CN102952313A - 高压电缆护套用低烟无卤阻燃材料 - Google Patents

Abstract

本发明公开了 高压电缆护套用低烟无卤阻燃材料，其材料组分及按重量百分比计的含量为：茂金属聚乙烯10%～20%、熔融指数在2~8之间的乙烯醋酸乙烯共聚物2%～5%、丙烯酸接枝高密度聚乙烯10%～15%、氢氧化镁无机阻燃剂20%～30%、氢氧化铝无机阻燃剂30%～40%、有机硅硐20%～30%、二硫化钼0.5%～1%、172硅烷偶联剂0.2%～1%、抗氧剂0.5%～1%、润滑剂1%～2%；通过采用无卤阻燃材料的相容剂丙烯酸接枝高密度聚乙烯、特种改性聚乙烯茂金属聚乙烯、乙烯醋酸乙烯共聚物等材料的有效配合，提高材料的机械强度和硬度；通过在材料配方体系中添加硅系、钼系润滑剂，达到材料表面较低的摩擦系数，本护套材料的良好机械强度和耐磨性能有效提高电缆护套抗磨损现象；通过172硅烷偶联剂对无机阻燃剂的偶联处理，使得护套材料与表面的石墨或导电聚乙烯层材料粘结性好，防止导电材料的脱离，避免电缆局放电流不能有效释放，保证高压电缆的有效使用 。

Description

高压电缆护套用低烟无卤阻燃材料

技术领域

本发明涉及高压电缆护套用低烟无卤阻燃材料。

背景技术

高压电力电缆由于高压电场作用以及机械保护需要，在电缆外层需要挤包塑料护层材料，通常高压电力电缆的护套材料采用黑色聚乙烯材料，外表涂覆导电石墨或导电聚乙烯，以防止高压感应电压击穿、降低表面感应电压。但随着城市高压电网线路的地下化敷设，要求电缆具有低烟无卤阻燃功能，其护套材料必须采用低烟无卤阻燃黑色聚乙烯材料，而目前市场上提供的低烟无卤阻燃护套材料通常采用乙烯醋酸乙烯共聚物体系中添加大量无机氢氧化铝、氢氧化镁阻燃体系，由于无机阻燃剂的粉体含量通常达到50%-70%之间，这就要求基体材料与粉体有很好的包容性，乙烯醋酸乙烯共聚物是一种较为理想的材料，为广泛使用。但由于乙烯醋酸乙烯共聚物材料的机械强度、硬度较低，造成材料的机械强度低，耐磨性差，导致电缆在安装敷设过程中电缆表层护套破损，尤其是大截面电缆情况更为严重，一旦电缆护层破裂有可能造成电网系统的不稳定，电缆本体会受到各种侵害，不能有效保护电缆的有效运行；而且现有的低烟无卤阻燃护套材料粘结性不好，导致表面的导电石墨层或导电聚乙烯层会脱落，使电缆局放电流不能有效释放，影响高压电缆的有效使用。

发明内容

本发明的目的是提供机械强度高、耐磨以及粘结性能好的高压电缆护套用低烟无卤阻燃材料。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：高压电缆护套用低烟无卤阻燃材料，该护套用材料中的组分及按重量百分比计的含量为

茂金属聚乙烯                               10%～20%

熔融指数在2~8之间的乙烯醋酸乙烯共聚物         2%～5%

   丙烯酸接枝高密度聚乙烯                      10%～15%

氢氧化镁无机阻燃剂                          20%～30%

氢氧化铝无机阻燃剂                          30%～40%

有机硅硐                                   20%～30%

二硫化钼                                   0.5%～1%

用于对所述无机阻燃剂进行偶联处理的172硅烷偶联剂0.2%～1%                                                                         

抗氧剂                                      0.5%～1%

润滑剂                                      1%～2%；

所述茂金属聚乙烯是采用茂金属作为催化剂生产出来的聚乙烯；

所述有机硅酮为高分子量的有机硅氧烷，其分子量大于10万；

所述抗氧剂采用四【3-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸】季戊四醇酯、4,4’-硫代双(6-叔丁基-3-甲基苯酚)、硫代二丙酸二月桂酯、（2，4-二叔丁基苯基）亚磷酸三酯、β,β’-硫化二丙酸二硬脂酸酯中的一种，或者，四【3-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸】季戊四醇酯与4,4’-硫代双(6-叔丁基-3-甲基苯酚)、硫代二丙酸二月桂酯、（2，4-二叔丁基苯基）亚磷酸三酯、β,β’-硫化二丙酸二硬脂酸酯中的一种的组合；

