CN100514503C - 中压橡胶绝缘电缆用绝缘料 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及绝缘与导电复合材料技术领域，尤指一种高柔软中压橡胶绝缘电缆用绝缘料。以组分质量计算，其组分是：三元乙丙橡胶100份、煅烧陶土50～100份、防老化剂1～3份、有机过氧化物2～4份、偶联剂1～2份、蜡2～8份、加工油5～20份。本发明克服了现有技术不能制备高柔软中压电缆的技术问题，尤其是解决制备弯曲直径为6倍电缆外径的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及绝缘与导电复合材料技术领域，尤指一种高柔软中压橡胶绝缘电缆用绝缘料。
背景技术
中压橡胶绝缘电缆是一个普遍使用的产品，如IEC60502和IEC92-354等都有相关的中压橡胶绝缘电缆的规定。它使用的范围很广，陆上、水中、民用、军用无所不及。乙丙橡胶有宽的使用温度，可在150℃仍保持性能，—40℃下仍然柔韧，耐温等级通常为105℃，紧急情况为140℃，这意味着可提高7～8％的载流量。乙丙橡胶有优异的电性能，其介电常数和介质损耗角正切都很小，有出众的抗水性和耐电晕性能，稳定的抗电脉冲强度。乙丙橡胶的热膨胀低，可防止绝缘层分离、接头或端部回缩、中性线嵌入绝缘，提高电缆与预制接头的匹配性。乙丙橡胶有优异的柔韧性能，使电缆具有很小的弯曲半径，安装、接头和封端更容易，缺陷忍耐性更高。所以，乙丙橡胶电缆料是电力电缆发展的趋势。
乙丙橡胶电缆所用的乙丙橡胶类型有普通乙丙橡胶和高模量乙丙橡胶两种，它们有不同的物理性能与电气性能规定，移动的电缆或有柔软要求的电缆采用的就是普通乙丙橡胶。一些特别的场合对电缆有更高的柔软要求，如磁悬浮用长定子电缆等，这就需要高柔软性能绝缘料和屏蔽料。
目前国内中高压电缆主要采用可交联聚乙烯绝缘料，如：中国专利02106022.3稳定的中电压和高电压电缆绝缘组合物，涉及一种用作电线和电缆绝缘材料的聚乙烯组合物，它具有改进的耐焦烧性，组合物包括：(a)聚乙烯，(b)在大气压下熔点低于50℃的焦烧抑制剂，和(c)有机过氧化物。但这种绝缘料由于本身硬度大，制成的电缆弯曲性能不好，电缆弯曲直径至少为20倍电缆外径。要满足高柔软电缆的要求，如弯曲直径为6倍电缆外径，需要采用新的绝缘料。
由于中高压电缆必须采用半导电屏蔽层，所以本发明也包括屏蔽料的配方和加工工艺。
发明内容
为了克服现有技术不能制备高柔软中压电缆的技术问题，尤其是解决制备弯曲直径为6倍电缆外径的技术问题，本发明提出一种高柔软中压橡胶绝缘电缆用绝缘料。以组分质量配比计算，其具体方案如下：
三元乙丙橡胶100份、煅烧陶土50～100份、防老化剂1～3份、有机过氧化物2～4份、偶联剂1～2份、蜡2～8份、加工油5～20份。
本发明绝缘料的制备工艺为密炼或捏炼、分散造粒或辗页等相关现有的工艺。由于本发明绝缘料以中压电缆应用为主，所以相应的产品需要洁净的生产环境才能保证产品优良的电性能。最好采用通风设备送入净化后的空气，保持生产车间的正压。具体操作见如下：1.密炼、捏炼、开炼或其它分散方法，只要能保证各组分混合均匀即可。2.造粒或辗页，绝缘料采用单螺杆挤出机或其它设备制成适当大小的粒子；也可采用辗页机或其它设备压延切割成大小适当的胶条。3.包装，无论是胶条还是胶粒，都要采用防潮防尘的包装，防止在贮存、运输时造成污染。
本发明的性能是：
| 试验项目 | 绝缘料 |
| 抗张强度，MPa | 6～13 |
| 断裂伸长率，MPa | 300～600 |
| 体积电阻率，Ω·m | 7×10<sup>13</sup>～7×10<sup>14</sup> |
| 邵氏A硬度，H<sub>A</sub> | 60～80 |
| 135℃×168h热老化后抗张强度变化率，％ | -15～+15 |
| 135℃×168h热老化后断裂伸长率变化率，％ | -15～+15 |
具体实施方式
本发明选用低硬度、高柔软的三元乙丙(EPDM)橡胶混合物作为绝缘料，即可达到电缆高柔软的要求，而且三元乙丙橡胶电气性能好，完全可以满足中压电缆的要求，由于中高压电缆必须采用半导电屏蔽层，所以本发明也包括屏蔽料的配方和加工工艺。
实施例1：绝缘料和屏蔽料原料组分如下：
