多芯聚酰亞胺絕緣復(fù)合膜石墨涂覆護(hù)層控制電纜的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種多芯聚酰亞胺絕緣復(fù)合膜石墨涂覆護(hù)層控制電纜，包括導(dǎo)體（1）、導(dǎo)體絕緣層（2）、護(hù)層（3）、填充物（4）和外護(hù)套（5），導(dǎo)體外包導(dǎo)體絕緣層后再外包護(hù)層作為一芯，多芯之間有填充物，多芯成纜后外包外護(hù)套構(gòu)成多芯控制電纜；該多芯為大于三芯，導(dǎo)體為單根或多根退火鍍錫銅導(dǎo)體，導(dǎo)體絕緣層為導(dǎo)體外涂覆球形二氧化硅-聚酰亞胺絕緣漆復(fù)合膜，護(hù)層為導(dǎo)電石墨粉涂覆層，填充物為玻璃纖維集成束，外護(hù)套為柔性玻璃纖維編織外護(hù)套。導(dǎo)體直徑在0.018mm至2.1mm；柔性外護(hù)套編織密度不小于95%。本實(shí)用新型的控制線纜是一款耐電壓等級(jí)高、抗震動(dòng)、耐曲撓和耐溫-200～+300℃的弱電控制信號(hào)傳輸電纜，用于航空航天動(dòng)力系統(tǒng)的弱電信號(hào)傳輸。
【專利說(shuō)明】
多芯聚酰亞胺絕緣復(fù)合膜石墨涂覆護(hù)層控制電纜
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及一種弱電控制信號(hào)傳輸電線電纜，尤其涉及多芯聚酰亞胺絕緣復(fù)合膜導(dǎo)電石墨粉涂覆護(hù)層控制電纜，該線纜適用于航空航天發(fā)動(dòng)機(jī)、核電發(fā)電機(jī)組、船舶動(dòng)力機(jī)組以及航天器動(dòng)力系統(tǒng)的弱電控制信號(hào)傳輸。
【背景技術(shù)】
[0002]在航天器發(fā)射和運(yùn)行過(guò)程中，必然要經(jīng)受大氣層摩擦產(chǎn)生的高溫和火箭發(fā)動(dòng)機(jī)燃料產(chǎn)生的高溫。目前能夠在高溫250°C以下、低溫零下50°C以上應(yīng)用的柔性電線電纜有很多，但是在超過(guò)這個(gè)溫度范圍的環(huán)境下工作，電纜會(huì)很快老化并失效。
[0003]目前能夠在高溫250°C應(yīng)用的柔性電線電纜主要采用硅橡膠絕緣。圖1所示為現(xiàn)有技術(shù)的多芯硅橡膠絕緣控制電纜結(jié)構(gòu)示意圖，多芯硅橡膠絕緣控制電纜，包括:導(dǎo)體和導(dǎo)體外包絕緣層作為一芯，多芯成纜后外包屏蔽層，屏蔽層外再包護(hù)套層，其中:導(dǎo)體為絞合退火銅導(dǎo)體11，絕緣層為交聯(lián)硅橡膠絕緣層12，屏蔽層為金屬箔繞包屏蔽、編織屏蔽或鎧裝屏蔽13，護(hù)套層為交聯(lián)硅橡膠護(hù)套層14。硅橡膠絕緣電線電纜的生產(chǎn)工藝復(fù)雜，需要專業(yè)的交聯(lián)設(shè)備才能完成產(chǎn)品生產(chǎn)。硅橡膠絕緣電線電纜生產(chǎn)成本高也是制約其推廣的重要原因。
[0004]現(xiàn)有不少礦物質(zhì)絕緣線纜可以應(yīng)用于250°C以上的高溫環(huán)境中。但是現(xiàn)有的礦物質(zhì)絕緣線纜需要有金屬套管或者陶瓷套管，如圖2所示，該礦物質(zhì)絕緣線纜是在銅導(dǎo)體21與外面的陶瓷(或金屬)套管23之間裝有礦物質(zhì)絕緣粉末22，礦物質(zhì)絕緣粉末22比如陶瓷粉末。這種套管硬度極高但不易彎曲，安裝受到嚴(yán)格限制。因?yàn)樯a(chǎn)、安裝、運(yùn)輸?shù)纫蛩貙?duì)套管長(zhǎng)度的限制，所以礦物質(zhì)絕緣電纜長(zhǎng)度都不長(zhǎng)。還有，礦物質(zhì)絕緣線纜采用陶瓷粉末作為絕緣材料，陶瓷粉末過(guò)于松散，一旦套管松動(dòng)破損，就會(huì)泄漏造成電線電纜功能失效。然而，在一些惡劣環(huán)境下，如航天器發(fā)射和運(yùn)行過(guò)程中要承受劇烈的震動(dòng)，現(xiàn)有的礦物質(zhì)絕緣線纜應(yīng)用受到限制。
