CN107993764A - 一种电缆用轻密度高绝缘冷应用电缆填充膏及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电缆用轻密度高绝缘冷应用电缆填充膏，包括以下组分及重量百分比含量：55～85％GTL基础油；0.3～2％热塑性塑料微球发泡剂；0.3～1％抗氧剂；10～40％聚烯烃塑料绝缘胶；0.5～5％SiO2气凝胶。本发明填充膏的特性是密度轻，可以直接降低电缆成本，节约能源，减轻光缆自身重量；并具有优良的胶体安定性和氧化安定性、耐热性、耐候性、体系不分油、酸值小、触变指数高、高温滴流好。填充电缆后对电缆能起到防潮、防水、抗绝缘作用，电缆损耗小，与电缆内外护套具有良好的相容性。该产品加工工艺简单、生产环境清洁、无污染、抗水性强，低温性能优良，属于绿色环保型冷应用电缆填充油膏产品。

Description

一种电缆用轻密度高绝缘冷应用电缆填充膏及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种冷应用电缆填充膏及其制备方法，尤其涉及一种轻密度高绝缘冷应用电缆填充膏及其制备方法。
背景技术
充油电缆是用于传输电力、传输信息和实现电磁能量转换的一大类电工产品。由于充油电缆已广泛应用于经济体系运转中所使用的设施、装备器材中，特别是庞大的电力传输系统和信息传递系统，并服务于一切社会活动中并深入到每一个家庭和个人的日常生活中，因此充油电缆产品已达到了无处不在的状态。而且仍在随着社会经济的活动内容从深度到广度进行台阶式跳跃发展；加上人们对生活水平和生活质量的要求不断提高，仍持续地推动着充油电缆产品品种的发展和生产量的增加。
“十三五”期间，受国家相关政策推动，电力、通信等下游行业的发展影响，我国充油电缆行业需求将保持增长趋势。根据我国《电线电缆行业“十三五”发展规划》，“十三五”期间，我国电线电缆行业销售规模年均增长将达到3%-8%。随着电缆产品的质量要求在不断提高，从而对电缆填充膏产品的质量要求和适用范围也随之提高。同时，随着传统结构电缆产品的不断改进，对电缆产品提出了降低成本、节约能源、降低密度、环保清洁等要求。填充膏产品要不断发展以适用新型电缆产品发展需要。传统热熔型电缆填充膏产品将被逐渐淘汰，需要采用更新兴的轻质拒水绝缘材料，减少石油产品用量，节约能源，降低成本，同时减轻电缆自身重量，保护环境。
电缆填充膏产品的购买是按重量来采购的，而填充到电缆间隙中是按体积来计算的，因此，如何实现电缆填充膏产品密度的大幅降低一直是本领域技术人员致力于研究的方向之一。
发明内容
本发明的目的，就是为了解决上述问题而提供了一种轻密度高绝缘冷应用电缆填充膏，清洁环保，减轻光缆自身重量。
本发明的另一个目的还在于提供了一种上述轻密度高绝缘冷应用电缆填充膏的制备方法。
本发明的目的是这样实现的：
本发明的一种电缆用轻密度高绝缘冷应用电缆填充膏包括以下原料组分及重量百分比含量：
在上述的一种电缆用轻密度高绝缘冷应用电缆填充膏中基础油为GTL基础油和加氢白油中的至少一种。
在上述的一种电缆用轻密度高绝缘冷应用电缆填充膏中热塑性塑料微球发泡剂为热致膨胀型塑料微球发泡剂。
在上述的一种电缆用轻密度高绝缘冷应用电缆填充膏中抗氧剂为高低温复合抗氧剂。
在上述的一种电缆用轻密度高绝缘冷应用电缆填充膏中绝缘胶为聚烯烃塑料绝缘胶。
在上述的一种电缆用轻密度高绝缘冷应用电缆填充膏中热塑性塑料微球外壳为热塑性丙烯酸酯聚合物的球状塑料颗粒。
在上述的一种电缆用轻密度高绝缘冷应用电缆填充膏中热塑性塑料微球内核为碳氢化合物的球状塑料颗粒。
在上述的一种电缆用轻密度高绝缘冷应用电缆填充膏中热塑性塑料微球的发泡起始温度为120～130℃；最大温度为175～185℃；平均粒径在20～30um。
