一种超低温电缆制造技术

本发明专利技术提供一种超低温电缆，由内至外依次包括至少1根绝缘中心层缆芯、编织层、绕包层、护套层；所述中心层缆芯由多对缆芯单元组构成，所述缆芯单元组由两根绝缘外包导体对绞形成，所述绝缘外包导体包括1根导体以及在其外层的乙烯‑四氟乙烯共聚物绝缘层，所述绕包由两层生料带绕包。编织层由镀金属材料或金属内嵌(碳单质‑聚合物)复合材料制成，由于在(碳单质‑聚合物)纳米复合基质的渗透阈值之内嵌入了金属，进而在纳米复合基质中形成了纳米金属电容形成的网络，因而大大提高了金属内嵌(碳单质‑聚合物)纳米复合材料的介电常数，保证电缆在超低温和常温切换使用时电阻变化率低，抗电磁干扰，柔韧性强。

A kind of ultra-low temperature cable

The invention provides an ultra-low temperature cable, which comprises at least one insulated center layer cable core, braiding layer, wrapping layer and sheath layer from the inside to the outside; the center layer cable core is composed of multiple pairs of cable core unit groups, the cable core unit groups are formed by two insulated outer conductor pairs, the insulated outer conductor includes one conductor and the ethylene tetrafluoroethylene copolymer insulation on the outer layer The wrapping is composed of two layers of raw material tape. The braided layer is made of metal plated material or metal embedded (carbon monomeric polymer) composite material. Because the metal is embedded in the penetration threshold of the (carbon monomeric polymer) nanocomposite matrix, the network formed by the nano metal capacitance is formed in the nanocomposite matrix, so the dielectric constant of the metal embedded (carbon monomeric polymer) nanocomposite material is greatly improved and guaranteed When the cable is switched between ultra-low temperature and normal temperature, the resistance change rate is low, it is resistant to electromagnetic interference and has strong flexibility.

