CN104311995A - 一种内层屏蔽用导电聚丙烯电缆复合材料及其制备方法 - Google Patents

一种内层屏蔽用导电聚丙烯电缆复合材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种内层屏蔽用导电聚丙烯电缆复合材料及其制备方法，组分及各组分的质量分数如下：聚丙烯70~90份，环氧大豆油10~20份，苯丙三唑0.2~0.6份，氢氧化铝8~15份，氯化石蜡3~8份，季戊四醇酯1~3份，增塑剂10~15份，抗静电剂2~5份，抗氧剂1~3份。制得的电缆拉伸强度强（9.5~18.3MPa），断裂伸长率高（420~650%），体积电阻率低（3.2×1015~6.5×1015），电流屏蔽效果（屏蔽率超过85%）好，热老化保持率高（65~75%）。

Description

一种内层屏蔽用导电聚丙烯电缆复合材料及其制备方法
技术领域
    本发明属于复合材料技术领域，具体涉及一种内层屏蔽用导电聚丙烯电缆复合材料及其制备方法。
背景技术
随着电力系统的发展,电网不断扩大,电压等级不断提高,电磁环境也在不断的恶化。在电气或电子系统中,电缆主要用于连接不同的系统,并实现不同系统之间能量与信息的有效传输。随着数字设备和集成电路的广泛应用,电子系统对雷电或开关操作等原因所引起的瞬态电磁场特别敏感。变电站是一个包含强电设备和弱电设备的电磁环境非常复杂的系统,正常运行时,变电站内空间中存在强工频电磁场。当发生开关操作、系统故障或雷击时,空间会有强瞬态电磁场发生。强工频与强瞬态电磁场对变电站保护与控制设备产生干扰,同时保护与控制设备之间还存在相互串扰。随着电力系统自动化程度的不断提高以及保护设备的下放,变电站保护与控制设备的电磁兼容问题越来越受到重视。既要求保护与控制设备对系统正常控制,同时又要求不能被外来的干扰所影响。电力系统中的开关操作、电力系统故障和雷击是变电站中三大主要干扰,它们一方面通过电压互感器(PT)或者电流互感器(CT)以传导的形式对二次控制或者保护设备产生干扰,另一方面在空间产生强瞬态的电磁场,并以电磁辐射的形式对保护与控制电缆的终端产生干扰。随着电力系统向特高压、大容量和紧凑型方向发展,电力系统的电磁干扰现象越来越严重。而保护与控制设备工作在弱电条件下,集成度在不断地提高,并且向小型化方向发展。因此,变电站二次电缆这类长距离电缆会成为外界电磁能的巨大收集器,这些电磁能传送到与电缆接口的终端设备中,就会在设备的小信号电路中产生不容许的干扰影响或造成元件损坏。对屏蔽不够好的系统来说,这些长电缆通常会成为引进干扰的主要途径。因此,研究屏蔽电缆在复杂电磁环境作用下干扰对电缆的祸合机理,对采取有效防护措施、抑制电磁干扰有着重要的意义。
变电站一次设备状态信息和主回路中电压电流信号是通过电缆从开关场传送到保护小室和控制室的。为了减小空间电磁场对这些连接电缆导体的直接祸合,电缆通常都带有屏蔽层。于是绝大部分的直接祸合电流只流过屏蔽层,而不流过在屏蔽体里面用于传输信号用的芯线。虽然采用了屏蔽电缆,但由于部分电缆还是暴露在开关瞬态电磁场中,屏蔽效能是有限的,空间电磁场通过电缆的转移阻抗和转移导纳在电缆芯线上还是有可能感应出不容忽视的较大的电压和电流。此外,用来连接设备部件或子系统的软电缆的屏蔽作用通常都随频率的增高而变差。
