CN109265861A - 电网系统用电缆护套材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种电网系统用电缆护套材料，包括以下原料：聚氯乙烯树脂70～80份、三元乙丙橡胶6～12份、乙烯‑醋酸乙烯共聚物12～18份、环烷酸金属盐1～3份、石蜡4～8份、增塑剂8～16份、润滑剂2～6份、炭黑8～16份、双酚A 0.2～0.6份、氢氧化镁3～6份、热稳定剂2～5份及改性填料25～35份。制备方法：将增塑剂、氢氧化镁、双酚A与改性填料置入三辊研磨机研磨成浆状料；浆状料与余下原料进行捏合，然后双螺杆挤出造粒。该电网系统用电缆护套材料具有很好的绝缘阻燃性能。

Description

电网系统用电缆护套材料及其制备方法
技术领域
本发明属于电缆技术领域，具体涉及一种电网系统用电缆护套材料及其制备方法。
背景技术
近年来国内有多家电缆生产企业进行了研发，已生产出耐低温、耐紫外线、耐油、抗扭转的风力发电用电缆，成为企业新的经济增长点。近年来，各行各业都在提倡安全环保，当然电线电缆行业也不例外。
电线电缆用软聚氯乙烯塑料中，GB/T8815-2002中规定的耐温等级较高的为90℃聚氯乙烯绝缘料和护套料，其中护套料的体积电阻率标准为1×109，而目前高压传输电网用的90℃聚氯乙烯护套料同时还要满足一定的绝缘性能，护套料的体积电阻率标准提高到5×1011，有的电缆甚至要求更高的体积电阻率。目前虽然国内也有厂家可以制备环保、阻燃、防白蚁的耐温等级90℃聚氯乙烯绝缘级护套料，但是不具备防鼠性能，应用范围受到一定限制，且体积电阻率偏低，不能满足目前主流电缆生产厂商对绝缘级护套料更高电性能的要求。而且这些厂家所生产的90℃聚氯乙烯绝缘级护套料的配方中阻燃体系的搭配不合理，导致生产成本过高。
另外，电缆填料中碳酸钙具有一定的补强作用，但是碳酸钙具有一定的吸水性，用量过大会降低胶料的电性能，特别是对浸水电容影响很大；在阻燃电缆配方中加入过多碳酸钙会降低电缆的阻燃性能。
发明内容
本发明提出一种电网系统用电缆护套材料，该电网系统用电缆护套材料具有很好的绝缘阻燃性能。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种电网系统用电缆护套材料，包括以下原料：
聚氯乙烯树脂70～80份、三元乙丙橡胶6～12份、乙烯-醋酸乙烯共聚物12～18份、环烷酸金属盐1～3份、石蜡4～8份、增塑剂8～16份、润滑剂2～6份、炭黑8～16份、双酚A0.2～0.6份、氢氧化镁3～6份、热稳定剂2～5份及改性填料25～35份；所述增塑剂由邻苯二甲酸二丁酯和偏苯三酸三辛酯混合而成，所述改性填料主要由碳酸钙、陶土、氧化铈与纳米二氧化硅经过煅烧改性制备得到。
优选地，所述改性填料的制备方法包括以下步骤：
1)按重量份数计算，称取碳酸钙50～60份、陶土10～20份、氧化铈6～12份与纳米二氧化硅1～4份混合均匀，加入至球磨机中，形成混合粉料，然后110～120℃温度下连续干燥，得到复合粉料；
2)在真空环境中，将步骤1)得到的复合粉料进行放电等离子烧结，加热温度为900～1100℃，保温时间为10～15min，得到烧结粉体；
3)将步骤2)烧结粉体冷却至室温，然后加入到润滑油基础油进行搅拌分散，向分散液中加入钛酸酯偶联剂，搅拌10～15min，然后进行过滤，过滤物即为改性填料。
优选地，所述钛酸酯偶联剂的加入量为所述步骤2)烧结粉体重量的1～3％。
优选地，所述润滑剂为聚乙烯蜡、硬脂酸或者硬脂酸锌。
优选地，所述热稳定剂选自钙锌复合热稳定剂或有机锡类热稳定剂。
本发明的另一个目的是提供一种电网系统用电缆护套材料的制备方法，包括以下步骤：
1)将增塑剂、氢氧化镁、双酚A与改性填料置入三辊研磨机研磨成浆状料；
