CN111040621A - 一种用于裸导线的低密度绝缘包覆料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种用于裸导线的低密度绝缘包覆料及其制备方法，按重量份数计，该用于裸导线的低密度绝缘包覆料包括如下组分：主成膜物60～180份、补强料5～40份、导热填料2～15份、阻燃剂5～50份、颜料0～10份、固化剂2～30份、附着力促进剂2～25份、催化剂0.01～3份。其制备过程为：先将主成膜物、补强填料、导热填料、阻燃剂和颜料在捏合机中抽真空充分混合，得到初混胶；将初混胶过辊研磨，制得基胶；将基胶冷却后高速搅拌下加入固化剂、附着力促进剂、催化剂，充分混合搅拌，出料。本发明的用于裸导线的低密度绝缘包覆料能够在室外环境下迅速固化，可在线户外施工、将裸导线改造为绝缘导线，实现线路全绝缘；而且，其具备较低的密度，可大大提高输电线路安全性。

Description

一种用于裸导线的低密度绝缘包覆料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种用于裸导线的低密度绝缘包覆料及其制备方法，属于电力外绝缘防护技术领域。
背景技术
在我国，电力的传输有相当一部分依赖于架空裸导线。我国地域辽阔，线路环境复杂，而传统架空裸导线距离楼房或者树木，经常会面临一些雷击线路、短路接地、工程作业触电、线路腐蚀等问题，进而降低了供电的安全性与稳定性。绝缘导线代替裸导线是城市配电网建设的一个新的目标。在发达国家，早在20多年前就已经开始广泛使用绝缘导线，取得了良好的经济效益和社会效益。对已有的架空裸导线进行绝缘化改造具有巨大的社会和经济价值。
架空线路绝缘化改造有直接替换或者加装套管等措施，但是对于已经应用中的架空线缆，要想绝缘化处只能更换绝缘导线，由此不仅需要架设新的杆塔，还需要较长的停电时间，工程量大，投资成本高，施工比较复杂。
因此，能在线施工的可涂覆绝缘料成为架空线路绝缘化改造的主要方向。涂覆架空导线的绝缘料面临着以下问题：外涂覆绝缘料材料的要有合适的粘度和室温自固化速度，使其能够进行架空导线施工；外涂覆绝缘材料要有可靠的绝缘性；外涂覆绝缘材料的达到耐老化、耐磨、防腐性能要求；外涂覆绝缘材料要有合适的导热性。
一方面，现有的涂覆绝缘料要么难以实现室温自固化，需要通过烘烤等步骤固化，不能在已服役的电线上涂覆或不适宜在线施工，要么为涂料质地，涂覆时很容易出现裸露导线、需要重复多次涂覆，不仅延长施工时间，而且多次涂覆后还是极容易出现裸露导线，难以保证安全性；另一方面，外绝缘涂料要满足上述性能，需要添加各种填料和助剂，因此即使能够满足上述性能，也很容易造成包覆绝缘料密度太大，比重太高的绝缘料会造成导线的下垂增加，对输电线路安全造成威胁。
发明内容
发明目的：针对现有的架空线路绝缘化改造采用的涂覆绝缘料无法满足室温自固化、在线施工等性能或者满足这些性能后密度太大、导线易下垂影响线路安全等问题，本发明提供了一种用于裸导线的低密度绝缘包覆料，另外，还提供了一种该低密度绝缘包覆料的制备方法。
技术方案：本发明所述的一种用于裸导线的低密度绝缘包覆料，按重量份数计，包括如下组分：主成膜物60～180份、补强料5～40份、导热填料2～15份、阻燃剂5～50份、颜料0～10份、固化剂2～30份、附着力促进剂2～25份、催化剂0.01～3份。
优选的，按重量份数计，包括如下组分：主成膜物80～120份、补强料6～12份、导热填料5～15份、阻燃剂5～30份、颜料0～10份、固化剂6～20份、附着力促进剂2～15份、催化剂0.1～1份。
其中，主成膜物优选粘度为5000～100000cs范围内的一种或两种以上的胶，进一步优选粘度为5000～80000cs范围内的至少一种胶；胶可选自端羟基二甲基聚硅氧烷、端羟基甲基乙基聚硅氧烷、端羟基甲基苯基聚硅氧烷、端羟基甲基乙烯基聚硅氧烷等中的至少一种。
