工作溫度90℃的500kV及以下柔性直流電纜絕緣料與制備方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明屬于電纜絕緣材料領(lǐng)域，具體涉及工作溫度90℃的500kV及以下柔性直流電纜絕緣料與制備方法，以重量份數(shù)計(jì)算，包括低密度聚乙烯92?98份、經(jīng)過(guò)表面改性的納米Al2O3或MgO粉末0.3?5份、抗氧劑0.1?0.6份、交聯(lián)劑1.0?2.4份；經(jīng)表面改性的納米Al2O3或MgO粉末，表面改性采用一步法，對(duì)納米Al2O3或MgO粉末除酸后，在高溫環(huán)境中直接加入硅烷類(lèi)表面處理劑進(jìn)行處理；制備方法包括方法（1）先制備絕緣料母粒，再制備柔性直流電纜絕緣料；（2）直接制備柔性直流電纜絕緣料；本發(fā)明能較大地提高柔直電纜載流量；柔直電纜絕緣材料能較好地抑制材料中空間電荷的注入；利用此柔直料試制的柔直電纜的絕緣外屏處電場(chǎng)較低，能夠降低連接件制作難度。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
工作溫度90 °C的500kV及以下柔性直流電纜絕緣料與制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明屬于電纜絕緣材料領(lǐng)域，具體涉及工作溫度90 °C的500kV及以下柔性直流電纜絕緣料與制備方法?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]目前，現(xiàn)有技術(shù)主要通過(guò)在低密度聚乙烯基料內(nèi)，加入一定量的氯化聚乙烯、無(wú)機(jī)納米粉末或納米炭黑或碳納米管、交聯(lián)劑以及抗氧劑，制備方法主要是通過(guò)密煉機(jī)混合制備母粒后再二次分散造粒而成。
[0003]但用于高壓柔性直流電纜的絕緣材料，其基料一般采用特殊要求的低密度聚乙烯;如配方中添加氯化聚乙烯，則絕緣材料的最高使用溫度僅為70°C左右;而采用常規(guī)無(wú)機(jī)納米粉末，成品絕緣料的最高使用溫度一般也僅為80°C左右，達(dá)不到90攝氏度，從而導(dǎo)致電纜可輸送容量大幅度降低，而目前交流電纜絕緣料最高使用溫度均為90攝氏度；同時(shí)現(xiàn)有技術(shù)使用的常規(guī)無(wú)機(jī)納米粉末的原始粒徑、表面處理方式、處理劑以及潔凈度均對(duì)柔性直流電纜絕緣料的電性能，尤其是用于高壓、超高壓的電纜絕緣料，其電性能達(dá)不到要求，采用后期摻雜進(jìn)行表面處理，效率低，納米材料團(tuán)聚程度嚴(yán)重。另外，如采用添加納米炭黑或碳納米管，會(huì)導(dǎo)致柔性直流電纜絕緣料顏色呈現(xiàn)黑色，與電纜導(dǎo)體屏蔽和絕緣屏蔽顏色相近，生產(chǎn)、檢測(cè)，特別是安裝電纜接頭和終端過(guò)程中，很難區(qū)分絕緣和屏蔽，存在線(xiàn)路安全隱患，影響線(xiàn)路安全穩(wěn)定運(yùn)行。并且交聯(lián)劑與抗氧劑也有一定的要求，否則導(dǎo)致最終成品絕緣料無(wú)法滿(mǎn)足條件。
[0004]目前，柔直電纜絕緣料電阻率受溫度影響較大，一般來(lái)說(shuō)，溫度降低20°C，電阻率升高10倍。由于柔性直流電場(chǎng)下的電場(chǎng)分布取決于電阻率，因此，從電纜絕緣內(nèi)部到外部， 隨著溫度的降低電阻率顯著增加，電纜絕緣外部的電場(chǎng)也顯著增加。電纜絕緣外部電場(chǎng)增大，較大地增加了電纜連接件(接頭和終端)的制作難度。