在上述的一种电缆用轻密度高绝缘冷应用电缆填充膏中SiO2气凝胶选用由纳米级微粒相互聚集而成，以空气为分散介质的新型轻质多孔材料，其孔洞率高达80%-99%，孔洞的典型尺寸为1～lOOnm，具有折射率低、杨氏模量小、声阻抗低、导热系数低和吸附性能强等优点。SiO2气凝胶又称为干凝胶，当凝胶脱去大部分溶剂，使凝胶中液体含量比固体含量少得多，或凝胶的空间网状结构中充满的介质是气体，外表呈固体状，这即为干凝胶，也称为气凝胶。气凝胶是一种固体物质形态，世界上密度最小的固体之一。一般常见的气凝胶为硅气凝胶，但也有碳气凝胶存在。因为密度极低，目前最轻的硅气凝胶仅有3毫克每立方厘米，所以也被叫做“冻结的烟”或“蓝烟”。被称为“改变世界的神奇材料”的气凝胶，是世界上最轻的固体材料之一。这种能被广泛应用于航天航空、医药、建筑等领域的新型材料，可承受零下200摄氏度严寒和800摄氏度高温。SiO2气凝胶是一个新兴产业，由于SiO2气凝胶的使用，已由隔热耐材逐渐扩大至触媒、吸附剂、电极、电子、纺织、燃料电池以及催化剂等方面，使用的范围愈来愈广泛，SiO2气凝胶在21世纪里将可媲美塑料在20世纪的地位。SiO2气凝胶独特的结构决定了其具有极低的热导率，极高的绝缘性，常温下可以低至0.013W/(m·K)，比空气的导热系数还低。
本发明还提供一种电缆用轻密度高绝缘冷应用电缆填充膏的制备方法，包括以下步骤：
（1）按照以下组分及重量百分比含量准备原料：
（2）将基础油放入卧式反应釜中搅拌，搅拌速度200±10转/min；
（3）将热塑性塑料微球加入到卧式反应釜的基础油中，搅拌均匀后开始加热搅拌发泡，升温至180℃时保温发泡搅拌3～5小时；
（4）待步骤（3）保温发泡完成后加入入聚烯烃塑料绝缘胶，充分均匀搅拌0.5～1小时，加入复合抗氧剂搅拌0.5～1小时，然后降温冷却至30℃～60℃，加入SiO2气凝胶，充分回料搅拌1～3小时；
（5）将上述步骤完成后得到的产品经真空脱气、过滤即可制得本发明所述的电缆用轻密度高绝缘冷应用电缆填充膏。
本发明将新型材料热致膨胀型塑料微球通过自发泡技术成功开发应用于冷应用电缆膏产品中，代替传统的热熔型电缆填充膏产品。
本发明将新型材料SiO2气凝胶通过技术处理成功开发应用于冷应用电缆膏产品中，代替传统的热熔型电缆填充膏产品。
本发明采用卧式加热搅拌型反应釜进行塑料微球的发泡和轻质SiO2气凝胶的调和调制，从而代替传统的立式加热搅拌反应釜难以搅拌以及搅拌不均匀的化工工艺难题问题（由于该两种材料皆属于超轻质材料，在普通反应釜中难以将其混入其膏体结构中）。
在上述的一种电缆用轻密度高绝缘冷应用电缆填充膏的制备方法中最终产品为乳白色的膏状复合物。
本发明轻密度高绝缘冷应用电缆填充膏的密度可达0.55±0.1g/cm3，而现有的电缆填充膏产品的密度一般为0.88g/cm3，体积电阻率ρv（d.c,23℃）一般为1.0×1015Ω.cm。由此，本发明轻密度高绝缘冷应用电缆填充膏可以大大减轻了电缆产品的自身重量，提高了电缆产品质量，满足电缆发展新要求，节约能源，降低成本；可以直接降低电缆成本，节约能源，减轻光缆自身重量；并具有优良的胶体安定性和氧化安定性、耐热性、耐候性、体系不分油、酸值小、触变指数高、高温滴流好。填充电缆后对电缆能起到良好的防潮、防水、抗绝缘作用，而且电缆损耗小，与电缆内外护套具有良好的相容性。该产品加工工艺简单、生产环境清洁、无污染、抗水性强，低温性能优良，属于新型的绿色环保型冷应用电缆填充油膏产品。
具体实施方式
下面将结合实施例，对本发明作进一步说明。
本发明实施例所采用的材料如下：
基础油：牌号为GTL Risella X 430，厂家：壳牌公司；
热塑性塑料微球：牌号为180DU25，厂家：美国POLYCHEM公司；
抗氧剂：高低温复合抗氧剂，牌号为B225，厂家：汽巴精化（中国）有限公司；
聚丙烯塑料绝缘胶：牌号为NACOFLOW600，厂家：上海道普化学国际贸易有限公司；
SiO2气凝胶：厂家：上海外电国际贸易有限公司。
实施例1
本实施例所采用的材料如下：
基础油：牌号为GTL Risella X 430，厂家：壳牌公司；
热塑性塑料微球：牌号为180DU25，厂家：美国POLYCHEM公司；
抗氧剂：高低温复合抗氧剂，牌号为B225，厂家：汽巴精化（中国）有限公司；
聚丙烯塑料绝缘胶：牌号为NACOFLOW600，厂家：上海道普化学国际贸易有限公司；
