CN112194864A - 一种超导电缆护套材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种超导电缆护套材料及其制备方法，该超导电缆护套材料包括以下按照重量份的原料：聚氯乙烯60～70份、增塑剂5～10份、稳定剂5～10份、防老剂1～5份、玻璃纤维10～15份。本发明的超导电缆护套材料使用聚氯乙烯作为基体，添加防老剂、玻璃纤维，获得一类抗老化、抗热缩、适用于地下敷设环境的超导电缆护套材料。可以使电缆护套在起到理化和环境保护的同时，兼具抗老化、抗热缩的作用。

Description

一种超导电缆护套材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及超导电缆技术领域，具体地说，涉及一种超导电缆护套材料及其制备方法。
背景技术
超导电缆是使用超导带材作为导体的低损耗、大容量电力电缆，其结构从内至外由支撑体、超导层、绝缘层、屏蔽层、波纹管和护套组成。超导电缆中的超导带材在一定温度下呈现零电阻和完全抗磁性。
相比于传统电力电缆，以高温超导带材作为导体的超导电缆具有大容量、低损耗、低占空等优势，有望在未来的智能电网建设中得到广泛应用。现有的超导电缆示范运行项目通常采用架空、地面、地下和水下等安装条件，以实现对不同环境的运行分析。但是，考虑到实际应用，应用于配电线路的超导电缆将更多地安装敷设于电缆沟等地下管网。由于昼夜温差和季节更替等因素，可以预见的是，地下敷设环境将使超导电缆长期处于温度明显变化的环境中。
目前，通常使用聚乙烯、聚氯乙烯作为超导电缆护套的主要材料，明显的温度变化会加速聚合物护套材料的老化速度；此外，聚合物由于存在“玻璃态-高弹态”转变，在一定温度下会产生较大的热收缩，造成挤塑在超导电缆表面的护套材料与波纹管表面发生剥离。老化和热收缩等问题将造成护套失去对超导电缆本体的保护作用，进一步将引起超导电缆真空度下降、绝缘失效等问题，最终导致超导电缆无法继续使用。
而针对以上所述的温度变化的环境中的超导电缆的护套老化问题，暂时没有公开的较好的解决方案。
发明内容
为弥补现有技术的不足，本发明提出一种超导电缆护套材料及其制备方法，本发明的超导电缆护套材料以聚氯乙烯为基体材料，增塑剂和稳定剂为添加剂，同时添加防老剂、玻璃纤维以实现抗老化、抗热缩。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种超导电缆护套材料，包括以下按照重量份的原料：
聚氯乙烯60～70份、增塑剂5～10份、稳定剂5～10份、防老剂1～5份、玻璃纤维10～15份。
可选地，所述防老剂为2-巯基苯并咪唑。
可选地，所述玻璃纤维为E-CR型玻璃纤维。
可选地，所述玻璃纤维的直径为10～20μm，长度为3.0～4.5mm。
本发明还提供一种超导电缆护套材料的制备方法，包括以下步骤：
原料混合：将聚氯乙烯60～70份、增塑剂5～10份、稳定剂5～10份、防老剂 1～5份、玻璃纤维10～15份混合，在室温条件下，使用搅拌机在30～50rpm的转速下搅拌30～60min，得到原料A；
中间料制备：在60～80℃的温度下，使用密炼机对原料A进行5～10min的密炼，得到中间料B；
护套料制备：在140～160℃的温度下，使用双螺杆挤出机对中间料B进行挤出造粒，在室温下冷却30～60min，得到护套料C。
可选地，所述搅拌机转速为50rpm，搅拌时间为60min。
可选地，所述密炼机密炼温度为70℃，密炼时间为10min。
可选地，所述双螺杆挤出机造粒温度为160℃，冷却时间为60min。
本发明的超导电缆护套材料使用聚氯乙烯作为基体，添加防老剂、玻璃纤维，获得一类抗老化、抗热缩、适用于地下敷设环境的超导电缆护套材料。通过添加防老剂，可以一定程度上抑制护套材料聚合物基体的氧化过程，实现延缓老化的作用。此外，由于存在“玻璃态-高弹态”转变，聚合物会产生较大的热收缩，使其内部存在较大的热应力，通过添加热稳定性优于聚合物基体的玻璃纤维，可以延长材料内部的热应力释放路径，从而改善基体材料的热缩现象。因此，可以使电缆护套在起到理化和环境保护的同时，兼具抗老化、抗热缩的作用。
具体实施方式
下面结合优选的具体实施方式对本发明进行详细的阐述。
实施例1：本实施例中，一种超导电缆护套材料，由以下重量份数的成分制成：聚氯乙烯60份、增塑剂5份、稳定剂5份、防老剂1份、玻璃纤维10份。将上述原料经搅拌机在30rpm的转速下充分搅拌60min得到原料A，原料A经密炼机在60℃的温度下密炼10min得到中间料B，中间料B经双螺杆挤出机在 140℃的温度下挤出造粒、冷却30min得到护套料C。
实施例2：本实施例中，一种超导电缆护套材料，由以下重量份数的成分制成：聚氯乙烯60份、增塑剂5份、稳定剂5份、防老剂3份、玻璃纤维12份。将上述原料经搅拌机在40rpm的转速下充分搅拌45min得到原料A，原料A经密炼机在70℃的温度下密炼8min得到中间料B，中间料B经双螺杆挤出机在 150℃的温度下挤出造粒、冷却45min得到护套料C。
实施例3：本实施例中，一种超导电缆护套材料，由以下重量份数的成分制成：聚氯乙烯60份、增塑剂5份、稳定剂5份、防老剂5份、玻璃纤维15份。将上述原料经搅拌机在50rpm的转速下充分搅拌30min得到原料A，原料A经密炼机在80℃的温度下密炼5min得到中间料B，中间料B经双螺杆挤出机在 160℃的温度下挤出造粒、冷却60min得到护套料C。
实施例4：本实施例中，一种超导电缆护套材料，由以下重量份数的成分制成：聚氯乙烯70份、增塑剂10份、稳定剂10份、防老剂1份、玻璃纤维10份。将上述原料经搅拌机在30rpm的转速下充分搅拌60min得到原料A，原料A经密炼机在60℃的温度下密炼10min得到中间料B，中间料B经双螺杆挤出机在 140℃的温度下挤出造粒、冷却30min得到护套料C。
实施例5：本实施例中，一种超导电缆护套材料，由以下重量份数的成分制成：聚氯乙烯70份、增塑剂10份、稳定剂10份、防老剂3份、玻璃纤维12份。将上述原料经搅拌机在40rpm的转速下充分搅拌45min得到原料A，原料A经密炼机在70℃的温度下密炼8min得到中间料B，中间料B经双螺杆挤出机在 150℃的温度下挤出造粒、冷却45min得到护套料C。
实施例6：本实施例中，一种超导电缆护套材料，由以下重量份数的成分制成：聚氯乙烯70份、增塑剂10份、稳定剂10份、防老剂5份、玻璃纤维15份。将上述原料经搅拌机在50rpm的转速下充分搅拌30min得到原料A，原料A经密炼机在80℃的温度下密炼5min得到中间料B，中间料B经双螺杆挤出机在 160℃的温度下挤出造粒、冷却60min得到护套料C。
对比例：本对比例中，一种电缆护套材料，由以下重量份数的成分制成：聚氯乙烯60份、增塑剂5份、稳定剂5份。将上述原料经搅拌机在30rpm的转速下充分搅拌60min得到原料A，原料A经密炼机在60℃的温度下密炼10min得到中间料B，中间料B经双螺杆挤出机在140℃的温度下挤出造粒、冷却30min 得到护套料C。
对上述实施例制备的超导电缆用护套材料进行拉伸和抗老化测试，结果见表1。
表1.超导电缆用护套材料性能
Figure RE-GDA0002780086520000041
如表1所示，本发明获得的超导电缆用护套材料，在室温条件下其拉伸强度的范围为26.5～31.5MPa，断裂伸长率的范围为280～310％；经热老化后，材料的拉伸强度变化率较小(-5.0～-3.0％)而且热缩率较低(1.5～2.5％，符合低于5％的国家标准要求)。说明本发明制备的护套材料抗老化、抗热缩性能好，适用于地下敷设环境的超导电缆本体防护。
与对比例相比，实施例1～6中由于添加玻璃纤维，拉伸强度提高，断裂伸长率有所下降，但是其断裂伸长率仍在目标范围内(280～310％)。在实施例 1～3中，以60份聚氯乙烯作为基体，添加防老剂和玻璃纤维进行改性。随着防老剂和玻璃纤维含量的增加，护套材料的抗老化性能、抗热缩性能均有所提高；但是，实施例3中断裂伸长率下降明显，影响护套材料的加工性能。因此，实施例2的成分比例更优。同理的，在实施例4～6中，以70份聚氯乙烯作为基体，实施例5的成分比例更优。
添加玻璃纤维可以有效改善护套材料的热缩问题，但是由于玻璃纤维的塑性弱于聚合物，因此，实施例3和实施例6中的材料断裂伸长率有所下降。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (8)

