CN104693586A - 10-25kV电压等级电应力控制热缩管及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种10-25kV电压等级电应力控制热缩管及其制备方法，所述热缩管包括如下重量份数的组分：乙烯-醋酸乙烯酯共聚物30-50份；聚乙烯20-40份；氯化聚乙烯10-20份；导电功能性填料60-80份；塑料助剂10-20份；这些组分通过混料两步法混匀，再经造粒、挤出、辐照、扩张制得介电常数≥20、体积电阻率≥1011Ω·cm，并具有热收缩性的电应力控制热缩管，适合于10-25kV电压等级的电力电缆终端和中间连接处的电应力控制保护；且具有氯化聚乙烯用量少，防潮性好，环保，介电常数、体积电阻率稳定等特点。

Description

10-25kV电压等级电应力控制热缩管及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种10-25kV电压等级电应力控制热缩管及其生产制造工艺。
背景技术
在电力电缆终端的绝缘切断处和电缆中间连接处接头的屏蔽切断处，电场分布发生严重畸变，呈极不均匀的分布状态，这种电场畸变是电缆附件安全运行的最大障碍。为了改善这些部位的电场，使电场分布和电场强度处于最佳状态，从而提高运行的可靠性和使用寿命。目前世界各地，在35kV及以下的电缆终端及中间连接，特别是橡塑电缆附件中，大量使用热缩半导体材料，作为一种新的控制应力装置。但是，目前的热缩应力管存在介电常数和体积电阻率不稳定、电性能的不稳定问题，会导致电缆附件局部放电的，如长时间运行会造成电缆附件被击穿的事故，最终导致电力事故发生，造成财产损失。
发明内容
本发明的目的是提供一种10-25kV电压等级电应力控制热缩管，具有电气性能稳定，综合性能指标优良，而且符合RoHS标准。具体技术方案如下。
本申请提供的一种10-25kV电压等级电应力控制热缩管，主要由如下重量份数的组分制成：乙烯-醋酸乙烯酯共聚物30-50份；聚乙烯20-40份；氯化聚乙烯10-20份；导电功能性填料60-80份；塑料助剂10-20份。
优选地，本申请中所述乙烯-醋酸乙烯酯共聚物融熔指数MI：2-5g/min，VA：10-30%。
优选地，本申请中所述聚乙烯为LDPE、LLDPE或HDPE 中的一种或者任意几种的共混物，所述聚乙烯的熔融指数1-7.0g/10min。
优选地，本申请中所述氯化聚乙烯的氯含量：35%。
优选地，本申请中所述导电功能性填料包括钛酸钡和炭黑；钛酸钡是一种具有较高介电常数的无机半导体材料；在电应力控制材料中，导电炭黑含量增加，电应力控制材料的体积电阻系数下降，这主要是由于具有导电性的炭黑在聚合物中形成了导电隧道的缘故，而材料的介电常数随导电炭黑用量的增加而升高, 这是由于导电炭黑所具有的自由电子在电场的作用下发生取向的结果。
优选地，所述钛酸钡和炭黑的重量比为2-3:1。
优选地，本申请中所述钛酸钡为表面活化的钛酸钡，所述炭黑为高结构炭黑。
优选地，本申请中所述塑料助剂包括抗氧剂、热稳定剂、润滑剂；所述的抗氧剂是Ciba的IRGANOX B-215，其是受阻酚抗氧剂IRGANOX 1010 33%和有机亚磷酸酯IRGANOX 168 67%协效复合物；所述热稳定剂为环氧大豆油、稀土稳定剂、硬脂酸锌稳定剂、有机锡稳定剂中的一种或者任意几种的混合物；所述润滑剂为硬脂酸、硬脂酸钙、硬脂酸锌、聚乙烯蜡中的任意几种的混合物。
进一步地，本申请中还提供了上述10-25kV电压等级电应力控制热缩管的生产制造工艺，主要包括如下步骤，
1）按配比投入乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、聚乙烯、氯化聚乙烯及塑料助剂在搅拌机内高速搅拌，搅拌3-5分钟后再投入导电功能性填料，之后再次高速搅拌，待混料温度达到50-60℃时结束混料；