发明内容
本发明的目的是要提供一种内层屏蔽用导电聚丙烯电缆复合材料及其制备方法，制得的电缆拉伸强度强，断裂伸长率高，体积电阻率低，电流屏蔽效果好。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
    一种内层屏蔽用导电聚丙烯电缆复合材料，组分及各组分的质量分数如下：聚丙烯 70~90份，环氧大豆油 10~20份，苯丙三唑 0.2~0.6份，氢氧化铝 8~15份，氯化石蜡 3~8份，季戊四醇酯 1~3份，增塑剂 10~15份，抗静电剂 2~5份，抗氧剂 1~3份。
    所述增塑剂为硬脂酸正丁酯或者单硬脂酸甘油酯。
    所述抗静电剂为烷基二甲基铵乙内盐或者三羟乙基甲基季铵硫酸甲酯盐。
    所述抗氧剂为抗氧剂1010或者抗氧剂168。
    一种内层屏蔽用导电聚丙烯电缆复合材料，组分及各组分的质量分数优选如下：聚丙烯 75~85份，环氧大豆油 12~18份，苯丙三唑 0.3~0.5份，氢氧化铝 8~13份，氯化石蜡 4~6份，季戊四醇酯 2份，增塑剂 10~15份，抗静电剂 2~4份，抗氧剂 2份。
    还包括二碱式亚磷酸铅 1~5份。
    一种内层屏蔽用导电聚丙烯电缆复合材料，组分及各组分的质量分数优选如下：聚丙烯 80份，环氧大豆油 16份，苯丙三唑 0.4份，氢氧化铝 11份，氯化石蜡 5份，季戊四醇酯 2份，增塑剂 13份，抗静电剂 3份，抗氧剂 2份，二碱式亚磷酸铅 4份。
   一种内层屏蔽用导电聚丙烯电缆复合材料的制备方法，将聚丙烯、环氧大豆油、苯丙三唑、氢氧化铝、氯化石蜡、季戊四醇酯预先混合，在高速混合器内混匀，升温至75~85℃；然后加入增塑剂，温度升至130℃，搅拌反应30min，冷却至60℃，加入剩余物料，搅拌混合10min，出料即可。 
有益效果：本发明提供一种内层屏蔽用导电聚丙烯电缆复合材料及其制备方法，制得的电缆拉伸强度强（9.5~18.3MPa），断裂伸长率高（420~650%），体积电阻率低（3.2×1015~6.5×1015），电流屏蔽效果（屏蔽率超过85%）好，热老化保持率高（65~75%）。
具体实施方式
实施例1：
一种内层屏蔽用导电聚丙烯电缆复合材料，组分及各组分的质量分数如下：聚丙烯 70份，环氧大豆油 10份，苯丙三唑 0.2份，氢氧化铝 8份，氯化石蜡 3份，季戊四醇酯 1份，增塑剂 硬脂酸正丁酯 10份，抗静电剂 烷基二甲基铵乙内盐 2份，抗氧剂 1010 1份。
将聚丙烯、环氧大豆油、苯丙三唑、氢氧化铝、氯化石蜡、季戊四醇酯预先混合，在高速混合器内混匀，升温至80℃；然后加入增塑剂，温度升至130℃，搅拌反应30min，冷却至60℃，加入剩余物料，搅拌混合10min，出料即可。
实施例2：
一种内层屏蔽用导电聚丙烯电缆复合材料，组分及各组分的质量分数如下：聚丙烯 90份，环氧大豆油 20份，苯丙三唑0.6份，氢氧化铝 15份，氯化石蜡 8份，季戊四醇酯 3份，增塑剂 硬脂酸正丁酯 15份，抗静电剂 烷基二甲基铵乙内盐 5份，抗氧剂 1010 3份。
将聚丙烯、环氧大豆油、苯丙三唑、氢氧化铝、氯化石蜡、季戊四醇酯预先混合，在高速混合器内混匀，升温至80℃；然后加入增塑剂，温度升至130℃，搅拌反应30min，冷却至60℃，加入剩余物料，搅拌混合10min，出料即可。
