CN106905622A - 一种高压直流电缆材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高压直流电缆材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：三元乙丙橡胶80‑90份、硅橡胶5‑10份、环烷基油5‑15份、聚二甲硅氧烷2‑8份、增强填料15‑25份、氢氧化铝25‑35份、偶联剂0.5‑2份、硫化添加剂1‑2份、防鼠剂合成辣椒素2‑7份、钛白粉2‑4份、联苯菊酯1‑3份。本发明的高压直流电缆材料的机械强度大、电导率可控、抗紫外老化性能优、耐热、耐腐蚀，同时还具有防鼠咬、防蚁噬的功能。本发明的高压直流电缆材料成本较低、原料易得、且制备方法简单，具有良好的应用前景。

Description

一种高压直流电缆材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及电缆材料技术领域，具体涉及一种高压直流电缆材料及其制备方法。
背景技术
随着电力工业的发展，对电网的安全性和可靠性的要求越来越高，近几年，越来越多的电气厂家开始使用复合材料代替传统的电瓷来加工制造绝缘产品，复合绝缘材料经过十几年的发展，已建立起从模具加工到注射成型的一整套的产品开发工艺及生产制造流程，且相对较成熟。但对于复合材料本身的研究还仅限于对于单类的基础聚合物的研究，仅仅是利用基础聚合物本身的根本特性，所以在产品的实际使用中仍存在很多问题。
对于早期使用广泛的EPDM，其优点是分子量极大，故其机械强度极高，邵氏硬度大，抗撕裂；耐电蚀损、起痕能力强；但其存在的缺点是憎水性差，材料表面易成片附着积水和污秽，导致表面电阻率下降，降低绝缘性能；同时其耐老化性能相对较差，易受紫外线影响加速老化。
而目前使用较广的PDMSO，其先天具有极强的憎水性能及表面迁移性，即其表面不易形成大面积的水渍，避免了大面积的水渍形成导电通路致使绝缘强度降低的情况发生；其分子自身所具有的迁移性，使得即使表面粘附污秽，由于分子的迁移，会重新在污秽表面形成保护，恢复表面憎水性；同时由于聚二甲硅氧烷的主键为Si-O，地表的紫外线能量几乎无法破坏其主分子链，故其抗紫外线老化能力较强直流高压电缆附件中电场分布主要受电导率的影响，而电导率又受到直流场强和温度的双重影响，因此电场分布更为复杂，不适当的电导率容易使电缆绝缘层和应力锥处电场集中，导致电缆和应力锥在运行中被击穿，所以在直流电缆附件中电导率的控制尤为重要，如何将电导率控制在一个合理的范围对直流电缆附件的运行至关重要，特别是在产品开发设计期间需要用电导率的数据进行模拟分析计算。另外，对于用于电缆附件中的绝缘材料来说，不但要将电导率控制在一个合适的范围内，但还必须将其它电性能和机械性能等综合性能控制在一个合适的范围内。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种高压直流电缆材料，该高压直流电缆材料机械强度大、电导率可控、抗紫外老化性能优、耐热、耐腐蚀的同时还具有防鼠咬、防蚁噬的功能。本发明的高压直流电缆材料成本较低、原料易得、且制备方法简单，具有良好的应用前景。
本发明解决技术问题采用如下技术方案：
本发明提供了一种高压直流电缆材料，包括以下重量份的原料：
三元乙丙橡胶80-90份、硅橡胶5-10份、环烷基油5-15份、聚二甲硅氧烷2-8份、增强填料15-25份、氢氧化铝25-35份、偶联剂0.5-2份、硫化添加剂1-2份、防鼠剂合成辣椒素2-7份、钛白粉2-4份、联苯菊酯1-3份。
优选地，所述高压直流电缆材料包括以下重量份的原料：
三元乙丙橡胶85份、硅橡胶8份、环烷基油10份、聚二甲硅氧烷4份、增强填料20份、氢氧化铝30份、偶联剂1份、硫化添加剂1.5份、防鼠剂合成辣椒素4份、钛白粉3份、联苯菊酯2份。
优选地，所述增强填料为煅烧高岭土、凹凸棒石黏土中的一种或几种。
优选地，所述偶联剂为γ- 氨丙基三乙氧基硅烷。
优选地，所述硫化添加剂包括按照质量之比为3:1:2的硫化活性剂、硫化助剂、硫化剂；所述硫化活性剂为无机活性剂氧化锌；所述硫化助剂为噻唑类促进剂、秋兰姆类促进剂、三烯丙基异氰脲酸酯中的一种或几种；所述硫化剂为有机过氧化物。
