CN107892768B - 一种高压直流电缆用物理交联型绝缘材料及制备方法 - Google Patents
一种高压直流电缆用物理交联型绝缘材料及制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107892768B CN107892768B CN201711442332.5A CN201711442332A CN107892768B CN 107892768 B CN107892768 B CN 107892768B CN 201711442332 A CN201711442332 A CN 201711442332A CN 107892768 B CN107892768 B CN 107892768B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- temperature
- parts
- polyethylene
- polyvinyl alcohol
- insulating material
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L23/00—Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers
- C08L23/02—Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
- C08L23/04—Homopolymers or copolymers of ethene
- C08L23/06—Polyethene
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
- D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
- D01F1/00—General methods for the manufacture of artificial filaments or the like
- D01F1/02—Addition of substances to the spinning solution or to the melt
- D01F1/10—Other agents for modifying properties
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
- D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
- D01F6/00—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof
- D01F6/02—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from homopolymers obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
- D01F6/14—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from homopolymers obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds from polymers of unsaturated alcohols, e.g. polyvinyl alcohol, or of their acetals or ketals
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
- D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
- D01F6/00—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof
- D01F6/44—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from mixtures of polymers obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds as major constituent with other polymers or low-molecular-weight compounds
- D01F6/46—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from mixtures of polymers obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds as major constituent with other polymers or low-molecular-weight compounds of polyolefins
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
- H01B3/00—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties
- H01B3/18—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances
- H01B3/30—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes
- H01B3/44—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes vinyl resins; acrylic resins
- H01B3/441—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes vinyl resins; acrylic resins from alkenes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L2203/00—Applications
- C08L2203/20—Applications use in electrical or conductive gadgets
- C08L2203/202—Applications use in electrical or conductive gadgets use in electrical wires or wirecoating
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L2205/00—Polymer mixtures characterised by other features
- C08L2205/03—Polymer mixtures characterised by other features containing three or more polymers in a blend
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L2205/00—Polymer mixtures characterised by other features
- C08L2205/14—Polymer mixtures characterised by other features containing polymeric additives characterised by shape
- C08L2205/16—Fibres; Fibrils
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Textile Engineering (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Abstract
本发明涉及电缆绝缘材料领域，公开了一种高压直流电缆用物理交联型绝缘材料及制备方法。该绝缘材料的原料重量百分比如下：聚乙烯纤维30~45%，聚乙烯醇纤维15~50%，纳米纤维素晶体20~40%。包括以下制备过程：（1）将钠基蒙脱土悬浮液与甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵混合，与过氧化二苯甲酰、聚乙烯、硅油加入到乙醇中，混合均匀后熔融、挤出及水浴牵伸制得聚乙烯纤维；（2）将聚乙烯醇溶解后配成的纺丝液静置、挤出、凝固、拉伸、拉伸及热处理制得聚乙烯醇纤维；（3）将制得的聚乙烯纤维、聚乙烯醇纤维与纳米纤维素晶体进行加热及加压预混，即可制得高压直流电缆用物理交联型绝缘材料。本发明制备的交联绝缘材料具有比普通绝缘材料更高的结构稳定性，机械性能、电气绝缘性能、耐热、耐酸碱和耐腐蚀性均极好，同时工艺过程简单，能耗低，成本较低，同时便于回收再利用，环境性极佳。
Description
技术领域
本发明涉及电缆绝缘材料领域，提供了一种高压直流电缆用物理交联型绝缘材料及制备方法。
背景技术
随着国内外对新能源的重视和推广及远距离大功率电能传输的需要，高压直流输电因线路成本低、损耗小、没有无功功率、连接方便、容易控制和调节等优点，在长距离输电中已被广泛采用。作为高压直流输电重要组成部分的绝缘电缆的研发也逐渐提上了日程。近年来，国内外高压直流电缆的发展十分迅速，其研发和投运量逐渐增长。
聚乙烯以其优良的介电性能、物理机械性能和易加工处理等优点得到广泛应用，但因聚乙烯的抗热变形能力比较弱、工作温度比较低，一般会采用交联技术来弥补其结构上的缺陷、并提高性能。交联聚乙烯绝缘是利用化学方法或物理方法，使聚乙烯分子由线型分子结构变为三维网状结构，由热塑性材料变成热固性材料，工作温度从70℃提高到90℃，不仅保持了聚乙烯良好的电气绝缘性能，还增强了聚乙烯的耐热性，同时使得聚乙烯在高温下的机械特性有了极大的提高。因此，交联聚乙烯结构简单、介电性能好、物理化学结构稳定的优点，使其作为电缆中的绝缘材料得到广泛的应用。
现阶段交联聚乙烯常用的交联方法有三种：过氧化物交联、硅氧烷交联和辐照交联。过氧化物交联采用加入过氧化合物交联剂的聚乙烯绝缘材料，通过三层共挤完成导体屏蔽层、绝缘层、绝缘屏蔽层的挤出后，连续均匀地通过充满高温、高压氮气的密封交联管完成交联过程；硅氧烷交联是采用加入硅烷交联剂的聚乙烯绝缘材料，通过1+2的挤出方式完成异体屏蔽层、绝缘层、绝缘屏蔽层的挤出后，将已冷却装盘的绝缘线芯浸入85-95℃热水中进行水解交联；辐照交联是采用经过改性的聚乙烯绝缘料，通过1+2的挤出方式完成异体屏蔽层、绝缘层、绝缘屏蔽层的挤出后，将冷却后的绝缘线芯，均匀通过高能电子加速器的辐照扫描窗口完成交联过程。目前国内外不断加大对用于高压直流输电的交联型电缆的研究和应用，并取得了一定成效。
