【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于供电电缆设计加工，特别涉及一种高导热性的多层结构电缆。
技术介绍
1、电缆在输电过程中会产生热量，导致电缆芯线温度升高，如果包裹线芯用的护套导热性过差，难以及时将热量排出，会导致电缆内部芯线温度进一步升高，从而降低电缆芯线的载流量，影响电力的正常输送。
2、为了提高导热性能，促进散热，通常会在护套中加入一些导热材料，导热材料通常为无机材料，如碳纤维等。并且为了进一步改善这些无机导热材料在树脂护套中的分散均匀性，加入之前会先对无机导热材料进行一定的表面处理改性。这种表面处理改性虽然通过促进分散，在一定程度上保留了护套包覆层的力学性能，但是对于导热性本身的帮助却还是相对有限。
3、对此，申请人认为，这是由于促进分散后，虽然减少了纤维的团聚，但纤维与纤维之间的联系也会随之变弱。假设一根导热碳纤维与其他纤维之间没有接触，这样，即使热量传导到这一根导热碳纤维上，但其周围全被护套的导热性差的有机基体所包围，没有其他碳纤维与之接触，导致这一根导热碳纤维上的热量也无法及时、有效地转移走，宏观上来看，必然影响整个护套包覆层的热传导散热效果。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种高导热性的多层结构电缆，包括绝缘屏蔽线芯，绝缘屏蔽线芯包括导体线芯、紧密包裹于导体线芯外的绝缘层、紧密包裹于绝缘层外的屏蔽层；电缆还包括紧密包裹于绝缘屏蔽线芯外的外护套层，
2、其中，外护套层中分散掺杂有改性导热碳纤维。
3、作为优选：导体线芯
4、作为优选：屏蔽层为由铜丝编织而成的丝网。
5、作为优选：外护套层按重量份数计算，包括聚丙烯100份、poe热塑性弹性体5～20份、改性导热碳纤维1～3份、增塑剂2～3份、抗氧剂0.5～1.5份、润滑剂0.3～1份。
6、进一步地：改性导热碳纤维是依次经过反应性硅烷偶联剂接枝改性和交联剂吸附改性后的导热碳纤维，具体改性方法为：
7、（1）常温（25℃，下同）下，按照1:50～1:10的料液比，将导热碳纤维于质量浓度为3%～5%的过氧化氢水溶液中浸渍1～5小时，以实现对导热碳纤维的表面氧化处理，
8、（2）常温下，按照1:30～1:10的料液比，将步骤（1）中经过表面氧化处理的导热碳纤维于质量浓度为0.5%～1.5%的反应性硅烷偶联剂分散液中浸渍0.5～1.5小时，以实现对导热碳纤维的表面接枝改性，
9、其中，反应性硅烷偶联剂分子结构上带有碳碳双键，如kh570等，反应性硅烷偶联剂分散液的溶剂为乙醇和水按质量比8～10:1共混而成，
10、（3）常温下，按照1:15～1:10的料液比，将步骤（2）中经过表面接枝改性的导热碳纤维于质量浓度为1%～5%的交联剂分散液中浸渍2～4小时，以实现对导热碳纤维的交联剂吸附改性，
11、其中，交联剂为有机过氧化物，如过氧化二异丙苯、过氧化二苯甲酰等，交联剂分散液的溶剂为易挥发的丙酮。
12、进一步地：抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168。
13、进一步地：增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯。
14、进一步地：润滑剂为硬脂酸锌、硬脂酸钙或硅酮粉。
