] 實(shí)施例3
[0053] 1)將多股鍍銀銅絲2(直徑為0.08mm，鍍銀層3的厚度為0.9mi)相互絞合，然后將聚 苯乙烯擠包于多股鍍銀銅絲2的外部形成保護(hù)層4(直徑為0.30mm)以制得線芯單元；
[0054] 2)將多股線芯單元相互絞合，接著將鍍銀芳綸絲編織套套設(shè)于多股線芯單元的外 部，然后將瀝青填充至鍍銀芳綸絲編織套的內(nèi)部（以鍍銀芳綸絲編織套6的橫截面的面積為 基準(zhǔn)，鍍銀芳綸絲編織套6的橫截面中瀝青5占有的面積為45 % );
[0055] 3)將丁二烯-丙烯腈共聚物擠包于鍍銀芳綸絲編織套的外部以形成第一絕緣層7 (厚度為〇.20mm)，接著將納米碳化鎢嵌設(shè)于第一絕緣層的表面形成臨界層8(厚度為 0.12mm)，然后將乙烯-四氟乙烯共聚物擠包于第一絕緣層的外部形成第二絕緣層9(厚度為 0.25mm)以制得納米碳化鎢改性的高絕緣電纜A3。
[0056] 對比例1
[0057] 按照實(shí)施例1的方法進(jìn)行制得高絕緣電纜B1，所不同的是，在步驟3)中未使用納米 碳化鎢。
[0058] 檢測例1
[0059] 1)檢測上述電纜的電阻1;
[0060] 2)擊穿試驗(yàn):將上述電纜在300 °C下保持7h后，受交流2.5kV的電壓處理5min，觀察 電纜是否擊穿，同時檢測此時的電阻2,具體結(jié)果見表1。
[0061] 表 1
[0063]通過上述實(shí)施例、對比例和檢測例可知，本發(fā)明提供的電纜具有優(yōu)異的抗絕緣性 能和穩(wěn)定性。
[0064]以上結(jié)合附圖詳細(xì)描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但是，本發(fā)明并不限于上述實(shí) 施方式中的具體細(xì)節(jié)，在本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行多種簡 單變型，這些簡單變型均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0065] 另外需要說明的是，在上述【具體實(shí)施方式】中所描述的各個具體技術(shù)特征，在不矛 盾的情況下，可以通過任何合適的方式進(jìn)行組合，為了避免不必要的重復(fù)，本發(fā)明對各種可 能的組合方式不再另行說明。
[0066] 此外，本發(fā)明的各種不同的實(shí)施方式之間也可以進(jìn)行任意組合，只要其不違背本 發(fā)明的思想，其同樣應(yīng)當(dāng)視為本發(fā)明所公開的內(nèi)容。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種納米碳化鎢改性的高絕緣電纜，其特征在于，所述高絕緣電纜包括相互絞合的 多股線芯單元(1)，所述多股線芯單元（1)的外部套設(shè)有鍍銀芳綸絲編織套(6)，所述鍍銀芳 綸絲編織套(6)內(nèi)填充有瀝青(5);所述鍍銀芳綸絲編織套(6)的外部沿著由內(nèi)向外的方向 依次設(shè)置有第一絕緣層(7)、臨界層(8)和第二絕緣層(9);所述第一絕緣層(7)為丁二烯-丙 烯腈共聚物層，所述臨界層(8)填充有納米碳化鎢，所述第二絕緣層(9)為乙烯-四氟乙烯共 聚物層。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高絕緣電纜，其特征在于，所述鍍銀芳綸絲編織套(6)的直徑 為0.85-0.90_，所述第一絕緣層(7)的厚度為0.15-0.20mm，所述臨界層(8)的厚度為0.05- 0.12mm，所述第二絕緣層(9)的厚度為0.20-0.25mm。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高絕緣電纜，其中，所述鍍銀芳綸絲編制套中的鍍銀芳綸 絲的外表面上的鍍銀層的厚度為1-2μπι。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的高絕緣電纜，其特征在于，以所述鍍銀芳綸絲編織套(6)的橫 截面的面積為基準(zhǔn)，所述鍍銀芳綸絲編織套(6)的橫截面中瀝青(5)占有的面積為35-45%。5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高絕緣電纜，其特征在于，所述線芯單元（1)包括相互絞合 的多股鍍銀銅絲(2)，所述多股鍍銀銅絲(2)的外部設(shè)置有保護(hù)層(4)，所述保護(hù)層(4)由聚 苯乙烯填充而成。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的高絕緣電纜，其特征在于，所述鍍銀銅絲（2)的直徑為0. Οδ-Ο · 08mm ， 所述保護(hù)層 (4) 的直徑為 0 · 20-0 · 30mm 。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的高絕緣電纜，其特征在于，所述多股鍍銀銅絲（2)的外表面的 鍍銀層(3)的厚度為0.5-0.9μπι。8. -種如權(quán)利要求1 - 7中任意一項(xiàng)所述的納米碳化鎢改性的高絕緣電纜的制備方法， 其特征在于，所述制備方法包括： 1) 將所述多股線芯單元（1)相互絞合，接著將所述鍍銀芳綸絲編織套(6)套設(shè)于所述多 股線芯單元(1)的外部，然后將所述瀝青(5)填充至所述鍍銀芳綸絲編織套(6)的內(nèi)部； 2) 將所述丁二烯-丙烯腈共聚物擠包于所述鍍銀芳綸絲編織套(6)的外部以形成所述 第一絕緣層(7)，接著將所述納米碳化鎢嵌設(shè)于所述第一絕緣層(7)的表面形成所述臨界層 (8) ，然后將所述乙烯-四氟乙烯共聚物擠包于所述第一絕緣層（7)的外部形成第二絕緣層 (9) 以制得納米碳化鎢改性的高絕緣電纜。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的制備方法，其特征在于，在步驟1)之前，所述方法還包括:將芳 綸絲浸泡于酸液中，接著取出并在所述芳綸絲的外表面上鍍上銀層以制得鍍銀芳綸絲，然 后將所述鍍銀芳綸絲編織成所述鍍銀芳綸絲編織套(6)。10. 根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的制備方法，其中，所述酸液選自鹽酸溶液、硝酸溶液和硫 酸溶液中的一種或多種;并且，所述酸液的濃度為50-70重量％。
【文檔編號】H01B7/17GK105957594SQ201610522210
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年7月6日
【發(fā)明人】楊趁芬, 付利梅, 汪晗, 周余
【申請人】蕪湖航天特種電纜廠股份有限公司