CN104882844B - 一种热缩复合应力管及其生产方法 - Google Patents

一种热缩复合应力管及其生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种热缩复合应力管，包括外层的热缩应力管和内层的冷缩应力管，热缩应力管和冷缩应力管复合在一起。热缩应力管的制备材料包括乙烯及其共聚物100份、改性剂10‑35份、抗氧剂0.3‑6份、补强剂5‑100份、界面相容剂3‑12份等。冷缩应力管的制备材料包括三元乙丙EPDM100份、氧化锌2‑10份、界面相容剂5‑15份等。本发明热缩复合应力管耐候性强、耐刺穿、可长期储存使用，且安装后有良好弹性与电缆界面紧密接合无缝隙，局放良好，长期使用与电缆共呼吸无间隙产生可长期安全运行的热缩复合应力管。

Description

一种热缩复合应力管及其生产方法
技术领域
本发明涉及复合型热缩应力控制管，尤其涉及一种中高压热缩复合应力控制管。
背景技术
电缆附件的主要作用包括电应力控制、绝缘恢复、密封防水。为了保证电缆在使用过程中安全运行，电缆附件中的电应力控制是最为重要的，特别是高电压等级的电缆附件。
目前高压电缆附件应力控制主要采用热缩材料的参数法和冷缩材料的几何法进行处理。
然而目前两种方式都各有优缺点：热缩参数应力控制法生产的应力管耐候性强、耐刺穿、可长期储存、价格较经济但安装后与电缆间易产生间隙，局放较大不能满足26/35kV以上电缆附件的要求，且长时间运行不可与电缆同呼吸致使放电、爬电的问题出现缩短产品使用寿命。而冷缩几何应力控制法生产的电缆附件弹性好，可与电缆共呼吸，局放良好，但产品耐候性相对热缩而言较差，导致使用寿命缩短、产品储存时间短、安装及使用过程中容易被刺穿，导致产品损坏。
发明内容
本发明的目的在于针对上述问题，提供一种耐候性强、耐刺穿、可长期储存使用，且安装后有良好弹性与电缆界面紧密接合无缝隙，局放良好，长期使用与电缆共呼吸无间隙产生可长期安全运行的热缩复合应力管。
为达成上述目的，本发明所提供热缩复合应力管，包括外层的热缩应力管和内层的冷缩应力管，所述热缩应力管和冷缩应力管复合在一起。
优选地，所述热缩应力管的制备材料包括：乙烯及其共聚物100份，改性剂10-35份，抗氧剂0.3-6份，补强剂5-100份，应力控制剂15-90份，润滑剂3-5份，交联助剂0.2-10份，界面相容剂3-12份。
优选地，所述乙烯及其共聚物选自以下材料中的一种或若干种：乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、乙烯-丙烯酸丁酯共聚物、聚乙烯、低密度聚乙烯。
优选地，所述改性剂为热塑性弹性体、马来酸酐共聚物改性的乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、马来酸酐共聚物改性的乙烯-丙烯酸酯共聚物中的一种或若干种；
优选地，所述抗氧剂为四[甲基-（3,5-二叔丁基—羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯与三（2,4-二叔丁基）亚磷酸苯酯复配而成。
优选地，所述润滑剂为硬脂酸、硬脂酸锌、聚乙烯、蜡中的一种或若干种。
优选地，所述应力控制剂选自二氧化钛、钛酸钡、金属铁粉、金属镍粉、导电炭黑中的一种或若干种。
优选地，所述界面相容剂是将乙丙橡胶EPR、甲基丙烯酸环氧甲酯GMA、乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA以及引发剂DCP按照比例100：（5-10）：（50-100）：（2-8）混合后进行熔融接枝反应得到。
优选地，所述界面相容剂在双螺杆挤出机中进行熔融接枝反应，双螺杆温度为120℃、120℃、130℃、130℃、130℃、130℃、130℃，挤出机螺杆转速为60r/min，喂料速度为20r/min，熔融接枝反应后冷却即得界面相容剂。
优选地，所述冷缩应力管的制备材料包括：三元乙丙EPDM100份，氧化锌2-10份，硬脂酸0.3-6份，防老剂0.4-8份，补强剂10-80份，应力控制剂20-80份，硫化剂0.2-15份，增塑剂20-50份，硫化助剂2-8份，促进剂0.8-5份，界面相容剂5-15份。