中国发明专利申请号201410216314.5公开了由韩宝忠等人发明的了一种可交联聚乙烯绝缘材料，此发明是要解决现有普通交联聚乙烯在直流电场作用下存在的易产生空间电荷累积和电导特性差的技术问题，一种高压直流电缆用可交联聚乙烯绝缘材料按重量份数由100份的低密度聚乙烯、1.5～2.2份的交联剂、0.2～0.5份的抗氧剂和0.5～1.2份的纳米碳材料制成。
中国发明专利申请号201710103511.X公开了由张城城等人发明的了一种交联聚乙烯绝缘材料及其制备方法。此发明的目的是解决现有交联聚乙烯绝缘材料击穿电压低、易发生老化的问题，提出一种具有良好击穿特性和抗老化的交联聚乙烯绝缘材料。此发明按照配比取低密度聚乙烯、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、纳米石墨、聚丙烯、交联剂DCP、抗氧剂300、抗氧剂1010、抗氧剂DLTP、抗氧剂1024、氟橡胶母料，经过混合、共融、交联反应、干燥制得交联聚乙烯绝缘材料。
由上可知，现有的用于高压直流输电的交联聚乙烯绝缘材料因交联过程使得聚乙烯从热塑性材料转变成了热固性材料，因此在电缆寿命到期后无法直接回收再利用，不具备绿色环保的特性，将不可避免地产生大量的废弃交联聚乙烯电缆绝缘材料从而产生环保问题，同时一般采用的化学交联方法工艺复杂，成本高，副产物影响电缆应用且污染环境，鉴于此，本发明提出了一种创新性的高压直流电缆用物理交联型绝缘材料及制备方法，可有效解决上述技术问题。
发明内容
由于目前应用较广的交联聚乙烯材料无法回收利用，同时传统的化学交联方法工艺复杂，难以控制，能耗高，成本较高，并且存在副产物会对电缆的正常使用造成影响的问题，环保性能差。
为解决上述问题，本发明采用以下技术方案：
一种高压直流电缆用物理交联型绝缘材料得制备方法，所述物理交联型绝缘材料的制备过程分为三个阶段：（1）聚乙烯纤维的纺丝；（2）聚乙烯醇纤维的纺丝；（3）复合绝缘材料的制备。
一种高压直流电缆用物理交联型绝缘材料的制备方法，具体过程为：
将质量分数为4~6%的钠基蒙脱土悬浮液与质量分数为8~12%的甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵溶液混合，加热并强烈搅拌，冷却至室温后进行抽滤、洗涤、干燥，再与过氧化二苯甲酰、聚乙烯、硅油加入到乙醇中，高速混合均匀后进行熔融挤出及水浴牵伸，制得聚乙烯纤维；
将聚乙烯醇在高温下进行溶解，配成质量浓度为13~16%的纺丝液，加入纺丝釜中，静置脱泡，再经喷丝孔挤出、凝固浴凝固、导丝盘拉伸、湿热拉伸、干热拉伸及热处理，制得聚乙烯醇纤维；
将制得的聚乙烯纤维、聚乙烯醇纤维与纳米纤维素晶体在气流混合机中进行加热及加压预混，使长纤维相互缠绕，利用分子内和分子间的氢键结合实现物理交联，即可制得高压直流电缆用物理交联型绝缘材料。
优选的，所述聚乙烯纤维的制备过程中，各原料总的质量份数以100份计，其中：钠基蒙脱土2~4份、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵1~2份、过氧化二苯甲酰0.5~1份、聚乙烯84~91份、硅油0.5~1份、乙醇5~8份；
优选的，所述钠基蒙脱土悬浮液与甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵溶液的混合过程中，加热温度为55~65℃，搅拌速度为180~220r/min，加热及搅拌时间为15~18h；所述熔融挤出过程采用单螺杆挤出机，螺杆直径为20~30mm，转速为2~3r/min，分为四段加热，温度分别为155~165℃、220~240℃、260~280℃、250~260℃；所述水浴牵伸过程采用三辊牵引机，牵引速度为70~90r/min，水浴温度为70~90℃，拉伸倍数为13~16倍，停留时间为40~60s；
优选的，所述聚乙烯纤维的直径为150~250μm；
优选的，所述聚乙烯醇溶解时的温度为96~98℃，时间为6~8h；所述静置脱泡的温度为93~95℃，时间为4~6h；所述凝固浴的温度为42~48℃，停留时间13~16s；所述热处理的温度为200~240℃；
优选的，所述导丝盘拉伸的温度为室温，介质为空气，拉伸倍数为2.2~2.6倍；所述湿热拉伸的温度为90~95℃，介质为饱和硫酸钠水溶液，拉伸倍数为1.4~1.8倍；所述干热拉伸的温度为200~240℃，拉伸倍数为1.5~2倍；
优选的，所述聚乙烯醇纤维的直径为60~100μm；
优选的，所述复合绝缘材料中，各组分总的质量份数以100份计，其中：聚乙烯纤维30~45份、聚乙烯醇纤维15~50份、纳米纤维素晶体20~40份；
优选的，所述气流混合机采用梨刀式气流混合机、螺带式混合机、V型气流混合机、双螺旋锥形气流混合机或脉冲式气流混合机中的一种；
优选的，所述气流混合过程中，加热温度为130~150℃，加压压力为0.2~0.4MPa。
由上述方法制备得到的一种高压直流电缆用物理交联型绝缘材料。
本发明提供了一种高压直流电缆用物理交联型绝缘材料及制备方法，与现有技术相比，其突出的特点和优异的效果在于：
1、本发明提出了采用物理交联方法制备高压直流电缆用交联型绝缘材料的方法。
2、本发明制备的交联绝缘材料的物理化学结构稳定，提高了机械性能和电气绝缘性能，有着较好的耐热、耐酸碱和耐腐蚀性，实用前景广阔。