其中三元乙丙橡胶(EPDM)是采用荷兰国家矿业公司(DSM)的产品，牌号为Keltan 2470。导电炭黑为卡博特公司(CABOT)生产的VXC-72。煅烧陶土为安格公司(ENGELHARD)生产的煅烧及表面处理陶土Translink 37。防老化剂为2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉(RD)。有机过氧化物为过氧化二异丙苯(DCP)偶联剂为乙烯基三(甲氧乙氧基)硅烷(A-172)。蜡为石蜡。加工油为太阳油公司(SUNOCO)生产的SUNPAR 2280。
制备方法如下：先将EPDM橡胶和防老化剂投入密炼机，密炼3min后加入煅烧陶土(绝缘料)或导电炭黑(屏蔽料)，再加入蜡和加工油，继续密炼2min后加入偶联剂，密炼1min后卸料。在两辊开炼机上打三个三角包后加入有机过氧化物，薄通8次后辗页或造粒。
用加工好的绝缘料和屏蔽料压制成试片后经过160℃×40min热硫化后测得其性能如下：
实施例2：绝缘料和屏蔽料原料组分如下：
其中三元乙丙橡胶(EPDM)是采用JSR公司的产品，牌号为EP21。导电炭黑为卡博特公司(CABOT)生产的BP2000。煅烧陶土为安格公司(ENGELHARD)生产的煅烧及表面处理陶土Translink 77。防老化剂为1，2-巯基苯并咪唑(MB)。有机过氧化物为过氧化二异丙苯(DCP)。偶联剂为乙烯基三甲氧基硅烷(A-171)。蜡为聚乙烯蜡。加工油为太阳油公司(SUNOCO)生产的SUNPAR 2280。
制备方法如下：先将EPDM橡胶和防老化剂投入两辊开炼机，包辊后加入煅烧陶土(绝缘料)或导电炭黑(屏蔽料)，再加入蜡和加工油，粉料吃完后加入偶联剂，再加入有机过氧化物，薄通8次后辗页或造粒。
用加工好的绝缘料和屏蔽料压制成试片后经过160℃×40min热硫化后测得其性能如下：
实施例3：绝缘料和屏蔽料原料组分如下：
其中三元乙丙橡胶(EPDM)是采用ExxonMobil公司的产品，牌号为Vistalon 1703P。导电炭黑为天津炭黑厂的N220。煅烧陶土为国产的煅烧及表面处理陶土Glc。防老化剂为1，2-巯基苯并咪唑(MB)。有机过氧化物为过氧化二异丙苯(DCP)偶联剂为乙烯基三(甲氧乙氧基)硅烷(A-172)。蜡为石蜡。加工油为太阳油公司(SUNOCO)生产的SUNPAR 2280。
制备方法如下：将配方组分分组装在相应料斗中，采用连续混炼双螺杆造粒机组分散造粒。
用加工好的绝缘料和屏蔽料压制成试片后经过160℃×40min热硫化后测得其性能如下：
本发明的技术效果：
用本发明绝缘料和屏蔽料生产的10/17.5(20)kV橡胶绝缘电缆完全满足GB/T 12706.2(等同采用IEC 60502-2)《额定电压1kV(Um＝1.2kV)到30kV(Um＝36kV)的挤压绝缘电力电缆及其附件第2部分：额定电缆从1kV(Um＝1.2kV)到30kV(Um＝36kV)的电缆》中相关要求。特别需要说明的是本发明电缆最小弯曲直径可达1.5D(D为电缆外径)。
用本发明绝缘料和屏蔽料生产的10/17.5(20)kV橡胶绝缘电缆在弯曲直径为1.5D弯曲前后24kV局部放电试验结果：
| 局部放电 | |
| 弯曲前 | 2.5pC |
| 弯曲后 | 3.5pC |
而GB/T 12706.2中规定的单芯电缆最小弯曲直径为24D，局部放电要求不大于20pC。可见采用本发明生产的橡胶绝缘电缆十分柔软，弯曲后电性能依然良好。
Claims (1)
1.一种中压橡胶绝缘电缆用绝缘料，以组分质量计算，其组分是：三元乙丙橡胶100份、煅烧陶土50～100份、防老化剂1～3份、有机过氧化物2～4份、偶联剂1～2份、蜡2～8份、加工油5～20份；
所述的防老化剂为2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉或1，2-巯基苯并咪唑；有机过氧化物为过氧化二异丙苯，偶联剂为乙烯基三甲氧基硅烷或乙烯基三甲氧乙氧基硅烷；蜡为石蜡或聚乙烯蜡；
所述绝缘料在洁净环境中由配方组分通过密炼或捏炼、分散造粒或辗页工序制备得到；
所述绝缘料成型后需160℃×40min热硫化以获得设计性能，其邵氏A硬度为60～80。
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