一种矿物加热电缆用氧化镁绝缘预制管棒的制备方法

摘要

本发明公开了一种矿物加热电缆用氧化镁绝缘预制管棒的制备方法，该方法首先将氧化镁粉和二氧化硅粉按照100:（0.5～2）的重量比例混合后干法球磨得到混合粉末；然后将混合粉末与粘结剂、增塑剂、润滑剂按照100:（5~15）:（1~3）:（1～2）的重量比例混合加入真空练泥机，在真空练泥机中与蒸馏水混合炼泥，得到均匀的可塑泥料，密封陈腐24小时后采用挤出成型工艺挤出管状坯体，坯体干燥后1000～1400℃煅烧1~8小时，得到氧化镁绝缘预制管棒。所制备的氧化镁绝缘预制管棒，可以改善直接使用灌装氧化镁粉时存在的易吸湿、灌装密度不均等缺点，有效地改善了氧化镁绝缘层的电绝缘性能，提高了生产效率。

权利要求

1.一种矿物加热电缆用氧化镁绝缘预制管棒的制备方法，其特征在于：该方法包括如下步骤： （1）混料：

将氧化镁粉和二氧化硅粉按照氧化镁粉:二氧化硅粉=100:（0.5～2）的重量比例混合后干法球磨4-12h，得到混合粉末；然后将混合粉末与粘结剂、增塑剂、润滑剂按照混合粉末:粘结剂:增塑剂:润滑剂=100:（5～15）:（1～3）:（1～2）的重量比例混合得到混合料，在真空练泥机中将混合料与蒸馏水混合练泥，得到均匀的可塑泥料，密封陈腐24小时； （2）成型：

采用挤出成型工艺挤出管状坯体，坯体在50-80℃下干燥10-24小时；

（3）煅烧：

经步骤（2）干燥后的坯体在空气气氛下1000～1400℃煅烧1～8小时，得到氧化镁绝缘预制管棒； 所述粘结剂为甲基纤维素、聚乙烯醇、羧甲基纤维素或羟丙基甲基纤维素； 所述增塑剂为甘油、聚乙二醇或乙酸三甘醇； 所述润滑剂为液体石蜡或桐油。

2.根据权利要求1所述的氧化镁绝缘预制管棒的制备方法，其特征在于：步骤（1）中所述蒸馏水的加入量为混合料重量的5～20%。

3.根据权利要求1所述的氧化镁绝缘预制管棒的制备方法，其特征在于：步骤（1）中真空练泥机中相对真空度不低于50%。

4.根据权利要求1所述的氧化镁绝缘预制管棒的制备方法，其特征在于：所述氧化镁粉纯度≥98.0%，铁元素质量含量≤0.05%，粒度≥150目；所述二氧化硅粉纯度≥99.5%，粒度≥200目。

5.根据权利要求1所述的氧化镁绝缘预制管棒的制备方法，其特征在于：步骤（2）挤出成型工艺中，通过更换不同的挤出头，挤出不同孔数的管状坯体，管状坯体的孔数、孔径和管长根据需要选择。

6.根据权利要求5所述的氧化镁绝缘预制管棒的制备方法，其特征在于：所述管状坯体为半孔、单孔、2孔、3孔、4孔、5孔、6孔或12孔。

说明书

一种矿物加热电缆用氧化镁绝缘预制管棒的制备方法

技术领域

[0001] 本发明属于矿物加热电缆技术领域，具体涉及一种矿物加热电缆用氧化镁绝缘预制管棒的制备方法，使用该方法制备的氧化镁绝缘预制管棒，可以改善直接使用灌装氧化镁粉时存在的易吸湿、灌装密度不均等缺点，有效地改善了氧化镁绝缘层的电绝缘性能，提高了生产效率。

背景技术

[0002] 氧化镁具有耐高温、电绝缘、高导热、高热膨胀系数、耐碱性好、优良的高温稳定性和抗辐照性能、良好的光透过性等一系列的优点，常被用来作为电热管和矿物加热电缆的电绝缘填充材料。矿物绝缘电缆是将铜导体嵌置在已充分干燥的、紧密质实的氧化镁粉末做为绝缘材料的无缝铜管中做成的电缆。因为整个电缆全部由无机材料构成，它与使用有机绝缘材料的电缆相比，具有突出的耐火、耐高温、耐辐照的特性，其长期使用温度可达500～600℃。主要应用于高温或高腐蚀场所的电力输配电及控制回路的信号传输，如石油、化工、冶金、船舶、核电、航空航天等高温、辐照或高腐蚀领域。除此之外，该电缆由于其结构特点，在许多大型公共建筑，如机场、商业广场等场所消防设备的配电线路中也得到了大量的使用。

