CN101281799A - 抗水树中压绝缘电缆料及电缆 - Google Patents

Abstract

本发明抗水树中压绝缘电缆料及电缆属于电缆领域。通过添加复配抗水树生长剂，制备中压抗水树交联聚乙烯绝缘料，复配抗水树生长剂包括分子量在1000－5000之间的氢化聚糖、有机化蒙脱土、马来酸酐接枝物和硅酮聚合物，抗水树中压绝缘电缆料的重量份数配方组成：低密度聚乙烯100份，马来酸酐接枝物2－10份，氢化聚糖0.2－1份，有机化蒙脱土0.01－1.5份，硅酮聚合物，0.01－1.5份，交联剂2－3份，抗氧化剂，0.3－0.5份，本发明具有抗水树生长作用，解决了电缆绝缘层自身水树的生长这一技术瓶颈，延长电缆使用寿命。利用该抗水树中压绝缘电缆料，可制备环保型无卤阻燃中压抗水树交联聚乙烯绝缘电力电缆，或聚氯乙烯中压抗水树交联聚乙烯绝缘电力电缆。

Description

抗水树中压绝缘电缆料及电缆

技术领域

本发明抗水树中压绝缘电缆料及电缆属于电缆领域。

背景技术

目前我国实施城乡电网改造、西部大开发及通信设施大面积升级改造，大量需求电线电缆产品。电缆的使用寿命一方面受火灾、鼠蚁侵蚀等外界因素的影响，另一方面，电缆绝缘层自身水树的生长是影响电缆的重要原因。常规的交联聚乙烯材料无法解决这一技术瓶颈，延长电缆使用寿命，是保证电网正常运转的重要手段。

发明内容

本发明的目的在于克服常规中压交联聚乙烯绝缘电缆料的不足之处而提供一种抗水树中压交联聚乙烯绝缘电缆料及其生产方法，

本发明的目的在于制备环保型无卤阻燃中压抗水树交联聚乙烯绝缘电力电缆，或聚氯乙烯中压抗水树交联聚乙烯绝缘电力电缆。

本发明通过添加复配抗水树生长剂，制备中压抗水树交联聚乙烯绝缘料，复配抗水树生长剂包括分子量在1000-5000之间的氢化聚糖、有机化蒙脱土、马来酸酐接枝物和硅酮聚合物。本发明所说的氢化聚糖是指人工合成的氢化聚葡萄糖或氢化抗性麦芽糊精，具有良好的水溶性、保湿性和极性，可以较好的分散进入到绝缘层内部的水份，可有效避免水份凝集；该抗水树生长剂分子量较大，与聚合物基材里有良好的相容性；同时作为高分子成核剂，完善了聚乙烯晶型结构，提高了聚乙烯的结晶度，进而提高聚合物击穿场强。

复配抗水树生长剂的重量份数配方组成：

氢化聚糖                              0.2-1份

有机化蒙脱土                          0.01-1.5份

马来酸酐接枝物                        2-10份

硅酮聚合物                            0.01-1.5份

马来酸酐接枝物和有机化蒙脱土引入了极性基团，提高了聚乙烯基材的亲水性，阻止绝缘材料中水分进一步凝聚成水滴，同时极性基团的引入提高了复合材料的击穿场强；在蒙脱土经过有机化处理后，与低密度聚乙烯熔融共混时，部分聚乙烯插入到蒙脱土的片层结构中，其界面势垒提高了对电子的散射作用，同时聚乙烯和蒙脱土形成的片层纳米结构减少了聚合物基材的非晶区，因而提高了聚合物击穿场强。

硅酮聚合物作为一种固体硅油，对水树具备一定的修复功能。

本发明的抗水树中压绝缘电缆料的重量份数配方组成：

低密度聚乙烯                             100份

马来酸酐接枝物                           2-10份

氢化聚糖                                 0.2-1份

有机化蒙脱土                             0.01-1.5份

硅酮聚合物                               0.01-1.5份

交联剂                                   2--3份

抗氧化剂                                 0.3-0.5份

马来酸酐接枝物是低密度聚乙烯接枝物、中密度聚乙烯接枝物、乙烯醋酸乙烯酯共聚物接枝物材料中的一种或是至少一种的混合物。用量2-10份，优选8份。

氢化聚糖是氢化聚葡萄糖或氢化抗性麦芽糊精材料中的一种或是至少一种的混合物，用量0.2-1份，优选0.7份。

有机化蒙脱土用量0.01-1.5份，优选0.1份。

硅酮聚合物是甲基聚硅氧烷、丙基甲基聚硅氧烷、苯基甲基聚硅氧烷材料中的一种或是至少一种的混合物。用量0.01-1.5份，优选0.1份。

交联剂是过氧化二异丙苯(DCP)、过氧化苯甲酰(BPO)、双叔丁基过氧化异丙基苯(BIPB)材料中的一种或是至少一种的混合物。用量2-3份。优选2.4份。

抗氧化剂是亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯基)酯(168)、硫代二丙酸双(十八酯)(DSTP)、4，4’-硫代双(3-甲基-6-叔丁基苯酚)(300)材料中的一种或是至少一种的混合物。用量0.3-0.5份。优选0.4份。