[0005]聚酰亞胺絕緣材料在電機(jī)、變壓器領(lǐng)域作為漆包線圈絕緣材料在中國(guó)已應(yīng)用多年。近年來(lái)隨著高分子復(fù)合材料技術(shù)在我國(guó)的快速崛起，聚酰亞胺絕緣材料已經(jīng)逐步克服加工性能差、斷裂伸長(zhǎng)率低的缺點(diǎn)，成為航空航天等高新技術(shù)領(lǐng)域新材料的寵兒。中國(guó)專利200710098401.5公開了一種球形二氧化硅/聚酰亞胺復(fù)合薄膜及其制備方法與應(yīng)用，并具體公開了球形二氧化硅/聚酰亞胺復(fù)合薄膜制備方法，其中采用的球形二氧化硅的微粒的粒徑范圍為0.02-20微米，0.02-0.1微米是一種納米級(jí)二氧化娃材料。該發(fā)明專利利用原位聚合技術(shù)，將球型二氧化硅微粒與聚酰亞胺復(fù)合制備具有耐電暈性能的球型二氧化硅/聚酰亞胺復(fù)合薄膜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實(shí)用新型的目的在于提供一種多芯聚酰亞胺絕緣復(fù)合膜石墨涂覆護(hù)層控制電纜，該控制線纜是一款耐電壓等級(jí)高、抗震動(dòng)、耐曲撓和耐溫-200?+300°C的弱電控制信號(hào)傳輸電纜，用于航空航天動(dòng)力系統(tǒng)的弱電信號(hào)傳輸。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案:
[0008]一種多芯聚酰亞胺絕緣復(fù)合膜石墨涂覆護(hù)層控制電纜，包括導(dǎo)體、導(dǎo)體絕緣層、填充物和外護(hù)套，所述控制電纜還包括護(hù)層，所述導(dǎo)體外包導(dǎo)體絕緣層后再外包護(hù)層作為一芯，多芯之間填充有填充物，并且多芯成纜后外包外護(hù)套構(gòu)成多芯控制電纜;所述多芯為大于三芯，所述導(dǎo)體為退火鍍錫銅導(dǎo)體，導(dǎo)體絕緣層為導(dǎo)體外涂覆有球形二氧化硅-聚酰亞胺絕緣漆復(fù)合膜，護(hù)層為導(dǎo)電石墨粉涂覆層，填充物為玻璃纖維集成束，外護(hù)套為柔性玻璃纖維編織外護(hù)套。
[0009]所述導(dǎo)體為單根或多根絞合退火鍍錫銅導(dǎo)體;所述導(dǎo)體直徑在0.0lSmm至2.1_。
[0010]所述柔性玻璃纖維編織外護(hù)套的編織密度不小于95%;所述多芯控制電纜的成纜外徑每增大5mm，柔性玻璃纖維編織外護(hù)套的編織厚度就增加0.5mm。
[0011]本實(shí)用新型多芯聚酰亞胺絕緣復(fù)合膜石墨涂覆護(hù)層控制電纜采用球形二氧化硅雜化聚酰亞胺復(fù)合材料在電線電纜金屬導(dǎo)體表面形成一個(gè)具有較高抗拉強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率的絕緣層。聚酰亞胺復(fù)合膜抗拉強(qiáng)度為大于40MPa，彈性模量大于1.0GPa。用聚酰亞胺復(fù)合膜生產(chǎn)的電線具有更高的耐電壓性能，相對(duì)于硅橡膠絕緣電線電纜，采用更薄厚度的絕緣層就可以達(dá)到甚至超過(guò)硅橡膠電纜的耐電壓等級(jí)。
[0012]本實(shí)用新型的控制線纜采用導(dǎo)電石墨粉涂覆護(hù)層結(jié)構(gòu)，改善了聚酰亞胺耐堿性能差的性能。
[0013]本實(shí)用新型多芯聚酰亞胺絕緣復(fù)合膜石墨涂覆護(hù)層控制電纜比同樣具有柔性的硅橡膠絕緣電線電纜具有更高的耐高溫能力。聚酰亞胺復(fù)合膜電線電纜正常工作溫度為-200?300°C，高于硅橡膠的正常工作溫度為-60?250°C的工作溫度范圍。
[0014]本實(shí)用新型的控制線纜是一款耐電壓等級(jí)高、抗震動(dòng)、耐曲撓和耐溫-200?+300°C的弱電信號(hào)配送線纜，為各種儀器儀表、生活電器和動(dòng)力系統(tǒng)提供弱電控制信號(hào)傳輸電纜，尤其能用于航空航天動(dòng)力系統(tǒng)的弱電信號(hào)傳輸。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1為現(xiàn)有的多芯硅橡膠絕緣控制電纜結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2為現(xiàn)有的礦物質(zhì)絕緣電線結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖3為本實(shí)用新型多芯聚酰亞胺絕緣復(fù)合膜石墨涂覆護(hù)層控制電纜結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖中:I導(dǎo)體，2導(dǎo)體絕緣層，3護(hù)層，4填充物，5外護(hù)套；11絞合退火銅導(dǎo)體，12交聯(lián)硅橡膠絕緣層，13金屬箔繞包屏蔽、編織屏蔽或鎧裝屏蔽，14交聯(lián)硅橡膠護(hù)套層;21銅導(dǎo)體，22礦物質(zhì)絕緣粉末，23陶瓷(或金屬)套管。