[0003] 目前，矿物电缆通用的制备过程是：将导体（如锰白铜或镍铬材料等）放入金属（如不锈钢或白铜等）护套内，再灌装填入粉状氧化镁绝缘材料,然后通过一系列的拉制和退火工序,可把电缆直径减缩到所要求的尺寸,在拉制过程中,粉末进一步被粉碎压实,使其最终填充密度达到实际结晶密度的75~80%左右，制成矿物绝缘电缆。直接灌装填充氧化镁粉绝缘材料存在以下一些问题：（1）氧化镁粉暴露在空气中，容易吸收水分和二氧化碳而逐渐成为氢氧化镁或碱式碳酸镁，从而使其电绝缘性能降低，甚至丧失；（2）灌装氧化镁粉的填充密度不高，通常只能达到50%左右，而且填充的均匀性较差，这样给后期的缩管工艺带来较大的困难，需要进行多次的拉拔-退火-再拉拔-再退火的循环生产工艺；（3）直接灌充氧化镁粉的生产效率不高，尤其是对长距离矿物加热电缆的生产无法实现理想的填充密度。

发明内容

[0004] 本发明的目的是克服现有技术的不足之处，提供一种矿物加热电缆用氧化镁绝缘预制管棒的制备方法，使用该方法制备的氧化镁绝缘预制管棒，可以改善直接灌装氧化镁粉时存在的粉体易吸湿、灌装密度不均、灌装效率不高等缺点，有效地改善了氧化镁绝缘层的电绝缘性能，提高了生产效率。且本发明制备工艺简单，成本低，便于工业化生产，有利于推广应用。

[0005] 本发明技术方案如下：

[0006] 一种矿物加热电缆用氧化镁绝缘预制管棒的制备方法，该方法包括如下步骤：

[0007] 1、混料：

[0008] 首先将氧化镁粉和二氧化硅粉按照氧化镁粉:二氧化硅粉=100:0.5～2的重量比例混合后干法球磨4-12h，得到混合粉末；然后将混合粉末与粘结剂、增塑剂、润滑剂按照混合粉末:粘结剂:增塑剂:润滑剂=100:（5~15）:（1~3）:（1～2）的重量比例混合得到混合料，在真空练泥机中将混合料与蒸馏水（蒸馏水加入量为混合料重量的5～20%）混合炼泥，得到均匀的可塑泥料，密封陈腐24小时；真空练泥机中相对真空度不低于50%；

[0009] 所述氧化镁粉纯度≥98.0%，铁元素质量含量≤0.05％，粒度≥150目；

[0010] 所述二氧化硅粉纯度≥99.5％，粒度≥200目；

[0011] 所述粘结剂为甲基纤维素、聚乙烯醇、羧甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素等；

[0012] 所述增塑剂为甘油、聚乙二醇、乙酸三甘醇等；

[0013] 所述润滑剂为液体石蜡、桐油等。

[0014] 2、成型：

[0015] 采用挤出成型工艺，通过更换不同的挤出头，可以挤出不同孔数的管状坯体（如半孔、单孔、2孔、3孔、4孔、5孔、6孔、12孔等），孔数、孔径和管长可根据需要选择；坯体在50-80℃下干燥10-24小时。

[0016] 3、煅烧：

[0017] 在空气气氛下，将干燥后的坯体1000～1400℃煅烧1~8小时，得到氧化镁绝缘预制管棒。

[0018] 本发明具有如下有益效果：

[0019] 1、本发明制备的氧化镁预制管棒结构均匀，相对密度为60~80%。使用该氧化镁绝缘管棒具有很好的电绝缘性能，常态绝缘电阻≥1000MΩ，耐压值≥1800V/0.5mAS；在表面2
功率密度6～15W/cm 时泄露电流≤0.08mA，耐压值≥1800V/0.5mAS；可使用在5000～
1200℃温度范围。