15、作为优选：电缆的加工方法包括，将绝缘层母粒于挤出机中熔融后，挤包于导体线芯外表面，冷却后形成紧密包覆于导体线芯上的绝缘层；于绝缘层外表面上编织形成屏蔽层；将用于制备外护套层的母粒于挤出机中熔融后，挤包于绝缘屏蔽线芯表面，冷却后形成紧密包覆绝缘屏蔽线芯的外护套层。
16、本专利技术的有益效果在于：在导体线芯的有机树脂护套包覆层中，填充有改性后导热效果有所提升的碳纤维，提升了护套包覆层的热传导效果；同时，绝缘层和外护套层均为树脂混合物熔融后直接挤包在内层表面后冷却形成，从而有效确保了各层之间的接触紧密性（其中，由于绝缘层和外护套层之间的屏蔽层是铜丝编织而成的网络状，挤包于屏蔽层上的外护套层局部会趁热透过屏蔽层上的网孔，进一步与内侧的绝缘层接触结合到一起），确保了热传导的连续性。
17、对于改性后的导热碳纤维，先通过过氧化氢处理，丰富了导热碳纤维表面的官能团，使更多硅烷偶联剂能够稳定结合到导热碳纤维表面；这些接枝上去的硅烷偶联剂上带有碳碳双键；在挤出加工过程中，加入在混料中用于实现基体高分子（聚丙烯等）之间微交联的交联剂受热分解所产生的自由基，同样可以引发这些碳碳双键之间聚合，而如果能够使不同的导热碳纤维之间通过该聚合反应化学连接到一起，便使形成于护套包覆层基体中的导热碳纤维网络结构中，单根碳纤维与碳纤维之间局部段的接触联系更为紧密，因此落在某根碳纤维上的热量，会通过与之接触相连的其他几根碳纤维快速传导走，如此类推，可使被碳纤维网络所贯穿的护套包覆层体现出更理想的热传导效果。
18、可见，交联剂也是促使碳碳双键反应连接的关键因素之一，但是，如果按照常规的加入方式（如对比实施例2中，硅烷偶联剂改性后的导热碳纤维、交联剂与基体高分子、其他助剂直接简单共混后加入挤出机）的话，导热碳纤维和交联剂在混合体系中相互独立分散，交联剂更多是被聚丙烯基体所包围，受热所转化成的自由基更多是引发聚丙烯大分子链之间的微交联或聚丙烯大分子链与碳纤维上碳碳双键之间的接枝连接，这些交联剂中真正做到引发两根不同碳纤维上的碳碳双键加成到一起的实际很少，因此无法有效形成上一段中所希望的“导热碳纤维网络结构中，单根碳纤维与碳纤维之间（局部段）直接化学相连、紧密接触”的状态。而盲目增加交联剂用量的话，对加工出的护套包覆层的力学性能又会产生明显不利影响。
19、对此，本方案中主要利用了导热碳纤维上富含微孔的物理吸附性，先对所需用量的交联剂进行一定时间的集中吸附，再将该碳纤维与基料树脂一同加入挤出机。由于对交联剂的负载是一种物理吸附，因此在挤出的升温剪切作用下，吸附在纤维上的很大一部分交联剂会重新脱离纤维，被分散到树脂基料中，因此同样能有效引发聚丙烯大分子链之间的微交联或聚丙烯大分子链与碳纤维上碳碳双键之间的接枝连接，确保了加工出的包覆层的力学性能；更重要的是，一部分未脱离碳纤维的交联剂受热后直接在碳纤维上转化为自由基，这就相当于赋予了其所在的碳纤维具有了自由基活性，而自由基一方面确实能进攻其周围的双键引发聚合，另一方面自由基与自由基之间也存在较强的猝灭趋势，这种猝灭趋势使得两根不同的具有自由基活性的碳纤维之间（局部段）的相互吸引增强，从而使两根碳纤维上的（硅烷偶联剂的）碳碳双键直接反应加成到一起的概率也大大增加了，实现了这两根碳纤维之间局部段的化学连接接触。在宏观上，使护套包覆层本体内所贯穿的导热碳纤维网络中，单根碳纤维与碳纤维之间的接触联系变得更为紧密，使整个导热碳纤维网络的热传导更为快速、有效。
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1.一种高导热性的多层结构电缆，其特征在于：所述电缆包括绝缘屏蔽线芯（1），所述绝缘屏蔽线芯（1）包括导体线芯（11）、紧密包裹于所述导体线芯（11）外的绝缘层（12）、紧密包裹于所述绝缘层（12）外的屏蔽层（13）；所述电缆还包括紧密包裹于所述绝缘屏蔽线芯（1）外的外护套层（2），