较优的，补强料可为粒径为5nm～50μm的白炭黑，如沉淀法二氧化硅、气相法二氧化硅、硅微粉、硅树脂等。导热填料可为氧化铝、氮化铝、氧化锌、氧化镁、氮化硼、碳化硅中的一种或多种。阻燃剂可为氢氧化铝、氢氧化镁、三聚氰胺、多聚磷酸铵、五溴乙基苯、硼酸锌、三氧化二锑等中的至少一种。颜料可为超细炭黑、氧化铁红、二氧化钛中的一种。
进一步的，固化剂可为甲基三乙氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、甲基三丁酮肟基硅烷、甲基三丙酮肟基硅烷、乙烯基三丁酮肟基硅烷、四丁酮肟基硅烷、苯基三乙氧基硅烷等中的至少一种。催化剂可为二醋酸二丁基锡、二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、钛酸酯等中的至少一种。附着力促进剂可为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷、γ-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷等中的至少一种。
作为优选的技术方案，本发明的低密度绝缘包覆料还可包括抗氧剂0～1份，紫外线吸收剂0～2份；其中，紫外线吸收剂可为2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、苯并三唑类中的至少一种，抗氧剂可为硫代二丙酸二月桂酯、四(β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸)季戊四醇酯中的至少一种。
本发明所述的用于裸导线的低密度绝缘包覆料的制备方法，包括下述步骤：
(1)将主成膜物、补强填料、导热填料、阻燃剂和颜料在真空条件下充分混合，得到初混胶；
(2)将步骤(1)所得初混胶过辊研磨，制得均匀的基胶；
(3)将基胶冷却后强力分散，真空搅拌下，加入固化剂、附着力促进剂、催化剂，充分混合搅拌，出料，即得。
上述步骤(1)中，优选的，在真空条件下充分混合的条件为：将主成膜物、补强填料、导热填料、阻燃剂和颜料在真空度0.04MPa以下、温度90～130℃的条件下混合3～5小时。进一步的，步骤(3)中，混合搅拌过程中，保持真空度为0.04MPa以下。
其中，当本发明的低密度绝缘包覆料中包含抗氧剂和/或紫外线吸收剂时，可在步骤(1)中制备初混胶时加入。
有益效果：与现有技术相比，本发明的优点在于：(1)本发明的用于裸导线的低密度绝缘包覆料可将裸导线改造为绝缘导线，实现线路全绝缘，提高电能传输的安全性；(2)该低密度绝缘包覆料自身能够在室外环境下迅速固化，无需加热或烘烤等步骤，可在线户外施工涂覆到架空裸导线上，实现配电网裸导线绝缘化改造，无需停工停电，大幅减少停电时间，大大降低了架空线路绝缘改造的施工成本、缩短了施工时间，提高了改造作业效率，节约人力物力；(3)本发明的低密度绝缘包覆料在满足室温迅速固化、绝缘性、导热性等性能的基础上，同时具备较低的密度(＜1g/cm3)，可有效避免由于比重太高造成导线的弧垂增加等问题，大大提高输电线路安全性；(4)本发明的低密度绝缘包覆料一道可涂覆厚度可达2～5mm，可完全覆盖裸导线，与现有绝缘涂料相比，安全性更高；而且，兼具优良的电气绝缘性、导热性、阻燃性、耐紫外等多种性能，能够满足配网线路对外绝缘的要求，延长线路的使用寿命，保障线路安全稳定运行。
具体实施方式
下面对本发明的技术方案作进一步说明。
本发明的一种用于裸导线的低密度绝缘包覆料针对架空裸导线的绝缘保护设计，可将裸导线改造为绝缘导线，实现线路全绝缘，提高电能传输的安全性；其可通过涂覆机器人在线户外快速施工，自身可以室温固化，无需加热或烘烤等步骤，操作简单便捷，效率高，性能可靠，特别适合于户外使用，耐候性优异。除此之外，该绝缘包覆料，兼具优良的电气绝缘性、导热性、阻燃性、耐紫外等多种性能，能够满足配网线路对外绝缘的要求。
实施例1