低密度聚乙烯选用熔融指数在2.0±0.1的低密度聚乙烯

有机化蒙脱土采用微波辐射的方法制备。有机化蒙脱土的重量份数配方组成，

蒙脱土                                     20-40份

去离子水                                   600-1000份

20％浓度溴化二壬基二甲铵的水溶液           10-20份

加入蒙脱土20-40份、去离子水600-1000份，升温至70---80度，滴加含有20％浓度的溴化二壬基二甲铵10-20份的水溶液，滴加完毕后，利用微波每秒上亿次的振动特点，加速蒙脱土与季铵盐离子交换的进程，每隔30-60分钟，用微波处理5-10分钟，搅拌5小时，抽滤，去离子水洗涤沉淀，硝酸银(0.1mol/L)检测不到溴离子，真空干燥至恒重，研碎并经200目过筛，即得有机化蒙脱土。

本发明制备的抗水树中压交联聚乙烯绝缘料提高了交联聚乙烯绝缘料的抗水树性能，延长了在高场强高频率的水环境里水树的生长时间。绝缘材料的抗水树性能由水树生长阻力RWTG表示，计算公式如下：

$\mathrm{RWTG}=\frac{L}{\mathrm{WTL}}$

(L：针板电极的距离；WTL：水树的最大长度)

具体测试方法参照ASTM D6097-01a《固体绝缘材料发射状水树生长的相对耐受能力的标准试验方法》。

本发明制备的抗水树中压绝缘电缆料作为绝缘料，制备抗水树中压绝缘电缆。本发明的抗水树中压交联聚乙烯绝缘电缆料使用常规双阶挤出造粒工艺来生产。中压抗水树交联聚乙烯绝缘电缆料，在悬链式CCV交联生产线上制备中压抗水树交联聚乙烯绝缘电力电缆。电力电缆属多芯电缆的结构形式，其内芯向外层的结构依次是电缆的导体、绝缘层和护套层组成，可制备环保型无卤阻燃中压抗水树交联聚乙烯绝缘电力电缆，或聚氯乙烯中压抗水树交联聚乙烯绝缘电力电缆。

本发明抗水树的生长，解决了电缆绝缘层自身水树的生长这一技术瓶颈，延长电缆使用寿命。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明。

实施例1：微波制备有机化蒙脱土

加入蒙脱土25g、去离子水750g，升温至75度，滴加20％浓度的含有溴化二壬基二甲铵12g的水溶液，滴加完毕后，每隔45分钟，用微波处理7分钟，搅拌5小时，抽滤，去离子水洗涤沉淀，硝酸银(0.1mol/L)检测不到溴离子，真空干燥至恒重，研碎并经200目过筛，即得有机改性蒙脱土。

实施例2：中压交联聚乙烯绝缘电缆料的制备

中压交联聚乙烯绝缘电缆料的重量份数配方组成：

低密度聚乙烯                            100份

过氧化二异丙苯                          1.8份

双叔丁基过氧化异丙基苯                  0.6份

亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯基)酯           0.1份

4，4’-硫代双(3-甲基-6-叔丁基苯酚)      0.3份

实施例3--9：根据实施例2，改变复配抗水树生长剂的配方，制备的抗水树中压交联聚乙烯绝缘电缆料，见表1：

表1.参照实施例2的基本配方加入不同抗水树生长剂制备的中压绝缘电缆料

实施例	氢化聚糖	有机化蒙脱土	马来酸酐接枝物	硅酮聚合物	RWTG
						2	--	--	--	--	6.2
3	0.5	--	--	--	15.6
						4	--	0.1	--	--	11.4
5	--	--	7	--	15.2
						6	--	--	--	0.1	9.5
7	0.5	0.1	7	0.1	24.5
						8	0.6	0.1	6	0.1	24.3
9	0.5	0.2	6	0.1	24.6