2)将步骤1)研磨好的浆状料与余下物料置入高速捏合机中加热进行搅拌，高速捏合机温度控制在100～120℃，捏合时间为6～12min；
3)将步骤2)搅拌均匀的原料直接进入双螺杆造料机进行挤出造料，双螺杆造料机各段加热温度按加热段数从145～170℃均分；挤出造料的成品烘干，即可。
本发明的有益效果：
1、本发明的电网系统用电缆护套材料中改性填料主要由碳酸钙、陶土、氧化铈与纳米二氧化硅经过煅烧改性制备得到，该改性填料解决了传统碳酸钙由于水分的问题带来降低胶料的电性能的问题；该改性填料添加量过多不仅不会影响胶料的阻燃性能，还能够提高胶料的绝缘性能。
2、本发明符合GB8815标准规定的关于90℃聚氯乙烯护套料的全部性能，且加工性能优良；符合ROHS标准；具备阻燃性能(极限氧指数≥30)，护套料电性能优良，体积电阻率可超过6.0×1012Ω·m。
具体实施方式
实施例1
改性填料的制备方法包括以下步骤：
1)按重量份数计算，称取碳酸钙50份、陶土10份、氧化铈12份与纳米二氧化硅1份混合均匀，加入至球磨机中，形成混合粉料，然后110℃温度下连续干燥，得到复合粉料；
2)在真空环境中，将步骤1)得到的复合粉料进行放电等离子烧结，加热温度为900℃，保温时间为15min，得到烧结粉体；
3)将步骤2)烧结粉体冷却至室温，然后加入到润滑油基础油进行搅拌分散，向分散液中加入钛酸酯偶联剂，搅拌15min，然后进行过滤，过滤物即为改性填料。钛酸酯偶联剂的加入量为所述步骤2)烧结粉体重量的1％。
实施例2
改性填料的制备方法包括以下步骤：
1)按重量份数计算，称取碳酸钙60份、陶土20份、氧化铈6份与纳米二氧化硅4份混合均匀，加入至球磨机中，形成混合粉料，然后120℃温度下连续干燥，得到复合粉料；
2)在真空环境中，将步骤1)得到的复合粉料进行放电等离子烧结，加热温度为1100℃，保温时间为10min，得到烧结粉体；
3)将步骤2)烧结粉体冷却至室温，然后加入到润滑油基础油进行搅拌分散，向分散液中加入钛酸酯偶联剂，搅拌10min，然后进行过滤，过滤物即为改性填料。钛酸酯偶联剂的加入量为所述步骤2)烧结粉体重量的3％。
实施例3
一种电网系统用电缆护套材料，包括以下原料：
聚氯乙烯树脂76份、三元乙丙橡胶8份、乙烯-醋酸乙烯共聚物15份、环烷酸钾2份、石蜡6份、增塑剂12份、聚乙烯蜡4份、炭黑13份、双酚A 0.4份、氢氧化镁5份、钙锌复合热稳定剂3份及实施例1的改性填料30份。增塑剂由邻苯二甲酸二丁酯和偏苯三酸三辛酯混合而成。
电网系统用电缆护套材料的制备方法，包括以下步骤：
1)将增塑剂、氢氧化镁、双酚A与改性填料置入三辊研磨机研磨成浆状料；
2)将步骤1)研磨好的浆状料与余下物料置入高速捏合机中加热进行搅拌，高速捏合机温度控制在110℃，捏合时间为10min；
3)将步骤2)搅拌均匀的原料直接进入双螺杆造料机进行挤出造料，双螺杆造料机各段加热温度按加热段数从160℃均分；挤出造料的成品烘干，即可。
实施例4
一种电网系统用电缆护套材料，包括以下原料：
聚氯乙烯树脂70份、三元乙丙橡胶6份、乙烯-醋酸乙烯共聚物18份、环烷酸钾1份、石蜡8份、增塑剂8份、硬脂酸2份、炭黑8份、双酚A 0.2份、氢氧化镁3份、钙锌复合热稳定剂2份及实施例2的改性填料25份。增塑剂由邻苯二甲酸二丁酯和偏苯三酸三辛酯混合而成。
电网系统用电缆护套材料的制备方法，包括以下步骤：
1)将增塑剂、氢氧化镁、双酚A与改性填料置入三辊研磨机研磨成浆状料；
2)将步骤1)研磨好的浆状料与余下物料置入高速捏合机中加热进行搅拌，高速捏合机温度控制在100℃，捏合时间为12min；
3)将步骤2)搅拌均匀的原料直接进入双螺杆造料机进行挤出造料，双螺杆造料机各段加热温度按加热段数从145℃均分；挤出造料的成品烘干，即可。