3、本发明通过利用交联材料分子内和分子间的氢键结合，达到物理交联的效果，避免了化学交联能耗高、副产物影响电缆正常运行的缺陷，同时便于回收再利用，环境性极佳。
4、本发明的制备工艺过程简单，易于控制，成本较低，可规模化推广生产。
具体实施方式
以下通过具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述方法思想的情况下,根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更,均应包含在本发明的范围内。
实施例1
（1）聚乙烯纤维的纺丝的具体过程为：
将质量分数为5%的钠基蒙脱土悬浮液与质量分数为10%的甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵溶液混合，加热并强烈搅拌，冷却至室温后进行抽滤、洗涤、干燥，再与过氧化二苯甲酰、聚乙烯、硅油加入到乙醇中，高速混合均匀后进行熔融挤出及水浴牵伸，制得聚乙烯纤维：
聚乙烯纤维的制备过程中，各原料总的质量份数以100份计，其中：钠基蒙脱土3份、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵1份、过氧化二苯甲酰1份、聚乙烯89份、硅油1份、乙醇6份；
钠基蒙脱土悬浮液与甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵溶液的混合过程中，加热温度为60℃，搅拌速度为200r/min，加热及搅拌时间为16h；熔融挤出过程采用单螺杆挤出机，螺杆直径为25mm，转速为2r/min，分为四段加热，温度分别为155℃、220℃、260℃、250℃；水浴牵伸过程采用三辊牵引机，牵引速度为80r/min，水浴温度为80℃，拉伸倍数为14倍，停留时间为50s；
（2）聚乙烯醇纤维的纺丝的具体过程为：
将聚乙烯醇在高温下进行溶解，配成质量浓度为15%的纺丝液，加入纺丝釜中，静置脱泡，再经喷丝孔挤出、凝固浴凝固、导丝盘拉伸、湿热拉伸、干热拉伸及热处理，制得聚乙烯醇纤维；聚乙烯醇溶解时的温度为97℃，时间为7h；静置脱泡的温度为94℃，时间为5h；凝固浴的温度为45℃，停留时间14s；热处理的温度为220℃；导丝盘拉伸的温度为室温，介质为空气，拉伸倍数为2.3倍；湿热拉伸的温度为92℃，介质为饱和硫酸钠水溶液，拉伸倍数为1.6倍；干热拉伸的温度为220℃，拉伸倍数为1.8倍；
（3）复合绝缘材料的制备的具体过程为：
将制得的聚乙烯纤维、聚乙烯醇纤维与纳米纤维素晶体在气流混合机中进行加热及加压预混，即可制得高压直流电缆用物理交联型绝缘材料；
复合绝缘材料中，各组分总的质量份数以100份计，其中：聚乙烯纤维38份、聚乙烯醇纤维37份、纳米纤维素晶体25份；
气流混合机采用梨刀式气流混合机；气流混合过程中，加热温度为140℃，加压压力为0.3MPa；
实施例1制得的交联型绝缘材料，其交联形式、生产成本及环保性如表1所示。
实施例2
（1）聚乙烯纤维的纺丝的具体过程为：
将质量分数为6%的钠基蒙脱土悬浮液与质量分数为12%的甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵溶液混合，加热并强烈搅拌，冷却至室温后进行抽滤、洗涤、干燥，再与过氧化二苯甲酰、聚乙烯、硅油加入到乙醇中，高速混合均匀后进行熔融挤出及水浴牵伸，制得聚乙烯纤维秸秆纤维的解束分散：
聚乙烯纤维的制备过程中，各原料总的质量份数以100份计，其中：钠基蒙脱土2份、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵1份、过氧化二苯甲酰0.5份、聚乙烯90份、硅油0.5份、乙醇6份；
钠基蒙脱土悬浮液与甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵溶液的混合过程中，加热温度65℃，搅拌速度为180r/min，加热及搅拌时间为18h；熔融挤出过程采用单螺杆挤出机，螺杆直径为30mm，转速为2r/min，分为四段加热，温度分别为165℃、240℃、280℃、260℃；水浴牵伸过程采用三辊牵引机，牵引速度为90r/min，水浴温度为70℃，拉伸倍数为16倍，停留时间为40s；
（2）聚乙烯醇纤维的纺丝的具体过程为：
将聚乙烯醇在高温下进行溶解，配成质量浓度为13%的纺丝液，加入纺丝釜中，静置脱泡，再经喷丝孔挤出、凝固浴凝固、导丝盘拉伸、湿热拉伸、干热拉伸及热处理，制得聚乙烯醇纤维；聚乙烯醇溶解时的温度为96℃，时间为8h；静置脱泡的温度为93℃，时间为6h；凝固浴的温度为42℃，停留时间16s；热处理的温度为200℃；导丝盘拉伸的温度为室温，介质为空气，拉伸倍数为2.6倍；湿热拉伸的温度为90℃，介质为饱和硫酸钠水溶液，拉伸倍数为1.4倍；干热拉伸的温度为200℃，拉伸倍数为1.5倍；
（3）复合绝缘材料的制备的具体过程为：
将制得的聚乙烯纤维、聚乙烯醇纤维与纳米纤维素晶体在气流混合机中进行加热及加压预混，即可制得高压直流电缆用物理交联型绝缘材料。
复合绝缘材料中，各组分总的质量份数以100份计，其中：聚乙烯纤维30份、聚乙烯醇纤维50份、纳米纤维素晶体20份；
气流混合机采用梨刀式气流混合机；气流混合过程中，加热温度为150℃，加压压力为0.2MPa；
实施例2制得的交联型绝缘材料，其交联形式、生产成本及环保性如表1所示。
实施例3
（1）聚乙烯纤维的纺丝的具体过程为：