优选地，所述三元乙丙为乙烯单体含量为49％-70％、第三单体含量1.5％-12％、其余为乙烯含量。
优选地，所述三元乙丙为含油的三元乙丙材料。
优选地，所述补强剂选自炭黑SP5000、炭黑N550、炭黑N660、炭黑N774、炭黑N650中的一种或若干种。
优选地，所述应力控制剂选自二氧化钛、钛酸钡、金属铁粉、金属镍粉等中的一种或若干种。
优选地，所述硫化剂选自1,1-二叔丁过氧基-3,3,5-三甲氧基环已烷、二叔丁基过氧化物、叔丁基枯基过氧化物、过氧化二异丙苯、1,4（或1,3）-双（叔丁过氧基异丙基）苯、2,5-二甲基-2,5-二（叔丁过氧基）已烷中的一种或若干种。
优选地，所述增塑剂选自芳烃油、环烷烃、石蜡、液体石蜡油、液态聚丁烯中的一种或若干种。
优选地，所述硫化助剂选自三烯丙基氰尿酸酯、三烯丙基异氰尿酸酯、三甲基丙烯酸三羟甲基丙烷酯、N,N′-间亚苯基双马来酰亚胺、丁二酸二烯丙基酯、衣康酸二烯丙酯、二乙烯基甲苯、一缩二乙二醇双甲基丙烯酸酯中的一种或若干种。
本发明还提供一种热缩复合应力管的生产方法，包括如下步骤：
步骤一，将上述热缩应力管、冷缩应力管制备材料分别在密炼机中混炼，将混炼物料通过双螺杆挤出机造粒，分别得到热缩应力管颗粒料和冷缩应力管颗粒料；
步骤二，将热缩应力管颗粒料和冷缩应力管颗粒料通过橡塑共挤机组挤出得到复合应力管。
步骤三，对复合应力管进行辐照交联并进行扩张，即得到热缩复合应力管。
本发明热缩复合应力管的有益技术效果：
本发明热缩复合应力管耐候性强、耐刺穿、可长期储存使用，且安装后有良好弹性与电缆界面紧密接合无缝隙，局放良好，长期使用与电缆共呼吸无间隙产生可长期安全运行的热缩复合应力管。
说明书附图
图1是本发明热缩复合应力管的示意图。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、配方比例、所实现目的及效果，以下结合实施方式详予说明。
本发明热缩复合应力管包括外层的热缩应力管20和内层的冷缩应力管10，热缩应力管20和冷缩应力管10复合在一起。
优选地，所述热缩应力管20的制备材料包括：乙烯及其共聚物100份，改性剂10-35份，抗氧剂0.3-6份，补强剂5-100份，应力控制剂15-90份，润滑剂3-5份，交联助剂0.2-10份，界面相容剂3-12份。
优选地，所述乙烯及其共聚物选自以下材料中的一种或若干种：乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、乙烯-丙烯酸丁酯共聚物、聚乙烯、低密度聚乙烯。
优选地，所述改性剂为热塑性弹性体、马来酸酐共聚物改性的乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、马来酸酐共聚物改性的乙烯-丙烯酸酯共聚物中的一种或若干种；
优选地，所述抗氧剂为四[甲基-（3,5-二叔丁基—羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯与三（2,4-二叔丁基）亚磷酸苯酯复配而成。
优选地，所述润滑剂为硬脂酸、硬脂酸锌、聚乙烯、蜡中的一种或若干种。
优选地，所述应力控制剂选自二氧化钛、钛酸钡、金属铁粉、金属镍粉、导电炭黑中的一种或若干种。
优选地，所述界面相容剂是将乙丙橡胶EPR、甲基丙烯酸环氧甲酯GMA、乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA以及引发剂DCP按照比例100：（5-10）：（50-100）：（2-8）混合后进行熔融接枝反应得到。
优选地，所述界面相容剂在双螺杆挤出机中进行熔融接枝反应，双螺杆温度为120℃、120℃、130℃、130℃、130℃、130℃、130℃，挤出机螺杆转速为60r/min，喂料速度为20r/min，熔融接枝反应后冷却即得界面相容剂。
优选地，所述冷缩应力管10的制备材料包括：三元乙丙EPDM100份，氧化锌2-10份，硬脂酸0.3-6份，防老剂0.4-8份，补强剂10-80份，应力控制剂20-80份，硫化剂0.2-15份，增塑剂20-50份，硫化助剂2-8份，促进剂0.8-5份，界面相容剂5-15份。