【技术实现步骤摘要】
一种超低温电缆
本专利技术属于电缆材料
，尤其涉及一种适用于液氮或者空气动力风洞试验室-196℃～-70℃环境条件下持续保持数据采集、模拟信号传输、参数控制及动力传输等方面的超低温电缆。
技术介绍
随着我国经济建设的快速发展，电力需求逐年攀升。目前，世界上大容量的电力能源输送主要依靠特高压直流输电和超高压直流输电，虽然相对传统电压等级的输电线路来说，特高压输电线路损耗小，但是线路上的焦耳损耗依然很大。随着我国经济规模的快速发展，人民对于电力的需求日益增加，在不久的未来传统电网的输电能力终将会无法满足电量需求的迅速增长。加之化石能源的日益枯竭以及使用化石能源所带来的环境污染严重等问题逐渐显现，人们将目光逐渐转移到风、光等可再生能源上，由于可再生能源的分布和负荷中心不匹配的格局将长期存在，未来大规模增长的新能源发电容量依然需要依靠电网进行配送，而风光发电间歇性和状态不稳定性将对电网的稳定性带来冲击，可见未来传统电缆输电将面临诸多重大挑战。如何充分利用现有线路走廊及线路设施，尽可能多输送电量，降低线损，提高输电效率已成为电力运行部门必须考虑的问题。导致线路损耗的原因有电磁干扰、低温敷设区域绝缘和护套受到损害开裂，影响电缆及系统的安全稳定运行。电磁干扰是在电力系统中的一个主要影响因素，其对电力设备具有广泛的影响，从日常生活设施到太空飞行器。现有技术中的电缆不能耐超低温，且在低温情况下，导体电阻变化率大，不能满足中国空气动力研究与发展中心的特殊试验室的技术要求，满足在液氮、液氧等-200℃超低温中使用的要求，因此，急需一种可以耐超低温，保证超低温和常温切换使用时电阻变化率低，抗电磁干扰，柔韧性强的超低温电缆。
技术实现思路
本专利技术针对上述缺陷，提供一种耐超低温，保证超低温和常温切换使用时电阻变化率低，抗电磁干扰，柔韧性强的超低温电缆。本专利技术提供如下技术方案：一种超低温电缆，由内至外依次包括多根绝缘中心层缆芯、编织层、绕包层、护套层；所述中心层缆芯由多对缆芯单元组构成，所述缆芯单元组由两根绝缘外包导体对绞形成，所述绝缘外包导体包括1根导体以及在其外层的乙烯-四氟乙烯共聚物绝缘层，所述绕包层(3)由两层生料带绕包。作为本专利技术的进一步限定，所述两层生料带绕包方向相反，所述两层生料带的重叠率不小于25％。作为本专利技术的进一步限定，所述编织层采用金属复合材料编织而成，编织密度不小于85％。作为本专利技术的进一步限定，所述金属复合材料为“金属内嵌(碳单质-聚合物)纳米复合材料”，又称为“金属内嵌-碳单质-聚合物纳米复合材料”。作为本专利技术的进一步限定，所的金属元素为Ag、Cu、Ni、Mg或Mn中的一种或几种。作为本专利技术的进一步限定，所述碳为碳纳米管、石墨烯或碳纳米纤维中的一种或几种。作为本专利技术的进一步限定，所述聚合物为聚碳酸酯、聚氨酯、聚苯乙烯或聚对苯二甲酸丁二醇酯中的一种或几种。作为本专利技术的进一步限定，所述金属内嵌(碳单质-聚合物)纳米复合材料的制备方法包括以下步骤：1)取5g～10g聚合物粉末溶于10ml～20ml乙醚溶剂中，将0.003～0.007g碳单质溶于10ml～15ml乙醚溶剂中，所述聚合物粉末与碳单质溶解均借助于超声波辅助溶解，溶解所需超声波参数为：超声时间60min～80min，超声功率155w～260w，超声温度28℃～30℃；2)将所述步骤1)中得到的聚合物乙醚溶剂和碳单质乙醚溶剂进行混合，利用超声波辅助混匀，保持步骤1)的超声波参数，形成碳单质-聚合物初混溶液；3)将所述步骤2)得到的碳单质-聚合物初混溶液于50℃～60℃下磁力搅拌100min～120min，蒸发所述初混溶液中的水分直至溶液变粘稠，于磁力搅拌状态下向其中加入3g～5g所述聚合物粉末至其完全溶解，形成(碳单质-聚合物)杂交纳米混合物；4)将所述步骤3)中得到的(碳单质-聚合物)杂交纳米混合物于空气下干燥5h～6h，然后于90℃～100℃下干燥15h～20h，形成(碳单质-聚合物)纳米复合基质；5)将0.35M～0.45M浓度的K2Cr2O7溶液与3M～5M的硝酸溶液混合，配置成所述步骤4)得到的(碳单质-聚合物)纳米复合基质的激活溶液，将所述步骤4)得到的纳米复合基质溶于所述激活溶液，于60℃～65℃下水浴加热1.5h～2h，进行初步活化；6)将所述步骤5)得到的初步活化(碳单质-聚合物)纳米复合基质依次溶于0.5M～1M浓度的PdI2溶液和0.5M～1M浓度的SnCl2溶液进行二次活化，每种溶液中停留10min～15min，得到活化(碳单质-聚合物)纳米复合基质；7)将金属元素的饱和盐酸盐或硝酸盐溶液作为熔融盐于80℃～90℃下进行磁力搅拌熔融10min～20min，搅拌过程中加入5M～10M浓度的KH2PO2作为还原剂，然后于550℃～850℃和氮气吹入无氧环境下将所述步骤6)得到的活化(碳单质-聚合物)纳米复合基质加入到还原剂与熔融盐的混合物中，反应时间30min～60min，完成金属内嵌于活化(碳单质-聚合物)纳米复合基质；8)于氮气和氢气体积比为1:2的还原气体氛围下进行退火，得到成品，以提高成品的机械强度。作为本专利技术的进一步限定，所述乙烯-四氟乙烯共聚物绝缘层通过挤包工艺挤包在导体上。作为本专利技术的进一步限定，所述护套层由高强度涤纶丝编织而成，编织密度不小于90％。本专利技术的有益效果为：1)编织层采用金属，通过将金属盐溶液无电镀熔融于形成的碳单质-聚合物纳米复合基质中，进而形成内嵌有金属纳米线的复合纳米基质，同时(碳单质-聚合物)纳米复合基质中由于添加了具有导电性能的碳单质，进而金属的嵌入协同纳米复合基质中的碳单质，增加了(碳单质-聚合物)纳米复合基质的导电性能，提高了整个金属内嵌(碳单质-聚合物)纳米复合材料的抗电磁干扰性，保证电缆不会被外界干扰，保护缆芯，并且相对于现有技术中的镀金属编织层减少了金属的使用量，改变了制作工艺，进而减轻了编织层以及整个电缆的重量和厚度的同时减少了生产电缆对环境的污染。2)同时由于金属内嵌(碳单质-聚合物)纳米复合材料中金属是内嵌于(碳单质-聚合物)纳米复合材料的，其表面包裹内嵌的金属的(碳单质-聚合物)纳米复合基质，由于在(碳单质-聚合物)纳米复合基质的渗透阈值之内嵌入了金属，进而在纳米复合基质中形成了纳米金属电容形成的网络，因而大大提高了金属内嵌(碳单质-聚合物)纳米复合材料的介电常数，使其具有良好的疏水性能和渗透性能，重量轻且柔软性能强，不易开裂，具有优异的机械性能。3)由于金属内嵌(碳单质-聚合物)纳米复合材料微观结构的稳定性，保证了其电阻率不会因为超低温和常温的切换而有较大的改变，在超低温和常温切换时，电阻变化率不超过20％。4)金属内嵌(碳单质-聚合物)纳米复合材料相对于现有技术中的编织层为将金属镀在表面而言，不会直接接触潮湿的空气与雨水等湿润介质或酸性介质，进而具有更好的抗腐蚀抗氧化性能，因此更进一步地保持了电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超低温电缆，由内至外依次包括至少1根绝缘中心层缆芯(1)、编织层(2)、绕包层(3)、护套层(4)；所述中心层缆芯(1)由多对缆芯单元组(1-1)构成，所述缆芯单元组(1-1)由两根绝缘外包导体(1-12；1-13)对绞形成，所述绝缘外包导体包括1根导体(1-121；1-131)以及在其外层的乙烯-四氟乙烯共聚物绝缘层(1-122；1-132)，其特征在于，所述绕包层(3)由两层生料带绕包。/n

