CN108485027A - 一种高压电缆绝缘超洁净直流母料及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高压电缆绝缘超洁净直流母料及制备方法，所述母料包括以下重量份的原料：低密度聚乙烯100份，抗氧剂0.2份，无机纳米填料氧化铝10份；其制备方法包括以下步骤：采用密炼机对低密度聚乙烯、无机纳米填料氧化铝和抗氧剂初步混炼，结合锥双喂料器连续均匀喂料，通过双螺杆弱剪切、温度控制和转速控制工艺，熔体经高精度过滤网过滤，由单螺杆挤出造粒，经纯水输送、脱水干燥、振动筛筛分生产高压电缆绝缘用超洁净直流母料。本方法生产的直流母料对设备要求低、工艺简单，生产过程连续且生产周期长，可直接用于高压电缆绝缘用超洁净直流母料生产，为直流绝缘料在超高压直流电缆中的应用提供更好先决条件。

Description

一种高压电缆绝缘超洁净直流母料及制备方法
技术领域
本发明涉及电缆母料制备技术领域，尤其涉及一种高压电缆绝缘超洁净直流母料及制备方法。
背景技术
目前，国内高压电缆主要采用挤包交联聚乙烯绝缘电缆，相对于高压直流电缆，交联聚乙烯绝缘电缆的缺点是：1.交联副产物在高压电场下易产生空间电荷聚集及电场畸变，加速电缆绝缘老化，易引发绝缘击穿，影响电缆的使用寿命；2.交联聚乙烯绝缘老化导致聚乙烯分子结构发生变化，化学键断裂，绝缘中形成树枝状结构，如此缺陷的存在引起绝缘陷阱数增多，高压电场作用下产生空间电荷聚集；3.交联输电输送效率低，线路损耗大，功率传递方向不易改变，长度受电容电流的限制且线路投资费用大；4.交联聚乙烯绝缘电缆成缆后需要脱气，生产环境恶劣且工艺复杂。
而高压直流输电中关键材料之一的高压直流电缆绝缘料，其目前主要是采用将纳米填料与聚乙烯树脂、抗氧剂、交联剂及其他助剂共混，低温熔融挤出，其缺点是：1.因纳米填料粒径小，在加料及混料过程中易从聚乙烯树脂颗粒间隙沉降，形成纳米填料的局部集聚，降低了纳米填料在绝缘料中的分散性；2.低温挤出，纳米填料无法熔融且聚乙烯树脂粘度大，无法保证纳米填料的分散均匀性；3.因纳米填料共混时的集聚，导致绝缘料粒子产品的稳定性差；4.交联剂在挤出过程加入，无法避免交联剂在挤出过程中的分解，产生预交联；5.原料共混低温挤出造粒，无法加装高精度过滤网，直流绝缘料杂质无法控制，将大大降低产品耐压等级，不利于高压直流电缆的应用。基于现有技术的不足，本发明提出了一种高压电缆绝缘超洁净直流母料及制备方法。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种高压电缆绝缘超洁净直流母料及制备方法。
一种高压电缆绝缘超洁净直流母料，包括以下重量份的原料：低密度聚乙烯80-120份，抗氧剂0.1-0.4份，无机纳米填料氧化铝5-25份。
优选的，所述高压电缆绝缘超洁净直流母料包括以下重量份的原料：低密度聚乙烯100份，抗氧剂0.2份，无机纳米填料氧化铝10份。
本发明还提出了一种高压电缆绝缘超洁净直流母料的制备方法，包括以下步骤：
S1、将原料称量后投入密炼机混料仓，其中投料顺序为低密度聚乙烯—无机纳米填料氧化铝—抗氧剂—低密度聚乙烯；
S2、将混合料进行密炼：在电流为150 A-180 A，密炼机槽底温度125 ℃-135 ℃的条件下，使密炼机主机正转，加压盖下降，将混合料密炼；
S3、当混合料料温达到120 ℃-130 ℃时密炼结束，使加压盖上升，将槽反转，把初步混炼后的混合料投入提升机料斗中，提升机料斗中的混合料进入锥双喂料器，混合料连续均匀喂料至双螺杆，混合料经双螺杆的弱剪切以熔融态熔体进入单螺杆；