优选地，所述三元乙丙为乙烯单体含量为49％-70％、第三单体含量1.5％-12％、其余为乙烯含量。
优选地，所述三元乙丙为含油的三元乙丙材料。
优选地，所述补强剂选自炭黑SP5000、炭黑N550、炭黑N660、炭黑N774、炭黑N650中的一种或若干种。
优选地，所述应力控制剂选自二氧化钛、钛酸钡、金属铁粉、金属镍粉等中的一种或若干种。
优选地，所述硫化剂选自1,1-二叔丁过氧基-3,3,5-三甲氧基环已烷、二叔丁基过氧化物、叔丁基枯基过氧化物、过氧化二异丙苯、1,4（或1,3）-双（叔丁过氧基异丙基）苯、2,5-二甲基-2,5-二（叔丁过氧基）已烷中的一种或若干种。
优选地，所述增塑剂选自芳烃油、环烷烃、石蜡、液体石蜡油、液态聚丁烯中的一种或若干种。
优选地，所述硫化助剂选自三烯丙基氰尿酸酯、三烯丙基异氰尿酸酯、三甲基丙烯酸三羟甲基丙烷酯、N,N′-间亚苯基双马来酰亚胺、丁二酸二烯丙基酯、衣康酸二烯丙酯、二乙烯基甲苯、一缩二乙二醇双甲基丙烯酸酯中的一种或若干种。
本发明热缩复合应力管的生产方法，包括如下步骤：
步骤一，将上述热缩应力管、冷缩应力管制备材料分别在密炼机中混炼，将混炼物料通过双螺杆挤出机造粒，分别得到热缩应力管颗粒料和冷缩应力管颗粒料；
步骤二，将热缩应力管颗粒料和冷缩应力管颗粒料通过橡塑共挤机组挤出得到复合应力管。
步骤三，对复合应力管进行辐照交联并进行扩张，即得到热缩复合应力管。
以下记载了本实施方式生产热缩复合应力管的几个具体实施例，除另有说明，所有份数均以重量计：
实施例1
将以下组份的热缩管制备材料、冷缩应力管制备材料按照上述热缩复合应力管的生产方法的生产热缩复合应力管。
热缩应力管制备材料：EVA100份，改性剂热塑性弹性体10份，抗氧剂1.5份，钛酸钡25份，导电炭黑15份，润滑剂硬脂酸3份，交联助剂三甲基丙烯酸三羟甲基丙烷酯0.8份，界面相容剂4份
冷缩应力管制备材料：三元乙丙EPDM100份，氧化锌2份，硬脂酸1.2份，抗氧剂：1.6份，炭黑SP5000补强剂35份，应力控制剂钛酸钡50份，硫化剂过氧化二异丙苯1份，增塑剂液体石蜡油28份、硫化助剂三甲基丙烯酸三羟甲基丙烷酯2.6份，界面相容剂5份。
实施例2
将以下组份的热缩管制备材料、冷缩应力管制备材料按照上述热缩复合应力管的生产方法的生产热缩复合应力管。
热缩应力管制备材料：乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA50份，低密度聚乙烯LDPE50份，改性剂热塑性弹性体18份，抗氧剂2.2份，钛酸钡30份，导电炭黑25份，润滑剂硬脂酸锌3.4份，交联助剂三甲基丙烯酸三羟甲基丙烷酯1.4份，界面相容剂6份
冷缩应力管制备材料：三元乙丙EPDM100份，氧化锌5份，硬脂酸1.1份，抗氧剂2.2份，炭黑N550补强剂40份，钛酸钡34份，导电炭黑38份，硫化剂1.2份，增塑剂石蜡34份，硫化助剂三甲基丙烯酸三羟甲基丙烷酯2.8份，界面相容剂7份。
实施例3
将以下组份的热缩管制备材料、冷缩应力管制备材料按照上述热缩复合应力管的生产方法的生产热缩复合应力管。
热缩应力管制备材料：乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA80份，低密度聚乙烯LDPE20份，改性剂热塑性弹性体25份，抗氧剂1.8份，钛酸钡10份，导电炭黑35份，二氧化钛30份，润滑剂硬脂酸锌3.8份，交联助剂二乙烯基甲苯1.6份，界面相容剂8份。
冷缩应力管制备材料：三元乙丙EPDM100份，氧化锌2份，硬脂酸1.2份，防老剂2.8份，太好N660补强剂60份，钛酸钡18份，导电炭黑45份，硫化剂叔丁基枯基过氧化物1.7份，增塑剂硬脂酸30份，硫化助剂N,N′-间亚苯基双马来酰亚胺2.2份，界面相容剂9份。
实施例4
将以下组份的热缩管制备材料、冷缩应力管制备材料按照上述热缩复合应力管的生产方法的生产热缩复合应力管。
