CN109721799A - 一种高强度中高压电力电缆 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高强度中高压电力电缆，包括缆芯、绝缘层、屏蔽层、防火层及外护套，所述外护套的原料包括：聚乙烯、氢化苯乙烯‑丁二烯嵌段共聚物、稀土改性增刚成核剂、纳米增强填料、偶联剂、抗氧剂。稀土改性增刚成核剂采用如下工艺制备：将3‑氨基邻苯二甲酸酐、异佛尔酮二胺加入水中加热反应，再升温和调节pH，加入马来酰亚胺和稀土硝酸盐反应后，经过滤、洗涤、干燥后制得稀土改性增刚成核剂。本发明保护套材料的强度高，耐磨、耐候性能好，可满足中高压电力电缆保护需求。
Description
技术领域
本发明涉及电缆技术领域，尤其涉及一种高强度中高压电力电缆。
背景技术
电力电缆是在电力系统的主干线路中用以传输和分配大功率电能的电缆产品，包括1-500KV以及以上各种电压等级，各种绝缘的电力电缆。电力电缆的基本结构由缆芯(导体)、绝缘层、屏蔽层、防火层和保护层组成。
聚乙烯是乙烯经聚合制得的一种热塑性树脂，无臭、无毒、手感似蜡，具有优良的耐低温性能，化学稳定性好、能耐大多数酸碱的侵蚀、常温下不溶于一般溶剂，吸水性小、电绝缘性优良，因此被广泛应用于电力电缆的绝缘或护套材料，但是聚乙烯的强度低、易破损，安全性能低。随着人们对电缆材料的要求的不断提高，如何制备一种中高压电力电缆是目前急需解决的技术问题。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种高强度中高压电力电缆，强度高，耐磨、耐候性能好，可满足电力电缆保护需求。
本发明提出一种高强度中高压电力电缆，包括缆芯、绝缘层、屏蔽层、防火层及外护套，所述外护套的原料按重量份包括：聚乙烯80-120份，氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物10-20份，稀土改性增刚成核剂0.5-5份，纳米增强填料5-10份，偶联剂2-5份，抗氧剂1-3份。
优选地，稀土改性增刚成核剂采用如下工艺制备：将3-氨基邻苯二甲酸酐、异佛尔酮二胺加入水中加热反应，再升温和调节pH，加入马来酰亚胺和稀土硝酸盐反应后，经过滤、洗涤、干燥后制得稀土改性增刚成核剂。
优选地，3-氨基邻苯二甲酸酐、异佛尔酮二胺、马来酰亚胺、稀土硝酸盐的摩尔比为3-5：2-4：3-4：2-3。
优选地，加热反应温度为95-100℃，加热反应5-9h。
优选地，升温温度为115-125℃，升温反应时间3-5h。
优选地，调节pH值为9-10。
优选地，稀土硝酸盐为硝酸镨、硝酸铈、硝酸镧、硝酸钕中的一种。
优选地，纳米增强填料为纳米氮化硼、纳米透辉石、纳米分子筛中的一种或多种。
优选地，抗氧剂为1076抗氧剂和/或168抗氧剂。
本发明以聚乙烯和氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物为基料，配合稀土改性增刚成核剂、纳米增强填料、偶联剂、抗氧化剂得到高强度中高压电力电缆外护套，其中，马来酸酐改性的稀土氨基酸成核剂的耐热稳定性和活性高，在聚乙烯结晶过程中可充当异相晶核，还可以与聚乙烯链段相互作用，促进聚乙烯链段向成核界面迁移，大大降低其成核活化能，提高结晶速度、降低晶粒粒径、提高结晶度，显著提高聚乙烯的弯曲强度、拉伸强度；复合增强剂中纳米硼纤维是一种高强度、高弹性以及耐高温增强剂，可提高聚乙烯材料的强度和耐磨性能，同时纳米硼纤维可作为马来酸酐改性稀土氨基酸的协效成核剂，促进聚乙烯的横晶结构的产生，进一步提高弯曲强度和拉伸强度，而聚乙烯接枝马来酸酐和聚乙烯蜡为纳米硼纤维的协效增强剂，可提高纳米硼纤维在聚乙烯中的相容性和分散性；偶联剂促进聚乙烯材料中各组分的相容，抗氧化剂可提高聚乙烯材料的耐候性能。本发明中各组分相互配合制得中高压电力电缆外护套的强度高，耐磨性好，应用前景广。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
一种高强度中高压电力电缆，包括缆芯、绝缘层、屏蔽层、防火层及外护套，所述外护套的原料按重量份包括：聚乙烯80份，氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物10份，稀土改性增刚成核剂0.5份，纳米氮化硼5份，偶联剂2份，1076抗氧剂1份。
稀土改性增刚成核剂采用如下工艺制备：按摩尔比为3：2：3：2分别称取3-氨基邻苯二甲酸酐、异佛尔酮二胺、马来酰亚胺、稀土硝酸盐，将3-氨基邻苯二甲酸酐、异佛尔酮二胺加入水中加热至95℃，反应5h，再升温至115℃和调节pH为9，加入马来酰亚胺和硝酸镨反应3h后，经过滤、洗涤、干燥后制得稀土改性增刚成核剂。
实施例2
