CN109796657A - 一种高压交联聚乙烯绝缘电力电缆 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高压交联聚乙烯绝缘电力电缆，包括导电缆芯、内防护套和外防护套，内防护套包覆导电缆芯，外防护套包覆内防护套，所述外防护套的原料按重量份包括：聚乙烯70‑90份，聚氨酯20‑30份，填料50‑70份，阻燃剂30‑50份，马来酸酐接枝相容剂3‑5份，柠檬酸三丁酯2‑3份，聚乙烯蜡4‑6份，过氧化二异丙苯0.8‑1.2份，二月桂酸二丁基锡0.3‑0.5份，助剂2‑4份；其中，填料为炭黑、改性蒙脱土、纳米氧化锌。本发明抗紫外线性能好，机械性能好，耐低温性能好。
Description
技术领域
本发明涉及电缆技术领域，尤其涉及一种高压交联聚乙烯绝缘电力电缆。
背景技术
电力电缆是用于传输和分配电能的电缆，电力电缆常用于城市地下电网、发电站引出线路、工矿企业内部供电及过江海水下输电线。高压电缆是电力电缆的一种，是指用于传输1kv-1000kv之间的电力电缆，多应用于电力传输和分配。
聚乙烯无臭，无毒，手感似蜡，具有优良的耐低温性能，化学稳定性好，能耐大多数酸碱的侵蚀，且具有良好的电绝缘性，常用来制作电缆料。
高压电缆可用于室外，也被埋于地下，用于室外的高压电缆，其电缆料长期受到紫外线的照射，容易降低其性能，造成安全隐患，而聚乙烯的抗紫外线性能低，且其耐低温性较低，影响其在高压电缆中的应用。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种高压交联聚乙烯绝缘电力电缆，本发明抗紫外线性能好，机械性能好，耐低温性能好。
本发明提出的一种高压交联聚乙烯绝缘电力电缆，包括导电缆芯、内防护套和外防护套，内防护套包覆导电缆芯，外防护套包覆内防护套，所述外防护套的原料按重量份包括：聚乙烯70-90份，聚氨酯20-30份，填料50-70份，阻燃剂30-50份，马来酸酐接枝相容剂3-5份，柠檬酸三丁酯2-3份，聚乙烯蜡4-6份，过氧化二异丙苯0.8-1.2份，二月桂酸二丁基锡0.3-0.5份，助剂2-4份；其中，填料为炭黑、改性蒙脱土、纳米氧化锌。
优选地，在改性蒙脱土的制备过程中，将钠基蒙脱土加入二氧化钛水溶胶中，溶胀20-24h，然后以300-400r/min的速度搅拌2-4h，煅烧得到中间物料；将中间物料加入γ-氨丙基三乙氧基硅烷溶液中，升温至60-70℃，搅拌1-3h，过滤，水洗，干燥得到改性蒙脱土。
优选地，在改性蒙脱土的制备过程中，二氧化钛水溶胶中二氧化钛含量为10-15wt％。
优选地，在改性蒙脱土的制备过程中，煅烧温度为450-550℃。
优选地，在改性蒙脱土的制备过程中，γ-氨丙基三乙氧基硅烷溶液的质量分数为3-5wt％，其溶剂为乙醇水溶液，其中，乙醇和水的体积比为0.5-1：9-9.5。
优选地，在改性蒙脱土的制备过程中，钠基蒙脱土与二氧化钛水溶胶的重量比为1-2：10。
优选地，在改性蒙脱土的制备过程中，中间物料和γ-氨丙基三乙氧基硅烷溶液的重量比为1-2：50。
优选地，聚乙烯为高密度聚乙烯。
优选地，聚氨酯为端羟基聚丁二烯与2，4-甲苯二异氰酸酯合成制得，聚氨酯为异氰酸基封端的聚氨酯。
优选地，阻燃剂为硅烷偶联剂改性氢氧化镁、微胶囊化红磷、聚磷酸铵。
优选地，助剂为抗氧剂1010、邻羟基苯甲酸苯酯、2，4-二羟基二苯甲酮。
优选地，炭黑、改性蒙脱土、纳米氧化锌的重量比为20-30：15-25：10-15。
优选地，硅烷偶联剂改性氢氧化镁、微胶囊化红磷、聚磷酸铵的重量比为1-2：2-3：0.5-1。
优选地，抗氧剂1010、邻羟基苯甲酸苯酯、2，4-二羟基二苯甲酮的重量比为0.5-1：1-2：1-2。