将质量分数为4%的钠基蒙脱土悬浮液与质量分数为12%的甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵溶液混合，加热并强烈搅拌，冷却至室温后进行抽滤、洗涤、干燥，再与过氧化二苯甲酰、聚乙烯、硅油加入到乙醇中，高速混合均匀后进行熔融挤出及水浴牵伸，制得聚乙烯纤维秸秆纤维的解束分散：
聚乙烯纤维的制备过程中，各原料总的质量份数以100份计，其中：钠基蒙脱土4份、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵2份、过氧化二苯甲酰1份、聚乙烯85份、硅油1份、乙醇7份；
钠基蒙脱土悬浮液与甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵溶液的混合过程中，加热温度为65℃，搅拌速度为180r/min，加热及搅拌时间为18h；熔融挤出过程采用单螺杆挤出机，螺杆直径为30mm，转速为2r/min，分为四段加热，温度分别为160℃、230℃、270℃、255℃；水浴牵伸过程采用三辊牵引机，牵引速度为90r/min，水浴温度为90℃，拉伸倍数为16倍，停留时间为60s；
（2）聚乙烯醇纤维的纺丝的具体过程为：
将聚乙烯醇在高温下进行溶解，配成质量浓度为16%的纺丝液，加入纺丝釜中，静置脱泡，再经喷丝孔挤出、凝固浴凝固、导丝盘拉伸、湿热拉伸、干热拉伸及热处理，制得聚乙烯醇纤维；聚乙烯醇溶解时的温度为98℃，时间为6h；静置脱泡的温度为95℃，时间为4h；凝固浴的温度为48℃，停留时间13s；热处理的温度为240℃；导丝盘拉伸的温度为室温，介质为空气，拉伸倍数为2.6倍；湿热拉伸的温度为95℃，介质为饱和硫酸钠水溶液，拉伸倍数为1.8倍；干热拉伸的温度为240℃，拉伸倍数为2倍；
（3）复合绝缘材料的制备的具体过程为：
将制得的聚乙烯纤维、聚乙烯醇纤维与纳米纤维素晶体在气流混合机中进行加热及加压预混，即可制得高压直流电缆用物理交联型绝缘材料；
复合绝缘材料中，各组分总的质量份数以100份计，其中：聚乙烯纤维45份、聚乙烯醇纤维15份、纳米纤维素晶体40份；
气流混合机采用V型气流混合机；气流混合过程中，加热温度为150℃，加压压力为0.4MPa；
实施例3制得的交联型绝缘材料，其交联形式、生产成本及环保性如表1所示。
实施例4
（1）聚乙烯纤维的纺丝的具体过程为：
将质量分数为4%的钠基蒙脱土悬浮液与质量分数为12%的甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵溶液混合，加热并强烈搅拌，冷却至室温后进行抽滤、洗涤、干燥，再与过氧化二苯甲酰、聚乙烯、硅油加入到乙醇中，高速混合均匀后进行熔融挤出及水浴牵伸，制得聚乙烯纤维秸秆纤维的解束分散：
聚乙烯纤维的制备过程中，各原料总的质量份数以100份计，其中：钠基蒙脱土4份、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵1份、过氧化二苯甲酰1份、聚乙烯87份、硅油1份、乙醇6份；
钠基蒙脱土悬浮液与甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵溶液的混合过程中，加热温度为56℃，搅拌速度为210r/min，加热及搅拌时间为16h；熔融挤出过程采用单螺杆挤出机，螺杆直径为24mm，转速为2.5r/min，分为四段加热，温度分别为156℃、221℃、262℃、2510℃；水浴牵伸过程采用三辊牵引机，牵引速度为75r/min，水浴温度为75℃，拉伸倍数为14倍，停留时间为45s；
（2）聚乙烯醇纤维的纺丝的具体过程为：
将聚乙烯醇在高温下进行溶解，配成质量浓度为14%的纺丝液，加入纺丝釜中，静置脱泡，再经喷丝孔挤出、凝固浴凝固、导丝盘拉伸、湿热拉伸、干热拉伸及热处理，制得聚乙烯醇纤维；聚乙烯醇溶解时的温度为96℃，时间为6h；静置脱泡的温度为94℃，时间为4.5h；凝固浴的温度为44℃，停留时间14s；热处理的温度为210℃；导丝盘拉伸的温度为室温，介质为空气，拉伸倍数为2.3倍；湿热拉伸的温度为91℃，介质为饱和硫酸钠水溶液，拉伸倍数为1.5倍；干热拉伸的温度为210℃，拉伸倍数为1.6倍；
（3）复合绝缘材料的制备的具体过程为：
将制得的聚乙烯纤维、聚乙烯醇纤维与纳米纤维素晶体在气流混合机中进行加热及加压预混，即可制得高压直流电缆用物理交联型绝缘材料；
复合绝缘材料中，各组分总的质量份数以100份计，其中：聚乙烯纤维37份、聚乙烯醇纤维35份、纳米纤维素晶体28份；
气流混合机采用双螺旋锥形气流混合机；气流混合过程中，加热温度为135℃，加压压力为0.2MPa；
实施例4制得的交联型绝缘材料，其交联形式、生产成本及环保性如表1所示。
实施例5
（1）聚乙烯纤维的纺丝的具体过程为：
将质量分数为6%的钠基蒙脱土悬浮液与质量分数为9%的甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵溶液混合，加热并强烈搅拌，冷却至室温后进行抽滤、洗涤、干燥，再与过氧化二苯甲酰、聚乙烯、硅油加入到乙醇中，高速混合均匀后进行熔融挤出及水浴牵伸，制得聚乙烯纤维秸秆纤维的解束分散：
聚乙烯纤维的制备过程中，各原料总的质量份数以100份计，其中：钠基蒙脱土4份、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵2份、过氧化二苯甲酰1份、聚乙烯85份、硅油1份、乙醇7份；
