CN108690244A - 电缆绝缘材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电缆绝缘材料及其制备方法，所述制备方法包括：将硼酸酯偶联剂加压后，采用气雾法膨润土表面进行活化改性，得到改性膨润土；将聚乙烯、改性膨润土、酚醛树脂、环氧树脂、乙酸乙酯、玻璃纤维、聚氯乙烯树脂、丁苯橡胶、有机硅阻燃剂、增塑剂、抗氧剂和填充剂混合，搅拌后，经熔融、注塑成型得到所述电缆绝缘材料；解决了普通电缆的绝缘材料在长时间运行后容易发生老化，降低电缆的使用寿命的问题。

Description

电缆绝缘材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及电缆制备领域，具体地，涉及一种电缆绝缘材料及其制备方法。
背景技术
目前，电缆的绝缘层使用最多的为高分子材料，在电工技术上，将体积电阻率大于109Ω·cm的物质所构成的材料称为绝缘材料，也就是用来使器件在电气上能够阻止电流通过的材料。交联聚乙烯具有优良的介电性能和机械性能，己被广泛应用于高压和超高压塑料绝缘电力电缆中。随着超高压、特高压直流输变电系统的发展，运行过程中的绝缘老化问题越来越严重，己成为绝缘电缆向超高压发展的主要障碍。当绝缘聚合物的工作电场强度达到击穿电场强度的十分之一时，长时间工作的电力设备绝缘中会引起树枝化，降低电缆使用寿命。
因此，提供一种机械强度较高、不易老化的电缆绝缘材料及其制备方法是本发明亟需所要解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种电缆绝缘材料及其制备方法，解决了普通电缆的绝缘材料在长时间运行后容易发生老化，降低电缆的使用寿命的问题。
为了实现上述目的，本发明提供了一种电缆绝缘材料的制备方法，所述制备方法包括：
(1)将硼酸酯偶联剂加压后，采用气雾法在膨润土表面进行活化改性，得到改性膨润土；其中，气雾法的条件包括：温度为100-150℃，压力为0.4-0.7Mpa；
(2)将聚乙烯、改性膨润土、酚醛树脂、环氧树脂、乙酸乙酯、玻璃纤维、聚氯乙烯树脂、丁苯橡胶、有机硅阻燃剂、增塑剂、抗氧剂和填充剂混合，搅拌后，经熔融、注塑成型得到所述电缆绝缘材料；
其中，相对于100重量份的膨润土，硼酸酯偶联剂的用量为10-15重量份；
相对于100重量份的聚乙烯，改性膨润土的用量为5-15重量份，酚醛树脂的用量为10-20重量份，环氧树脂的用量为5-15重量份，乙酸乙酯的用量为1-10重量份，玻璃纤维的用量为1-5重量份，聚氯乙烯树脂的用量为1-4重量份，丁苯橡胶的用量为10-20重量份，有机硅阻燃剂的用量为1-4重量份，增塑剂的用量为1-3重量份，抗氧剂的用量为2-6重量份，填充剂的用量5-10重量份。
本发明提供了一种电缆绝缘材料，所述电缆绝缘材料由上述的制备方法制得。
通过上述技术方案，本发明提供了一种电缆绝缘材料的制备方法，所述制备方法包括：将硼酸酯偶联剂加压后，采用气雾法在膨润土表面进行活化改性，得到改性膨润土；其中，气雾法的条件包括：温度为100-150℃，压力为0.4-0.7Mpa；将聚乙烯、改性膨润土、酚醛树脂、环氧树脂、乙酸乙酯、玻璃纤维、聚氯乙烯树脂、丁苯橡胶、有机硅阻燃剂、增塑剂、抗氧剂和填充剂混合，搅拌后，经熔融、注塑成型得到所述电缆绝缘材料；通过各原料之间的协同作用，使得制得的电缆绝缘材料具备优良的机械性能和抗老化能力，且本发明提供的制备方法工艺简单、原料易得。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
本发明提供了一种电缆绝缘材料的制备方法，所述制备方法包括：
(1)将硼酸酯偶联剂加压后，采用气雾法在膨润土表面进行活化改性，得到改性膨润土；其中，气雾法的条件包括：温度为100-150℃，压力为0.4-0.7Mpa；
(2)将聚乙烯、改性膨润土、酚醛树脂、环氧树脂、乙酸乙酯、玻璃纤维、聚氯乙烯树脂、丁苯橡胶、有机硅阻燃剂、增塑剂、抗氧剂和填充剂混合，搅拌后，经熔融、注塑成型得到所述电缆绝缘材料；
其中，相对于100重量份的膨润土，硼酸酯偶联剂的用量为10-15重量份；