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0020]參見圖3，一種多芯聚酰亞胺絕緣復(fù)合膜石墨涂覆護(hù)層控制電纜，包括導(dǎo)體1、導(dǎo)體絕緣層2、護(hù)層3、填充物4和外護(hù)套5;所述導(dǎo)體I外包導(dǎo)體絕緣層2后再外包護(hù)層3作為一芯，多芯之間填充有填充物4，并且多芯成纜后外包外護(hù)套5構(gòu)成多芯控制電纜。所述多芯為大于三芯;所述導(dǎo)體I為退火鍍錫銅導(dǎo)體，導(dǎo)體絕緣層2為導(dǎo)體I外涂覆有球形二氧化硅-聚酰亞胺絕緣漆復(fù)合膜，護(hù)層3為導(dǎo)電石墨粉涂覆層，填充物4為玻璃纖維集成束，外護(hù)套5為柔性玻璃纖維編織外護(hù)套。
[OO21 ] 所述導(dǎo)體I采用單根或多根絞合退火鍍錫銅導(dǎo)體，導(dǎo)體I直徑在0.018mm至2.1mm,導(dǎo)體I表面具有良好的圓整度和光滑度。
[0022]所述導(dǎo)體絕緣層2采用球形二氧化硅-聚酰亞胺絕緣漆復(fù)合膜，可以在直徑為
0.018mm至2.1mm的單根或多根絞合的銅導(dǎo)體表面涂覆制成。隨著導(dǎo)體I直徑增大，其復(fù)合膜涂覆厚度可以隨之增大。相同截面積的導(dǎo)體復(fù)合膜涂覆厚度越厚，其耐電壓等級(jí)也隨之增大，最大可以達(dá)到3.6/6kV的耐電壓等級(jí)。
[0023]導(dǎo)體絕緣層2采用成熟的聚酰亞胺絕緣漆涂覆工藝，將制備合格的導(dǎo)體浸涂于球形二氧化硅-聚酰亞胺復(fù)合絕緣漆中，經(jīng)過(guò)高溫固化工藝得到熱固性的球形二氧化硅-聚酰亞胺絕緣復(fù)合膜。所述制備合格的導(dǎo)體包括單根導(dǎo)體、多根導(dǎo)體或多根導(dǎo)體絞合后構(gòu)成一體的導(dǎo)體。
[0024]球形二氧化硅-聚酰亞胺絕緣復(fù)合膜具有良好的介電性能。沒有采用球形二氧化硅雜化的普通聚酰亞胺絕緣漆具有很好的介電性能，其介電常數(shù)為3.4，雖然比聚乙烯材料的介電常數(shù)2.3偏大，但是明顯優(yōu)于傳統(tǒng)聚氯乙烯絕緣材料的4至6的介電常數(shù)。而球形二氧化硅-聚酰亞胺絕緣復(fù)合膜的介電常數(shù)一般小于3.0，明顯優(yōu)于普通聚酰亞胺材料和傳統(tǒng)電線電纜絕緣材料一一聚氯乙烯絕緣料的介電常數(shù)。普通聚酰亞胺材料的斷裂伸長(zhǎng)率一般不低于25%但不超過(guò)50%。而通過(guò)球形二氧化硅雜化的聚酰亞胺復(fù)合膜斷裂伸長(zhǎng)率最低不小于60%。球形二氧化硅-聚酰亞胺絕緣復(fù)合膜中的納米級(jí)二氧化硅含量達(dá)到20%時(shí)，其斷裂伸長(zhǎng)率不小于80%，能夠滿足電線電纜正常工作要求。
[0025]此外，聚酰亞胺具有很高的耐輻照性能，其薄膜在5X 109rad電子輻照后強(qiáng)度保持率為90%。
[0026]聚酰亞胺是自熄性聚合物，發(fā)煙率低，具有較好的阻燃性能。在發(fā)生火災(zāi)時(shí)，采用聚酰亞胺絕緣復(fù)合膜的本實(shí)用新型的電線不延燃，不會(huì)產(chǎn)生高密度煙霧影響人員逃生。
[0027]球形二氧化硅-聚酰亞胺絕緣復(fù)合膜環(huán)保無(wú)毒，已被用于餐具和醫(yī)用器具。
[0028]所述護(hù)層3為導(dǎo)電石墨粉涂覆層，導(dǎo)電石墨粉涂覆層是利用石墨質(zhì)地軟、顆粒細(xì)膩的特性，與球形二氧化硅-聚酰亞胺絕緣復(fù)合膜粘彈性極高的特性相結(jié)合，導(dǎo)電石墨粉涂覆層能均勻牢固地涂覆于球形二氧化硅-聚酰亞胺絕緣復(fù)合膜表面而不脫落。導(dǎo)電石墨粉涂覆層能夠起到良好的隔離堿性物質(zhì)侵蝕球形二氧化硅-聚酰亞胺絕緣復(fù)合膜的作用，對(duì)延長(zhǎng)電纜在堿性環(huán)境中的使用壽命有很好的幫助。