一种用于裸导线的低密度绝缘包覆料，包括以下重量份的组分：粘度为100000cs的端羟基甲基乙基聚硅氧烷60份、50μm白炭黑5份、氧化铝2份、氢氧化铝5份、炭黑5份、甲基三丁酮肟基硅烷2份、γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷2份、二月桂酸二丁基锡0.01份。
上述用于裸导线的低密度绝缘包覆料，通过以下制备方法制得：
(1)基胶的预混：将端羟基甲基乙基聚硅氧烷、白炭黑、氧化铝、氢氧化铝和炭黑加入捏合机中，抽真空至0.04MPa，然后升温至90℃充分混合，得初混胶；
(2)过将步骤(1)所得初混胶过三辊研磨机，制得均匀的基胶；
(3)将步骤(2)得到的基胶冷却后再转入强力分散机，加入甲基三丁酮肟基硅烷、γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷和二月桂酸二丁基锡，真空度保持在0.04MPa，充分混合搅拌，出料，即得。
实施例2
一种用于裸导线的低密度绝缘包覆料，包括以下重量份的组分：粘度为30000cs的端羟基甲基苯基聚硅氧烷180份、粒径为5nm的白炭黑40份、氮化硼15份、氢氧化铝50份、炭黑10份、甲基三丁酮肟基硅烷20份、甲基三乙氧基硅烷5份、乙烯基三丁酮肟基硅烷5份、γ-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷25份、辛酸亚锡3份。
上述用于裸导线的低密度绝缘包覆料，通过以下制备方法制得：
(1)基胶的预混：将端羟基甲基苯基聚硅氧烷、白炭黑、氮化硼、氢氧化铝和炭黑加入捏合机中，抽真空至0.03MPa，然后升温至100℃充分混合，得初混胶；
(2)将步骤(1)所得初混胶过三辊研磨机，制得均匀的基胶；
(3)将步骤(2)得到的基胶冷却后再转入强力分散机，加入甲基三丁酮肟基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、乙烯基三丁酮肟基硅烷、γ-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷和辛酸亚锡，真空度保持在0.03MPa，充分混合搅拌，出料。
实施例3
一种用于裸导线的低密度绝缘包覆料，包括以下重量份的组分：粘度为80000cs的端羟基二甲基聚硅氧烷40份、粘度为5000cs端羟基二甲基聚硅氧烷40份、1μm白炭黑6份、氮化硼5份、氢氧化镁5份、炭黑5份、甲基三丁酮肟基硅烷4份、四丁酮肟基硅烷2份、γ-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷2份、二月桂酸二丁基锡0.1份、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮0.5份。
上述用于裸导线的低密度绝缘包覆料，通过以下制备方法制得：
(1)基胶的预混：将端羟基二甲基聚硅氧烷、白炭黑、氮化硼、氢氧化镁、炭黑和2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮加入捏合机中，抽真空至0.02MPa，然后升温至110℃充分混合，得初混胶；
(2)将步骤(1)所得初混胶过三辊研磨机，制得均匀的基胶；
(3)将步骤(2)得到的基胶冷却后再转入强力分散机，高速搅拌下，加入甲基三丁酮肟基硅烷、四丁酮肟基硅烷、γ-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷和二月桂酸二丁基锡，真空度保持在0.02MPa，充分混合搅拌，出料。
实施例4
一种用于裸导线的低密度绝缘包覆料，包括以下重量份的组分：粘度为20000cs的端羟基二甲基聚硅氧烷100份、粘度为8000cs端羟基二甲基聚硅氧烷20份、3μm白炭黑12份、氧化镁5份、碳化硅10份、氢氧化镁30份、炭黑5份、甲基三丁酮肟基硅烷8份、四丁酮肟基硅烷12份、γ-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷15份、二月桂酸二丁基锡1份、紫外线吸收剂苯并三唑类0.5份。