上述高压交联聚乙烯绝缘电力电缆外防护套的制备方法为：取聚乙烯、聚氨酯、马来酸酐接枝相容剂密炼，然后加入填料，继续密炼，加入阻燃剂、柠檬酸三丁酯、聚乙烯蜡、助剂混匀，加入过氧化二异丙苯、二月桂酸二丁基锡混匀，交联，经双螺旋杆挤出机挤出得到高压交联聚乙烯绝缘电力电缆外防护套。
本发明选用聚氨酯与聚乙烯相互配合，改善聚乙烯的机械性能，且端羟基聚丁二烯与2，4-甲苯二异氰酸酯合成制得的聚氨酯具有良好的耐低温性能，与高密度聚乙烯以合适比例相互配合，可以改善聚乙烯在低温下的机械性能，从而增加外防护套的机械性能和耐低温性能；蒙脱土在二氧化钛水溶胶中溶胀、搅拌，煅烧使得二氧化钛分布在蒙脱土的层间，再经γ-氨丙基三乙氧基硅烷接枝改性，在蒙脱土上接枝上氨基，聚乙烯和异氰酸基封端的聚氨酯可以进入蒙脱土层间，且蒙脱土上的氨基与聚氨酯上的异氰酸基反应，从而增加蒙脱土和聚乙烯、聚氨酯的连接性，从而大大增加外防护套的机械性能，炭黑和纳米氧化锌与蒙脱土相互配合，可以进一步增加本发明的机械性能；蒙脱土层间的二氧化钛与炭黑、纳米氧化锌以合适比例相互配合，可以大大增加本发明的抗紫外线性能，但是二氧化钛除了具有抗紫外线性能，还具有光催化性能，蒙脱土可以大大降低二氧化钛的光催化性能，避免二氧化钛对聚乙烯和聚氨酯的损伤；另外抗氧剂1010、邻羟基苯甲酸苯酯、2，4-二羟基二苯甲酮与炭黑、纳米氧化锌、二氧化钛相互配合，可以进一步增加本发明的抗紫外线性能；硅烷偶联剂改性氢氧化镁、微胶囊化红磷、聚磷酸铵相互配合可以增加外防护套的阻燃性；柠檬酸三丁酯可以调节外防护套的韧性和强度；聚乙烯蜡与马来酸酐接枝相容剂相互配合，促进各物质均匀分散；过氧化二异丙苯、二月桂酸二丁基锡相互配合，交联成网络，各物质分散在交联网络中，进一步增加外防护套的机械性能；上述各物质以合适比例相互配合，使得外防护套具有良好的抗紫外线性能、机械性能和耐低温性能，从而增加本发明电力电缆的抗紫外线性能、机械性能和耐低温性能。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
一种高压交联聚乙烯绝缘电力电缆，包括导电缆芯、内防护套和外防护套，内防护套包覆导电缆芯，外防护套包覆内防护套，所述外防护套的原料按重量份包括：聚乙烯80份，聚氨酯25份，填料60份，阻燃剂40份，马来酸酐接枝相容剂4份，柠檬酸三丁酯2.5份，聚乙烯蜡5份，过氧化二异丙苯1份，二月桂酸二丁基锡0.4份，助剂3份；其中，填料为炭黑、改性蒙脱土、纳米氧化锌。
实施例2
一种高压交联聚乙烯绝缘电力电缆，包括导电缆芯、内防护套和外防护套，内防护套包覆导电缆芯，外防护套包覆内防护套，所述外防护套的原料按重量份包括：聚乙烯70份，聚氨酯30份，填料50份，阻燃剂50份，马来酸酐接枝相容剂3份，柠檬酸三丁酯3份，聚乙烯蜡4份，过氧化二异丙苯1.2份，二月桂酸二丁基锡0.3份，助剂4份；其中，填料为炭黑、改性蒙脱土、纳米氧化锌；
在改性蒙脱土的制备过程中，将钠基蒙脱土加入二氧化钛含量为10wt％的二氧化钛水溶胶中，溶胀24h，然后以300r/min的速度搅拌4h，升温至450℃，煅烧得到中间物料；将中间物料加入质量分数为5wt％γ-氨丙基三乙氧基硅烷溶液中，升温至60℃，搅拌3h，过滤，水洗，干燥得到改性蒙脱土，其中，γ-氨丙基三乙氧基硅烷溶液的溶剂为乙醇水溶液，其中，乙醇和水的体积比为0.5：9.5，钠基蒙脱土与二氧化钛水溶胶的重量比为1：10，中间物料和γ-氨丙基三乙氧基硅烷溶液的重量比为2：50。
实施例3
一种高压交联聚乙烯绝缘电力电缆，包括导电缆芯、内防护套和外防护套，内防护套包覆导电缆芯，外防护套包覆内防护套，所述外防护套的原料按重量份包括：高密度聚乙烯90份，聚氨酯20份，填料70份，阻燃剂30份，马来酸酐接枝相容剂5份，柠檬酸三丁酯2份，聚乙烯蜡6份，过氧化二异丙苯0.8份，二月桂酸二丁基锡0.5份，助剂2份；其中，填料为炭黑、改性蒙脱土、纳米氧化锌；
