CN105038248A - 一种高介电常数防水密封胶泥及其工艺方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高介电常数防水密封胶泥及其工艺方法，密封胶泥包含：聚硅氧烷100份，白炭黑15～40份，硅微粉11～35份，阻燃填料28～50份，高介电常数粉料10～50份，导电填料15～65份，结构化控制剂2～10份，分散剂1.2～6份，内脱模剂0.5～3份。本发明密封胶泥不经过硫化工艺，具有优异的流动性、柔韧性、可塑性、阻燃性、介电常数高，能够在冷缩终端附件及冷缩中间接头的永久径向压力下，自由流动，填充电缆绝缘端口的缝隙，以达到良好的防水密封效果，同时能够对冷缩终端附件及冷缩中间接头的应力控制层形成良好的补充，有效解决电应力集中及局部放电的问题，为电力的安全可靠性传输提供长期的保障。

Description

一种高介电常数防水密封胶泥及其工艺方法

技术领域

本发明涉及化工材料领域，尤其涉及的是一种高介电常数防水密封胶泥及其工艺方法。

背景技术

现有技术中，电缆终端和中间接头是输变电电缆线路中的重要部件。电缆接头之间的连接质量直接影响输变电电缆线路的可靠性，进而影响整个输变电线路的安全性以及运行稳定性。影响因素主要集中为两点：第一，电应力集中；第二，防水密封效果。

电应力集中：高压电力电缆在运行过程中，线芯有高压和强电流通过，从而导致电缆的外半导电或者铜屏蔽层产生较强的感应电场，而电缆过长时，外半导层或者铜屏蔽层会感应过电流，此时我们就需要在合适的位置加装中间接头，保护屏蔽层不被过电流或者过电压击穿。用中间接头对电缆连接及修复时需要剥掉半导屏蔽层，这会使得原来沿电缆径向平衡的电场发生畸变，产生对电缆主绝缘不利的切向电场，而因为半导屏蔽层接地，电势为零，所以半导断口处的场强是最为集中的，也是最容易被击穿的地方，因此需要采取措施解决这个部位的电场应力集中问题；电缆终端头的线芯暴露出来，没有被屏蔽层包裹，也会产生沿电缆径向及轴向的强大电场，所以也需要控制电缆终端的半导断口应力集中问题。

防水密封效果：电力电缆在长期运行过程中，进水这一现象越来越成为影响电缆长期安全运行的潜在安全隐患，电缆一旦进水，在电场的作用下，会发生水树老化现象，最后导致电缆被击穿，所以电缆连接及修复用中间接头和电缆终端用冷缩附件对电缆的防水密封效果非常重要，将影响到电力的正常运行，特别在雨雪天气将直接影响电力传输的安全可靠性。

目前的解决方案有两种：

应力锥结构设计。在冷缩电缆附件及冷缩中间接头的端内部设计一层应力控制层，该应力层使用半导电材料，通过应力锥结构设计，应力锥的结构连接半导层和主绝缘，将半导屏蔽层的切断处做了一个延伸，同时其喇叭口的形状设计，会改善绝缘层的电场分布，解决电场应力集中问题，减少了对电缆主绝缘的伤害，保证电缆的正常持久运行。应力锥结构在中间接头和终端的半导断口位置都有应用，能在一定程度上解决电应力集中的问题。

密封胶泥设计。在冷缩电缆附件及冷缩中间接头端部内置一层密封胶泥，密封胶泥会在冷缩管的径向压力下，自由流动，填充电缆绝缘端口的缝隙，以达到良好的防水密封效果，能有效解决电缆连接及修复用中间接头和电缆终端用冷缩附件对电缆的防水密封效果。

第一种，应力锥结构设计，能够在一定程度上解决电应力集中，但是效果不是最理想的办法，原因是：应力控制层的材料是半导电硅橡胶，经过高温硫化后，与外部的绝缘层形成良好的应力锥结构，但因为材料表面质硬，无法与不规则、有缝隙的电缆接头表面形成完美的贴合，电缆附件与电缆本体接触的界面产生气隙的可能性将会增加，随之就是局放增大，最后发生闪络或者击穿，打断电路的正常运行，同时防水密封效果不好，很容易渗水。

第二种，密封胶泥设计，能有效解决电缆连接及修复用中间接头和电缆终端用冷缩附件对电缆的防水密封效果，但只能在低压电缆上应用，因为中高压电缆的外半导电或者铜屏蔽层产生较强的感应电场，导致应力集中，产生局部电击穿。

因此，现有技术存在缺陷，迫切需要探索一种既能有效控制电应力集中，又能防水密封的胶泥以解决实际问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种具有高介电常数、防水密封性能好，为电力的安全可靠性传输提供保障的高介电常数防水密封胶泥。