钠基蒙脱土悬浮液与甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵溶液的混合过程中，加热温度为65℃，搅拌速度为210r/min，加热及搅拌时间为17h；熔融挤出过程采用单螺杆挤出机，螺杆直径为28mm，转速为2r/min，分为四段加热，温度分别为165℃、240℃、80℃、260℃；水浴牵伸过程采用三辊牵引机，牵引速度为90r/min，水浴温度为85℃，拉伸倍数为15倍，停留时间为55s；
（2）聚乙烯醇纤维的纺丝的具体过程为：
将聚乙烯醇在高温下进行溶解，配成质量浓度为14%的纺丝液，加入纺丝釜中，静置脱泡，再经喷丝孔挤出、凝固浴凝固、导丝盘拉伸、湿热拉伸、干热拉伸及热处理，制得聚乙烯醇纤维；聚乙烯醇溶解时的温度为98℃，时间为8h；静置脱泡的温度为95℃，时间为4h；凝固浴的温度为46℃，停留时间16s；热处理的温度为230℃；导丝盘拉伸的温度为室温，介质为空气，拉伸倍数为2.4倍；湿热拉伸的温度为94℃，介质为饱和硫酸钠水溶液，拉伸倍数为1.5倍；干热拉伸的温度为230℃，拉伸倍数为2倍；
（3）复合绝缘材料的制备的具体过程为：
将制得的聚乙烯纤维、聚乙烯醇纤维与纳米纤维素晶体在气流混合机中进行加热及加压预混，即可制得高压直流电缆用物理交联型绝缘材料；
复合绝缘材料中，各组分总的质量份数以100份计，其中：聚乙烯纤维42份、聚乙烯醇纤维26份、纳米纤维素晶体32份；
气流混合机采用脉冲式气流混合机中的一种；气流混合过程中，加热温度为145℃，加压压力为0.2MPa；
实施例5制得的交联型绝缘材料，其交联形式、生产成本及环保性如表1所示。
实施例6
（1）聚乙烯纤维的纺丝的具体过程为：
将质量分数为5%的钠基蒙脱土悬浮液与质量分数为9%的甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵溶液混合，加热并强烈搅拌，冷却至室温后进行抽滤、洗涤、干燥，再与过氧化二苯甲酰、聚乙烯、硅油加入到乙醇中，高速混合均匀后进行熔融挤出及水浴牵伸，制得聚乙烯纤维秸秆纤维的解束分散：
聚乙烯纤维的制备过程中，各原料总的质量份数以100份计，其中：钠基蒙脱土3份、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵2份、过氧化二苯甲酰0.5份、聚乙烯87份、硅油0.5份、乙醇7份；
钠基蒙脱土悬浮液与甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵溶液的混合过程中，加热温度为62℃，搅拌速度为190r/min，加热及搅拌时间为17h；熔融挤出过程采用单螺杆挤出机，螺杆直径为26mm，转速为2r/min，分为四段加热，温度分别为158℃、2240℃、265℃、255℃；水浴牵伸过程采用三辊牵引机，牵引速度为78r/min，水浴温度为80℃，拉伸倍数为15倍，停留时间为48s；
（2）聚乙烯醇纤维的纺丝的具体过程为：
将聚乙烯醇在高温下进行溶解，配成质量浓度为15%的纺丝液，加入纺丝釜中，静置脱泡，再经喷丝孔挤出、凝固浴凝固、导丝盘拉伸、湿热拉伸、干热拉伸及热处理，制得聚乙烯醇纤维；聚乙烯醇溶解时的温度为97℃，时间为7h；静置脱泡的温度为94℃，时间为4h；凝固浴的温度为46℃，停留时间15s；热处理的温度为220℃；导丝盘拉伸的温度为室温，介质为空气，拉伸倍数为2.3倍；湿热拉伸的温度为93℃，介质为饱和硫酸钠水溶液，拉伸倍数为1.7倍；干热拉伸的温度为210℃，拉伸倍数为1.8倍；
（3）复合绝缘材料的制备的具体过程为：
将制得的聚乙烯纤维、聚乙烯醇纤维与纳米纤维素晶体在气流混合机中进行加热及加压预混，即可制得高压直流电缆用物理交联型绝缘材料；
复合绝缘材料中，各组分总的质量份数以100份计，其中：聚乙烯纤维39份、聚乙烯醇纤维32份、纳米纤维素晶体29份；
气流混合机采用梨刀式气流混合机；气流混合过程中，加热温度为140℃，加压压力为0.3MPa；
实施例6制得的交联型绝缘材料，其交联形式、生产成本及环保性如表1所示。
对比例1
将聚乙烯、聚乙烯醇与纳米纤维素晶体在气流混合机中进行加热及加压预混，即可制得高压直流电缆用物理交联型绝缘材料；
复合绝缘材料中，各组分总的质量份数以100份计，其中：聚乙烯39份、聚乙烯醇32份、纳米纤维素晶体29份；
气流混合机采用梨刀式气流混合机；气流混合过程中，加热温度为140℃，加压压力为0.3MPa；
制得的交联型绝缘材料，其交联形式、生产成本及环保性如表1所示；
表1：
Claims (5)
1.一种高压直流电缆用物理交联型绝缘材料的制备方法，具体过程为：
将质量分数为4～6%的钠基蒙脱土悬浮液与质量分数为8～12%的甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵溶液混合，加热并强烈搅拌，冷却至室温后进行抽滤、洗涤、干燥，再与过氧化二苯甲酰、聚乙烯、硅油加入到乙醇中，高速混合均匀后进行熔融挤出及水浴牵伸，制得聚乙烯纤维；所述聚乙烯纤维的制备过程中，各原料总的质量份数以100份计，其中：钠基蒙脱土2～4份、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵1～2份、过氧化二苯甲酰0 .5～1份、聚乙烯84～91份、硅油0.5～1份、乙醇5～8份；所述聚乙烯纤维的直径为150～250μm；