SiO2气凝胶：厂家：上海外电国际贸易有限公司。
将10g热塑性塑料微球加入到卧式反应釜（搅拌器为平卧绞笼式，搅拌速度200±10转/min）753g基础油中，充分均匀搅拌后开始加热搅拌发泡，待温度升至180℃时，保温发泡搅拌3～5小时；然后加入200g聚烯烃塑料绝缘胶，充分均匀搅拌0.5-1小时后，再加入7g复合抗氧剂搅拌0.5-1小时，然后再降温冷却至30℃～60℃，加入30gSiO2气凝胶，充分回料搅拌1～3小时后，经真空脱气、过滤，得到最终产品。该最终产品为乳白色的膏状复合物。
该最终产品经检测主要指标为：外观（乳白色膏状复合物）；滴点（220℃）；闪点（大于230℃）；密度（20℃、0.58g/cm3）；锥入度（25℃、1/10mm,430、-40℃、1/10mm,160）；氧化诱导期（190℃，＞60min）;析油（80℃、24h,0.0%）；蒸发量（80℃、24h,0.23%）;含水量（＜0.01%）；抗水性（168h，试样不乳化、不解体）；粘度（25℃、D=50S-1,12000mpa.s）；酸值（0.12mgKOH/g）；介电常数（23℃,2.26）;介质损耗因数（23℃、1MHz,1.0×10－4）；体积电阻率（23℃，3.0×1017Ω.cm）；高温滴流（80℃、不滴流）；与所有电缆材料相容性优良。
实施例2
本发明实施例所采用的材料如下：
基础油：加氢白油，牌号为250N；厂家：韩国SK公司；
热塑性塑料微球：牌号为180DU25，厂家：美国POLYCHEM公司；
抗氧剂：高低温复合抗氧剂，牌号为B225，厂家：汽巴精化（中国）有限公司；
聚丙烯塑料绝缘胶：牌号为NACOFLOW600，厂家：上海道普化学国际贸易有限公司；
SiO2气凝胶：厂家：上海外电国际贸易有限公司。
将13g热塑性塑料微球加入到卧式反应釜（搅拌器为平卧绞笼式，搅拌速度200±10转/min）705g基础油中，充分均匀搅拌后开始加热搅拌发泡，待温度升至180℃时，保温发泡搅拌3～5小时；然后加入250g聚烯烃塑料绝缘胶，充分均匀搅拌0.5-1小时后，再加入7g复合抗氧剂搅拌0.5-1小时，然后再降温冷却至30℃～60℃，加入25gSiO2气凝胶，充分回料搅拌1～3小时后，经真空脱气、过滤，得到最终产品。该最终产品为乳白色的膏状复合物。
该最终产品经检测主要指标为：外观（乳白色膏状复合物）；滴点（223℃）；闪点（大于230℃）；密度（20℃、0.56g/cm3）；锥入度（25℃、1/10mm,420、-40℃、1/10mm,155）；氧化诱导期（190℃，＞60min）;析油（80℃、24h,0.0%）；蒸发量（80℃、24h,0.25%）;含水量（＜0.01%）；抗水性（168h，试样不乳化、不解体）；粘度（25℃、D=50S-1,13000mpa.s）；酸值（0.13mgKOH/g）；介电常数（23℃,2.26）;介质损耗因数（23℃、1MHz,1.1×10－4）；体积电阻率（23℃，3.8×1017Ω.cm）；高温滴流（80℃、不滴流）；与所有电缆材料相容性优良。
实施例3
本发明实施例所采用的材料如下：
基础油：混合基础油，混合质量比为1:1，包括
加氢白油，牌号为250N；厂家：韩国SK公司；
牌号为GTL Risella X 430，厂家：壳牌公司；
热塑性塑料微球：牌号为180DU25，厂家：美国POLYCHEM公司；
抗氧剂：高低温复合抗氧剂，牌号为B225，厂家：汽巴精化（中国）有限公司；
聚丙烯塑料绝缘胶：牌号为NACOFLOW600，厂家：上海道普化学国际贸易有限公司；
SiO2气凝胶：厂家：上海外电国际贸易有限公司。
将15g热塑性塑料微球加入到卧式反应釜（搅拌器为平卧绞笼式，搅拌速度200±10转/min）658g基础油中，充分均匀搅拌后开始加热搅拌发泡，待温度升至180℃时，保温发泡搅拌3～5小时；然后加入300g聚烯烃塑料绝缘胶，充分均匀搅拌0.5-1小时后，再加入7g复合抗氧剂搅拌0.5-1小时，然后再降温冷却至30℃～60℃，加入20gSiO2气凝胶，充分回料搅拌1～3小时后，经真空脱气、过滤，得到最终产品。该最终产品为乳白色的膏状复合物。