本发明的技术方案如下：一种高介电常数防水密封胶泥，其包含原料组分和份量如下：聚硅氧烷：100份，白炭黑：15～40份，硅微粉：11～35份，阻燃填料：28～50份，高介电常数粉料：10～50份，导电填料：15～65份，结构化控制剂：2～10份，分散剂：1.2～6份，内脱模剂：0.5～3份。

应用于上述技术方案，所述的高介电常数防水密封胶泥中，聚硅氧烷为聚二甲基硅氧烷，或甲基乙烯基聚硅氧烷，或甲基苯基聚硅氧烷中的一种或任意几种。

应用于各个上述技术方案，所述的高介电常数防水密封胶泥中，选用两种不同聚合度的聚硅氧烷配合使用，其中，第一种聚合度为7500～9000，第二种聚合度为4500～6000，且按照高聚合度：低聚合度＝9:1～9:4的配比使用，

应用于各个上述技术方案，所述的高介电常数防水密封胶泥中，选用的白炭黑是经过八甲基环四硅氧烷表面改性处理后的疏水气相白炭黑，或者疏水沉淀白炭黑；并且，选用的硅微粉为超细硅微粉，其粒径为2～3微米。

应用于各个上述技术方案，所述的高介电常数防水密封胶泥中，阻燃填料选用表面改性纳米氢氧化铝、表面改性纳米氢氧化镁和氮系阻燃剂组合使用，并且，表面改性纳米氢氧化铝、表面改性纳米氢氧化镁和氮系阻燃剂按照3:1:1的配比使用。

应用于各个上述技术方案，所述的高介电常数防水密封胶泥中，高介电常数粉料选用经表面改性后的钛酸锶钡，或者钛酸钡、钛酸铜钙、锆钛酸钙钡、锆钛酸铅中的一种或几种配合使用，其中，选用的高介电常数粉料的粒径为0.01～20微米。

应用于各个上述技术方案，所述的高介电常数防水密封胶泥中，导电填料选用乙炔炭黑和金属氧化物二氧化钛，其中，乙炔炭黑和金属氧化物二氧化钛按照2:1～4:1配比使用；并且，结构化控制剂选择羟基硅油和二苯基硅二醇，羟基硅油和二苯基硅二醇按照1:1～3:1的配比使用，其中，羟基硅油的粘度(25℃)：25～35mm2/s。

应用于各个上述技术方案，所述的高介电常数防水密封胶泥中，分散剂选用甲基三甲氧基硅烷，或者选用甲基三乙氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、六甲基二硅氮烷中的一种或任意几种配合使用；并且，内脱模剂选用硬脂酸和硬脂酸锌，硬脂酸和硬脂酸锌按照1:1的比例配合使用。

应用于各个上述技术方案，一种制备权以上任一所述高介电常数防水密封胶泥的工艺方法，包括如下步骤：A：配料及混炼：按照权1中的原料组分和份量进行配料，配料完成后，按照配方比例将聚硅氧烷、白炭黑、硅微粉、阻燃填料，高介电常数粉料、导电填料、结构化控制剂、分散剂、内脱模剂添加到捏合机中进行混炼，在捏合机中混炼成团，并在高温真空中捏合2小时，其中，捏合的真空度为-0.08～-0.1MPa，温度为：150～160℃；B：冷却：混炼结束后，待成团料降温至室温25℃，形成胶泥；C：开炼：将胶泥在二辊开炼机上开炼、出片；D：成型：可根据产品的具体需要，选择挤出工艺或四辊机成型。

应用于各个上述技术方案，所述的工艺方法中，步骤D之后，还执行步骤E：通过配套电缆终端附件、电缆中间接头或其它产品，根据需求进行再加工。

采用上述方案，本发明通过形成的高介电常数防水密封胶泥，不经过硫化工艺，具有优异的流动性、柔韧性、可塑性、阻燃性、介电常数高，能够在冷缩终端附件及冷缩中间接头的径向压力下，自由流动，填充电缆绝缘端口的缝隙，以达到良好的防水密封效果，同时能够对冷缩终端附件及冷缩中间接头的应力控制层形成良好的补充，有效解决电应力集中及局部放电的问题，为电力的安全可靠性传输提供长期的保障。

具体实施方式

以下对本发明进行详细说明。

实施例1

本实施例提供了一种高介电常数防水密封胶泥，该密封胶泥具有高介电常数和防水性能，其经常作为一种辅助材料使用，多与中高压冷缩电缆附件及冷缩电缆中间接头搭配使用，以达到分散电缆局部电场，解决局部电应力集中，同时优化冷缩电缆附件或冷缩中间接头对电缆接头的防水密封效果，为电力的安全可靠性传输提供长期的保障。