将聚乙烯醇在高温下进行溶解，配成质量浓度为13～16%的纺丝液，加入纺丝釜中，静置脱泡，再经喷丝孔挤出、凝固浴凝固、导丝盘拉伸、湿热拉伸、干热拉伸及热处理，制得聚乙烯醇纤维；所述聚乙烯醇纤维的直径为60～100μm；
将制得的聚乙烯纤维、聚乙烯醇纤维与纳米纤维素晶体在气流混合机中进行加热及加压预混，使长纤维相互缠绕，利用分子内和分子间的氢键结合实现物理交联，即可制得高压直流电缆用物理交联型绝缘材料；所述绝缘材料中，各组分总的质量份数以100份计，其中：聚乙烯纤维30～45份、聚乙烯醇纤维15～50份、纳米纤维素晶体20～40份；所述气流混合机采用梨刀式气流混合机、螺带式混合机、V型气流混合机、双螺旋锥形气流混合机或脉冲式气流混合机中的一种；所述气流混合过程中，加热温度为130～150℃，加压压力为0.2～0.4MPa。
2.根据权利要求1所述一种高压直流电缆用物理交联型绝缘材料的制备方法，其特征在于：所述钠基蒙脱土悬浮液与甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵溶液的混合过程中，加热温度为55～65℃，搅拌速度为180～220r/min，加热及搅拌时间为15～18h；所述熔融挤出过程采用单螺杆挤出机，螺杆直径为20～30mm，转速为2～3r/min，分为四段加热，温度分别为155～165℃、220～240℃、260～280℃、250～260℃；所述水浴牵伸过程采用三辊牵引机，牵引速度为70～90r/min，水浴温度为70～90℃，拉伸倍数为13～16倍，停留时间为40～60s。
3.根据权利要求1所述一种高压直流电缆用物理交联型绝缘材料的制备方法，其特征在于：所述聚乙烯醇溶解时的温度为96～98℃，时间为6～8h；所述静置脱泡的温度为93～95℃，时间为4～6h；所述凝固浴的温度为42～48℃，停留时间13～16s；所述热处理的温度为200～240℃。
4.根据权利要求1所述一种高压直流电缆用物理交联型绝缘材料的制备方法，其特征在于：所述导丝盘拉伸的温度为室温，介质为空气，拉伸倍数为2.2～2.6倍；所述湿热拉伸的温度为90～95℃，介质为饱和硫酸钠水溶液，拉伸倍数为1.4～1.8倍；所述干热拉伸的温度为200～240℃，拉伸倍数为1.5～2倍。
5.权利要求1-4任一项所述方法制备得到的一种高压直流电缆用物理交联型绝缘材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201711442332.5A CN107892768B (zh) | 2017-12-27 | 2017-12-27 | 一种高压直流电缆用物理交联型绝缘材料及制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201711442332.5A CN107892768B (zh) | 2017-12-27 | 2017-12-27 | 一种高压直流电缆用物理交联型绝缘材料及制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN107892768A CN107892768A (zh) | 2018-04-10 |
| CN107892768B true CN107892768B (zh) | 2020-10-16 |
Family
ID=61808737
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201711442332.5A Active CN107892768B (zh) | 2017-12-27 | 2017-12-27 | 一种高压直流电缆用物理交联型绝缘材料及制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN107892768B (zh) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AU2006211534A1 (en) * | 2005-02-02 | 2006-08-10 | Exxonmobil Chemical Patents Inc. | Modified polyethylene compositions |
| CN101789287A (zh) * | 2010-03-04 | 2010-07-28 | 长春理工大学 | 一种制备钛酸锌@二氧化钛多晶纳米电缆的方法 |
| CA2832934A1 (en) * | 2011-04-13 | 2012-10-18 | Dsm Ip Assets B.V. | Creep -optimized uhmwpe fiber |
| CN107090607A (zh) * | 2017-05-26 | 2017-08-25 | 恒天海龙（潍坊）新材料有限责任公司 | 一种pva/纤维素复合纤维的制备方法 |
-
2017
- 2017-12-27 CN CN201711442332.5A patent/CN107892768B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AU2006211534A1 (en) * | 2005-02-02 | 2006-08-10 | Exxonmobil Chemical Patents Inc. | Modified polyethylene compositions |
