CN112442230A - 一种海洋风电用耐盐腐耐扭转控制电缆 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电缆材料技术领域，尤其涉及一种海洋风电用耐盐腐耐扭转控制电缆及其制备方法。所述电缆由乙烯共聚物、马来酸酐接枝EVA、氧化镁、增强剂、硅烷偶联剂、润滑剂、阻燃剂、改性六钛酸钾晶须组成。本本发明电缆在耐热老化、耐盐雾腐蚀、耐海水腐蚀等方面均有较好的性能，能很好地适应海洋风电设施所处的复杂气候环境。本发明同时具有优秀的耐扭转性，其中耐扭转次数高于2500次，常温或低温下扭转均对电缆材质没有明显的影响。

Description

一种海洋风电用耐盐腐耐扭转控制电缆
技术领域
本发明涉及电缆材料技术领域，尤其涉及一种海洋风电用耐盐腐耐扭转控制电缆及其制备方法。
背景技术
目前，近海风能资源丰富，我国可利用海域面积多达300多万平方公里，是世界上海上风能资源最丰富的国家之一，可开发利用的风能资源初步估算约为10亿kW，其中，海上可开发和利用的风能储量约7.5亿kW。随着风电市场的发展，风力发电机组装机量逐年增加，与其配套的风能电缆需求量将越来越大。但是风能发电的电缆附件却跟不上风能发电的要求，风能发电用电缆由于维修困难，使用条件苛刻，所以电缆性能和寿命要求较高，同时电缆在运行过程中不断被扭转，对电缆的耐扭转性能提出了更高的要求。近年来，对风电、光伏电缆的防盐雾耐海水要求越来越高，以前此类要求主要限于海底电缆、脐带电缆的应用上。随着对电缆耐盐雾、吸水和水树的研究及认识的加深，人们越来越意识到防盐雾、耐海水性能对电力电缆的重要性。在浅海地区的风电和光伏系统常年经受盐雾及海水浸蚀，越来越多的用户对电缆提出了径向耐海水和防盐雾的要求，防止水分从护套内渗入。目前，电缆护套橡皮使用比较多的是天然橡胶和丁苯胶，此种电缆护套橡皮弹性好，但耐侯性能差，实际使用过程中容易老化开裂，耐扭转性能不能满足需求。
综上所述，目前领域内缺乏一种海洋风电用耐盐腐耐扭转控制电缆及其制备方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种海洋风电用耐盐腐耐扭转控制电缆及其制备方法。
为实现上述目的，本发明提供了一种海洋风电用耐盐腐耐扭转控制电缆，所述电缆由乙烯共聚物、马来酸酐接枝EVA、氧化镁、增强剂、硅烷偶联剂、润滑剂、阻燃剂、改性六钛酸钾晶须组成。具体地，所述电缆由以下重量份的原料组成：乙烯共聚物150～170份、马来酸酐接枝EVA 45～60份、氧化镁30～40份、增强剂25～40份、硅烷偶联剂25～35份、润滑剂20～30份、阻燃剂40～60份、改性六钛酸钾晶须25～35份。
优选地，所述乙烯共聚物包括乙华平橡胶(EVM)、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)、乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物(EMA)、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物(EEA)、乙烯-丙烯酸丁酯共聚物(EBA)；乙烯-丁烯共聚物、乙烯-己烯共聚物、乙烯-辛烯共聚物，茂金属催化乙烯-丙烯-己烯三元共聚物(KN树脂)，乙烯-丙烯-VNB三元共聚物(EPDM)、乙烯-丙烯-ENB-VNB四元共聚物和乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)中的一种或两种以上的组合。
优选地，所述的硅烷偶联剂包括KH550，KH570，KH560中的一种或两种以上的组合。
优选地，所述增强剂包括活性陶土、滑石粉、碳酸钙、白炭黑、炭黑中的一种或两种以上的组合。
优选地，所述润滑剂包括凡士林、硬脂酸、石蜡、微晶石蜡、硬脂酸锌、硬脂酸钙中的一种或两种以上的组合。
优选地，所述阻燃剂包括三氧化二锑、硼酸锌、硅酸盐、氧化锌、无机黏土、次磷酸铝、水合镁铝水滑石、氢氧化镁、氢氧化铝的一种或两种以上的组合。
优选地，所述电缆由以下重量份的原料组成：乙烯醋酸乙烯共聚物80～90份、乙烯丙烯酸乙酯共聚物70～80份、马来酸酐接枝EVA 45～60份、氧化镁30～40份、碳酸钙15～25份、炭黑10～15份、氢氧化铝10～20份、次磷酸铝10～15份、三氧化二锑20～25份、硅烷偶联剂KH560 15～20份、硅烷偶联剂KH570 10～15份、微晶石蜡20～30份、改性六钛酸钾晶须25～35份。