该最终产品经检测主要指标为：外观（乳白色膏状复合物）；滴点（225℃）；闪点（大于230℃）；密度（20℃、0.53g/cm3）；锥入度（25℃、1/10mm,410、-40℃、1/10mm,150）；氧化诱导期（190℃，＞60min）;析油（80℃、24h,0.0%）；蒸发量（80℃、24h,0.24%）;含水量（＜0.01%）；抗水性（168h，试样不乳化、不解体）；粘度（25℃、D=50S-1,15000mpa.s）；酸值（0.14mgKOH/g）；介电常数（23℃,2.26）;介质损耗因数（23℃、1MHz,1.3×10－4）；体积电阻率（23℃，5.0×1017Ω.cm）；高温滴流（80℃、不滴流）；与所有电缆材料相容性优良。
本发明轻密度高绝缘冷应用电缆填充膏可以大大减轻了电缆产品的自身重量，提高了电缆产品质量，满足电缆发展新要求，节约能源，降低成本；可以直接降低电缆成本，节约能源，减轻光缆自身重量；并具有优良的胶体安定性和氧化安定性、耐热性、耐候性、体系不分油、酸值小、触变指数高、高温滴流好。填充电缆后对电缆能起到良好的防潮、防水、抗绝缘作用，而且电缆损耗小，与电缆内外护套具有良好的相容性。该产品加工工艺简单、生产环境清洁、无污染、抗水性强，低温性能优良，属于新型的绿色环保型冷应用电缆填充油膏产品。
以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变型，因此所有等同的技术方案也应该属于本发明的范畴，应由各权利要求所限定。

Claims (10)

1.一种电缆用轻密度高绝缘冷应用电缆填充膏，其特征在于，包括以下原料组分及重量百分比含量：
上述组分的重量百分比含量之和为100％。
2.如权利要求1所述的一种电缆用轻密度高绝缘冷应用电缆填充膏，其特征在于，所述的基础油为GTL基础油和加氢白油中的至少一种。
3.如权利要求1所述的一种电缆用轻密度高绝缘冷应用电缆填充膏，其特征在于，所述的热塑性塑料微球发泡剂为热致膨胀型塑料微球发泡剂。
4.如权利要求1所述的一种电缆用轻密度高绝缘冷应用电缆填充膏，其特征在于，所述的抗氧剂为高低温复合抗氧剂。
5.如权利要求1所述的一种电缆用轻密度高绝缘冷应用电缆填充膏，其特征在于，所述的绝缘胶为聚烯烃塑料绝缘胶。
6.如权利要求1所述的一种电缆用轻密度高绝缘冷应用电缆填充膏，其特征在于，所述热塑性塑料微球外壳为热塑性丙烯酸酯聚合物的球状塑料颗粒。
7.如权利要求1所述的一种电缆用轻密度高绝缘冷应用电缆填充膏，其特征在于，所述热塑性塑料微球内核为碳氢化合物的球状塑料颗粒。
8.如权利要求6所述的一种电缆用轻密度高绝缘冷应用电缆填充膏，其特征在于，所述热塑性塑料微球发泡起始温度为120～130℃；最大温度为175～185℃；平均粒径在20～30um。
9.如权利要求1所述的一种电缆用轻密度高绝缘冷应用电缆填充膏的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)按照以下组分及重量百分比含量准备原料：
上述组分的重量百分比含量之和为100％；
(2)将基础油放入卧式反应釜中搅拌，搅拌速度200±10转/min；
(3)将热塑性塑料微球加入到卧式反应釜的基础油中，搅拌均匀后开始加热搅拌发泡，升温至180℃时保温发泡搅拌3～5小时；
(4)待步骤(3)保温发泡完成后加入聚烯烃塑料绝缘胶，充分均匀搅拌0.5～1小时，加入复合抗氧剂搅拌0.5～1小时，然后降温冷却至30℃～60℃，加入SiO2气凝胶，充分回料搅拌1～3小时；
(5)将上述步骤完成后得到的产品经真空脱气、过滤即可制得本发明所述的电缆用轻密度高绝缘冷应用电缆填充膏。
10.如权利要求8所述的一种电缆用轻密度高绝缘冷应用电缆填充膏的制备方法，其特征在于，所述最终产品为乳白色的膏状复合物。
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