一种耐老化架空电缆及其制备方法与流程

本发明涉及架空电缆领域，具体涉及一种耐老化架空电缆及其制备方法。

背景技术：

1、架空电缆具有良好的绝缘性能、电气性能和机械强度，综合考虑安全、可靠、经济、方便维护等多方面的因素深受人们的喜爱，在城市、农村电网中10kv配电线路及35kv及以下的架空电力线路中都得到了大量的应用，目前常见的架空电缆通常包括导体、半导电屏蔽层和外护套层。

2、然而在架空电缆的室外铺设的接线紧线过程中，架空电缆的外护套层会受到较大的拉力，而又由于太阳直射，架空电缆自身温度会快速升高，架空电缆中半导电屏蔽层和外护套层之间的粘结性下降，进而导致电缆的外护套层与半导电屏蔽层之间发生脱落，架空电缆的外护套材料大多数为交联聚乙烯，为了改善交联聚乙烯的耐老化性能，通常选择加入二氧化钛作为防老剂，然而二氧化钛的禁带较宽，导致其只能吸收波长较短的太阳光，进而导致在长期使用过程中，太阳直射仍会导致架空电缆的外护套层老化，进而影响架空电缆的使用。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种耐老化架空电缆及其制备方法，解决了现有架空电缆在高温条件下半导电屏蔽层和外护套层粘结性下降的问题，同时其具有良好的耐老化能力；

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种耐老化架空电缆，从内到外，依次为导体、半导电屏蔽层和外护套层；

3、一种耐老化架空电缆的制备方法，包括如下步骤：步骤s1：称取如下重量份原料：低密度聚乙烯80-90份、过氧化物交联剂1-3份、润滑剂0.8-1份、增强助剂8-10份和增强填料10-12份，将低密度聚乙烯、过氧化物交联剂、润滑剂、增强助剂和增强填料混合并加入至双螺杆挤出机中，挤出造粒，制得外护套层原料；

4、步骤s2：将铝合金杆通入拉线机中，拉线，退火，绞线，制得导体，通过双层共挤，将半导电屏蔽层原料和外护套层原料依次挤包于导体上，蒸汽交联，制得一种耐老化架空电缆；

5、所述增强助剂通过如下步骤制得：

6、步骤a1：将三聚氯氰和丙酮混合，在搅拌速率为300-400rpm，室温条件下，搅拌并加入7-羟基-4-甲基香豆素和n,n-二甲基乙酰胺，再调节ph值为6，反应2-3h，再升温至70℃并加入3-氨基丙基三甲氧基硅烷，调节ph值为6，反应2-3h，制得中间体1；

7、三聚氯氰、7-羟基-4-甲基香豆素、3-氨基丙基三甲氧基硅烷、丙酮和n,n-二甲基乙酰胺用量比为0.01-0.012mol：0.02-0.024mol：0.01-0.012mol：80-100ml：60-80ml；

8、反应过程中，在室温条件下，三聚氯氰中氯与7-羟基-4-甲基香豆素中羟基发生取代反应，再在温度为70℃条件下，三聚氯氰中的氯与3-氨基丙基三甲氧基硅烷中氨基发生取代反应，制得中间体1；

9、步骤a2：将硼酸、正硅酸乙酯、中间体1和无水乙醇混合，在搅拌速率为180-240rpm，温度为80℃条件下，反应15-20min，再加入四甲基二乙烯基二硅氧烷，继续反应2-3h，制得增强助剂；

10、硼酸、3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、中间体1和四甲基二乙烯基二硅氧烷用量比为0.1mol：0.18-0.2mol：0.1-0.12mol：0.08-0.1mol；

11、反应过程中，在无水乙醇中，酸性条件下，通过硼酸与正硅酸乙酯之间以及中间体1中硅甲氧基发生水解缩合，形成硅-氧-硼键，再加入四甲基二乙烯基二硅氧烷，继续反应，引入双键，制得增强助剂；