相对于100重量份的聚乙烯，改性膨润土的用量为5-15重量份，酚醛树脂的用量为10-20重量份，环氧树脂的用量为5-15重量份，乙酸乙酯的用量为1-10重量份，玻璃纤维的用量为1-5重量份，聚氯乙烯树脂的用量为1-4重量份，丁苯橡胶的用量为10-20重量份，有机硅阻燃剂的用量为1-4重量份，增塑剂的用量为1-3重量份，抗氧剂的用量为2-6重量份，填充剂的用量5-10重量份。
优选地，相对于100重量份的聚乙烯，改性膨润土的用量为8-12重量份，酚醛树脂的用量为14-16重量份，环氧树脂的用量为8-12重量份，乙酸乙酯的用量为3-7重量份，玻璃纤维的用量为2-4重量份，聚氯乙烯树脂的用量为2-3重量份，丁苯橡胶的用量为14-16重量份，有机硅阻燃剂的用量为2-3重量份，增塑剂的用量为1.5-2.5重量份，抗氧剂的用量为3-5重量份，填充剂的用量7-8重量份。
优选地，增塑剂选自邻苯二甲酸酯类化合物、对苯二甲酸酯类化合物和偏苯三酸酯类化合物中的一种或多种。
优选地，抗氧剂选自抗氧剂1010、抗氧剂1076和抗氧剂CA中的一种或多种。
优选地，填充剂选自碳酸钙、陶土、硅酸盐和滑石粉中的一种或多种。
优选地，熔融的条件包括：温度为220-310℃，时间为1-2h。
优选地，注塑成型的条件包括：螺杆的转速为200-300转/分钟，加料段的温度为200-210℃，熔融塑化段的温度为240-250℃，混合均化段的温度为210-220℃，熔体输送计量段的温度为180-200℃。
本发明还提供了一种电缆绝缘材料，所述电缆绝缘材料由上述的制备方法制得。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。对以下实施例中制得的电缆绝缘材料进行检测，以下电缆绝缘材料的拉伸强度、断裂伸长率的检测按照本领域的常用检测方法进行，其抗老化性能的检测条件为：电缆绝缘材料经过200℃×30天进行热空气老化。
实施例1
将硼酸酯偶联剂加压后，采用气雾法膨润土表面进行活化改性，得到改性膨润土(气雾法的条件包括：温度为100℃，压力为0.4Mpa)；将聚乙烯、改性膨润土、酚醛树脂、环氧树脂、乙酸乙酯、玻璃纤维、聚氯乙烯树脂、丁苯橡胶、有机硅阻燃剂、邻苯二甲酸酯类化合物、抗氧剂1010和碳酸钙混合，搅拌后，经熔融(温度为220℃，时间为1h)、注塑成型得到所述电缆绝缘材料；注塑成型的条件包括：螺杆的转速为200转/分钟，加料段的温度为200℃，熔融塑化段的温度为240℃，混合均化段的温度为210℃，熔体输送计量段的温度为180℃。其中，相对于100g的膨润土，硼酸酯偶联剂的用量为10g；相对于100g的聚乙烯，改性膨润土的用量为5g，酚醛树脂的用量为10g，环氧树脂的用量为5g，乙酸乙酯的用量为1g，玻璃纤维的用量为1g，聚氯乙烯树脂的用量为1g，丁苯橡胶的用量为10g，有机硅阻燃剂的用量为1g，增塑剂的用量为1g，抗氧剂的用量为2g，填充剂的用量5g。200℃，30天后其拉伸强度保持率为97.1％，断裂强度保持率为92.3％。
实施例2
将硼酸酯偶联剂加压后，采用气雾法膨润土表面进行活化改性，得到改性膨润土(气雾法的条件包括：温度为150℃，压力为0.7Mpa)；将聚乙烯、改性膨润土、酚醛树脂、环氧树脂、乙酸乙酯、玻璃纤维、聚氯乙烯树脂、丁苯橡胶、有机硅阻燃剂、对苯二甲酸酯类化合物、抗氧剂1076和陶土混合，搅拌后，经熔融(温度为310℃，时间为2h)、注塑成型得到所述电缆绝缘材料；注塑成型的条件包括：螺杆的转速为300转/分钟，加料段的温度为210℃，熔融塑化段的温度为250℃，混合均化段的温度为220℃，熔体输送计量段的温度为200℃。其中，相对于100g的膨润土，硼酸酯偶联剂的用量为15g；相对于100g的聚乙烯，改性膨润土的用量为15g，酚醛树脂的用量为20g，环氧树脂的用量为15g，乙酸乙酯的用量为10g，玻璃纤维的用量为5g，聚氯乙烯树脂的用量为4g，丁苯橡胶的用量为20g，有机硅阻燃剂的用量为4g，增塑剂的用量为3g，抗氧剂的用量为6g，填充剂的用量10g。200℃，30天后其拉伸强度保持率为98.3％，断裂强度保持率为92.5％。
实施例3