S4、高温熔体经换网器四层过滤网高精度过滤，将得到的熔融态熔体经水环切粒得到超洁净直流母料；
S5、超洁净直流母料经纯水输送至脱水机，脱水干燥后自由落至振动筛，经振动筛筛分，利用风机风送至成品仓，其中成品仓有风机经加热器吹热风至成品仓并保温；
S6、将超洁净直流母料在满足ISO1000级洁净室中完成包装，可连续稳定获得无机纳米填料氧化铝分散均匀、产品稳定性高且杂质含量低的高压电缆绝缘用超洁净直流母料。
优选的，所述换网器的温度设定为130 ℃-150 ℃，精细过滤网的目数为325目，四层过滤网组合的目数为50目-325目-120目-25目。
优选的，所述在称量过程中，将低密度聚乙烯称量后平均分为两份，分两次投入到密炼机混料仓。
优选的，所述锥双喂料器的转速为5 rpm-12 rpm，设定双螺杆的各温区温度为90℃-130 ℃，且双螺杆的转速为200 rpm-550 rpm，设定单螺杆的各温区温度为100 ℃-120℃，且单螺杆的转速为15 rpm-50 rpm。
优选的，所述成品仓保温的保温温度为30 ℃-50 ℃。
本发明的有益效果是：
1、本发明提供一种高压电缆绝缘用超洁净直流母料及制备方法，通过密炼机对低密度聚乙烯、无机纳米填料和抗氧剂的初步混炼，结合锥双喂料器连续均匀喂料，通过双螺杆的弱剪切、温度和转速控制工艺，经单螺杆挤出造粒实现纳米填料和抗氧剂在聚乙烯树脂基体中的均匀分散。
2、本发明的超洁净直流母料的低密度聚乙烯树脂基体，与高压电缆直流绝缘料所用树脂一致，超洁净直流母料可直接与直流绝缘料树脂基体熔融共混，对直流绝缘料的生产工艺不产生影响。
3、本发明通过对密炼机、双螺杆及单螺杆的温度、剪切和转速控制工艺，实现超洁净直流母料的连续稳定生产。
4、本发明通过使用高精度过滤网对熔体过滤，母料粒子经纯水输送、脱水干燥、振动筛筛分及洁净包装，生产杂质含量低且杂质尺寸小的高压电缆绝缘用超洁净直流母料。
5、本发明的直流母料生产对设备要求低、工艺简单易推广，生产过程连续且生产周期长，可直接用于高压电缆绝缘用超洁净直流母料的生产。
附图说明
图1为本发明提出的一种高压电缆绝缘超洁净直流母料及制备方法中直流母料粒子截面SEM图像；
图2为本发明提出的一种高压电缆绝缘超洁净直流母料及制备方法中直流母料粒子热失重TGA变化情况图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，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。
实施例一
本发明提出的一种高压电缆绝缘超洁净直流母料包括以下重量份的原料：低密度聚乙烯100份，抗氧剂0.2份，无机纳米填料氧化铝10份。
制备方法包括以下步骤：
S1、配料称量后投入密炼机混料仓，其中投料顺序为低密度聚乙烯—无机纳米填料氧化铝—抗氧剂—低密度聚乙烯，其中分两次分别加入50份的低密度聚乙烯；
S2、将混合料进行密炼：在电流为160 A，密炼机槽底温度125 ℃的条件下，使密炼机主机正转，加压盖下降，将混合料密炼；
S3、当混合料料温达到125 ℃时密炼结束，使加压盖上升，将槽反转，把初步混炼后的混合料投入提升机料斗中，提升机料斗中的混合料进入锥双喂料器，混合料连续均匀喂料至双螺杆，混合料经双螺杆的弱剪切以熔融态熔体进入单螺杆，其中控制锥双喂料器转速7rpm，设定双螺杆各温区温度为110-130 ℃，且双螺杆转速350 rpm，设定单螺杆各温区温度为110-120 ℃，且单螺杆转速30 rpm；
