CN115926289B - 一种平滑铝高压电缆用抗褶皱阻燃聚乙烯护套料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了平滑铝高压电缆用抗褶皱阻燃聚乙烯护套料及其制备方法,其特征在于,由以下重量份计的原料组成:中密度聚乙烯树脂40‑60;线性低密度聚乙烯树脂20‑40;相容剂20‑30;无机阻燃剂80‑120;协效阻燃剂10‑20;抗氧剂1‑1.5;润滑剂1‑2;碳黑4‑6。采用本发明技术方案的电缆料制备的平滑铝高压电力电缆,在上盘时和倒盘时护套不起皱。
Description
技术领域
本发明属于电缆料技术领域,具体涉及一种平滑铝高压电缆用抗褶皱阻燃聚乙烯护套料及其制备方法。
背景技术
随着国民经济的飞速发展,各地对电力基础设施的需求量越来越大,为降低输配电过程中的能耗,电缆的电压等级也越来越高。为积极执行国家制定的“坚持电线入地,提高电缆化比例”的政策,城市外围一般采用220kV或500kV环网架空线,进入城区则多采用110 kV及以上交联电缆。因此,110kV及以上高压交联电缆的需求量急剧增加。我国电缆制造企业生产的高压交联电缆一般采用皱纹铝护套,皱纹铝护套承担着径向防水、承受抗侧压力以及在短路故障下导通短路电流的作用。
但是电力公司从2004年开始多次发现皱纹率护套下面的缓冲层出现白色粉末、烧蚀,严重时伤及绝缘屏蔽和绝缘层,为电缆的后期运行埋下巨大隐患。通过研究发现,这是由于波纹铝护套与缓冲层为线接触,两者之间的电气接触差导致产生电位差,进一步造成电缆局部放电而造成。随着技术的发展,近30年来欧美国家一直探索在高压电缆中金属护套采用铝塑复合护套以及平滑铝复合护套。这两种电缆都采用了平滑型的金属复合护套。平滑铝护套和缓冲层为面接触,可有效避免缓冲层的电腐蚀问题。
国内平滑铝高压电缆处于起步研发阶段,目前非金属外护套一般为高密度聚乙烯和阻燃聚乙烯。采用高密度聚乙烯作为外护套,其生产工艺非常成熟。但是采用阻燃聚乙烯作为外护套,其生产工艺存在一个难以解决的问题:平滑铝套上盘起皱。有部分厂家在氩弧焊生产线与外护套生产线之间通过一个大转盘做一个流转来解决护套起皱问题,但是此方法易使护套严重变形,不能大批量大长度生产。。
发明内容
为了本发明的目的在于提供一种平滑铝高压电缆用抗褶皱阻燃聚乙烯护套料及其制备方法,用于解决现有技术中阻燃聚乙烯用于平滑铝高压电缆上盘护套起皱问题。
为实现上述目的及其他相关目的,本发明提供了平滑铝高压电缆用抗褶皱阻燃聚乙烯护套料,其原料组分和重量份如下:
优选地,平滑铝高压电缆用抗褶皱阻燃聚乙烯护套料还包括如下特征中的一种或多种:
所述中密度聚乙烯树脂,在190℃和2.16Kg下的熔融指数为(0.2-1.0)g/10min,拉伸断裂强度≥30Mpa;邵氏硬度≥55D。
所述线性低密度聚乙烯树脂为茂金属催化线性低密度聚乙烯,在190℃和2.16Kg下的熔融指数为(1-5)g/10min,拉伸断裂强度≥35Mpa;邵氏硬度≥52D。
所述相容剂为高密度聚乙烯和共聚聚丙烯共混物接枝马来酸酐。高密度聚乙烯在190℃和2.16Kg下的熔融指数为(5-10)g/10min,拉伸断裂强度≥35Mpa,邵氏硬度≥60D;共聚聚丙烯在230℃和2.16Kg下的熔融指数为(1-5)g/10min,拉伸断裂强度≥25Mpa,邵氏硬度≥65D;
进一步优选地,所述相容剂中高密度聚乙烯和共聚聚丙烯的重量比为1-2:1,马来酸酐接枝率在0.7%-1.5%。
优选地,所述无卤阻燃剂为氢氧化镁,氢氧化镁含量≥98%,氢氧化镁粒径≥2500目。
优选地,所述协效阻燃剂为红磷和蒙脱土的组合,其重量比为1-2:1。
进一步优选地,所述蒙脱土经过双长链烷基铵改性基插层改性。
优选地,所述抗氧剂为硫代二丙酸双月桂酯与多元受阻酚的组合,其重量比为1∶1-2∶(0.5-2)。
优选地,所述润滑剂选自硅酮粉和聚乙烯蜡中的一种或组合。
优选地,所述碳黑为色素炭黑。
本发明还提供了所述平滑铝高压电缆用抗褶皱阻燃聚乙烯护套料的制备方法,包括如下步骤:
1)将各组分按照配比放入密炼机腔体中混合均匀;
2)将步骤1)中所得物料进行加压密炼塑化;