[0029]所述填充物4為玻璃纖維集成束，玻璃纖維集成束填充是為了保證多芯電纜內(nèi)部結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、外觀圓整而采取的填充措施。該玻璃纖維集成束為現(xiàn)有技術(shù)，其熔融軟化溫度不小于800°C。該玻璃纖維集成束不僅耐溫性能優(yōu)良，而且無(wú)毒阻燃和柔軟性好。
[0030]所述外護(hù)套5為柔性玻璃纖維編織外護(hù)套。柔性玻璃纖維編織外護(hù)套是保證線纜結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的關(guān)鍵構(gòu)件，采用質(zhì)地柔軟的玻璃纖維編織絲作為材料，在電纜的成纜外層編織一層密度不小于95%的外護(hù)套。為了保證不同規(guī)格的電纜具有穩(wěn)定的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，規(guī)定電纜產(chǎn)品的成纜外徑每增大5mm，柔性玻璃纖維編織外護(hù)套的編織厚度就增加0.5mm。調(diào)整柔性玻璃纖維編織外護(hù)套的厚度主要通過(guò)如下兩種方法進(jìn)行:1、選擇不同根數(shù)的柔性玻璃纖維絲編織一層不同厚度的外護(hù)套;2、選擇相同根數(shù)的柔性玻璃纖維絲編織相同厚度的外護(hù)套，通過(guò)增加或減少編織層數(shù)實(shí)現(xiàn)外護(hù)套需要的厚度。本實(shí)用新型的電纜產(chǎn)品通過(guò)多層編織的方法生產(chǎn)外護(hù)套。
[0031]以上僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本實(shí)用新型的保護(hù)范圍，因此，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種多芯聚酰亞胺絕緣復(fù)合膜石墨涂覆護(hù)層控制電纜，包括導(dǎo)體(1)、導(dǎo)體絕緣層(2)、填充物(4)和外護(hù)套(5)，其特征是:所述控制電纜還包括護(hù)層(3)，所述導(dǎo)體(I)外包導(dǎo)體絕緣層(2)后再外包護(hù)層(3)作為一芯，多芯之間填充有填充物(4)，并且多芯成纜后外包外護(hù)套(5)構(gòu)成多芯控制電纜;所述多芯為大于三芯，所述導(dǎo)體(I)為退火鍍錫銅導(dǎo)體，導(dǎo)體絕緣層(2)為導(dǎo)體(I)外涂覆有球形二氧化硅-聚酰亞胺絕緣漆復(fù)合膜，護(hù)層(3)為導(dǎo)電石墨粉涂覆層，填充物(4)為玻璃纖維集成束，外護(hù)套(5)為柔性玻璃纖維編織外護(hù)套。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多芯聚酰亞胺絕緣復(fù)合膜石墨涂覆護(hù)層控制電纜，其特征是:所述導(dǎo)體(I)為單根或多根絞合退火鍍錫銅導(dǎo)體。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多芯聚酰亞胺絕緣復(fù)合膜石墨涂覆護(hù)層控制電纜，其特征是:所述導(dǎo)體(I)直徑在0.018mm至2.1mm。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多芯聚酰亞胺絕緣復(fù)合膜石墨涂覆護(hù)層控制電纜，其特征是:所述柔性玻璃纖維編織外護(hù)套的編織密度不小于95%。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的多芯聚酰亞胺絕緣復(fù)合膜石墨涂覆護(hù)層控制電纜，其特征是:所述多芯控制電纜的成纜外徑每增大5mm，柔性玻璃纖維編織外護(hù)套的編織厚度就增加.0.5mmο
【文檔編號(hào)】H01B11/00GK205451827SQ201620186732
【公開日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2016年3月11日
【發(fā)明人】徐梁
【申請(qǐng)人】上海熊貓線纜股份有限公司, 上海熊貓電線有限公司, 上海熊貓?zhí)胤N線材有限公司, 上海裕安特種電線有限公司