12、所述增强填料通过如下步骤制得：

13、步骤b1：将7-羟基香豆素-3-羧酸、4-硝基邻苯二甲腈和n,n-二甲基乙酰胺混合，在氮气保护，搅拌速率为300-400rpm，温度为60℃条件下，搅拌并加入无水碳酸钾，反应32h，制得中间体a，将中间体a、二水合乙酸锌和正戊醇混合，在氮气保护，搅拌速率为300-400rpm，温度为140℃下，搅拌并加入二环脒，反应24h，制得中间体b；

14、7-羟基香豆素-3-羧酸、4-硝基邻苯二甲腈和无水碳酸钾用量比为0.01-0.012mol：0.01-0.012mol：3.5-4g，中间体a、二水合乙酸锌、正戊醇和二环脒用量比为0.02-0.022mol：0.12-0.15g：15-18ml：1ml；

15、反应过程中，在无水碳酸钾作缚酸剂的条件下，7-羟基香豆素-3-羧酸中羟基与4-硝基邻苯二甲腈中硝基反应，形成碳-氧-碳醚键，制得中间体a，再在正戊醇中，经二环脒催化，中间体a与二水合乙酸锌反应，形成酞菁结构，制得中间体b；

16、步骤b2：将十六烷基三甲基溴化铵、钛酸四丁酯和无水乙醇混合，在搅拌速率为250-300rpm，室温条件下，搅拌并加入氟化铵和去离子水，搅拌2-3h，升温至120℃，反应4-5h，离心、干燥、研磨，并在500℃下煅烧4h，制得改性氧化钛；

17、十六烷基三甲基溴化铵、钛酸四丁酯、无水乙醇、氟化铵和去离子水用量比为2.8-3g：8-10g：40-50ml：0.0008-0.001mol：8-10ml；

18、反应过程中，通过水热法，以十六烷基三甲基溴化铵作为模板剂，钛酸四丁酯为钛源，氟化铵为氟源，制备了氟掺杂的具有介孔结构的改性氧化钛；

19、步骤b3：将改性氧化钛和无水乙醇混合，在搅拌速率为300-400rpm，温度为80℃条件下，搅拌并加入甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和去离子水，反应2-3h，再加入中间体b，继续反应24h，制得增强填料；

20、改性氧化钛、甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、中间体b、无水乙醇和去离子水用量比为3-3.5g：0.8-1ml：0.001-0.0012mol：50-60ml：3-5ml；

21、反应过程中，甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中硅乙氧基水解并接枝于改性氧化钛上，再加入中间体b，中间体b中羧基与改性氧化钛相结合，制得增强填料；

22、本发明的有益效果：本发明涉及了一种耐老化架空电缆及其制备方法，解决了现有架空电缆在高温条件下半导电屏蔽层和外护套层粘结性下降的问题，同时其具有良好的耐老化能力；在架空电缆的外护套层原料中加入增强助剂和增强填料，由于增强助剂和增强填料中都含有不饱和双键，在蒸汽交联的高温和过氧化物交联剂的作用下，这些双键接枝于低密度聚乙烯中，从而形成复杂的交联网络，同时由于增强助剂中含有大量的硅-氧-硼基团，其与交联网络可以发挥协同作用，使得架空电缆外护套层具有良好的耐老化性能，并且由于增强助剂和增强填料中都含有香豆素基团，香豆素基团在光照情况下相互复合消耗能量，从而减少光照对外护套的老化，而又由于增强助剂中环氧基团的存在，改善了半导电屏蔽层和外护套层之间粘结性能，避免因高温导致的粘结性能下降，由于增强填料是以改性氧化钛为基体制得，改性氧化钛的介孔结构与氟掺杂使得其具有更好的紫外吸收能力，而介孔结构的存在也使得其能与更多的中间体b相结合，在光照条件下，中间体b中酞菁结构吸收光子，被激发产生自由电子，然后激发态的中间体b将电子注入到氧化钛的导带上，从而扩大了氧化钛激发波长的范围，使之能重复吸收可见光，进而改善架空电缆外护套层的耐老化性能。