2.如权利要求1所述的高导热性的多层结构电缆，其特征在于：所述导体线芯（11）由若干圆铜丝绞合而成。
3.如权利要求1所述的高导热性的多层结构电缆，其特征在于：所述屏蔽层（13）为由铜丝编织而成的丝网。
4.如权利要求1所述的高导热性的多层结构电缆，其特征在于：所述外护套层（2）按重量份数计算，包括聚丙烯100份、POE热塑性弹性体5～20份、所述改性导热碳纤维1～3份、增塑剂2～3份、抗氧剂0.5～1.5份、润滑剂0.3～1份。
5.如权利要求1或4所述的高导热性的多层结构电缆，其特征在于：所述改性导热碳纤维是依次经过反应性硅烷偶联剂接枝改性和交联剂吸附改性后的导热碳纤维，所述改性导热碳纤维的制备方法为，
6.如权利要求5所述的高导热性的
7.如权利要求5所述的高导热性的多层结构电缆，其特征在于：步骤（2）中，按照1:30～1:10的料液比，将步骤（1）中经过表面氧化处理的所述导热碳纤维于质量浓度为0.5%～1.5%的所述反应性硅烷偶联剂的分散液中浸渍0.5～1.5小时。
8.如权利要求5所述的高导热性的多层结构电缆，其特征在于：步骤（3）中，按照1:15～1:10的料液比，将步骤（2）中经过表面接枝改性的所述导热碳纤维于质量浓度为1%～5%的所述交联剂的分散液中浸渍2～4小时。
9.如权利要求1所述的高导热性的多层结构电缆，其特征在于：所述电缆的加工方法包括，将绝缘层母粒于挤出机中熔融后，挤包于所述导体线芯（11）外表面，冷却后形成紧密包覆于所述导体线芯（11）上的所述绝缘层（12）；于所述绝缘层（12）外表面上编织形成所述屏蔽层（13）；将用于制备所述外护套层（2）的母粒于挤出机中熔融后，挤包于所述绝缘屏蔽线芯（1）上，冷却后形成紧密包覆于所述绝缘屏蔽线芯（1）上的所述外护套层（2）。
...【技术特征摘要】
1.一种高导热性的多层结构电缆，其特征在于：所述电缆包括绝缘屏蔽线芯（1），所述绝缘屏蔽线芯（1）包括导体线芯（11）、紧密包裹于所述导体线芯（11）外的绝缘层（12）、紧密包裹于所述绝缘层（12）外的屏蔽层（13）；所述电缆还包括紧密包裹于所述绝缘屏蔽线芯（1）外的外护套层（2），
2.如权利要求1所述的高导热性的多层结构电缆，其特征在于：所述导体线芯（11）由若干圆铜丝绞合而成。
3.如权利要求1所述的高导热性的多层结构电缆，其特征在于：所述屏蔽层（13）为由铜丝编织而成的丝网。
4.如权利要求1所述的高导热性的多层结构电缆，其特征在于：所述外护套层（2）按重量份数计算，包括聚丙烯100份、poe热塑性弹性体5～20份、所述改性导热碳纤维1～3份、增塑剂2～3份、抗氧剂0.5～1.5份、润滑剂0.3～1份。
5.如权利要求1或4所述的高导热性的多层结构电缆，其特征在于：所述改性导热碳纤维是依次经过反应性硅烷偶联剂接枝改性和交联剂吸附改性后的导热碳纤维，所述改性导热碳纤维的制备方法为，
6.如权利要求5所述的高导热性的多层结构电缆，其特征在于：步骤...
【专利技术属性】
技术研发人员：邵欢奇，陆建中，
申请(专利权)人：无锡市明涛电缆科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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