聚氨酯为端羟基聚丁二烯与2，4-甲苯二异氰酸酯合成制得，聚氨酯为异氰酸基封端的聚氨酯；
在改性蒙脱土的制备过程中，将钠基蒙脱土加入二氧化钛含量为15wt％的二氧化钛水溶胶中，溶胀20h，然后以400r/min的速度搅拌2h，升温至550℃，煅烧得到中间物料；将中间物料加入质量分数为3wt％γ-氨丙基三乙氧基硅烷溶液中，升温至70℃，搅拌1h，过滤，水洗，干燥得到改性蒙脱土，其中，γ-氨丙基三乙氧基硅烷溶液的溶剂为乙醇水溶液，其中，乙醇和水的体积比为1：9，钠基蒙脱土与二氧化钛水溶胶的重量比为2：10，中间物料和γ-氨丙基三乙氧基硅烷溶液的重量比为1：50；
炭黑、改性蒙脱土、纳米氧化锌的重量比为30：15：15；
阻燃剂为硅烷偶联剂改性氢氧化镁、微胶囊化红磷、聚磷酸铵，其中，硅烷偶联剂改性氢氧化镁、微胶囊化红磷、聚磷酸铵的重量比为1：3：0.5；
助剂为抗氧剂1010、邻羟基苯甲酸苯酯、2，4-二羟基二苯甲酮，其中，抗氧剂1010、邻羟基苯甲酸苯酯、2，4-二羟基二苯甲酮的重量比为1：1：2。
实施例4
一种高压交联聚乙烯绝缘电力电缆，包括导电缆芯、内防护套和外防护套，内防护套包覆导电缆芯，外防护套包覆内防护套，所述外防护套的原料按重量份包括：高密度聚乙烯75份，聚氨酯28份，填料55份，阻燃剂45份，马来酸酐接枝相容剂3.5份，柠檬酸三丁酯2.7份，聚乙烯蜡4.5份，过氧化二异丙苯1.1份，二月桂酸二丁基锡0.35份，助剂3.5份；其中，填料为炭黑、改性蒙脱土、纳米氧化锌；
聚氨酯为端羟基聚丁二烯与2，4-甲苯二异氰酸酯合成制得，聚氨酯为异氰酸基封端的聚氨酯；
在改性蒙脱土的制备过程中，将钠基蒙脱土加入二氧化钛含量为11wt％的二氧化钛水溶胶中，溶胀23h，然后以330r/min的速度搅拌3.5h，升温至480℃，煅烧得到中间物料；将中间物料加入质量分数为4.5wt％γ-氨丙基三乙氧基硅烷溶液中，升温至63℃，搅拌2.5h，过滤，水洗，干燥得到改性蒙脱土，其中，γ-氨丙基三乙氧基硅烷溶液的溶剂为乙醇水溶液，其中，乙醇和水的体积比为0.6：9.4，钠基蒙脱土与二氧化钛水溶胶的重量比为1.3：10，中间物料和γ-氨丙基三乙氧基硅烷溶液的重量比为1.7：50；
炭黑、改性蒙脱土、纳米氧化锌的重量比为20：25：10；
阻燃剂为硅烷偶联剂改性氢氧化镁、微胶囊化红磷、聚磷酸铵，其中，硅烷偶联剂改性氢氧化镁、微胶囊化红磷、聚磷酸铵的重量比为2：2：1；
助剂为抗氧剂1010、邻羟基苯甲酸苯酯、2，4-二羟基二苯甲酮，其中，抗氧剂1010、邻羟基苯甲酸苯酯、2，4-二羟基二苯甲酮的重量比为0.5：2：1。
实施例5
一种高压交联聚乙烯绝缘电力电缆，包括导电缆芯、内防护套和外防护套，内防护套包覆导电缆芯，外防护套包覆内防护套，所述外防护套的原料按重量份包括：高密度聚乙烯85份，聚氨酯22份，填料65份，阻燃剂35份，马来酸酐接枝相容剂4.5份，柠檬酸三丁酯2.3份，聚乙烯蜡5.5份，过氧化二异丙苯0.9份，二月桂酸二丁基锡0.45份，助剂2.5份；其中，填料为炭黑、改性蒙脱土、纳米氧化锌；
聚氨酯为端羟基聚丁二烯与2，4-甲苯二异氰酸酯合成制得，聚氨酯为异氰酸基封端的聚氨酯；
在改性蒙脱土的制备过程中，将钠基蒙脱土加入二氧化钛含量为13wt％的二氧化钛水溶胶中，溶胀21h，然后以370r/min的速度搅拌2.5h，升温至520℃，煅烧得到中间物料；将中间物料加入质量分数为3.5wt％γ-氨丙基三乙氧基硅烷溶液中，升温至67℃，搅拌1.5h，过滤，水洗，干燥得到改性蒙脱土，其中，γ-氨丙基三乙氧基硅烷溶液的溶剂为乙醇水溶液，其中，乙醇和水的体积比为0.8：9.2，钠基蒙脱土与二氧化钛水溶胶的重量比为1.7：10，中间物料和γ-氨丙基三乙氧基硅烷溶液的重量比为1.3：50；