所述润滑剂采用硬脂酸镁、硬脂酸锌、N,N’-亚乙基双硬脂酰胺、聚乙烯蜡中的一种或多种的组合。

进一步地，所述护套用材料中的组分还有炭黑，按重量百分比计的含量为0.5%～1%。

由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：茂金属聚乙烯的强度很高，采用高强度的茂金属聚乙烯能够提高电缆护套基体的强度；丙烯酸接枝高密度聚乙烯作为相容剂，能够使茂金属聚乙烯、乙烯醋酸乙烯共聚物与无机阻燃剂粉体充分混合并紧密结合，从而提高电缆护套材料的机械强度和硬度；有机硅酮、二硫化钼作为硅系、钼系润滑剂，能够提高电缆护套材料表面的耐磨性，即达到材料表面较低的摩擦系数；172硅烷偶联剂对无机类物质以及树脂均具有亲和性，故容易结合上无机物质如无机阻燃剂、导电石墨，以及树脂如聚乙烯，通过172硅烷偶联剂对无机阻燃剂的偶联处理，不仅使得材料挤出后的表面能与石墨或导电聚乙烯层良好粘接，还能使得茂金属聚乙烯、乙烯醋酸乙烯共聚物与无机阻燃剂粉体充分紧密结合；本发明的护套材料，有优异的机械性能，因为护套材料采用无卤阻燃材料的相容剂丙烯酸接枝高密度聚乙烯、特种改性聚乙烯茂金属聚乙烯、乙烯醋酸乙烯共聚物等材料的有效配合，提高材料的机械强度和硬度；由于电缆，尤其是大截面电缆，在安装施工过程中拖拉，容易造成护套层材料的磨损，为使电缆护套材料表面具有耐磨性，采取材料配方体系中添加硅系、钼系润滑剂，达到材料表面较低的摩擦系数，本护套材料的良好机械强度和耐磨性能有效提高电缆护套抗磨损现象；通过172硅烷偶联剂对无机阻燃剂的偶联处理，使得护套材料与表面的石墨或导电聚乙烯层材料粘结性好，防止导电材料的脱离，避免电缆局放电流不能有效释放，保证高压电缆的有效使用。

具体实施方式

下面进一步阐述本发明。

本发明的护套材料主要针对现有的低烟无卤阻燃材料机械强度低、易磨损、粘结性不好的缺点，在配方体系中通过多种聚乙烯材料的共混改进，提高基体材料的机械强度和硬度；并通过在材料体系中添加硅系和钼系润滑剂，提高材料的表面耐磨性；同时，通过硅烷偶联剂对配方体系中的粉体材料进行表面处理，提高护套材料与电缆表层导电材料的良好粘接；最终有效实现电缆在敷设安装过程中不易磨损破裂，电缆表面的导电层不易脱落。

具体来说，本发明的高压电缆护套用低烟无卤阻燃材料，该护套用材料中的组分及按重量百分比计的含量为茂金属聚乙烯10%～20%、熔融指数在2~8之间的乙烯醋酸乙烯共聚物2%～5%、丙烯酸接枝高密度聚乙烯10%～15%、氢氧化镁无机阻燃剂20%～30%、氢氧化铝无机阻燃剂30%～40%、有机硅硐20%～30%、二硫化钼0.5%～1%、172硅烷偶联剂0.2%～1%、抗氧剂0.5%～1%、润滑剂1%～2%；

茂金属聚乙烯是采用茂金属MAO作为催化剂生产出来的聚乙烯，茂金属聚乙烯的强度很高，采用高强度的茂金属聚乙烯能够提高电缆护套基体的强度；丙烯酸接枝高密度聚乙烯作为相容剂，能够使茂金属聚乙烯、乙烯醋酸乙烯共聚物与无机阻燃剂粉体充分混合并紧密结合，从而提高电缆护套材料的机械强度和硬度；有机硅酮为高分子量的有机硅氧烷，其分子量大于10万，属于硅系润滑剂；二硫化钼属于钼系润滑剂，通过硅系、钼系润滑剂，能够提高电缆护套材料表面的耐磨性，即达到材料表面较低的摩擦系数；172硅烷偶联剂对无机类物质以及树脂均具有亲和性，故容易结合上无机物质如无机阻燃剂、导电石墨，以及树脂如聚乙烯，通过172硅烷偶联剂对无机阻燃剂的偶联处理，不仅使得材料挤出后的表面能与石墨或导电聚乙烯层良好粘接，还能使得茂金属聚乙烯、乙烯醋酸乙烯共聚物与无机阻燃剂粉体充分紧密结合；抗氧剂采用四【3-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸】季戊四醇酯、4,4’-硫代双(6-叔丁基-3-甲基苯酚)、硫代二丙酸二月桂酯、（2，4-二叔丁基苯基）亚磷酸三酯、β,β’-硫化二丙酸二硬脂酸酯中的一种，或者，四【3-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸】季戊四醇酯与4,4’-硫代双(6-叔丁基-3-甲基苯酚)、硫代二丙酸二月桂酯、（2，4-二叔丁基苯基）亚磷酸三酯、β,β’-硫化二丙酸二硬脂酸酯中的一种的组合，抗氧剂的抗氧化作用能够降低护套材料的老化速度；润滑剂采用硬脂酸镁、硬脂酸锌、N,N’-亚乙基双硬脂酰胺、聚乙烯蜡中的一种或多种的组合，用于对各材料组分的润滑。护套材料有多种颜色，当需要着色时，需要添加相应的着色剂，譬如说，护套材料是黑色的，则护套用材料中的组分还有炭黑，按重量百分比计的含量为0.5%～1%。