表内的重量单位：份

由表1可知，复配型抗水树剂的加入，其抗水树性能明显优于单一抗水树剂。

实施例10：中压交联聚乙烯绝缘电缆料的制备

中压交联聚乙烯绝缘电缆料的重量份数配方组成：

低密度聚乙烯                             100份

过氧化二异丙苯                           2.0份

过氧化苯甲酰                             0.2份

双叔丁基过氧化异丙基苯                   0.2份

亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯基)酯            0.05份

硫代二丙酸双(十八酯)                     0.05份

4，4’-硫代双(3-甲基-6-叔丁基苯酚)       0.3份

实施例11--17：根据实施例10，改变复配抗水树生长剂的配方，制备的抗水树中压绝缘电缆料，见表2：

表2.参照实施例10的基本配方加入不同抗水树生长剂制备的中压绝缘电缆料

实施例	氢化聚糖	有机化蒙脱土	马来酸酐接枝物	硅酮聚合物	RWTG
						10	--	--	--	--	6.3
11	0.5	--	--	--	15.4
						12	--	0.1	--	--	11.7
13	--	--	7	--	15.5
						14	--	--	--	0.1	9.3
15	0.5	0.1	7	0.1	24.4
						16	0.6	0.1	6	0.1	24.3
17	0.5	0.2	6	0.1	24.5

由表2可知，复配型抗水树剂的加入，其抗水树性能依然明显优于单一抗水树剂。

实施例18：中压抗水树交联聚乙烯绝缘电力电缆的制备

利用实施例17制备的中压抗水树交联聚乙烯绝缘电缆料，在悬链式CCV交联生产线上制备中压抗水树交联聚乙烯绝缘电力电缆。电力电缆属多芯电缆的结构形式，其内芯向外层的结构依次是电缆的导体、绝缘层和护套层组成，根据客户要求成缆，或钢带铠装或钢丝铠装，或缠绕铝塑防水薄膜，或缠绕云母带，或挤塑环保型无卤阻燃电缆护套，或聚氯乙烯电缆护套，可制备环保型无卤阻燃中压抗水树交联聚乙烯绝缘电力电缆，或聚氯乙烯中压抗水树交联聚乙烯绝缘电力电缆。

Claims (6)

1、一种复配抗水树生长剂，其特征是包括分子量在1000-5000之间的氢化聚糖、有机化蒙脱土、马来酸酐接枝物和硅酮聚合物，重量份数配方组成：

氢化聚糖                              0.2-1份

有机化蒙脱土                          0.01-1.5份

马来酸酐接枝物                        2-10份

硅酮聚合物                            0.01-1.5份。

2、根据权利要求1所述的复配抗水树生长剂，其特征是马来酸酐接枝物是低密度聚乙烯接枝物、中密度聚乙烯接枝物、乙烯醋酸乙烯酯共聚物接枝物材料中的一种或其混合物，氢化聚糖是氢化聚葡萄糖或氢化抗性麦芽糊精材料中的一种或其混合物，硅酮聚合物是甲基聚硅氧烷、丙基甲基聚硅氧烷、苯基甲基聚硅氧烷材料中的一种或其混合物。

3、一种抗水树中压绝缘电缆料，其特征是重量份数配方组成：

低密度聚乙烯                          100份

马来酸酐接枝物                        2-10份

氢化聚糖                              0.2-1份

有机化蒙脱土                          0.01-1.5份

硅酮聚合物                            0.01-1.5份

交联剂                                2--3份

抗氧化剂                              0.3-0.5份。

4、根据权利要求3所述的抗水树中压绝缘电缆料，其特征是马来酸酐接枝物是低密度聚乙烯接枝物、中密度聚乙烯接枝物、乙烯醋酸乙烯酯共聚物接枝物材料中的一种或其混合物，氢化聚糖是氢化聚葡萄糖或氢化抗性麦芽糊精材料中的一种或其混合物，硅酮聚合物是甲基聚硅氧烷、丙基甲基聚硅氧烷、苯基甲基聚硅氧烷材料中的一种或其混合物，交联剂是过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰、双叔丁基过氧化异丙基苯材料中的一种或其混合物，抗氧化剂是亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯基)酯、硫代二丙酸双(十八酯)、4，4’-硫代双(3-甲基-6-叔丁基苯酚)材料中的一种或其混合物。

5、根据权利要求3所述的抗水树中压绝缘电缆料，其特征是有机化蒙脱土的重量份数配方组成，

蒙脱土                                      20-40份

去离子水                                    600-1000份

20％浓度溴化二壬基二甲铵的水溶液            10-20份

加入蒙脱土20-40份、去离子水600-1000份，升温至70---80度，滴加含有20％浓度的溴化二壬基二甲铵10-20份的水溶液，每隔30-60分钟，用微波处理5-10分钟，搅拌5小时，抽滤，去离子水洗涤沉淀，真空干燥至恒重，研碎并经200目过筛。

6、一种抗水树中压绝缘电缆，内芯向外层的结构依次是电缆的导体、绝缘层和护套层组成，其特征是根据权利要求3所述的抗水树中压绝缘电缆料作为绝缘料，制备环保型无卤阻燃中压抗水树交联聚乙烯绝缘电力电缆，或聚氯乙烯中压抗水树交联聚乙烯绝缘电力电缆。