【技术特征摘要】
1.一种超低温电缆，由内至外依次包括至少1根绝缘中心层缆芯(1)、编织层(2)、绕包层(3)、护套层(4)；所述中心层缆芯(1)由多对缆芯单元组(1-1)构成，所述缆芯单元组(1-1)由两根绝缘外包导体(1-12；1-13)对绞形成，所述绝缘外包导体包括1根导体(1-121；1-131)以及在其外层的乙烯-四氟乙烯共聚物绝缘层(1-122；1-132)，其特征在于，所述绕包层(3)由两层生料带绕包。


2.根据权利要求1所述的一种超低温电缆，其特征在于，所述两层生料带绕包方向相反，所述两层生料带的重叠率不小于25％。


3.根据权利要求2所述的一种超低温电缆，其特征在于，所述编织层(2)采用金属复合材料编织而成，编织密度不小于85％。


4.根据权利要求3所述的一种超低温电缆，其特征在于，所述金属复合材料为镀金属材料或金属内嵌-碳单质-聚合物复合材料。


5.根据权利要求4所述的一种超低温电缆，其特征在于，所的金属元素为Ag、Cu、Ni、Mg或Mn中的一种或几种。


6.根据权利要求4所述的一种超低温电缆，其特征在于，所述碳为碳纳米管、石墨烯或碳纳米纤维中的一种或几种。


7.根据权利要求4所述的一种超低温电缆，其特征在于，所述聚合物为聚碳酸酯、聚氨酯、聚苯乙烯或聚对苯二甲酸丁二醇酯中的一种或几种。


8.根据权利要求3所述的一种超低温电缆，其特征在于，所述金属内嵌-碳单质-聚合物复合材料的制备方法包括以下步骤：
1)取5g～10g聚合物粉末溶于10ml～20ml乙醚溶剂中，将0.003～0.007g碳单质溶于10ml～15ml乙醚溶剂中，所述聚合物粉末与碳单质溶解均借助于超声波辅助溶解，溶解所需超声波参数为：超声时间60min～80min，超声功率155w～260w，超声温度28℃～30℃；
2)将所述步骤1)中得到的聚合物乙醚溶剂和碳单质乙醚溶剂进行混合，利用超声波辅助混匀...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘磊，高帅，
申请(专利权)人：湖南华菱线缆股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43