CN113980411A - 一种中低压防水树电缆绝缘材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种中低压防水树电缆绝缘材料的制备方法，包括以下组分：A料包括聚乙烯、抗水树接枝聚合物、纳米无机成核剂和碳量子点成核剂，B料为聚乙烯类基础树脂、交联剂和助交联剂，本发明的有益效果：改善绝缘料的亲水性，改善了水分的分散，解决了普通电缆绝缘料在水存在的情况下易产生水树而导致绝缘料击穿事故。

Description

一种中低压防水树电缆绝缘材料的制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，具体是一种中低压防水树电缆绝缘材料的制备方法。
背景技术
水树现象是由微米级孔洞和纳米级通道所形成的树枝状发散型的绝缘缺陷，是电缆绝缘老化和寿命缩短的主要诱因。由于我国早期在电缆安装、敷设和运行环节等存在问题，电缆运行环境不佳，水分会在电场的作用下聚集在微观缺陷处从而形成水树，当系统中有过电压侵入时，水树极易转化为电树从而导致绝缘直接击穿，引发停电事故。因此，抑制水树现象是绝缘材料绕不开的难题、必经的趋势。抑制水树的方式综合来说主要有以下3种： (1)在电缆绝缘料外层采用金属或复合材料防水层以防止水分入侵。(2)将湿法交联改为干法交联能够有效减少电缆绝缘料中的含水量和微孔数量及尺寸，从而抑制水树的引发起始点与必要的生长条件。(3)将与基体材料分子链有亲和作用的添加剂与聚合物材料混合以获得抗水树特性。
总的来看，从绝缘材料本身出发，加入抗水树组分可以从根本上抑制水树生长，具有实际操价值和意义，在工业上也更容易实现。如文献[刘颜等，一种抗水树型聚烯烃电缆料及其制备方法，CN202010604149.6]中采用加入聚乙二醇和不同添加剂等抗水树组分的方法，从而显著地降低水树发生的几率；文献[聂琳琳，抗水树XLPE绝缘材料研制，硕士学位论文，哈尔冰理工大学，2016]中将交联聚乙烯材料(XLPE)与茂金属聚乙烯(MPE)共混，以改进交联聚乙烯绝缘材料的抗水树性能。也有文献指出，对于已经产生水树老化的电缆，采用基于硅氧烷注入的绝缘修复技术，能够在填充水树区域的同时，提高电缆的绝缘性能。但综合此类方法的资料就会发现，基本都是从单一的角度抑制水树的形成，存在效果一般同时还会带来绝缘层力学性能的降低等不足。本发明所述的一种用于中低压防水树电缆绝缘料的制备方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种中低压防水树电缆绝缘材料的制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种中低压防水树电缆绝缘材料的制备方法，包括以下步骤：步骤一：按照质量分数比配置原材料，所述原材料由A料和B料组成，所述A料包括100份的聚乙烯、15-27份的抗水树接枝聚合物、5-20份的纳米无机成核剂与1.5-3份的碳量子点成核剂，所述B料包括100份的聚乙烯类基础树脂、0.5-5份的交联剂和0.5-3份的助交联剂；步骤二：将聚乙烯、抗水树接枝聚合物、纳米无机成核剂和碳量子点成核剂按照计量比在高混机里常温条件下低速共混一定时间后用双螺杆在一定温度下挤出造粒成型得A料；步骤三：将聚乙烯类基础树脂、交联剂和助交联剂在高混机里常温条件下高速共混一定时间后用双螺杆熔融共混后挤出造粒成型得B料：步骤四：将所得A料与B料按照质量比用双螺杆在60-120℃条件下熔融共混后挤出成型得到该电缆绝缘料。
作为本发明进一步的方案：在步骤四中，将A料与B料按照2:5-10的质量比熔融共混后挤出成型，而后自然放置即可得到中低压防水树电缆绝缘层。
作为本发明进一步的方案：在步骤四中，将A料与B料按照2:5-10的质量比熔融共混后挤出成型，而后自然放置即可得到中低压防水树电缆绝缘层。
作为本发明进一步的方案：所述A料中的聚乙烯为硅烷接枝聚乙烯；所述抗水树接枝聚合物为聚烯烃接枝马来酸酐；所述纳米无机成核剂为纳米尺寸的二氧化硅、氧化铝、氧化镁和氧化锌中的一种或数种的混合物；所述碳量子点成核剂为碳五以上的多元醇及其衍生物制备的碳量子点。