3)将步骤2)塑化后原料经过单螺杆挤出造粒。
优选地,所述步骤1)中,混合时间为3min-5min。
优选地,所述步骤2)中,密炼机压力为20MPa,最终密炼温度为180-200℃,进一步优选地,密炼温度在120℃和160℃时要进行物料翻转。
优选地,所述步骤3)中,单螺杆挤出机的温度为90-120℃,进一步优选地,单螺杆进料段温度90-100℃,输送段100-110℃,挤出造粒段110℃-120℃。
本发明还提供所述抗褶皱阻燃聚乙烯护套料在110KV及以上平滑铝超高压电力电缆防护材料领域的用途。。
具体实施方式
下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例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。
在进一步描述本发明具体实施方式之前,应理解,本发明的保护范围不局限于下述特定的具体实施方案;还应当理解,本发明实施例中使用的术语是为了描述特定的具体实施方案,而不是为了限制本发明的保护范围。下列实施例中未注明具体条件的试验方法,通常按照常规条件,或者按照各制造商所建议的条件。
当实施例给出数值范围时,应理解,除非本发明另有说明,每个数值范围的两个端点以及两个端点之间任何一个数值均可选用。除非另外定义,本发明中使用的所有技术和科学术语与本技术领域技术人员通常理解的意义相同。除实施例中使用的具体方法、设备、材料外,根据本技术领域的技术人员对现有技术的掌握及本发明的记载,还可以使用与本发明实施例中所述的方法、设备、材料相似或等同的现有技术的任何方法、设备和材料来实现本发明。
实施例1
平滑铝高压电缆用抗褶皱阻燃聚乙烯护套料,其原料组分和重量份如下:
其中,中密度聚乙烯树脂,在190℃和2.16Kg下的熔融指数为1g/10min,拉伸断裂强度为36Mpa,邵氏硬度为56D。
线性低密度聚乙烯树脂为茂金属催化线性低密度聚乙烯,在190℃和2.16Kg下的熔融指数为3g/10min,拉伸断裂强度为40Mpa,邵氏硬度为53D。
相容剂为高密度聚乙烯和共聚聚丙烯共混物接枝马来酸酐,其中高密度聚乙烯和共聚聚丙烯重量比为1∶1。相容剂在190℃和2.16Kg下的熔融指数为4g/10min,邵氏硬度为63D。
其中,平滑铝高压电缆用抗褶皱阻燃聚乙烯护套料的制备方法如下:
1)将各组分按照配比放入密炼机腔体中混合均匀,混合时间为4min;
2)将步骤1)中所得物料进行加压塑化。最终密炼温度为190℃;
3)将步骤2)塑化后原料经过单螺杆挤出造粒。单螺杆进料段90℃,输送段110℃,挤造粒段120℃。
实施例2
平滑铝高压电缆用抗褶皱阻燃聚乙烯护套料,其原料组分和重量份如下:
其中,中密度聚乙烯树脂,在190℃和2.16Kg下的熔融指数为0.2g/10min,拉伸断裂强度为40Mpa,邵氏硬度为58D。
线性低密度聚乙烯树脂为茂金属催化线性低密度聚乙烯,在190℃和2.16Kg下的熔融指数为5g/10min,拉伸断裂强度为36Mpa,邵氏硬度为52D。
相容剂为高密度聚乙烯和共聚聚丙烯共混物接枝马来酸酐,其中高密度聚乙烯和共聚聚丙烯重量比为2:1。相容剂在190℃和2.16Kg下的熔融指数为6g/10min,邵氏硬度为62D。
其中,低烟低卤阻燃聚烯烃电缆料的制备方法如下:
1)将各组分按照配比放入密炼机腔体中混合均匀,混合时间为5min;
2)将步骤1)中所得物料进行加压塑化。最终密炼温度为200℃;
3)将步骤2)塑化后原料经过单螺杆挤出造粒。单螺杆进料段100℃,输送段110℃,挤造粒段120℃。
实施例3
平滑铝高压电缆用抗褶皱阻燃聚乙烯护套料,其原料组分和重量份如下:
其中,中密度聚乙烯树脂,在190℃和2.16Kg下的熔融指数为0.6g/10min,拉伸断裂强度为38Mpa,邵氏硬度为57D。
线性低密度聚乙烯树脂为茂金属催化线性低密度聚乙烯,在190℃和2.16Kg下的熔融指数为1g/10min,拉伸断裂强度为40Mpa,邵氏硬度为54D。
相容剂为高密度聚乙烯和共聚聚丙烯共混物接枝马来酸酐,其中高密度聚乙烯和共聚聚丙烯重量比为1∶1。相容剂在190℃和2.16Kg下的熔融指数为2g/10min,邵氏硬度为63D。