热缩应力管制备材料：低密度聚乙烯LDPE70份，乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA30份，改性剂热塑性弹性体30份，抗氧剂2.2份，应力控制剂58份，润滑剂4份，交联助剂2份，界面相容剂10份。
冷缩应力管制备材料：三元乙丙EPDM100份，氧化锌5份，硬脂酸2.5份，防老剂2.8份，N550补强剂50份，钛酸钡18份，导电炭黑45份，硫化剂叔丁基枯基过氧化物2.5份，增塑剂石蜡油34份，硫化助剂N,N′-间亚苯基双马来酰亚胺3份，界面相容剂10份。
实施例5
将以下组份的热缩管制备材料、冷缩应力管制备材料按照上述热缩复合应力管的生产方法的生产热缩复合应力管。
热缩应力管制备材料：低密度聚乙烯LDPE40份，乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA60份，改性剂热塑性弹性体32份，抗氧剂2.6份，钛酸钡18份，导电炭黑52份，润滑剂聚乙烯蜡5份，交联助剂一缩二乙二醇双甲基丙烯酸酯2.5份，界面相容剂10份。
冷缩应力管制备材料：三元乙丙EPDM100份，氧化锌6份，硬脂酸2.6份，防老剂3.6份，补强剂60份，应力控制剂钛酸钡18份，应力控制剂导电炭黑45份，硫化剂叔丁基枯基过氧化物4份，增塑剂40份，硫化助剂丁二酸二烯丙基酯3.6份，界面相容剂12份。
实施例6
将以下组份的热缩管制备材料、冷缩应力管制备材料按照上述热缩复合应力管的生产方法的生产热缩复合应力管。
热缩应力管制备材料：低密度聚乙烯LDPE100份，改性剂热塑性弹性体35份，抗氧剂3.5份，应力控制剂钛酸钡18份，应力控制剂导电炭黑45份，润滑剂6份，交联助剂二乙烯基甲苯3.4份，界面相容剂12份。
冷缩应力管制备材料：三元乙丙EPDM100份，氧化锌6.5份，硬脂酸3份，防老剂3.8份，炭黑SP5000补强剂75份，应力控制剂钛酸钡18份，应力控制剂导电炭黑45份，硫化剂过氧化二异丙苯4份，增塑剂石蜡38份，硫化助剂丁二酸二烯丙基酯5份，界面相容剂14份。
对比例1
对比例1系在实施例1的基础上生产热缩复合应力管，对比例1与实施例1的区别在于：没有添加界面控制剂。
对比例2
对比例2系在实施例1的基础上生产热缩复合应力管，对比例2与实施例2的区别在于：没有添加界面控制剂。
表1为实施例1至实施例6以及对比例1、对比例2生产的热缩复合应力管的性能参数表1。
表1
测试项目 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 实施例6 对比例1 对比例2
体积电阻率（Ω·cm） 8.2*1010 8.7*1010 7.9*1010 7.6*1010 7.5*1010 7.6*1010 8.5*1010 7.4*1010
介电常数 19.2 19.4 19.1 18.9 19.1 18.9 18.5 18.8
局部放电1.73U0下，≤10pC 小于背景局放 小于背景局放 小于背景局放 小于背景局放 小于背景局放 小于背景局放 1500 pC 50 pC
交流耐压4.5U0，5min 无闪络、无击穿 无闪络、无击穿 无闪络、无击穿 无闪络、无击穿 无闪络、无击穿 无闪络、无击穿 无闪络、无击穿 无闪络、无击穿
表1中背景局放是设备本身自带的局部放电，本次测试的设备背景局放是0.5-0.7pC。
从表1可以看出，添加有界面相容剂的实施例1至实施例6与没有添加有界面相容剂的对比例1、对比例2生产的热缩复合应力管相比，其局部放电均小于设备背景局放，局放良好，长期使用与电缆共呼吸无间隙产生可长期安全运行。
综上所述，本发明热缩复合应力管耐候性强、耐刺穿、可长期储存使用，且安装后有良好弹性与电缆界面紧密接合无缝隙，局放良好，长期使用与电缆共呼吸无间隙产生可长期安全运行的热缩复合应力管。
本发明并不局限于上述具体实施方式，熟悉本技术领域的人员还可据此做出多种变化，但任何与本发明等同或相类似的变化都应涵盖在本发明权利要求的范围内。

Claims (13)