作为本发明进一步的方案：所述B料中的聚乙烯类基础树脂为高密度聚乙烯、低密度聚乙烯和线性低密度聚乙烯的一种或数种的混合物；所述交联剂为过氧化二异丙苯；所述助交联剂为乙烯基三乙氧基硅烷。
作为本发明进一步的方案：所述A料中的抗水树接枝聚合物为聚烯烃接枝马来酸酐，聚乙烯接枝马来酸酐、聚丙烯接枝马来酸酐中的一种或多种的混合物。
作为本发明进一步的方案：所述A料中的纳米无机成核剂为纳米尺寸的二氧化硅、氧化铝、氧化镁、氧化锌中的一种或多种的混合物，所述纳米无机成核剂粒径为10- 500nm，所述A料中碳量子点成核剂为由山梨醇制备的碳量子点成核剂。
作为本发明进一步的方案：所述B料中聚乙烯类基础树脂、交联剂、助交联剂的比例为：100:0.5-5:0.5-3，所述B料中聚乙烯类基础树脂为高密度聚乙烯、低密度聚乙烯和线性低密度聚乙烯的一种或者数种任意比列的混合物，所述交联剂为过氧化二异丙苯，所述助交联剂为乙烯基三乙氧基硅烷。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明所述方法制备的中低压防水树电缆绝缘料，通过加入聚烯烃接枝马来酸酐来改善绝缘料的亲水性，改善了水分的分散，解决了普通电缆绝缘料在水存在的情况下易产生水树而导致绝缘料击穿事故，由山梨醇制备的碳量子点具有良好的分散性且对于聚乙烯类基础树脂具有很好的成核作用，缩短了加工周期，提高了绝缘料的机械性能。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例中，一种中低压防水树电缆绝缘材料的制备方法，包括以下步骤：步骤一：按照质量分数比配置原材料，所述原材料由A料和B料组成，所述A料包括100份的聚乙烯、15-27份的抗水树接枝聚合物、5-20份的纳米无机成核剂与1.5-3份的碳量子点成核剂，所述B料包括100份的聚乙烯类基础树脂、0.5-5份的交联剂和0.5-3份的助交联剂；步骤二：将聚乙烯、抗水树接枝聚合物、纳米无机成核剂和碳量子点成核剂按照计量比在高混机里常温条件下低速共混一定时间后用双螺杆在一定温度下挤出造粒成型得A料；步骤三：将聚乙烯类基础树脂、交联剂和助交联剂在高混机里常温条件下高速共混一定时间后用双螺杆熔融共混后挤出造粒成型得B料：步骤四：将所得A料与B料按照质量比用双螺杆在60-120℃条件下熔融共混后挤出成型得到该电缆绝缘料。
值得注意的是，所述所述A料中的聚乙烯为硅烷接枝聚乙烯；所述抗水树接枝聚合物为聚烯烃接枝马来酸酐；所述纳米无机成核剂为纳米尺寸的二氧化硅、氧化铝、氧化镁和氧化锌中的一种或数种的混合物；所述碳量子点成核剂为碳五以上的多元醇及其衍生物制备的碳量子点。
值得注意的是，所述B料中的聚乙烯类基础树脂为高密度聚乙烯、低密度聚乙烯和线性低密度聚乙烯的一种或数种的混合物；所述交联剂为过氧化二异丙苯；所述助交联剂为乙烯基三乙氧基硅烷。
值得注意的是，述A料中的抗水树接枝聚合物为聚烯烃接枝马来酸酐，聚乙烯接枝马来酸酐、聚丙烯接枝马来酸酐中的一种或多种的混合物，所述A料中的纳米无机成核剂为纳米尺寸的二氧化硅、氧化铝、氧化镁、氧化锌中的一种或多种的混合物，所述纳米无机成核剂粒径为10-500nm，所述A料中碳量子点成核剂为由山梨醇制备的碳量子点成核剂。
实施例一：
一种中低压防水树电缆绝缘料,包括以下重量份的原料:
A料：
Figure RE-RE-RE-GDA0003351598550000041
B料：
低密度聚乙烯(LDPE) 100份；
过氧化二异丙苯(DCP) 0.5份；
乙烯基三乙氧基硅烷 0.5份；
A料与B料的重量份比例为2:5。
用双螺杆将A料与B料在60℃条件熔融共混后挤出造粒成型得到该电缆绝缘料。
实施例二：
一种中低压防水树电缆绝缘料,包括以下重量份的原料:
A料：
Figure RE-RE-RE-GDA0003351598550000042
B料：
Figure RE-RE-RE-GDA0003351598550000043
A料与B料的重量份比例为2:5。
用双螺杆将A料与B料在80℃条件熔融共混后挤出造粒成型得到该电缆绝缘料。