本实施例高介电常数防水密封胶泥包含原料组分和份量如下：聚硅氧烷：100份，白炭黑：15～40份，硅微粉：11～35份，阻燃填料：28～50份，高介电常数粉料：10～50份，导电填料：15～65份，结构化控制剂：2～10份，分散剂：1.2～6份，内脱模剂：0.5～3份。

其中，所使用的聚硅氧烷优先选用聚二甲基硅氧烷，在实际使用时，可以选用两种不同聚合度的聚二甲基硅氧烷配合使用，其中，选择聚二甲基硅氧烷的第一种聚合度为7500～9000，选择聚二甲基硅氧烷的第二种聚合度为4500～6000，两种聚合度的聚二甲基硅氧烷按照高聚合度：低聚合度＝9:1～9:4的配比使用。

其中，聚二甲基硅氧烷的结构式为：

或者，聚硅氧烷也可以选用聚二甲基硅氧烷、甲基乙烯基聚硅氧烷、甲基苯基聚硅氧烷的一种或任意几种搭配使用，在选用时，同样选用两种不同聚合度的聚硅氧烷配合使用，选择的聚硅氧烷的第一种聚合度也为7500～9000，选择的聚硅氧烷的第二种聚合度为4500～6000，两种聚合度的聚硅氧烷按照高聚合度：低聚合度＝9:1～9:4的配比使用。

并且，选用的白炭黑是经过八甲基环四硅氧烷表面改性处理后的疏水气相白炭黑，或者，也可以选用疏水沉淀白炭黑；并且，在选用硅微粉时，所选用的硅微粉为超细硅微粉，超细硅微粉的粒径为2～3微米，使用效果更佳。

阻燃填料选用表面改性纳米氢氧化铝、表面改性纳米氢氧化镁和氮系阻燃剂组合使用，并且，表面改性纳米氢氧化铝、表面改性纳米氢氧化镁和氮系阻燃剂按照3:1:1的配比使用。

高介电常数粉料选用经表面改性后的钛酸锶钡，或者钛酸钡、钛酸铜钙、锆钛酸钙钡、锆钛酸铅中的一种或几种配合使用，其中，选用的高介电常数粉料的粒径为0.01～20微米。

导电填料优先选用乙炔炭黑和金属氧化物二氧化钛，其中，乙炔炭黑和金属氧化物二氧化钛按照2:1～4:1配比使用；另外，导电填料也可以选择碳纤维、石墨、氧化锌配合使用。

结构化控制剂选择羟基硅油和二苯基硅二醇，羟基硅油和二苯基硅二醇按照1:1～3:1的配比使用，其中，羟基硅油的粘度(25℃)：25～35mm2/s，即选用的羟基硅油在25度时的粘度为25～35mm2/s。另外，也可以选用硅氮烷和二元醇搭配使用，搭配的按照实际需要确定。

分散剂选用甲基三甲氧基硅烷，或者选用甲基三乙氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、六甲基二硅氮烷中一种或任意几种配合使用；并且，内脱模剂选用硬脂酸和硬脂酸锌，硬脂酸和硬脂酸锌按照1:1的比例配合使用，另外也可以选择硬脂酸钙、硬脂酸镁。

实施例2

本实施例还通过了一种制备实施例1所述高介电常数防水密封胶泥的工艺方法，

该方法包括的步骤有：首先步骤A：配料及混炼，其中，配料的原料组分和份量按照实施例1的配方进行配料，配料时所选择的具体原料组分和份量也可以根据实施例1中选择的具体物质进行。

配料完成后，按照配方比例将所选择的聚硅氧烷、白炭黑、硅微粉、阻燃填料，高介电常数粉料、导电填料、结构化控制剂、分散剂、内脱模剂添加到捏合机中进行混炼，将所有物料进行混合，并在捏合机中混炼成团，并在高温真空中捏合2小时，其中，捏合的真空度为-0.08～-0.1MPa，温度为：150～160℃。

混炼成团后，执行步骤B：对混炼成团的物料进行冷却，在混炼结束后，待成团料降温至室温25℃，形成胶泥；形成胶泥后，再执行步骤C：对胶泥进行开炼：即将胶泥在二辊开炼机上开炼、出片，形成密封胶泥片；最后通过步骤D成型：可根据产品的具体需要，选择挤出工艺或四辊机成型。

并且，在步骤D之后，还执行步骤E：即通过配套电缆终端附件、电缆中间接头或其它产品，根据需求进行再加工。比如，可以将1～5mm厚，20～100mm宽的密封胶泥片预制到冷缩电缆终端附件、冷缩电缆中间接头内端部，也可以与橡胶胶带(丁基胶带或乙丙胶带)配合使用。

