CN104910495A - 一种高压直流电缆料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种高压直流电缆材料及其制备方法。该电缆材料包括按质量份计的以下组分：90～100份低密度聚乙烯、0.5～3.5份改性纳米氧化镁、0.1～0.5份液体石蜡、0.001～0.08份抗氧剂300和0.001～2.5份苯偶酰类化合物。本发明提供的方法采用滚筒球磨法制备改性纳米氧化镁，再将原料预混，最后造粒制得高压直流电缆料。本方案制备的电缆材料在40kV/mm下具有优异的抑制空间电荷积聚特性，高击穿场强，可满足100kV高压直流电缆输电要求。

Description

一种高压直流电缆料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种电力电缆材料及其制备方法，具体涉及一种高压直流电缆料及其制备方法。
背景技术
随着电力资源的日益紧缺，传统的交流输电方式由于高损耗、高成本等缺点而有被低损耗、低成本的塑料高压直流输电方式所取代的趋势。本发明人对目前塑料高压直流电缆进行了大量的研究发现投入市场的100kV及以上的高压直流电缆料有些性能需要改进。
例如电缆绝缘层在运行中有大量的空间电荷注入、积聚，这种情况到一定程度会发生电击穿，最终酿成输电事故。因此，需要提供一种抑制塑料电缆绝缘层在运行中空间电荷的注入、积聚成为制备高端塑料直流电缆的技术方案。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高压直流电缆料及其制备方法来解决现有塑料高压直流输电空间电荷注入积聚的问题。
本发明的目的是用以下技术方案实现的；
一种高压直流电缆料，包括按质量份计的以下组分：
所述的高压直流电缆料的第一优选方案，包括按质量份计的以下组分：
所述的高压直流电缆料的第二优选方案，所述低密度聚乙烯的密度为0.922～0.934g/cm3。
所述的高压直流电缆料的第三优选方案，所述改性纳米氧化镁是硅烷偶联剂包覆纳米氧化镁的壳核结构。
所述的高压直流电缆料的第四优选方案，所述硅烷偶联剂包括极性和非极性硅烷偶联剂。
所述的高压直流电缆料的第五优选方案，所述纳米氧化镁粒径为30～100nm。
所述的高压直流电缆料的第六优选方案，所述液体石蜡的粘度为40～60mm2/s。
所述的高压直流电缆料的第七优选方案，所述苯偶酰类化合物包括苯甲酰胺及其衍生物。
所述的高压直流电缆料的制备方法，包括如下步骤：
1)改性纳米氧化镁的制备：将氧化镁与偶联剂按质量比20：3混合后，滚筒球磨1～2h；
2)预混：于60～75℃下，将改性纳米氧化镁加入低密度聚乙烯与液体石蜡混合物中，混匀后再加入抗氧剂300和苯偶酰类化合物混合；
3)造粒：混合料于温度为200～300℃的挤出机中，以300～400r/min的出料速度制得电缆料。
与最接近的现有技术相比，本发明提供的技术方案具有以下优异效果：
(1)本发明提供的技术方制备的改性电缆料，具有优异的抑制空间电荷积聚特性，在40kV/mm的直流电场下没有空间电荷积聚；
(2)具有高击穿强度，可以满足100kV用高压直流电缆输电要求；
(3)成本低，工艺方案可以工业化生产，有利于商业化推广；
(4)可以有效抑制电缆运行产生的电树枝，延长电缆寿命。
附图说明
图1：实施例1的改性纳米氧化镁在混合料中的分布。
图2：低密度聚乙烯在40kV/mm下的空间电荷特征。
图3：实施例1制备的电缆料在40kV/mm下的空间电荷特征。
具体实施方式
实施例1
(1)电缆料配方
(2)制备工艺为
1)改性纳米氧化镁的制备：将粒径为30nm氧化镁与偶联剂KH550按质量比20：3混合，在滚筒球磨机上球磨1h，备用；
2)预混：将低密度聚乙烯与液体石蜡在高速搅拌机中混合均匀，料温升至60℃，然后加入步骤1)中的改性纳米氧化镁，保持料温直至混合均匀，最后加入抗氧剂300和联苯甲酰再次混合均匀；
3)造粒：混合料于温度为200℃的挤出机中，以300r/min的出料速度制得电缆料。
实施例2
(1)电缆料配方如下：
(2)制备工艺为：
1)改性纳米氧化镁的制备：将粒径为50nm氧化镁与偶联剂KH580按质量比20：3混合，在滚筒球磨机上球磨1.5h，备用；
2)预混：将低密度聚乙烯与液体石蜡在高速搅拌机中混合均匀，料温升至65℃后加入步骤1)中制备的改性纳米氧化镁，保持料温直至混合均匀，最后加入抗氧剂300和2，2-甲基-苯甲酰再次混合均匀；
3)挤出造粒：混合料于温度为220℃的挤出机中，以350r/min的出料速度制得电缆料。
实施例3
(1)电缆料配方
(2)制备工艺
1)改性纳米氧化镁的制备：将粒径为80nm氧化镁与偶联剂KH560按质量比20：3混合，在滚筒球磨机上球磨2h，备用；
2)预混：将低密度聚乙烯与液体石蜡在高速搅拌机中混合均匀，料温升至70℃，然后加入步骤1)制备的改性纳米氧化镁，保持料温直至混合均匀，最后加入抗氧剂300和2，2-乙基-苯甲酰再次混合均匀；
3)挤出造粒：混合料于温度为250℃的挤出机中，以400r/min的出料速度制得电缆料。
实施例4
(1)电缆料配方
(2)制备工艺
1)纳米氧化镁的改性：将粒径为100nm氧化镁与偶联剂KH151按质量比20：3混合，在滚筒球磨机上球磨1h，备用；
2)预混：将低密度聚乙烯与液体石蜡在高速搅拌机中混合均匀，料温升至75℃，然后加入步骤1)制备的纳米氧化镁，保持料温直至混合均匀，最后加入抗氧剂300和2，2-丁基-苯甲酰再次混合均匀；
3)挤出造粒：混合料于温度为270℃的挤出机中，以350r/min的出料速度制得电缆料。
实施例5
(1)电缆料配方
(2)制备工艺
1)纳米氧化镁的改性：将粒径为100nm氧化镁与偶联剂KH151按质量比20：3混合，在滚筒球磨机上球磨1h，备用；
2)预混：将低密度聚乙烯与液体石蜡在高速搅拌机中混合均匀，料温升至75℃，然后加入步骤1)制备的纳米氧化镁，保持料温直至混合均匀，最后加入抗氧剂300和2，2-丁基-苯甲酰再次混合均匀；
3)挤出造粒：混合料于温度为300℃的挤出机中，以400r/min的出料速度制得电缆料。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，所属领域的普通技术人员应当理解，参照上述实施例可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换均在申请待批的权利要求保护范围之内。