[0005]對(duì)于制備方法，由于添加的無(wú)機(jī)納米粉末、納米炭黑或碳納米管為極性材料，而低密度聚乙烯為非極性材料，添加的納米材料很難在低密度聚乙烯中均勻分散，并且由于納米材料堆積密度很小，不易添加，因此均采用密煉機(jī)制備母粒，再二次造粒而成，但由于密煉機(jī)不具備連續(xù)性，并且納米材料在添加以及混合過(guò)程中仍很難避免地會(huì)出現(xiàn)納米材料濺出，以及其他雜質(zhì)混入，導(dǎo)致絕緣料成分不穩(wěn)定，而且潔凈度達(dá)不到要求。因此我們提出一套新的，可以解決上述問(wèn)題的配方以及制備方法。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提出的工作溫度90 °C的500kV及以下柔性直流電纜絕緣料與制備方法，制備出的絕緣材料可很好地抑制絕緣材料在柔性直流電場(chǎng)下空間電荷的注入和積累，降低溫度對(duì)電阻率的影響，同時(shí)解決了無(wú)機(jī)納米材料與低密度聚乙烯分散困難，無(wú)機(jī)納米材料濃度不穩(wěn)定等問(wèn)題。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為:工作溫度90°C的500kV及以下柔性直流電纜絕緣料，其特征在于，以重量份數(shù)計(jì)算，包括低密度聚乙烯92-98份、經(jīng)過(guò)表面改性的納米Al2〇3或MgO粉末0.3-5份、抗氧劑0.1-0.6份、交聯(lián)劑1.0-2.4份;低密度聚乙烯數(shù)均分子量范圍為5000-30000，熔融指數(shù)為1.8-2.lg/10min，體積電阻率彡1.0 X 1015 Q.〇11;經(jīng)表面改性的納米412〇3或18〇粉末，改性前粉末的原始粒徑為1-3〇111]1，比表面積為8〇-150m2/g，表面改性采用一步法，對(duì)納米Al2〇3或MgO粉末通過(guò)水洗或其它方式除酸后，在700-1200°C高溫環(huán)境中直接加入硅烷類(lèi)表面處理劑，納米Al2〇3或MgO與硅烷類(lèi)表面處理劑的質(zhì)量比為(0.2-0.98):(0.02-0.8)。[〇〇〇8]低密度聚乙烯的晶點(diǎn)和色粒含量彡0.1Qty/kg。[〇〇〇9] 納米Al2〇3或MgO的純度>99.8% ;抗氧劑為硫代雙酚類(lèi)抗氧劑，熔點(diǎn)為160-164°C， 分子量為358,純度>99.5%;交聯(lián)劑為過(guò)氧化二異丙苯，純度>99%。
[0010]制備柔性直流電纜絕緣料主要有兩種方法:1先制備母粒，再制備柔性直流電纜絕緣料;2直接制備柔性直流電纜絕緣料。
[0011]1將預(yù)混0.1-0.6% (指抗氧劑占低密度聚乙烯和抗氧劑的混合物的質(zhì)量百分比) 抗氧劑的超純的低密度聚乙烯通過(guò)主喂料口喂料，改性納米Al2〇3或MgO粉末通過(guò)側(cè)喂料口喂料，通過(guò)雙螺桿擠出機(jī)制備納米粉末濃度為5 % -50 %的柔性直流電纜絕緣料母粒。其中， 改性納米Al2〇3或MgO粉末需采用失重稱(chēng)計(jì)量，料倉(cāng)或料斗應(yīng)為震動(dòng)式料倉(cāng)或配置空氣錘/破拱器中任意一種或多種，并且失重稱(chēng)與改性納米Al2〇3或MgO粉末的料倉(cāng)或料斗之間的距離盡可能近;此外，側(cè)喂料口處配置真空栗;雙螺桿擠出機(jī)螺桿在改性納米Al2〇3粉末喂入段采用小螺距結(jié)構(gòu);雙螺桿擠出機(jī)的溫度為:120-200°C，轉(zhuǎn)速為100_900r/min。如需制備濃度大于15%的高濃度母粒，可采用多側(cè)喂加入納米粉末或采用單側(cè)喂分多次加入改性納米Al2〇3 粉末擠出造粒。為確保改性納米Al2〇3或MgO粉末與低密度聚乙烯混合均勻，改性納米Al2〇3 或MgO粉末分散均勻，雙螺桿擠出機(jī)采用具有較強(qiáng)剪切能力的螺桿。將制備好的母粒與低密度聚乙烯和抗氧劑按比例配料，通過(guò)雙螺桿擠出機(jī)或往復(fù)式單螺桿擠出機(jī)擠出，水下切粒機(jī)造粒，其中雙螺桿擠出機(jī)或往復(fù)式單螺桿擠出機(jī)需采用300-800目過(guò)濾網(wǎng)過(guò)濾雜質(zhì)。最后將制備的粒料采用后滲透法加入交聯(lián)劑，即加入熔融狀態(tài)的交聯(lián)劑，并在60-80°C下，保溫 12-20小時(shí)，完成柔性直流電纜絕緣料的制備。