2）将均匀混好的物料投到捏炼机中145℃密炼25-35min，之后经单螺杆造粒机制成热缩母料；
3）热缩母料停放8h以上，之后再经捏炼机第二次造粒并挤出成型；
4）挤出半成品辐照剂量控制在13-17Mrad,热延伸测试值控制在70-90%；
5）辐照半成品经过扩张成型，制成成品。
    在上述制备工艺过程采用二次造粒，是为了保证材料混炼充分，复合材料的功能性填料分散均匀，这样在第二遍生产的热缩母料经挤出成型时，保证挤出管材表面光滑、断面无气孔且生产效率较高。
有益效果：通过本发明制成的电应力控制热缩管适合于10-25kV电压等级的电力电缆终端和中间连接处的电应力控制保护。其优点在于：具有氯化聚乙烯用量少，防潮性好，环保，介电常数、体积电阻率稳定等特点，其稳定的电气性能可以满足国内外客户在10-25kV电压等级的电力电缆终端和中间连接处的电应力控制保护的需求。
具体实施方式
   下面通过实施例来对本申请做进一步的解释说明。
实施例1
原料组成：乙烯-醋酸乙烯酯共聚物30重量份数；聚乙烯20重量份数；氯化聚乙烯20重量份数；钛酸钡40重量份数；炭黑20重量份数；塑料助剂18重量份数（包括Ciba的IRGANOX B-215，环氧大豆油，稀土稳定剂，硬脂酸，硬脂酸钙和硬脂酸锌）；
制备产品：采用两步法投料，即先将乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、聚乙烯、氯化聚乙烯以及塑料助剂在搅拌机内高速搅拌，搅拌5分钟后再投入钛酸钡和炭黑，然后高速搅拌待料温升到50℃结束混合，将均匀混好的物料投料到捏炼机中145℃密炼25min，之后经单螺杆造粒机制成热缩母料。第一遍生产的热缩母料要停放8h以上，之后再经捏炼机第二次造粒，如此反复两次造粒，保证材料混炼充分，复合材料的功能性填料分散均匀。第二遍生产的热缩母料经挤出成型、保证挤出管材表面光滑、断面无气孔且生产效率较高；挤出半成品辐照剂量控制在13Mrad,热延伸测试值控制在70-90%；辐照半成品经过扩张成型，最终制成本发明10-25kV电压等级电应力控制热缩管。
实施例2
原料组成：乙烯-醋酸乙烯酯共聚物40重量份数；聚乙烯30重量份数；氯化聚乙烯15重量份数；钛酸钡45重量份数；炭黑15重量份数；塑料助剂15重量份数（包括Ciba的IRGANOX B-215，环氧大豆油和有机锡稳定剂以及硬脂酸和硬脂酸钙）；
制备产品：采用两步法投料，即先将乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、聚乙烯、氯化聚乙烯以及塑料助剂在搅拌机内高速搅拌，搅拌4分钟后再投入钛酸钡和炭黑，然后高速搅拌待料温升到60℃结束混合，将均匀混好的物料投料到捏炼机中145℃密炼35min，之后经单螺杆造粒机制成热缩母料。第一遍生产的热缩母料要停放8h以上，之后再经捏炼机第二次造粒，如此反复两次造粒，保证材料混炼充分，复合材料的功能性填料分散均匀。第二遍生产的热缩母料经挤出成型、保证挤出管材表面光滑、断面无气孔且生产效率较高；挤出半成品辐照剂量控制在17Mrad,热延伸测试值控制在70-90%；辐照半成品经过扩张成型，最终制成本发明10-25kV电压等级电应力控制热缩管。
实施例3
原料组成：乙烯-醋酸乙烯酯共聚物50重量份数；聚乙烯20重量份数；氯化聚乙烯10重量份数；钛酸钡45重量份数；炭黑25重量份数；塑料助剂12重量份数（包括Ciba的IRGANOX B-215，环氧大豆油，硬脂酸、硬脂酸钙、硬脂酸锌和聚乙烯蜡）；