Claims (9)

1.一种高压直流电缆料，其特征在于，包括按质量份计的以下组分：
。
2.根据权利要求1所述的高压直流电缆料，其特征在于，包括按质量份计的以下组分：
。
3.根据权利要求1所述的高压直流电缆料，其特征在于所述低密度聚乙烯的密度为0.922～0.934g/cm3。
4.根据权利要求1所述的高压直流电缆料，其特征在于所述改性纳米氧化镁是硅烷偶联剂包覆纳米氧化镁的壳核结构。
5.根据权利要求4所述的高压直流电缆料，其特征在于所述硅烷偶联剂包括极性和非极性硅烷偶联剂。
6.根据权利要求4所述的高压直流电缆料，其特征在于所述纳米氧化镁粒径为30～100nm。
7.根据权利要求1所述的高压直流电缆料，其特征在于所述液体石蜡的粘度为40～60mm2/s。
8.根据权利要求1所述的高压直流电缆料，其特征在于所述苯偶酰类化合物包括苯甲酰胺及其衍生物。
9.一种权利要求1所述的高压直流电缆料的制备方法，包括如下步骤：
1)改性纳米氧化镁的制备：将氧化镁与偶联剂按质量比20：3混合后，滚筒球磨1～2h；
2)预混：于60～75℃下，将改性纳米氧化镁加入低密度聚乙烯与液体石蜡混合物中，混匀后再加入抗氧剂300和苯偶酰类化合物混合；
3)造粒：混合料于温度为200～300℃的挤出机中，以300～400r/min的出料速度制得电缆料。
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