本发明还提供了一种高压直流电缆材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，将三元乙丙橡胶、硅橡胶混合加入密炼机中，在温度为120-125℃下混炼1-3小时，再加入增强填料、环烷基油继续混炼30-60分钟，混炼结束后加入氢氧化铝、偶联剂、硫化添加剂、钛白粉，将密炼机温度升至135-140℃，混炼2-5小时得到混合物A；
步骤二，将步骤一制得的混合物A、防鼠剂合成辣椒素、联苯菊酯加入密炼机混炼，混炼温度为35-40℃，混炼时间20-30分钟，挤压混炼物通过100 目的筛网，注入模具，压紧成型即得发明的高压直流电缆材料。
优选地，所述步骤一为将三元乙丙橡胶、硅橡胶混合加入密炼机中，在温度为123℃下混炼2小时，再加入增强填料、环烷基油继续混炼45分钟，混炼结束后加入氢氧化铝、偶联剂、硫化添加剂、钛白粉，将密炼机温度升至138℃，混炼3小时得到混合物A。
优选地，所述步骤二中混炼温度为38℃、混炼时间25分钟。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
（1）本发明的高压直流电缆材料通过对三元乙丙橡胶与硅橡胶复合使用，可以控制绝缘材料的不同电导率，从而使电缆附件内部的电场强度得到更加合理的分布。
（2）本发明的高压直流电缆材料添加了钛白粉可以有效增强材料的抗紫外线防老化功能，使得发明的高压直流电缆材料的使用寿命得到了有效延长。
（3）本发明的高压直流电缆材料添加的聚二甲硅氧烷、增强填料、氢氧化铝、偶联剂、硫化添加剂，这些添加剂的使用使得本发明的材料耐油、耐候、阻燃，材料的机械强度增加，力学性能更好。
（4）本发明的高压直流电缆材料添加了防鼠剂合成辣椒素、联苯菊酯，使得材料具有防鼠咬，防蚁噬的功能，增加了材料的使用范围，增强了材料的防护功能。
（5）本发明的高压直流电缆材料成本较低、原料易得、且制备方法简单，具有良好的应用前景。
具体实施方式
下面结合具体实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1.
本实施例的高压直流电缆材料，包括以下重量份的原料：
三元乙丙橡胶80份、硅橡胶5份、环烷基油5份、聚二甲硅氧烷2份、增强填料15份、氢氧化铝25份、偶联剂0.5份、硫化添加剂1份、防鼠剂合成辣椒素2份、钛白粉2份、联苯菊酯1份。
本实施例中增强填料为煅烧高岭土。
本实施例中偶联剂为γ- 氨丙基三乙氧基硅烷。
本实施例中硫化添加剂包括按照质量之比为3:1:2的硫化活性剂、硫化助剂、硫化剂；所述硫化活性剂为无机活性剂氧化锌；硫化助剂为噻唑类促进剂；硫化剂为有机过氧化物。
本实施例的高压直流电缆材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，将三元乙丙橡胶、硅橡胶混合加入密炼机中，在温度为120℃下混炼1小时，再加入增强填料、环烷基油继续混炼30分钟，混炼结束后加入氢氧化铝、偶联剂、硫化添加剂、钛白粉，将密炼机温度升至135℃，混炼2小时得到混合物A；
步骤二，将步骤一制得的混合物A、防鼠剂合成辣椒素、联苯菊酯加入密炼机混炼，混炼温度为35℃，混炼时间20分钟，挤压混炼物通过100 目的筛网，注入模具，压紧成型即得发明的高压直流电缆材料。
实施例2.
本实施例的高压直流电缆材料，包括以下重量份的原料：
三元乙丙橡胶90份、硅橡胶10份、环烷基油15份、聚二甲硅氧烷8份、增强填料25份、氢氧化铝35份、偶联剂2份、硫化添加剂2份、防鼠剂合成辣椒素7份、钛白粉4份、联苯菊酯3份。
本实施例中增强填料为煅烧高岭土。
本实施例中偶联剂为γ- 氨丙基三乙氧基硅烷。
本实施例中硫化添加剂包括按照质量之比为3:1:2的硫化活性剂、硫化助剂、硫化剂；所述硫化活性剂为无机活性剂氧化锌；硫化助剂为秋兰姆类促进剂；硫化剂为有机过氧化物。
本实施例的高压直流电缆材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，将三元乙丙橡胶、硅橡胶混合加入密炼机中，在温度为125℃下混炼3小时，再加入增强填料、环烷基油继续混炼60分钟，混炼结束后加入氢氧化铝、偶联剂、硫化添加剂、钛白粉，将密炼机温度升至140℃，混炼5小时得到混合物A；
步骤二，将步骤一制得的混合物A、防鼠剂合成辣椒素、联苯菊酯加入密炼机混炼，混炼温度为40℃，混炼时间30分钟，挤压混炼物通过100 目的筛网，注入模具，压紧成型即得发明的高压直流电缆材料。
实施例3.