实施例3：
 一种内层屏蔽用导电聚丙烯电缆复合材料，组分及各组分的质量分数如下：聚丙烯 75份，环氧大豆油 12份，苯丙三唑 0.3份，氢氧化铝 8份，氯化石蜡 4份，季戊四醇酯 2份，增塑剂 硬脂酸正丁酯 10份，抗静电剂 烷基二甲基铵乙内盐 2份，抗氧剂 168 2份。
将聚丙烯、环氧大豆油、苯丙三唑、氢氧化铝、氯化石蜡、季戊四醇酯预先混合，在高速混合器内混匀，升温至80℃；然后加入增塑剂，温度升至130℃，搅拌反应30min，冷却至60℃，加入剩余物料，搅拌混合10min，出料即可。
实施例4
一种内层屏蔽用导电聚丙烯电缆复合材料，组分及各组分的质量分数如下：聚丙烯 85份，环氧大豆油 18份，苯丙三唑 0.5份，氢氧化铝13份，氯化石蜡 6份，季戊四醇酯 2份，增塑剂 硬脂酸正丁酯 15份，抗静电剂 烷基二甲基铵乙内盐 4份，抗氧剂 1010 2份。
将聚丙烯、环氧大豆油、苯丙三唑、氢氧化铝、氯化石蜡、季戊四醇酯预先混合，在高速混合器内混匀，升温至80℃；然后加入增塑剂，温度升至130℃，搅拌反应30min，冷却至60℃，加入剩余物料，搅拌混合10min，出料即可。
实施例5 
    一种内层屏蔽用导电聚丙烯电缆复合材料，组分及各组分的质量分数如下：聚丙烯 80份，环氧大豆油 16份，苯丙三唑 0.4份，氢氧化铝 11份，氯化石蜡 5份，季戊四醇酯 2份，增塑剂 单硬脂酸甘油酯 13份，抗静电剂 三羟乙基甲基季铵硫酸甲酯盐 3份，抗氧剂 168 2份，二碱式亚磷酸铅 4份。
将聚丙烯、环氧大豆油、苯丙三唑、氢氧化铝、氯化石蜡、季戊四醇酯预先混合，在高速混合器内混匀，升温至80℃；然后加入增塑剂，温度升至130℃，搅拌反应30min，冷却至60℃，加入剩余物料，搅拌混合10min，出料即可。
实施例6
一种内层屏蔽用导电聚丙烯电缆复合材料，组分及各组分的质量分数如下：聚丙烯 78份，环氧大豆油 15份，苯丙三唑 0.3份，氢氧化铝 11份，氯化石蜡 6份，季戊四醇酯 2份，增塑剂 单硬脂酸甘油酯 13份，抗静电剂 三羟乙基甲基季铵硫酸甲酯盐 4份，抗氧剂 1010 2份，二碱式亚磷酸铅 3份。
将聚丙烯、环氧大豆油、苯丙三唑、氢氧化铝、氯化石蜡、季戊四醇酯预先混合，在高速混合器内混匀，升温至80℃；然后加入增塑剂，温度升至130℃，搅拌反应30min，冷却至60℃，加入剩余物料，搅拌混合10min，出料即可。
实施例7
一种内层屏蔽用导电聚丙烯电缆复合材料，组分及各组分的质量分数如下：聚丙烯 73份，环氧大豆油 16份，苯丙三唑 0.5份，氢氧化铝 10份，氯化石蜡 5.6份，季戊四醇酯 2份，增塑剂 单硬脂酸甘油酯 11份，抗静电剂 三羟乙基甲基季铵硫酸甲酯盐 3份，抗氧剂 1010 1.2份，二碱式亚磷酸铅 3份。
将聚丙烯、环氧大豆油、苯丙三唑、氢氧化铝、氯化石蜡、季戊四醇酯预先混合，在高速混合器内混匀，升温至80℃；然后加入增塑剂，温度升至130℃，搅拌反应30min，冷却至60℃，加入剩余物料，搅拌混合10min，出料即可。
对照例1：配方及制备方法同实施例5，区别在于不添加二碱式亚磷酸铅。
对照例2：配方及制备方法同实施例6，区别在于不添加二碱式亚磷酸铅。