S4、高温熔体经换网器四层过滤网高精度过滤，将得到的熔融态熔体经水环切粒得到超洁净直流母料，其中换网器温度设定140 ℃，精细过滤网目数为325目，四层过滤网组合为50目-325目-120目-25目；
S5、超洁净直流母料经纯水输送至脱水机，脱水干燥后自由落至振动筛，经振动筛筛分，利用风机风送至成品仓，其中成品仓有风机经加热器吹热风至成品仓并保温，其中成品仓保温的温度40 ℃；
S6、将超洁净直流母料在满足ISO1000级洁净室中完成包装，可连续稳定获得无机纳米填料氧化铝分散均匀、产品稳定性高且杂质含量低的高压电缆绝缘用超洁净直流母料。
实施例二
本发明提出的一种高压电缆绝缘超洁净直流母料包括以下重量份的原料：低密度聚乙烯80份，抗氧剂0.1份，无机纳米填料氧化铝5份。
制备方法包括以下步骤：
S1、配料称量后投入密炼机混料仓，其中投料顺序为低密度聚乙烯—无机纳米填料氧化铝—抗氧剂—低密度聚乙烯，其中每次都加入40份的低密度聚乙烯；
S2、将混合料进行密炼：在电流为160 A，密炼机槽底温度135 ℃的条件下，使密炼机主机正转，加压盖下降，将混合料密炼；
S3、当混合料料温达到130 ℃时密炼结束，使加压盖上升，将槽反转，把初步混炼后的混合料投入提升机料斗中，提升机料斗中的混合料进入锥双喂料器，混合料连续均匀喂料至双螺杆，混合料经双螺杆的弱剪切以熔融态熔体进入单螺杆，其中控制锥双喂料器转速5rpm，设定双螺杆各温区温度为100-120 ℃，且双螺杆转速200 rpm，设定单螺杆各温区温度为100-110 ℃，且单螺杆转速15 rpm；
S4、高温熔体经换网器四层过滤网高精度过滤，将得到的熔融态熔体经水环切粒得到超洁净直流母料，其中换网器温度设定130 ℃，精细过滤网目数为325目，四层过滤网组合为50目-325目-120目-25目；
S5、超洁净直流母料经纯水输送至脱水机，脱水干燥后自由落至振动筛，经振动筛筛分，利用风机风送至成品仓，其中成品仓有风机经加热器吹热风至成品仓并保温，其中成品仓保温的温度为40 ℃；
S6、将超洁净直流母料在满足ISO1000级洁净室中完成包装，可连续稳定获得无机纳米填料氧化铝分散均匀、产品稳定性高且杂质含量低的高压电缆绝缘用超洁净直流母料。
实施例三
本发明提出的一种高压电缆绝缘超洁净直流母料包括以下重量份的原料：低密度聚乙烯120份，抗氧剂0.4份，无机纳米填料氧化铝25份。
制备方法包括以下步骤：
S1、配料称量后投入密炼机混料仓，其中投料顺序为低密度聚乙烯—无机纳米填料氧化铝—抗氧剂—低密度聚乙烯，其中每次都加入60份的低密度聚乙烯；
S2、将混合料进行密炼：在电流为180 A，密炼机槽底温度135 ℃的条件下，使密炼机主机正转，加压盖下降，将混合料密炼；
S3、当混合料料温达到130 ℃时密炼结束，使加压盖上升，将槽反转，把初步混炼后的混合料投入提升机料斗中，提升机料斗中的混合料进入锥双喂料器，混合料连续均匀喂料至双螺杆，混合料经双螺杆的弱剪切以熔融态熔体进入单螺杆，其中控制锥双喂料器转速12 rpm，设定双螺杆各温区温度为120-130 ℃，且双螺杆转速550 rpm，设定单螺杆各温区温度为110-120℃，且单螺杆转速50 rpm；
S4、高温熔体经换网器四层过滤网高精度过滤，将得到的熔融态熔体经水环切粒得到超洁净直流母料，其中换网器温度设定150 ℃，精细过滤网目数为325目，四层过滤网组合为50目-325目-120目-25目；