一种高强度中高压电力电缆，包括缆芯、绝缘层、屏蔽层、防火层及外护套，所述外护套的原料按重量份包括：聚乙烯120份，氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物20份，稀土改性增刚成核剂5份，纳米透辉石10份，偶联剂5份，168抗氧剂3份。
稀土改性增刚成核剂采用如下工艺制备：按摩尔比为5：4：4：3分别称取3-氨基邻苯二甲酸酐、异佛尔酮二胺、马来酰亚胺、稀土硝酸盐，将3-氨基邻苯二甲酸酐、异佛尔酮二胺加入水中加热至100℃，反应9h，再升温至125℃和调节pH为10，加入马来酰亚胺和硝酸铈反应5h后，经过滤、洗涤、干燥后制得稀土改性增刚成核剂。
实施例3
一种高强度中高压电力电缆，包括缆芯、绝缘层、屏蔽层、防火层及外护套，所述外护套的原料按重量份包括：聚乙烯100份，氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物15份，稀土改性增刚成核剂2份，纳米分子筛7份，偶联剂4份，1076抗氧剂2份。
稀土改性增刚成核剂采用如下工艺制备：按摩尔比为4：3：3：2分别称取3-氨基邻苯二甲酸酐、异佛尔酮二胺、马来酰亚胺、稀土硝酸盐，将3-氨基邻苯二甲酸酐、异佛尔酮二胺加入水中加热至98℃，反应7h，再升温至120℃和调节pH为9.5，加入马来酰亚胺和硝酸镧反应4h后，经过滤、洗涤、干燥后制得稀土改性增刚成核剂。
实施例4
一种高强度中高压电力电缆，包括缆芯、绝缘层、屏蔽层、防火层及外护套，所述外护套的原料按重量份包括：聚乙烯110份，氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物18份，稀土改性增刚成核剂4份，纳米分子筛9份，偶联剂4份，1076抗氧剂2.5份。
稀土改性增刚成核剂采用如下工艺制备：按摩尔比为5：2：3：3分别称取3-氨基邻苯二甲酸酐、异佛尔酮二胺、马来酰亚胺、稀土硝酸盐，将3-氨基邻苯二甲酸酐、异佛尔酮二胺加入水中加热至96℃，反应8h，再升温至123℃和调节pH为10，加入马来酰亚胺和硝酸钕反应4.5h后，经过滤、洗涤、干燥后制得稀土改性增刚成核剂。
将实施例1-4制得中高压电力电缆外护套材料同纯的聚乙烯，在相同测试条件下，按照GB/T1040-1992和GBT9341-2000测试，测得拉伸强度、弯曲强度及硬度，如下表1。
表1
| 测试项目 | 拉伸强度/Mpa | 弯曲强度/Mpa | 邵尔硬度/D |
| 实施例1 | 34.0 | 38.2 | 74 |
| 实施例2 | 33.4 | 38.0 | 76 |
| 实施例3 | 31.6 | 37.6 | 72 |
| 实施例4 | 32.3 | 38.7 | 73 |
| 纯聚乙烯 | 25.5 | 28.7 | 63 |
通过上表可知本发明的外护套材料的拉伸强度、弯曲强度及邵尔硬度相比纯的聚乙烯均有显著提高。
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 (9)
1.一种高强度中高压电力电缆，其特征在于，包括缆芯、绝缘层、屏蔽层、防火层及外护套，所述外护套的原料按重量份包括：聚乙烯80-120份，氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物10-20份，稀土改性增刚成核剂0.5-5份，纳米增强填料5-10份，偶联剂2-5份，抗氧剂1-3份。
2.根据权利要求1所述高强度中高压电力电缆，其特征在于，稀土改性增刚成核剂采用如下工艺制备：将3-氨基邻苯二甲酸酐、异佛尔酮二胺加入水中加热反应，再升温和调节pH，加入马来酰亚胺和稀土硝酸盐反应后，经过滤、洗涤、干燥后制得稀土改性增刚成核剂。
3.根据权利要求2所述高强度中高压电力电缆，其特征在于，3-氨基邻苯二甲酸酐、异佛尔酮二胺、马来酰亚胺、稀土硝酸盐的摩尔比为3-5：2-4：3-4：2-3。
4.根据权利要求2所述高强度中高压电力电缆，其特征在于，加热反应温度为95-100℃，加热反应5-9h。
5.根据权利要求2所述高强度中高压电力电缆，其特征在于，升温温度为115-125℃，升温反应时间3-5h。
6.根据权利要求2所述高强度中高压电力电缆，其特征在于，调节pH值为9-10。
7.根据权利要求2所述高强度中高压电力电缆，其特征在于，稀土硝酸盐为硝酸镨、硝酸铈、硝酸镧、硝酸钕中的一种。
8.根据权利要求1所述高强度中高压电力电缆，其特征在于，纳米增强填料为纳米氮化硼、纳米透辉石、纳米分子筛中的一种或多种。
9.根据权利要求1所述高强度中高压电力电缆，其特征在于，抗氧剂为1076抗氧剂和/或168抗氧剂。
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