1.一种超导电缆护套材料，其特征在于，包括以下按照重量份的原料：
聚氯乙烯60～70份、增塑剂5～10份、稳定剂5～10份、防老剂1～5份、玻璃纤维10～15份。
2.根据权利要求1所述的超导电缆护套材料，其特征在于，
所述防老剂为2-巯基苯并咪唑。
3.根据权利要求1所述的超导电缆护套材料，其特征在于，
所述玻璃纤维为E-CR型玻璃纤维。
4.根据权利要求1所述的超导电缆护套材料，其特征在于，
所述玻璃纤维的直径为10～20μm，长度为3.0～4.5mm。
5.一种超导电缆护套材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
原料混合：将聚氯乙烯60～70份、增塑剂5～10份、稳定剂5～10份、防老剂1～5份、玻璃纤维10～15份混合，在室温条件下，使用搅拌机在30～50rpm的转速下搅拌30～60min，得到原料A；
中间料制备：在60～80℃的温度下，使用密炼机对原料A进行5～10min的密炼，得到中间料B；
护套料制备：在140～160℃的温度下，使用双螺杆挤出机对中间料B进行挤出造粒，在室温下冷却30～60min，得到护套料C。
6.根据权利要求5所述的超导电缆护套材料的制备方法，其特征在于，所述搅拌机转速为50rpm，搅拌时间为60min。
7.根据权利要求5所述的超导电缆护套材料的制备方法，其特征在于，
所述密炼机密炼温度为70℃，密炼时间为10min。
8.根据权利要求5所述的超导电缆护套材料的制备方法，其特征在于，
所述双螺杆挤出机造粒温度为160℃，冷却时间为60min。
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