上述用于裸导线的低密度绝缘包覆料，通过以下制备方法制得：
(1)基胶的预混：将端羟基二甲基聚硅氧烷、白炭黑、碳化硅、氧化镁、氢氧化镁、炭黑和紫外线吸收剂苯并三唑类加入捏合机中，抽真空至0.01MPa，然后升温至120℃充分混合，得初混胶；
(2)将步骤(1)所得初混胶过三辊研磨机，制得均匀的基胶；
(3)将步骤(2)得到的基胶冷却后再转入强力分散机，高速搅拌下，加入甲基三丁酮肟基硅烷、四丁酮肟基硅烷、γ-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷和二月桂酸二丁基锡，真空度保持在0.01MPa，充分混合搅拌，出料。
实施例5
一种用于裸导线的低密度绝缘包覆料，包括以下重量份的组分：粘度为20000cs的端羟基二甲基聚硅氧烷100份、10μm白炭黑8份、碳化硅10份，氧化镁5份，氢氧化镁15份、炭黑5份、甲基三丁酮肟基硅烷8份、四丁酮肟基硅烷4份、γ-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷8份、二月桂酸二丁基锡0.3份。
上述用于裸导线的低密度绝缘包覆料，通过以下制备方法制得：
(1)基胶的预混：将端羟基二甲基聚硅氧烷、白炭黑、碳化硅、氧化镁、氢氧化镁和炭黑加入捏合机中，抽真空至0.01MPa，然后升温至120℃充分混合，得初混胶；
(2)将步骤(1)所得初混胶过三辊研磨机，制得均匀的基胶；
(3)将步骤(2)得到的基胶冷却后再转入强力分散机，高速搅拌下，加入甲基三丁酮肟基硅烷、四丁酮肟基硅烷、γ-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷、二月桂酸二丁基锡，真空度保持在0.01MPa，充分混合搅拌，出料。
实施例6
一种用于裸导线的低密度绝缘包覆料，包括以下重量份的组分：粘度为20000cs的端羟基二甲基聚硅氧烷120份、25μm白炭黑10份、氧化镁5份、碳化硅10份、氢氧化镁30份、炭黑5份、甲基三丁酮肟基硅烷8份、四丁酮肟基硅烷4份、γ-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷13份、二月桂酸二丁基锡0.3份、紫外线吸收剂苯并三唑类0.5份。
上述用于裸导线的低密度绝缘包覆料，通过以下制备方法制得：
(1)基胶的预混：将端羟基二甲基聚硅氧烷、白炭黑、碳化硅、氧化镁、氢氧化镁、炭黑和紫外线吸收剂苯并三唑类加入捏合机中，抽真空至0.01MPa，然后升温至130℃充分混合，得初混胶；
(2)将步骤(1)所得初混胶过三辊研磨机，制得均匀的基胶；
(3)将步骤(2)得到的基胶冷却后再转入强力分散机，高速搅拌下，加入甲基三丁酮肟基硅烷、四丁酮肟基硅烷、γ-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷和二月桂酸二丁基锡，真空度保持在0.01MPa，充分混合搅拌，出料。
分别将实施例1～6制备的导热绝缘包覆料加入自动涂覆设备中，通过自动涂覆设备将该包覆料挤出到裸导线表面，包覆料在室外环境下迅速固化、在裸电线表面形成绝缘包覆层，测试各实施例制备的包覆料形成的绝缘包覆层的性能，如下表1。
表1实施例1～6制备的导热绝缘包覆料的使用性能参数
Figure BDA0002278931420000061
Figure BDA0002278931420000071
由表1可以看出，本申请制备的用于裸导线的低密度绝缘包覆料能够快速室温固化，从而可实现在线施工，而且，其还具备优异的绝缘性、拉伸强度；同时，该包覆料密度较低，低于1g/cm3，可有效避免由于比重太高造成导线的弧垂增加等问题，大大提高输电线路安全性。而且，与实施例1～2相比，实施例3～6在优选原料参数范围内制得的绝缘包覆料具备更低的密度和更高的拉伸强度，更有利于裸导线的绝缘包覆。