将硼酸酯偶联剂加压后，采用气雾法膨润土表面进行活化改性，得到改性膨润土(气雾法的条件包括：温度为120℃，压力为0.5Mpa)；将聚乙烯、改性膨润土、酚醛树脂、环氧树脂、乙酸乙酯、玻璃纤维、聚氯乙烯树脂、丁苯橡胶、有机硅阻燃剂、偏苯三酸酯类化合物、抗氧剂CA和滑石粉混合，搅拌后，经熔融(温度为280℃，时间为1.5h)、注塑成型得到所述电缆绝缘材料；注塑成型的条件包括：螺杆的转速为250转/分钟，加料段的温度为205℃，熔融塑化段的温度为245℃，混合均化段的温度为215℃，熔体输送计量段的温度为190℃。其中，相对于100g的膨润土，硼酸酯偶联剂的用量为12g；相对于100g的聚乙烯，改性膨润土的用量为10g，酚醛树脂的用量为15g，环氧树脂的用量为10g，乙酸乙酯的用量为5g，玻璃纤维的用量为3g，聚氯乙烯树脂的用量为2g，丁苯橡胶的用量为15g，有机硅阻燃剂的用量为2g，增塑剂的用量为2g，抗氧剂的用量为4g，填充剂的用量7g。200℃，30天后其拉伸强度保持率为96.1％，断裂强度保持率为90.4％。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (8)

1.一种电缆绝缘材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括:
(1)将硼酸酯偶联剂加压后，采用气雾法在膨润土表面进行活化改性，得到改性膨润土；其中，气雾法的条件包括：温度为100-150℃，压力为0.4-0.7Mpa；
(2)将聚乙烯、改性膨润土、酚醛树脂、环氧树脂、乙酸乙酯、玻璃纤维、聚氯乙烯树脂、丁苯橡胶、有机硅阻燃剂、增塑剂、抗氧剂和填充剂混合，搅拌后，经熔融、注塑成型得到所述电缆绝缘材料；
其中，相对于100重量份的膨润土，硼酸酯偶联剂的用量为10-15重量份；
相对于100重量份的聚乙烯，改性膨润土的用量为5-15重量份，酚醛树脂的用量为10-20重量份，环氧树脂的用量为5-15重量份，乙酸乙酯的用量为1-10重量份，玻璃纤维的用量为1-5重量份，聚氯乙烯树脂的用量为1-4重量份，丁苯橡胶的用量为10-20重量份，有机硅阻燃剂的用量为1-4重量份，增塑剂的用量为1-3重量份，抗氧剂的用量为2-6重量份，填充剂的用量5-10重量份。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，相对于100重量份的聚乙烯，改性膨润土的用量为8-12重量份，酚醛树脂的用量为14-16重量份，环氧树脂的用量为8-12重量份，乙酸乙酯的用量为3-7重量份，玻璃纤维的用量为2-4重量份，聚氯乙烯树脂的用量为2-3重量份，丁苯橡胶的用量为14-16重量份，有机硅阻燃剂的用量为2-3重量份，增塑剂的用量为1.5-2.5重量份，抗氧剂的用量为3-5重量份，填充剂的用量7-8重量份。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其中，增塑剂选自邻苯二甲酸酯类化合物、对苯二甲酸酯类化合物和偏苯三酸酯类化合物中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其中，抗氧剂选自抗氧剂1010、抗氧剂1076和抗氧剂CA中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其中，填充剂选自碳酸钙、陶土、硅酸盐和滑石粉中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其中，熔融的条件包括：温度为220-310℃，时间为1-2h。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其中，注塑成型的条件包括：螺杆的转速为200-300转/分钟，加料段的温度为200-210℃，熔融塑化段的温度为240-250℃，混合均化段的温度为210-220℃，熔体输送计量段的温度为180-200℃。
8.一种电缆绝缘材料，其特征在于，所述电缆绝缘材料由权利要求1-7中任意一项所述的制备方法制得。
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