实施例三：
一种中低压防水树电缆绝缘料,包括以下重量份的原料:
A料：
Figure RE-RE-RE-GDA0003351598550000044
Figure RE-RE-RE-GDA0003351598550000051
B料：
Figure RE-RE-RE-GDA0003351598550000052
A料与B料的重量份比例为2:5。
用双螺杆将A料与B料在100℃条件熔融共混后挤出造粒成型得到该电缆绝缘料。
实施例四：
一种中低压防水树电缆绝缘料,包括以下重量份的原料:
A料：
Figure RE-RE-RE-GDA0003351598550000053
B料：
Figure RE-RE-RE-GDA0003351598550000054
Figure RE-RE-RE-GDA0003351598550000061
A料与B料的重量份比例为2:10。
用双螺杆将A料与B料在120℃条件熔融共混后挤出造粒成型得到该电缆绝缘料。
实施例2所得中低压防水树电缆绝缘料主要技术指标如下表：
Figure RE-RE-RE-GDA0003351598550000062
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (7)

1.一种中低压防水树电缆绝缘材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：按照质量分数比配置原材料，所述原材料由A料和B料组成，所述A料包括100份的聚乙烯、15-27份的抗水树接枝聚合物、5-20份的纳米无机成核剂与1.5-3份的碳量子点成核剂，所述B料包括100份的聚乙烯类基础树脂、0.5-5份的交联剂和0.5-3份的助交联剂；
步骤二：将聚乙烯、抗水树接枝聚合物、纳米无机成核剂和碳量子点成核剂按照计量比在高混机里常温条件下低速共混一定时间后用双螺杆在一定温度下挤出造粒成型得A料；
步骤三：将聚乙烯类基础树脂、交联剂和助交联剂在高混机里常温条件下高速共混一定时间后用双螺杆熔融共混后挤出造粒成型得B料：
步骤四：将所得A料与B料按照质量比用双螺杆在60-120℃条件下熔融共混后挤出成型得到该电缆绝缘料。
2.根据权利要求1所述的一种中低压防水树电缆绝缘材料的制备方法，其特征在于：在步骤四中，将A料与B料按照2:5-10的质量比熔融共混后挤出成型，而后自然放置即可得到中低压防水树电缆绝缘层。
3.根据权利要求1所述的一种中低压防水树电缆绝缘材料的制备方法，其特征在于：所述A料中的聚乙烯为硅烷接枝聚乙烯；所述抗水树接枝聚合物为聚烯烃接枝马来酸酐；所述纳米无机成核剂为纳米尺寸的二氧化硅、氧化铝、氧化镁和氧化锌中的一种或数种的混合物；所述碳量子点成核剂为碳五以上的多元醇及其衍生物制备的碳量子点。
4.根据权利要求1所述的一种中低压防水树电缆绝缘材料的制备方法，其特征在于：所述B料中的聚乙烯类基础树脂为高密度聚乙烯、低密度聚乙烯和线性低密度聚乙烯的一种或数种的混合物；所述交联剂为过氧化二异丙苯；所述助交联剂为乙烯基三乙氧基硅烷。
5.根据权利要求1所述的一种中低压防水树电缆绝缘材料的制备方法，其特征在于：所述A料中的抗水树接枝聚合物为聚烯烃接枝马来酸酐，聚乙烯接枝马来酸酐、聚丙烯接枝马来酸酐中的一种或多种的混合物。
6.根据权利要求1所述的一种中低压防水树电缆绝缘材料的制备方法，其特征在于：所述A料中的纳米无机成核剂为纳米尺寸的二氧化硅、氧化铝、氧化镁、氧化锌中的一种或多种的混合物，所述纳米无机成核剂粒径为10-500 nm，所述A料中碳量子点成核剂为由山梨醇制备的碳量子点成核剂。
7.根据权利要求1所述的一种中低压防水树电缆绝缘材料的制备方法，其特征在于：所述B料中聚乙烯类基础树脂、交联剂、助交联剂的比例为：100:0.5-5:0.5-3，所述B料中聚乙烯类基础树脂为高密度聚乙烯、低密度聚乙烯和线性低密度聚乙烯的一种或者数种任意比列的混合物，所述交联剂为过氧化二异丙苯，所述助交联剂为乙烯基三乙氧基硅烷。
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