通过实施例1和实施例2形成的密封胶泥产品可广泛应用于电力电缆终端及中间连接与修复的应力控制与防水密封，可以与冷缩电缆附件、冷缩中间接头或乙丙胶带配套使用，为长期稳定安全的电力供应提供保障，该产品可为电力产业升级提供材料保障，可直接带来的有益效果有：

①防水密封等级达到IEC最高等级IP68。能够在各种环境下为电力电缆接头与终端提供持久可靠的防水密封效果；

②介电常数25～35，体积电阻率10⁸～10¹²Ω·cm。能够对电缆终端及中间接头的绝缘端部形成良好的保护，有效分散强电场，避免电应力集中。

③相容性好，可预制到冷缩电缆附件及冷缩电缆中间接头(硅橡胶或三元乙丙橡胶)内两端，该材料可为冷缩套管整体产业升级提供支持；

④优异的流动性、柔韧性与可塑性，能在冷缩电缆附件及冷缩电缆中间接头及胶带的径向压力下自动往电缆流动并填满每一个缝隙，特别适合不规则的异形电力电缆接头的防水密封；

⑤耐候性能良好，可在极寒、极热、高原、湿地正常使用30年；

⑥可耐温-60～150℃，并具有良好的阻燃性能，预防电力电缆电击穿引起的严重安全事故；

⑦易于拆卸，方便检修。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高介电常数防水密封胶泥，其特征在于，其包含原料组分和份量如下：

2.根据权利要求1所述的高介电常数防水密封胶泥，其特征在于：聚硅氧烷为聚二甲基硅氧烷，或甲基乙烯基聚硅氧烷，或甲基苯基聚硅氧烷中的一种或任意几种。

3.根据权利要求2所述的高介电常数防水密封胶泥，其特征在于：选用两种不同聚合度的聚硅氧烷配合使用，其中，第一种聚合度为7500～9000，第二种聚合度为4500～6000，且按照高聚合度：低聚合度＝9:1～9:5的配比使用。

4.根据权利要求1所述的高介电常数防水密封胶泥，其特征在于：选用的白炭黑是经过八甲基环四硅氧烷表面改性处理后的疏水气相白炭黑，或者疏水沉淀白炭黑；并且，选用的硅微粉为超细硅微粉，其粒径为2～3微米。

5.根据权利要求1所述的高介电常数防水密封胶泥，其特征在于：阻燃填料选用表面改性纳米氢氧化铝、表面改性纳米氢氧化镁和氮系阻燃剂组合使用，并且，表面改性纳米氢氧化铝、表面改性纳米氢氧化镁和氮系阻燃剂按照3:1:1的配比使用。

6.根据权利要求1所述的高介电常数防水密封胶泥，其特征在于：高介电常数粉料选用经表面改性后的钛酸锶钡，或者钛酸钡、钛酸铜钙、锆钛酸钙钡、锆钛酸铅中的一种或几种配合使用，其中，选用的高介电常数粉料的粒径为0.01～20微米。

7.根据权利要求1所述的高介电常数防水密封胶泥，其特征在于：导电填料选用乙炔炭黑和金属氧化物二氧化钛，其中，乙炔炭黑和金属氧化物二氧化钛按照2:1～4:1配比使用；并且，结构化控制剂选择羟基硅油和二苯基硅二醇，羟基硅油和二苯基硅二醇按照1:1～3:1的配比使用，其中，羟基硅油的粘度(25℃)：25～35mm2/s。

8.根据权利要求1所述的高介电常数防水密封胶泥，其特征在于：分散剂选用甲基三甲氧基硅烷，或者选用甲基三乙氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、六甲基二硅氮烷中的一种或任意几种配合使用；并且，内脱模剂选用硬脂酸和硬脂酸锌，硬脂酸和硬脂酸锌按照1:1的比例配合使用。

9.一种制备权利要求1-8任一所述高介电常数防水密封胶泥的工艺方法，其特征在于：包括如下步骤：

A：配料及混炼：按照权1中的原料组分和份量进行配料，配料完成后，按照配方比例将聚硅氧烷、白炭黑、硅微粉、阻燃填料，高介电常数粉料、导电填料、结构化控制剂、分散剂、内脱模剂添加到捏合机中进行混炼，在捏合机中混炼成团，并在高温真空中捏合2小时，其中，捏合的真空度为-0.08～-0.1MPa，温度为：150～160℃；

B：冷却：混炼结束后，待成团料降温至室温25℃，形成胶泥；

C：开炼：将胶泥在二辊开炼机上开炼、出片；

D：成型：可根据产品的具体需要，选择挤出工艺或四辊机成型。

10.根据权利要求9所述的工艺方法，其特征在于：步骤D之后，还执行步骤E：通过配套电缆终端附件、电缆中间接头或其它产品，根据需求进行再加工。