炭黑、改性蒙脱土、纳米氧化锌的重量比为25：20：13；
阻燃剂为硅烷偶联剂改性氢氧化镁、微胶囊化红磷、聚磷酸铵，其中，硅烷偶联剂改性氢氧化镁、微胶囊化红磷、聚磷酸铵的重量比为1.5：2.5：0.7；
助剂为抗氧剂1010、邻羟基苯甲酸苯酯、2，4-二羟基二苯甲酮，其中，抗氧剂1010、邻羟基苯甲酸苯酯、2，4-二羟基二苯甲酮的重量比为0.7：1.5：1.5。
检测实施例5的外防护套和市售电力电缆用普通聚乙烯外防护套的性能，结果如下：
由上表可以看出，本发明具有良好的机械性能、抗紫外线性能、耐低温性能。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种高压交联聚乙烯绝缘电力电缆，包括导电缆芯、内防护套和外防护套，内防护套包覆导电缆芯，外防护套包覆内防护套，其特征在于，所述外防护套的原料按重量份包括：聚乙烯70-90份，聚氨酯20-30份，填料50-70份，阻燃剂30-50份，马来酸酐接枝相容剂3-5份，柠檬酸三丁酯2-3份，聚乙烯蜡4-6份，过氧化二异丙苯0.8-1.2份，二月桂酸二丁基锡0.3-0.5份，助剂2-4份；其中，填料为炭黑、改性蒙脱土、纳米氧化锌。
2.根据权利要求1所述高压交联聚乙烯绝缘电力电缆，其特征在于，在改性蒙脱土的制备过程中，将钠基蒙脱土加入二氧化钛水溶胶中，溶胀20-24h，然后以300-400r/min的速度搅拌2-4h，煅烧得到中间物料；将中间物料加入γ-氨丙基三乙氧基硅烷溶液中，升温至60-70℃，搅拌1-3h，过滤，水洗，干燥得到改性蒙脱土。
3.根据权利要求2所述高压交联聚乙烯绝缘电力电缆，其特征在于，在改性蒙脱土的制备过程中，二氧化钛水溶胶中二氧化钛含量为10-15wt％；优选地，在改性蒙脱土的制备过程中，煅烧温度为450-550℃；优选地，在改性蒙脱土的制备过程中，γ-氨丙基三乙氧基硅烷溶液的质量分数为3-5wt％，其溶剂为乙醇水溶液，其中，乙醇和水的体积比为0.5-1：9-9.5；优选地，在改性蒙脱土的制备过程中，钠基蒙脱土与二氧化钛水溶胶的重量比为1-2：10；优选地，在改性蒙脱土的制备过程中，中间物料和γ-氨丙基三乙氧基硅烷溶液的重量比为1-2：50。
4.根据权利要求1-3任一项所述高压交联聚乙烯绝缘电力电缆，其特征在于，聚乙烯为高密度聚乙烯。
5.根据权利要求1-4任一项所述高压交联聚乙烯绝缘电力电缆，其特征在于，聚氨酯为端羟基聚丁二烯与2，4-甲苯二异氰酸酯合成制得，聚氨酯为异氰酸基封端的聚氨酯。
6.根据权利要求1-5任一项所述高压交联聚乙烯绝缘电力电缆，其特征在于，阻燃剂为硅烷偶联剂改性氢氧化镁、微胶囊化红磷、聚磷酸铵。
7.根据权利要求1-6任一项所述高压交联聚乙烯绝缘电力电缆，其特征在于，助剂为抗氧剂1010、邻羟基苯甲酸苯酯、2，4-二羟基二苯甲酮。
8.根据权利要求1-7任一项所述高压交联聚乙烯绝缘电力电缆，其特征在于，炭黑、改性蒙脱土、纳米氧化锌的重量比为20-30：15-25：10-15。
9.根据权利要求6所述高压交联聚乙烯绝缘电力电缆，其特征在于，硅烷偶联剂改性氢氧化镁、微胶囊化红磷、聚磷酸铵的重量比为1-2：2-3：0.5-1。
10.根据权利要求7所述高压交联聚乙烯绝缘电力电缆，其特征在于，抗氧剂1010、邻羟基苯甲酸苯酯、2，4-二羟基二苯甲酮的重量比为0.5-1：1-2：1-2。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20190524 |