优选地，所述改性六钛酸钾晶须为通过以下方法制得：将硅烷偶联剂KH550与乙醇按照1:15～20的质量比混合溶解，得到溶液；将六钛酸钾晶须与乙醇按照1:10～15的质量比混合，超声分散，得到悬浮液；在搅拌条件下往悬浮液中滴加溶液，滴加完毕后于70～80℃下反应1～2h，然后将反应液过滤、干燥，即得所述改性六钛酸钾晶须；其中，硅烷偶联剂KH550与六钛酸钾晶须的质量比为1：20～30。
本发明还提供一种海洋风电用耐盐腐耐扭转控制电缆的制备方法，所述方法包括如下步骤：
(1)将乙烯共聚物、马来酸酐接枝EVA、氧化镁、增强剂、硅烷偶联剂、润滑剂加入高速混合机中，加热至80～90℃，混合15～20min；
(2)向步骤(1)中的混合物中加入阻燃剂、改性六钛酸钾晶须，继续混合30～40min，静置陈化5～6h；
(3)设置双螺杆挤出机的挤出温度为175～185℃，螺杆转速为120～125转/min，将步骤(2)制得的产物加入双螺杆挤出机中进行挤出造粒，粒料冷却至室温，筛选次品，包装，即得所述电缆。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1.本发明电缆在耐热老化、耐盐雾腐蚀、耐海水腐蚀等方面均有较好的性能，能很好地适应海洋风电设施所处的复杂气候环境。
2.本发明同时具有优秀的耐扭转性，其中耐扭转次数高于2500次，常温或低温下扭转均对电缆材质没有明显的影响。
3.本发明原材料在国内充足，价格适宜，使其规模化生产没有太高的成本限制；同时，制备方法简单，总体生产成本不高，有利于工业的大规模生产。
具体实施方式
实施例1
按表1称量具体原料，步骤制备步骤如下：
(1)将硅烷偶联剂KH550与乙醇按照1:15的质量比混合溶解，得到溶液；将六钛酸钾晶须与乙醇按照1:10的质量比混合，超声分散，得到悬浮液；在搅拌条件下往悬浮液中滴加溶液，滴加完毕后于70℃下反应2h，然后将反应液过滤、干燥，即得所述改性六钛酸钾晶须；其中，硅烷偶联剂KH550与六钛酸钾晶须的质量比为1：20；
(2)将EVA、EEA、马来酸酐接枝EVA、氧化镁、碳酸钙、炭黑、硅烷偶联剂KH560、硅烷偶联剂KH570、微晶石蜡加入高速混合机中，加热至80℃，混合20min；
(3)向步骤(2)中的混合物中加入氢氧化铝、次磷酸铝、三氧化二锑、改性六钛酸钾晶须，继续混合30min，静置陈化5h；
(4)设置双螺杆挤出机的挤出温度为175℃，螺杆转速为125转/min，将步骤(3)制得的产物加入双螺杆挤出机中进行挤出造粒，粒料冷却至室温，筛选次品，包装，即得所述电缆。
实施例2
(1)将硅烷偶联剂KH550与乙醇按照1:20的质量比混合溶解，得到溶液；将六钛酸钾晶须与乙醇按照1:15的质量比混合，超声分散，得到悬浮液；在搅拌条件下往悬浮液中滴加溶液，滴加完毕后于80℃下反应1h，然后将反应液过滤、干燥，即得所述改性六钛酸钾晶须；其中，硅烷偶联剂KH550与六钛酸钾晶须的质量比为1：30；
(2)将EVA、EEA、马来酸酐接枝EVA、氧化镁、碳酸钙、炭黑、硅烷偶联剂KH560、硅烷偶联剂KH570、微晶石蜡加入高速混合机中，加热至85℃，混合15min；
(3)向步骤(2)中的混合物中加入氢氧化铝、次磷酸铝、三氧化二锑、改性六钛酸钾晶须，继续混合40min，静置陈化6h；
(4)设置双螺杆挤出机的挤出温度为185℃，螺杆转速为120转/min，将步骤(3)制得的产物加入双螺杆挤出机中进行挤出造粒，粒料冷却至室温，筛选次品，包装，即得所述电缆。
实施例3
(1)将硅烷偶联剂KH550与乙醇按照1:20的质量比混合溶解，得到溶液；将六钛酸钾晶须与乙醇按照1:15的质量比混合，超声分散，得到悬浮液；在搅拌条件下往悬浮液中滴加溶液，滴加完毕后于80℃下反应2h，然后将反应液过滤、干燥，即得所述改性六钛酸钾晶须；其中，硅烷偶联剂KH550与六钛酸钾晶须的质量比为1：25；
(2)将EVA、EEA、马来酸酐接枝EVA、氧化镁、碳酸钙、炭黑、硅烷偶联剂KH560、硅烷偶联剂KH570、微晶石蜡加入高速混合机中，加热至90℃，混合20min；
(3)向步骤(2)中的混合物中加入氢氧化铝、次磷酸铝、三氧化二锑、改性六钛酸钾晶须，继续混合40min，静置陈化6h；
(4)设置双螺杆挤出机的挤出温度为185℃，螺杆转速为125转/min，将步骤(3)制得的产物加入双螺杆挤出机中进行挤出造粒，粒料冷却至室温，筛选次品，包装，即得所述电缆。
对比例1
(1)将EVA、EEA、马来酸酐接枝EVA、氧化镁、碳酸钙、炭黑、硅烷偶联剂KH560、硅烷偶联剂KH570、微晶石蜡加入高速混合机中，加热至90℃，混合20min；
(2)向步骤(1)中的混合物中加入氢氧化铝、次磷酸铝、三氧化二锑，继续混合40min，静置陈化6h；