制备产品：采用两步法投料，即先将乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、聚乙烯、氯化聚乙烯以及塑料助剂在搅拌机内高速搅拌，搅拌3分钟后再投入钛酸钡和炭黑，然后高速搅拌待料温升到55℃结束混合，将均匀混好的物料投料到捏炼机中145℃密炼30min，之后经单螺杆造粒机制成热缩母料。第一遍生产的热缩母料要停放8h以上，之后再经捏炼机第二次造粒，如此反复两次造粒，保证材料混炼充分，复合材料的功能性填料分散均匀。第二遍生产的热缩母料经挤出成型、保证挤出管材表面光滑、断面无气孔且生产效率较高；挤出半成品辐照剂量控制在15Mrad,热延伸测试值控制在70-90%；辐照半成品经过扩张成型，最终制成本发明10-25kV电压等级电应力控制热缩管。
按上述实施例中的方法制备的10-25kV电压等级电应力控制热缩管，主要性能指标如下：力学：断裂强度：14MPa以上，断裂伸长率：350%以上；热老化后断裂强度（136℃、168h）：10 MPa以上，热老化后断裂伸长率（136℃、168h）：250%以上。热冲击：200±1℃、30min，不滴不流无裂口。低温柔性：-40±1℃、4h，360度缠绕无裂纹。吸水率（23℃、336h）：1%以下。介电常数20以上、体积电阻率1011Ω·cm以上，符合欧盟RoHS环保指令的要求。
   以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种10-25kV电压等级电应力控制热缩管，其特征在于，由如下重量份数的组分制成：乙烯-醋酸乙烯酯共聚物30-50份；聚乙烯20-40份；氯化聚乙烯10-20份；导电功能性填料60-80份；塑料助剂10-20份。
2.根据权利要求1所述的10-25kV电压等级电应力控制热缩管，其特征在于，所述乙烯-醋酸乙烯酯共聚物融熔指数MI：2-5g/min，VA：10-30%。
3.根据权利要求1所述的10-25kV电压等级电应力控制热缩管，其特征在于，所述聚乙烯为LDPE、LLDPE或HDPE 中的一种或者任意几种的共混物，所述聚乙烯的熔融指数1-7.0g/10min。
4.根据权利要求1所述的10-25kV电压等级电应力控制热缩管，其特征在于，所述氯化聚乙烯的氯含量：35%。
5.根据权利要求1所述的10-25kV电压等级电应力控制热缩管，其特征在于，所述导电功能性填料包括钛酸钡和炭黑，所述钛酸钡和炭黑的重量比为2-3:1。
6.根据权利要求5所述的10-25kV电压等级电应力控制热缩管，其特征在于，所述钛酸钡为表面活化的钛酸钡，所述炭黑为高结构炭黑。
7.根据权利要求1所述的10-25kV电压等级电应力控制热缩管，其特征在于，所述塑料助剂包括抗氧剂、热稳定剂、润滑剂；所述的抗氧剂是Ciba的IRGANOX B-215，其是受阻酚抗氧剂IRGANOX 1010 33%和有机亚磷酸酯IRGANOX 168 67%协效复合物；所述热稳定剂为环氧大豆油、稀土稳定剂、硬脂酸锌稳定剂、有机锡稳定剂中的一种或者任意几种的混合物；所述润滑剂为硬脂酸、硬脂酸钙、硬脂酸锌、聚乙烯蜡中的任意几种的混合物。
8.一种10-25kV电压等级电应力控制热缩管的生产制造工艺，其特征在于：包括如下步骤，
1）按配比投入乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、聚乙烯、氯化聚乙烯及塑料助剂在搅拌机内高速搅拌，搅拌3-5分钟后再投入导电功能性填料，之后再次高速搅拌，待混料温度达到50-60℃时结束混料；
2）将均匀混好的物料投到捏炼机中145℃密炼25-35min，之后经单螺杆造粒机制成热缩母料；
3）热缩母料停放8h以上，之后再经捏炼机第二次造粒并挤出成型；
4）挤出半成品辐照剂量控制在13-17Mrad,热延伸测试值控制在70-90%；
5）辐照半成品经过扩张成型，制成成品。
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