Claims (10)

1.一种用于裸导线的低密度绝缘包覆料，其特征在于，按重量份数计，包括如下组分：主成膜物60～180份、补强料5～40份、导热填料2～15份、阻燃剂5～50份、颜料0～10份、固化剂2～30份、附着力促进剂2～25份、催化剂0.01～3份。
2.根据权利要求1所述的用于裸导线的低密度绝缘包覆料，其特征在于，按重量份数计，包括如下组分：主成膜物80～120份、补强料6～12份、导热填料5-15份、阻燃剂5～30份、颜料0～10份、固化剂6～20份、附着力促进剂2～15份、催化剂0.1～1份。
3.根据权利要求1所述的用于裸导线的低密度绝缘包覆料，其特征在于，所述主成膜物为粘度为5000～100000cs的端羟基二甲基聚硅氧烷、端羟基甲基乙基聚硅氧烷、端羟基甲基苯基聚硅氧烷、端羟基甲基乙烯基聚硅氧烷中的至少一种。
4.根据权利要求3所述的用于裸导线的低密度绝缘包覆料，其特征在于，所述补强料为粒径5nm～50μm的白炭黑。
5.根据权利要求1所述的用于裸导线的低密度绝缘包覆料，其特征在于，所述导热填料为氧化铝、氮化铝、氧化锌、氧化镁、氮化硼、碳化硅中的一种或多种；所述阻燃剂为氢氧化铝、氢氧化镁、三聚氰胺、多聚磷酸铵、五溴乙基苯、硼酸锌、三氧化二锑中的至少一种；所述颜料为炭黑、氧化铁红、二氧化钛中的一种。
6.根据权利要求1所述的用于裸导线的低密度绝缘包覆料，其特征在于，所述固化剂为甲基三乙氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、甲基三丁酮肟基硅烷、乙烯基三丁酮肟基硅烷、四丁酮肟基硅烷、苯基三乙氧基硅烷中的至少一种；所述催化剂为二醋酸二丁基锡、二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、钛酸酯中的至少一种；所述附着力促进剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷、γ-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的用于裸导线的低密度绝缘包覆料，其特征在于，所述低密度绝缘包覆料还包括抗氧剂0～1份，紫外线吸收剂0～2份；其中，所述紫外线吸收剂为2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、苯并三唑类中的至少一种，抗氧剂为硫代二丙酸二月桂酯、四(β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸)季戊四醇酯中的至少一种。
8.一种权利要求1所述的用于裸导线的低密度绝缘包覆料的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：
(1)将主成膜物、补强填料、导热填料、阻燃剂和颜料在真空条件下充分混合，得到初混胶；
(2)将步骤(1)所得初混胶过辊研磨，制得均匀的基胶；
(3)将所述基胶冷却后强力分散，真空搅拌下，加入固化剂、附着力促进剂、催化剂，充分混合搅拌，出料，即得。
9.根据权利要求8所述的用于裸导线的低密度绝缘包覆料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述在真空条件下充分混合为：将主成膜物、补强填料、导热填料、阻燃剂和颜料在真空度0.04MPa以下、温度90～130℃的条件下混合3～5小时。
10.根据权利要求8所述的用于裸导线的低密度绝缘包覆料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述混合搅拌过程中，保持真空度为0.04MPa以下。
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