对实施例1~7以及对照例1、2制备得到的内层屏蔽用导电聚丙烯电缆复合材料进行性能测试，测试标准参见相应国家标准。测试结果见表1。
表1：
   拉伸强度/MPa 断裂伸长率/% 体积电阻率/×1015 热老化保持率/% 电流屏蔽率/%
实施例1 9.5 420 6.5 65 85
实施例2 10.2 428 6.0 68 87
实施例3 11.8 530 4.9 68 90
实施例4 12.7 550 4.6 72 91
实施例5 18.3 650 3.2 75 96
实施例6 17.9 630 3.5 72 95
实施例7 17.1 610 3.6 72 92
对照例1 59 415 7.0 55 49
对照例2 54 410 7.3 58 47
从表1的结果中可以看出，添电缆拉伸强度强（9.5~18.3MPa），断裂伸长率高（420~650%），体积电阻率低（3.2×1015~6.5×1015），电流屏蔽效果（屏蔽率超过85%）好，热老化保持率高（65~75%）对照例中未加入二碱式亚磷酸铅，其各项指标与本发明其他实施例相比均较差，说明二碱式亚磷酸铅促进了本发明的其他物质之间的相互作用。

Claims (8)

1.一种内层屏蔽用导电聚丙烯电缆复合材料，其特征在于组分及各组分的质量分数如下：聚丙烯 70~90份，环氧大豆油 10~20份，苯丙三唑 0.2~0.6份，氢氧化铝 8~15份，氯化石蜡 3~8份，季戊四醇酯 1~3份，增塑剂 10~15份，抗静电剂 2~5份，抗氧剂 1~3份。
2.根据权利要求1所述的一种内层屏蔽用导电聚丙烯电缆复合材料，其特征在于：所述增塑剂为硬脂酸正丁酯或者单硬脂酸甘油酯。
3.根据权利要求1所述的一种内层屏蔽用导电聚丙烯电缆复合材料，其特征在于：所述抗静电剂为烷基二甲基铵乙内盐或者三羟乙基甲基季铵硫酸甲酯盐。
4.根据权利要求1所述的一种内层屏蔽用导电聚丙烯电缆复合材料，其特征在于：所述抗氧剂为抗氧剂1010或者抗氧剂168。
5.根据权利要求1所述的一种内层屏蔽用导电聚丙烯电缆复合材料，其特征在于组分及各组分的质量分数如下：聚丙烯 75~85份，环氧大豆油 12~18份，苯丙三唑 0.3~0.5份，氢氧化铝 8~13份，氯化石蜡 4~6份，季戊四醇酯 2份，增塑剂 10~15份，抗静电剂 2~4份，抗氧剂 2份。
6.根据权利要求5所述的一种内层屏蔽用导电聚丙烯电缆复合材料，其特征在于：还包括二碱式亚磷酸铅 1~5份。
7.根据权利要求6所述的一种内层屏蔽用导电聚丙烯电缆复合材料，其特征在于组分及各组分的质量分数如下：聚丙烯 80份，环氧大豆油 16份，苯丙三唑 0.4份，氢氧化铝 11份，氯化石蜡 5份，季戊四醇酯 2份，增塑剂 13份，抗静电剂 3份，抗氧剂 2份，二碱式亚磷酸铅 4份。
8.权利要求1所述的一种内层屏蔽用导电聚丙烯电缆复合材料的制备方法，其特征在于：将聚丙烯、环氧大豆油、苯丙三唑、氢氧化铝、氯化石蜡、季戊四醇酯预先混合，在高速混合器内混匀，升温至75~85℃；然后加入增塑剂，温度升至130℃，搅拌反应30min，冷却至60℃，加入剩余物料，搅拌混合10min，出料即可。
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