本发明的护套材料，有优异的机械性能，由于护套材料采用无卤阻燃材料的相容剂丙烯酸接枝高密度聚乙烯、特种改性聚乙烯茂金属聚乙烯、乙烯醋酸乙烯共聚物等材料的有效配合，提高材料的机械强度和硬度；由于大截面电缆在安装施工过程中拖拉，容易造成护套层材料的磨损，为使电缆护套材料表面具有耐磨性，采取材料配方体系中添加硅系、钼系润滑剂，达到材料表面较低的摩擦系数，本护套材料的良好机械强度和耐磨性能有效提高电缆护套抗磨损现象；通过172硅烷偶联剂对无机阻燃剂的偶联处理，使得护套材料与表面的石墨或导电聚乙烯层材料粘结性好，防止导电材料的脱离，避免电缆局放电流不能有效释放，保证高压电缆的有效使用。

在制备本发明的护套材料时，首先在高速混合机内高速混合无机阻燃剂氢氧化镁、氢氧化铝，转速900rpm-1100 rpm，高速混合至温度80℃~90℃时，进行脱水然后用172硅烷偶联剂进行喷覆处理，实现硅烷偶联剂对阻燃剂氢氧化镁、氢氧化铝的偶联处理；接着将通过172硅烷偶联剂处理好的无机阻燃剂氢氧化镁、氢氧化铝和茂金属聚乙烯、乙烯醋酸乙烯共聚物、丙烯酸接枝高密度聚乙烯、有机硅硐、二硫化钼、抗氧剂以及润滑剂一同加入捏炼机中进行捏合，护套材料组分按重量百分比计的含量为：茂金属聚乙烯10%～20%、熔融指数在2~8之间的乙烯醋酸乙烯共聚物2%～5%、丙烯酸接枝高密度聚乙烯10%～15%、氢氧化镁无机阻燃剂20%～30%、氢氧化铝无机阻燃剂30%～40%、有机硅硐20%～30%、二硫化钼0.5%～1%、172硅烷偶联剂0.2%～1%、抗氧剂0.5%～1%、润滑剂1%～2%；待捏合物料温度升至125℃~135℃时，将捏合好的呈团状的物料放至提升机中输送至熔体锥形喂料机，喂料机将物料送至双螺杆进行挤塑混炼，然后进入单螺杆挤塑机造粒，采用模面热切造粒工艺，造好的粒子通过风机输送管道进入第一级旋风冷却分离器、第二级旋风冷却分离器、风冷振动筛、第三级旋风冷却分离器，即得到成品材料。这样制得的护套材料的机械性能高、耐磨性和粘结性好，使得电缆在安装敷设过程中，电缆护套层不易磨损破裂，不易造成由于电缆表面导电层的破损而损害电缆局放电流的有效释放，保证高压电缆的有效使用。

Claims (2)

1.高压电缆护套用低烟无卤阻燃材料，其特征在于：该护套用材料中的组分及按重量百分比计的含量为

茂金属聚乙烯                               10%～20%

熔融指数在2~8之间的乙烯醋酸乙烯共聚物         2%～5%

   丙烯酸接枝高密度聚乙烯                      10%～15%

氢氧化镁无机阻燃剂                          20%～30%

氢氧化铝无机阻燃剂                          30%～40%

有机硅硐                                   20%～30%

二硫化钼                                   0.5%～1%

用于对所述无机阻燃剂进行偶联处理的172硅烷偶联剂0.2%～1%                                                                         

抗氧剂                                      0.5%～1%

润滑剂                                      1%～2%；

所述茂金属聚乙烯是采用茂金属作为催化剂生产出来的聚乙烯；

所述有机硅酮为高分子量的有机硅氧烷，其分子量大于10万；

所述抗氧剂采用四【3-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸】季戊四醇酯、4,4’-硫代双(6-叔丁基-3-甲基苯酚)、硫代二丙酸二月桂酯、（2，4-二叔丁基苯基）亚磷酸三酯、β,β’-硫化二丙酸二硬脂酸酯中的一种，或者，四【3-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸】季戊四醇酯与4,4’-硫代双(6-叔丁基-3-甲基苯酚)、硫代二丙酸二月桂酯、（2，4-二叔丁基苯基）亚磷酸三酯、β,β’-硫化二丙酸二硬脂酸酯中的一种的组合；

所述润滑剂采用硬脂酸镁、硬脂酸锌、N,N’-亚乙基双硬脂酰胺、聚乙烯蜡中的一种或多种的组合。

2.根据权利要求1所述的高压电缆护套用低烟无卤阻燃材料，其特征在于：所述护套用材料中的组分还有炭黑，按重量百分比计的含量为0.5%～1%。