其中,低烟低卤阻燃聚烯烃电缆料的制备方法如下:
1)将各组分按照配比放入密炼机腔体中混合均匀,混合时间为5min;
2)将步骤1)中所得物料进行加压塑化。最终密炼温度为180℃;
3)将步骤2)塑化后原料经过单螺杆挤出造粒。单螺杆进料段90℃,输送段100℃,挤造粒段110℃。
实施例4
平滑铝高压电缆用抗褶皱阻燃聚乙烯护套料,其原料组分和重量份如下:
其中,中密度聚乙烯树脂,在190℃和2.16Kg下的熔融指数为0.5g/10min,拉伸断裂强度为38Mpa,邵氏硬度为55D。
线性低密度聚乙烯树脂为茂金属催化线性低密度聚乙烯,在190℃和2.16Kg下的熔融指数为3g/10min,拉伸断裂强度为39Mpa,邵氏硬度为52D。
相容剂为高密度聚乙烯和共聚聚丙烯共混物接枝马来酸酐,其中高密度聚乙烯和共聚聚丙烯重量比为2∶1。相容剂在190℃和2.16Kg下的熔融指数为5g/10min,邵氏硬度为64D。
其中,低烟低卤阻燃聚烯烃电缆料的制备方法如下:
1)将各组分按照配比放入密炼机腔体中混合均匀,混合时间为4min;
2)将步骤1)中所得物料进行加压塑化。最终密炼温度为200℃;
3)将步骤2)塑化后原料经过单螺杆挤出造粒。单螺杆进料段95℃,输送段105℃,挤造粒段115℃。
将实施例1-4制得的电缆料分别按照相关国家标准进行性能测试,所得相关性能结果如表1。
表1
由表1可以看出,上述各实施例所制备的电缆料满足国家相关标准中规定的各个指标,同时制备的平滑铝高压电缆可通过成束A类燃烧实验并且在电缆上盘和倒盘时均未出现护套起皱。综上所述,本发明有效克服了现有技术中的缺点而具有较高的产业利用价值。
显然,上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例,而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (7)
1.一种平滑铝高压电缆用抗褶皱阻燃聚乙烯护套料,其特征在于,所述护套料的原料组分及重量份如下:
中密度聚乙烯树脂: 40-60;
线性低密度聚乙烯树脂: 20-40;
相容剂: 20-30;
无卤阻燃剂: 80-120;
协效阻燃剂: 10-20;
抗氧剂: 1-1.5;
润滑剂: 1-2;
碳黑: 4-6;
所述中密度聚乙烯树脂,在190℃和2.16Kg下的熔融指数为(0.2-1.0)g/10min,拉伸断裂强度≥30Mpa;邵氏硬度≥55D;
所述线性低密度聚乙烯树脂为茂金属催化线性低密度聚乙烯,在190℃和2.16Kg下的熔融指数为(1-5)g/10min,拉伸断裂强度≥35Mpa;邵氏硬度≥52D;
所述相容剂为高密度聚乙烯和共聚聚丙烯共混物接枝马来酸酐;所述相容剂中高密度聚乙烯和共聚聚丙烯的重量比为1-2:1;
高密度聚乙烯在190℃和2.16Kg下的熔融指数为(5-10)g/10min,拉伸断裂强度≥35Mpa,邵氏硬度≥60D;共聚聚丙烯在230℃和2.16Kg下的熔融指数为(1-5)g/10min,拉伸断裂强度≥25Mpa,邵氏硬度≥65D。
2.如权利要求1所述的平滑铝高压电缆用抗褶皱阻燃聚乙烯护套料,其特征在于,所述无卤阻燃剂为氢氧化镁。
3.如权利要求1所述的平滑铝高压电缆用抗褶皱阻燃聚乙烯护套料,其特征在于,所述协效阻燃剂为红磷和蒙脱土的组合。
4.如权利要求1所述的平滑铝高压电缆用抗褶皱阻燃聚乙烯护套料,其特征在于,所述抗氧剂为硫代二丙酸双月桂酯和多元受阻酚的组合。
5.如权利要求1所述的平滑铝高压电缆用抗褶皱阻燃聚乙烯护套料,其特征在于,所述润滑剂选自硅酮粉和聚乙烯蜡中的一种或组合。
6.如权利要求1所述的平滑铝高压电缆用抗褶皱阻燃聚乙烯护套料,其特征在于,所述炭黑为色素炭黑。
7.如权利要求1-6任一项所述的平滑铝高压电缆用抗褶皱阻燃聚乙烯护套料的制备方法,包括如下步骤:
1)将各组分按照配比放入密炼机腔体中混合均匀;
2)将步骤1)混合均匀的原料进行密炼塑化;
3)将步骤2)塑化后原料经过单螺杆挤出造粒。
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