[0020] 2、将本发明氧化镁预制管棒用于矿物加热电缆的加热芯与外壳之间的电绝缘保护材料，有效地改善了直接灌装氧化镁粉时存在的粉体易吸湿、灌装密度不均、灌装效率不高等缺点，有效地改善了氧化镁绝缘层的电绝缘性能，提高了生产效率。

[0021] 3、本发明制备工艺简单，成本低，便于工业化生产，有利于推广应用。

附图说明

[0022] 图1为本发明制备的氧化镁预制管棒外形图；其中：（a）为实施例1制备的半孔氧化镁预制管棒外形图；（b）为实施例2制备的3孔氧化镁预制管棒外形图。

[0023] 图2为本发明制备的氧化镁预制管棒的显微结构。具体实施方式：

[0024] 以下结合附图及实施例详述本发明。

[0025] 实施例1：

[0026] 按照氧化镁粉:二氧化硅粉=100:0.5的比例干法球磨混合12h，得到混合粉末；选用甲基纤维素（分子量500000）为粘结剂，聚乙二醇为增塑剂，桐油为润滑剂，按照混合粉末:粘结剂:增塑剂:润滑剂=100:10:2:1的比例混合得混合料，在真空练泥机将混合料与适量水（为混合料质量的8%）混合炼泥，得到均匀的可塑泥料，相对真空度不低于50%；
密封陈腐24小时；采用挤出成型工艺，可以挤出半孔的管状坯体，截成长度约为10cm；坯体在80℃下充分干燥。在空气气氛下，在1380℃煅烧2小时，得到半孔的氧化镁绝缘预制管棒，其外形如图1（a）所示。所制备的氧化镁预制管棒的显微结构如图2，由图中可以看出显微结构均匀，致密度较高。该预制管棒的相对密度为76%。其常态绝缘电阻为
2
1070MΩ，耐压值≥1800V/0.5mAS；在表面功率密度为15W/cm 时泄露电流为0.068mA，耐压值≥1800V/0.5mAS；可使用在500～1200℃温度范围。

[0027] 实施例2：

[0028] 按照氧化镁粉:二氧化硅粉=100:1的比例干法球磨混合6h，得到混合粉末；选用聚乙烯醇（17-88）为粘结剂，甘油为增塑剂，液体石蜡为润滑剂，然后按照混合粉末:粘结剂:增塑剂:润滑剂=100:15:1.5:1.5的比例混合得混合料，在真空练泥机中将混合料与适量水（水的质量为混合料质量的12%）混合炼泥，得到均匀的可塑泥料，相对真空度不低于50%；密封陈腐24小时；采用挤出成型工艺，可以挤出4孔的管状坯体，截成长度约为10cm；
坯体在60℃下充分干燥。在空气气氛下，在1280℃煅烧5小时，得到4孔的氧化镁绝缘预制管棒。该预制管棒的相对密度为72%。其常态绝缘电阻为1106MΩ，耐压值≥1800V/0.5mAS；
2
在表面功率密度为10W/cm 时泄露电流为0.062mA，耐压值≥1800V/0.5mAS；可使用在
500～1200℃温度范围。

[0029] 实施例3：

[0030] 按照氧化镁粉:二氧化硅粉=100:2的比例干法球磨混合12h，得到混合粉末；然后按照混合粉末:粘结剂:增塑剂:润滑剂=100:5:2.5:1的比例混合得到混合料，在真空练泥机中将混合料与适量水（水的质量为混合料质量的20%）混合炼泥，得到均匀的可塑泥料，相对真空度不低于50%；密封陈腐24小时；采用挤出成型工艺，可以挤出3孔的管状坯体，截成长度约为10cm；坯体在50℃下充分干燥。在空气气氛下，在1050℃煅烧8小时，得到3孔的氧化镁绝缘预制管棒，其外形如图1（b）所示。该预制管棒的相对密度为66%。其2
常态绝缘电阻为1005MΩ，耐压值≥1800V/0.5mAS；在表面功率密度为6W/cm 时泄露电流为0.057mA，耐压值≥1800V/0.5mAS；可使用在500～1200℃温度范围。