| CN101789287A (zh) * | 2010-03-04 | 2010-07-28 | 长春理工大学 | 一种制备钛酸锌@二氧化钛多晶纳米电缆的方法 |
| CA2832934A1 (en) * | 2011-04-13 | 2012-10-18 | Dsm Ip Assets B.V. | Creep -optimized uhmwpe fiber |
| CN107090607A (zh) * | 2017-05-26 | 2017-08-25 | 恒天海龙（潍坊）新材料有限责任公司 | 一种pva/纤维素复合纤维的制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN107892768A (zh) | 2018-04-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105648579A (zh) | 一种超细石墨烯纤维及其制备方法 | |
| US9644290B2 (en) | Process of melt-spinning polyacrylonitrile fiber | |
| CN105603582B (zh) | 一种高强度连续石墨烯纤维及其制备方法 | |
| US8906278B2 (en) | Process of melt-spinning polyacrylonitrile fiber | |
| CN111394833A (zh) | 碳纳米管/石墨烯复合纤维及其制备方法 | |
| CN106751592A (zh) | 一种纺丝用发热复合母粒及其制备方法 | |
| CN107892768B (zh) | 一种高压直流电缆用物理交联型绝缘材料及制备方法 | |
| CN109825892B (zh) | 一种中空高强大直径聚（3-羟基丁酸酯-co-3-羟基戊酸酯）单丝及其制备方法 | |
| CN115368657A (zh) | 一种交联聚乙烯绝缘电缆及其制备方法 | |
| CN109659094A (zh) | 低压硅烷交联电缆冷却成型工艺 | |
| CN115341307B (zh) | 一种高取向度氧化石墨烯纤维及其制备方法 | |
| CN110982186A (zh) | 一种电器连接线绝缘层及其制备方法 | |
| CN107663672A (zh) | 一种石墨烯复合pan纤维及制备方法 | |
| CN104987678B (zh) | 一种阻燃耐拉伸的电力工程用绝缘材料及其制备方法 | |
| CN110540742B (zh) | 一种耐高温灯罩 | |
| CN108164880A (zh) | 一种汽车专用电线电缆及其制备方法 | |
| CN109841347B (zh) | 一种耐老化电力电缆 | |
| CN109610036B (zh) | 一种阻燃的人造发丝及其制备方法 | |
| CN106221048B (zh) | 一种连续扩张热收缩应力控制管材料及其制备方法 | |
| CN105885430A (zh) | 一种高耐磨抗拉环保型高铁电缆材料 | |
| KR101098040B1 (ko) | 탄소나노튜브 복합 필라멘트 및 이의 제조 방법 | |
| CN109629031A (zh) | 一种双酚a掺杂导电纤维及其制备方法 | |
| CN112646266B (zh) | 非交联聚丙烯材料及电缆 | |
| CN109841346B (zh) | 一种抗击穿电力电缆 | |
| CN106751591A (zh) | 一种纺丝用发热母粒及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| TA01 | Transfer of patent application right | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20200917 Address after: 201800 Yongle Village, Nanxiang Town, Jiading District, Shanghai 271 Applicant after: SHANGHAI KAIBO SPECIAL CABLE FACTORY Co.,Ltd. Address before: Qingyang District of Chengdu City, Sichuan province 610091 Dragon Industrial Port East Road 4 Applicant before: CHENGDU NEW KELI CHEMICAL SCIENCE Co.,Ltd. |
|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: 201800 no.271, Yongle Village, Nanxiang Town, Jiading District, Shanghai Patentee after: Shanghai Kaibo cable special material Co., Ltd Address before: 201800 no.271, Yongle Village, Nanxiang Town, Jiading District, Shanghai Patentee before: SHANGHAI KAIBO SPECIAL CABLE FACTORY Co.,Ltd. |