S5、超洁净直流母料经纯水输送至脱水机，脱水干燥后自由落至振动筛，经振动筛筛分，利用风机风送至成品仓，其中成品仓有风机经加热器吹热风至成品仓并保温，其中成品仓保温的温度为40 ℃；
S6、将超洁净直流母料在满足ISO1000级洁净室中完成包装，可连续稳定获得无机纳米填料氧化铝分散均匀、产品稳定性高且杂质含量低的高压电缆绝缘用超洁净直流母料。
对实施例一、实施例二和实施例三制成的高压电缆绝缘超洁净直流母料进行氧化铝分散性测试，超洁净直流母料中纳米填料分散情况如图1（直流母料粒子截面SEM图像）所示，产品稳定性表征如图2（直流母料粒子热失重TGA）所示。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种高压电缆绝缘超洁净直流母料，其特征在于，包括以下重量份的原料：低密度聚乙烯80-120份，抗氧剂0.1-0.4份，无机纳米填料氧化铝5-25份。
2.根据权利要求1所述的一种高压电缆绝缘超洁净直流母料，其特征在于，所述高压电缆绝缘超洁净直流母料包括以下重量份的原料：低密度聚乙烯100份，抗氧剂0.2份，无机纳米填料氧化铝10份。
3.一种高压电缆绝缘超洁净直流母料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将原料称量后投入密炼机混料仓，其中投料顺序为低密度聚乙烯—无机纳米填料氧化铝—抗氧剂—低密度聚乙烯；
S2、将混合料进行密炼：在电流为150A-180 A，密炼机槽底温度125 ℃-135 ℃的条件下，使密炼机主机正转，加压盖下降，将混合料密炼；
S3、当混合料料温达到120 ℃-130 ℃时密炼结束，使加压盖上升，将槽反转，把初步混炼后的混合料投入提升机料斗中，提升机料斗中的混合料进入锥双喂料器，混合料连续均匀喂料至双螺杆，混合料经双螺杆的弱剪切以熔融态熔体进入单螺杆；
S4、高温熔体经换网器四层过滤网高精度过滤，将得到的熔融态熔体经水环切粒得到超洁净直流母料；
S5、超洁净直流母料经纯水输送至脱水机，脱水干燥后自由落至振动筛，经振动筛筛分，利用风机风送至成品仓，其中成品仓有风机经加热器吹热风至成品仓并保温；
S6、将超洁净直流母料在满足ISO1000级洁净室中完成包装，可连续稳定获得无机纳米填料氧化铝分散均匀、产品稳定性高且杂质含量低的高压电缆绝缘用超洁净直流母料。
4.根据权利要求3所述的一种高压电缆绝缘超洁净直流母料的制备方法，其特征在于，所述换网器的温度设定为130 ℃-150 ℃，精细过滤网的目数为325目，四层过滤网组合的目数为50目-325目-120目-25目。
5.根据权利要求3所述的一种高压电缆绝缘超洁净直流母料的制备方法，其特征在于，所述在称量过程中，将低密度聚乙烯称量后平均分为两份，分两次投入到密炼机混料仓。
6.根据权利要求3所述的一种高压电缆绝缘超洁净直流母料的制备方法，所述锥双喂料器的转速为5 rpm-12 rpm，设定双螺杆的各温区温度为90 ℃-130 ℃，且双螺杆的转速为200 rpm-550 rpm，设定单螺杆的各温区温度为100 ℃-120 ℃，且单螺杆的转速为15rpm-50 rpm。
7.根据权利要求3所述的一种高压电缆绝缘超洁净直流母料的制备方法，所述成品仓保温的温度为30 ℃-50 ℃。
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