实施例5
一种电网系统用电缆护套材料，包括以下原料：
聚氯乙烯树脂80份、三元乙丙橡胶12份、乙烯-醋酸乙烯共聚物12份、环烷酸铜3份、石蜡4份、增塑剂16份、硬脂酸锌6份、炭黑16份、双酚A 0.6份、氢氧化镁6份、有机锡类热稳定剂5份及实施例1的改性填料35份。增塑剂由邻苯二甲电网系统用电缆护套材料的制备方法，包括以下步骤：
1)将增塑剂、氢氧化镁、双酚A与改性填料置入三辊研磨机研磨成浆状料；
2)将步骤1)研磨好的浆状料与余下物料置入高速捏合机中加热进行搅拌，高速捏合机温度控制在120℃，捏合时间为6min；
3)将步骤2)搅拌均匀的原料直接进入双螺杆造料机进行挤出造料，双螺杆造料机各段加热温度按加热段数从170℃均分；挤出造料的成品烘干，即可。
试验例
将实施例3～5的电网系统用电缆护套材料进行性能测试，结果见表1。
表1
项目 实施例3 实施例4 实施例5
拉伸强度，MPa 21.3 19.8 22.6
断裂伸长率，％ 135 124 147
体积电阻率，Ω·m 7.2×10<sup>12</sup> 6.0×10<sup>12</sup> 8.3×10<sup>12</sup>
介电强度，MV/m 32 30 33
氧化指数，％ 33 31 34
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种电网系统用电缆护套材料，其特征在于，按照重量份数计算，包括以下原料：
聚氯乙烯树脂70～80份、三元乙丙橡胶6～12份、乙烯-醋酸乙烯共聚物12～18份、环烷酸金属盐1～3份、石蜡4～8份、增塑剂8～16份、润滑剂2～6份、炭黑8～16份、双酚A 0.2～0.6份、氢氧化镁3～6份、热稳定剂2～5份及改性填料25～35份；所述增塑剂由邻苯二甲酸二丁酯和偏苯三酸三辛酯混合而成，所述改性填料主要由碳酸钙、陶土、氧化铈与纳米二氧化硅经过煅烧改性制备得到。
2.根据权利要求1所述的电网系统用电缆护套材料，其特征在于，所述改性填料的制备方法包括以下步骤：
1)按重量份数计算，称取碳酸钙50～60份、陶土10～20份、氧化铈6～12份与纳米二氧化硅1～4份混合均匀，加入至球磨机中，形成混合粉料，然后110～120℃温度下连续干燥，得到复合粉料；
2)在真空环境中，将步骤1)得到的复合粉料进行放电等离子烧结，加热温度为900～1100℃，保温时间为10～15min，得到烧结粉体；
3)将步骤2)烧结粉体冷却至室温，然后加入到润滑油基础油进行搅拌分散，向分散液中加入钛酸酯偶联剂，搅拌10～15min，然后进行过滤，过滤物即为改性填料。
3.根据权利要求2所述的电网系统用电缆护套材料，其特征在于，所述钛酸酯偶联剂的加入量为所述步骤2)烧结粉体重量的1～3％。
4.根据权利要求1所述的电网系统用电缆护套材料，其特征在于，所述润滑剂为聚乙烯蜡、硬脂酸或者硬脂酸锌。
5.根据权利要求1所述的电网系统用电缆护套材料，其特征在于，所述热稳定剂选自钙锌复合热稳定剂或有机锡类热稳定剂。
6.如权利要求1所述的电网系统用电缆护套材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将增塑剂、氢氧化镁、双酚A与改性填料置入三辊研磨机研磨成浆状料；
2)将步骤1)研磨好的浆状料与余下物料置入高速捏合机中加热进行搅拌，高速捏合机温度控制在100～120℃，捏合时间为6～12min；
3)将步骤2)搅拌均匀的原料直接进入双螺杆造料机进行挤出造料，双螺杆造料机各段加热温度按加热段数从145～170℃均分；挤出造料的成品烘干，即可。
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