(3)设置双螺杆挤出机的挤出温度为185℃，螺杆转速为125转/min，将步骤(2)制得的产物加入双螺杆挤出机中进行挤出造粒，粒料冷却至室温，筛选次品，包装，即得所述电缆。
表1
Figure BDA0002800489520000051
实施例4电缆性能测试
抗拉强度和断裂伸长率是按照GBT 10401-2006要求方法进行测试；耐海水腐蚀试验的条件为在40℃的海水中浸泡14天后，用不同的交流电压向样品施加处理10min，记录样品不击穿的最高耐压等级；测试结果见表2。
表2电缆性能测试结果
Figure BDA0002800489520000061
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (9)

1.一种海洋风电用耐盐腐耐扭转控制电缆，其特征在于，所述电缆由以下重量份的原料组成：乙烯共聚物150～170份、马来酸酐接枝EVA 45～60份、氧化镁30～40份、增强剂25～40份、硅烷偶联剂25～35份、润滑剂20～30份、阻燃剂40～60份、改性六钛酸钾晶须25～35份。
2.根据权利要求1所述的海洋风电用耐盐腐耐扭转控制电缆，其特征在于，所述乙烯共聚物包括乙华平橡胶(EVM)、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)、乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物(EMA)、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物(EEA)、乙烯-丙烯酸丁酯共聚物(EBA)；乙烯-丁烯共聚物、乙烯-己烯共聚物、乙烯-辛烯共聚物，茂金属催化乙烯-丙烯-己烯三元共聚物(KN树脂)，乙烯-丙烯-VNB三元共聚物(EPDM)、乙烯-丙烯-ENB-VNB四元共聚物和乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)中的一种或两种以上的组合。
3.根据权利要求1所述的海洋风电用耐盐腐耐扭转控制电缆，其特征在于，所述的硅烷偶联剂包括KH550，KH570，KH560中的一种或两种以上的组合。
4.根据权利要求1所述的海洋风电用耐盐腐耐扭转控制电缆，其特征在于，所述增强剂包括活性陶土、滑石粉、碳酸钙、白炭黑、炭黑中的一种或两种以上的组合。
5.根据权利要求1所述的海洋风电用耐盐腐耐扭转控制电缆，其特征在于，所述润滑剂包括凡士林、硬脂酸、石蜡、微晶石蜡、硬脂酸锌、硬脂酸钙中的一种或两种以上的组合。
6.根据权利要求1所述的电缆，其特征在于，所述阻燃剂包括三氧化二锑、硼酸锌、硅酸盐、氧化锌、无机黏土、次磷酸铝、水合镁铝水滑石、氢氧化镁、氢氧化铝的一种或两种以上的组合。
7.根据权利要求1所述的海洋风电用耐盐腐耐扭转控制电缆，其特征在于，所述电缆由以下重量份的原料组成：乙烯醋酸乙烯共聚物80～90份、乙烯丙烯酸乙酯共聚物70～80份、马来酸酐接枝EVA 45～60份、氧化镁30～40份、碳酸钙15～25份、炭黑10～15份、氢氧化铝10～20份、次磷酸铝10～15份、三氧化二锑20～25份、硅烷偶联剂KH560 15～20份、硅烷偶联剂KH570 10～15份、微晶石蜡20～30份、改性六钛酸钾晶须25～35份。
8.根据权利要求1～7任一所述的海洋风电用耐盐腐耐扭转控制电缆，其特征在于，所述改性六钛酸钾晶须为通过以下方法制得：将硅烷偶联剂KH550与乙醇按照1:15～20的质量比混合溶解，得到溶液；将六钛酸钾晶须与乙醇按照1:10～15的质量比混合，超声分散，得到悬浮液；在搅拌条件下往悬浮液中滴加溶液，滴加完毕后于70～80℃下反应1～2h，然后将反应液过滤、干燥，即得所述改性六钛酸钾晶须；其中，硅烷偶联剂KH550与六钛酸钾晶须的质量比为1：20～30。
9.一种制备权利要求1～7任一所述的海洋风电用耐盐腐耐扭转控制电缆的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
(1)将乙烯共聚物、马来酸酐接枝EVA、氧化镁、增强剂、硅烷偶联剂、润滑剂加入高速混合机中，加热至80～90℃，混合15～20min；
(2)向步骤(1)中的混合物中加入阻燃剂、改性六钛酸钾晶须，继续混合30～40min，静置陈化5～6h；
(3)设置双螺杆挤出机的挤出温度为175～185℃，螺杆转速为120～125转/min，将步骤(2)制得的产物加入双螺杆挤出机中进行挤出造粒，粒料冷却至室温，筛选次品，包装，即得所述电缆。
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