本实施例的高压直流电缆材料，包括以下重量份的原料：
三元乙丙橡胶85份、硅橡胶8份、环烷基油10份、聚二甲硅氧烷4份、增强填料20份、氢氧化铝30份、偶联剂1份、硫化添加剂1.5份、防鼠剂合成辣椒素4份、钛白粉3份、联苯菊酯2份。
本实施例中增强填料为凹凸棒石黏土。
本实施例中偶联剂为γ- 氨丙基三乙氧基硅烷。
本实施例中硫化添加剂包括按照质量之比为3:1:2的硫化活性剂、硫化助剂、硫化剂；所述硫化活性剂为无机活性剂氧化锌；硫化助剂为三烯丙基异氰脲酸酯；硫化剂为有机过氧化物。
本实施例的高压直流电缆材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，将三元乙丙橡胶、硅橡胶混合加入密炼机中，在温度为123℃下混炼2小时，再加入增强填料、环烷基油继续混炼45分钟，混炼结束后加入氢氧化铝、偶联剂、硫化添加剂、钛白粉，将密炼机温度升至138℃，混炼3小时得到混合物A；
步骤二，将步骤一制得的混合物A、防鼠剂合成辣椒素、联苯菊酯加入密炼机混炼，混炼温度为38℃，混炼时间25分钟，挤压混炼物通过100 目的筛网，注入模具，压紧成型即得发明的高压直流电缆材料。
本发明的高压直流电缆材料通过对三元乙丙橡胶与硅橡胶复合使用，可以控制绝缘材料的不同电导率，从而使电缆附件内部的电场强度得到更加合理的分布；添加了钛白粉可以有效增强材料的抗紫外线防老化功能，使得发明的高压直流电缆材料的使用寿命得到了有效延长；添加的聚二甲硅氧烷、增强填料、氢氧化铝、偶联剂、硫化添加剂，这些添加剂的使用使得本发明的材料耐油、耐候、阻燃，材料的机械强度增加，力学性能更好；添加了防鼠剂合成辣椒素、联苯菊酯，使得材料具有防鼠咬，防蚁噬的功能，增加了材料的使用范围，增强了材料的防护功能。本发明的高压直流电缆材料成本较低、原料易得、且制备方法简单，具有良好的应用前景。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (8)

1.一种高压直流电缆材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：
三元乙丙橡胶80-90份、硅橡胶5-10份、环烷基油5-15份、聚二甲硅氧烷2-8份、增强填料15-25份、氢氧化铝25-35份、偶联剂0.5-2份、硫化添加剂1-2份、防鼠剂合成辣椒素2-7份、钛白粉2-4份、联苯菊酯1-3份。
2.根据权利要求1所述的高压直流电缆材料，其特征在于，所述高压直流电缆材料包括以下重量份的原料：
三元乙丙橡胶85份、硅橡胶8份、环烷基油10份、聚二甲硅氧烷4份、增强填料20份、氢氧化铝30份、偶联剂1份、硫化添加剂1.5份、防鼠剂合成辣椒素4份、钛白粉3份、联苯菊酯2份。
3.根据权利要求1或2所述的高压直流电缆材料，其特征在于，所述增强填料为煅烧高岭土、凹凸棒石黏土中的一种或几种。
4.根据权利要求1或2所述的高压直流电缆材料，其特征在于，所述偶联剂为γ- 氨丙基三乙氧基硅烷。
5.根据权利要求1或2所述的高压直流电缆材料，其特征在于，所述硫化添加剂包括按照质量之比为3:1:2的硫化活性剂、硫化助剂、硫化剂；所述硫化活性剂为无机活性剂氧化锌；所述硫化助剂为噻唑类促进剂、秋兰姆类促进剂 、三烯丙基异氰脲酸酯中的一种或几种；所述硫化剂为有机过氧化物。
6.根据权利要求1或2所述的高压直流电缆材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，将三元乙丙橡胶、硅橡胶混合加入密炼机中，在温度为120-125℃下混炼1-3小时，再加入增强填料、环烷基油继续混炼30-60分钟，混炼结束后加入氢氧化铝、偶联剂、硫化添加剂、钛白粉，将密炼机温度升至135-140℃，混炼2-5小时得到混合物A；
步骤二，将步骤一制得的混合物A、防鼠剂合成辣椒素、联苯菊酯加入密炼机混炼，混炼温度为35-40℃，混炼时间20-30分钟，挤压混炼物通过100 目的筛网，注入模具，压紧成型即得发明的高压直流电缆材料。
7.根据权利要求6所述的高压直流电缆材料的制备方法，其特征在于，所述步骤一为将三元乙丙橡胶、硅橡胶混合加入密炼机中，在温度为123℃下混炼2小时，再加入增强填料、环烷基油继续混炼45分钟，混炼结束后加入氢氧化铝、偶联剂、硫化添加剂、钛白粉，将密炼机温度升至138℃，混炼3小时得到混合物A。
8.根据权利要求6所述的高压直流电缆材料的制备方法，其特征在于，所述步骤二中混炼温度为38℃、混炼时间25分钟。
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