1.一种热缩复合应力管，其特征在于，包括外层的热缩应力管和内层的冷缩应力管，所述热缩应力管和冷缩应力管复合在一起；所述热缩应力管的制备材料包括：乙烯及其共聚物100份，改性剂10-35份，抗氧剂0.3-6份，补强剂5-100份，应力控制剂15-90份，润滑剂3-5份，交联助剂0.2-10份，界面相容剂3-12份, 所述应力控制剂选自二氧化钛、钛酸钡、金属铁粉、金属镍粉、导电炭黑中的一种或若干种, 所述界面相容剂是将乙丙橡胶EPR、甲基丙烯酸环氧甲酯GMA、乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA以及引发剂DCP按照比例100：（5-10）：（50-100）：（2-8）混合后进行熔融接枝反应得到，所述冷缩应力管的制备材料包括：三元乙丙EPDM100份，氧化锌2-10份，硬脂酸0.3-6份，防老剂0.4-8份，补强剂10-80份，应力控制剂20-80份，硫化剂0.2-15份，增塑剂20-50份，硫化助剂2-8份，促进剂0.8-5份，界面相容剂5-15份, 所述冷缩应力管的应力控制剂选自二氧化钛、钛酸钡、金属铁粉、金属镍粉中的一种或若干种。
2.如权利要求1所述的热缩复合应力管，其特征在于：所述乙烯及其共聚物选自以下材料中的一种或若干种：乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、乙烯-丙烯酸丁酯共聚物、聚乙烯、低密度聚乙烯。
3.如权利要求1所述的热缩复合应力管，其特征在于：所述改性剂为热塑性弹性体、马来酸酐共聚物改性的乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、马来酸酐共聚物改性的乙烯-丙烯酸酯共聚物中的一种或若干种。
4.如权利要求1所述的热缩复合应力管，其特征在于：所述抗氧剂为四[甲基-（3,5-二叔丁基—羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯与三（2,4-二叔丁基）亚磷酸苯酯复配而成。
5.如权利要求1所述的热缩复合应力管，其特征在于：所述润滑剂为硬脂酸、硬脂酸锌、聚乙烯、蜡中的一种或若干种。
6.如权利要求1所述的热缩复合应力管，其特征在于：所述界面相容剂在双螺杆挤出机中进行熔融接枝反应，双螺杆温度为120℃、120℃、130℃、130℃、130℃、130℃、130℃，挤出机螺杆转速为60r/min，喂料速度为20r/min，熔融接枝反应后冷却即得界面相容剂。
7.如权利要求1所述的热缩复合应力管，其特征在于：所述三元乙丙为乙烯单体含量为49％-70％、第三单体含量1.5％-12％、其余为乙烯含量。
8.如权利要求1所述的热缩复合应力管，其特征在于：所述三元乙丙为含油的三元乙丙材料。
9.如权利要求1所述的热缩复合应力管，其特征在于：所述补强剂选自炭黑SP5000、炭黑N550、炭黑N660、炭黑N774、炭黑N650中的一种或若干种。
10.如权利要求1所述的热缩复合应力管，其特征在于：所述硫化剂选自1,1-二叔丁过氧基-3,3,5-三甲氧基环已烷、二叔丁基过氧化物、叔丁基枯基过氧化物、过氧化二异丙苯、1,4（或1,3）-双（叔丁过氧基异丙基）苯、2,5-二甲基-2,5-二（叔丁过氧基）已烷中的一种或若干种。
11.如权利要求1所述的热缩复合应力管，其特征在于：所述增塑剂选自芳烃油、环烷烃、石蜡、液体石蜡油、液态聚丁烯中的一种或若干种。
12.如权利要求1所述的热缩复合应力管，其特征在于：所述硫化助剂选自三烯丙基氰尿酸酯、三烯丙基异氰尿酸酯、三甲基丙烯酸三羟甲基丙烷酯、N,N′-间亚苯基双马来酰亚胺、丁二酸二烯丙基酯、衣康酸二烯丙酯、二乙烯基甲苯、一缩二乙二醇双甲基丙烯酸酯中的一种或若干种。
13.一种热缩复合应力管的生产方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一，将权利要求1至12中的热缩应力管、冷缩应力管制备材料分别在密炼机中混炼，将混炼物料通过双螺杆挤出机造粒，分别得到热缩应力管颗粒料和冷缩应力管颗粒料；
步骤二，将热缩应力管颗粒料和冷缩应力管颗粒料通过橡塑共挤机组挤出得到复合应力管；
步骤三，对复合应力管进行辐照交联并进行扩张，即得到热缩复合应力管。
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