制備環(huán)境應(yīng)滿(mǎn)足不低于1000級(jí)的潔凈度要求。并在制備過(guò)程中，配置多道金屬過(guò)濾和網(wǎng)篩過(guò)濾。[0〇12]2將低密度聚乙烯、柔直電纜絕緣料母料和抗氧劑按照配方比例喂入雙螺桿擠出機(jī)或往復(fù)式單螺桿擠出機(jī)擠出造粒。擠出機(jī)溫度為120-200°(:，轉(zhuǎn)速為100-90(^/111111，改性納米Al2〇3或MgO粉末需采用失重稱(chēng)計(jì)量，料倉(cāng)或料斗應(yīng)為震動(dòng)式料倉(cāng)或配置空氣錘/破拱器中任意一種或多種，并且失重稱(chēng)與改性納米Al2〇3或MgO粉末的料倉(cāng)或料斗之間的距離盡可能近，雙螺桿擠出機(jī)和往復(fù)式單螺桿擠出機(jī)采用具有較強(qiáng)剪切能力的螺桿。其中雙螺桿擠出機(jī)或往復(fù)式單螺桿擠出機(jī)需采用300-800目過(guò)濾網(wǎng)過(guò)濾雜質(zhì)。最后將制備的粒料采用后滲透法加入交聯(lián)劑，即加入熔融狀態(tài)的交聯(lián)劑，并在60-80 °C下，保溫12-20小時(shí)，完成柔性直流電纜絕緣料的制備。制備環(huán)境應(yīng)滿(mǎn)足不低于1000級(jí)的潔凈度要求。
[0013]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下有益效果:[〇〇14](1)相比于目前常規(guī)柔直電纜絕緣料的工作溫度70°C，此柔直電纜絕緣料的工作溫度為90°C，能較大地提高柔直電纜載流量；
[0015] (2)經(jīng)過(guò)表面處理的納米粒子在PE基料中分散均勻，柔直電纜絕緣材料能較好地抑制材料中空間電荷的注入，并且具有良好的加工性能；
[0016] (3)利用雙螺桿搭配高精度失重稱(chēng)的母料試制方式，使得母料具有更好的超凈性能，且母料的生產(chǎn)具有連續(xù)性；
[0017] (4)在本發(fā)明中，利用此柔直料試制的柔直電纜的絕緣外屏處電場(chǎng)較低，能夠降低連接件制作難度?！靖綀D說(shuō)明】
[0018] 圖1為溫度40°C，電場(chǎng)-40kv/mm下的空間電荷分布的圖；[〇〇19] 圖2為溫度70°C，電場(chǎng)-40kv/mm下的空間電荷分布圖；
[0020]圖3為納米粉末在PE基料中分散的SEM照片?！揪唧w實(shí)施方式】[0021 ]下面通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地說(shuō)明。[〇〇22] 配方實(shí)施例1:[〇〇23]本實(shí)施例工作溫度90 °C的± 500kV及以下柔性直流電纜絕緣材料，按質(zhì)量分?jǐn)?shù)，材料組分和含量如下:超純低密度聚乙烯92份，經(jīng)過(guò)表面改性的納米Al2〇3或MgO粉末5份，超純 4,4’_硫代雙(3-甲基-6-叔丁基苯酚)(簡(jiǎn)稱(chēng)抗氧劑300)或4,4’_硫代雙(6-叔丁基間甲酚) (簡(jiǎn)稱(chēng)TBM-6) 0.6份，超純的過(guò)氧化二異丙苯(DCP) 2.4份;其中經(jīng)表面改性的納米Al2〇3或MgO 為原始粒徑為l-30nm的Al2〇3或MgO除酸后，在高溫環(huán)境中直接加入三辛基硅烷等硅烷類(lèi)表面處理劑對(duì)表面改性，納米Al2〇3或MgO與硅烷類(lèi)表面處理劑的質(zhì)量比為0.98:0.02。[〇〇24] 配方實(shí)施例2:[〇〇25]本實(shí)施例工作溫度90 °C的± 500kV及以下柔性直流電纜絕緣材料，按質(zhì)量分?jǐn)?shù)，材料組分和含量如下:超純低密度聚乙烯98份，經(jīng)過(guò)表面改性的納米Al2〇3或MgO粉末0.3份，超純4,4’_硫代雙(3-甲基-6-叔丁基苯酚)(簡(jiǎn)稱(chēng)抗氧劑300)或4,4’_硫代雙(6-叔丁基間甲酚)(簡(jiǎn)稱(chēng)TBM-6) 0.1份，超純的過(guò)氧化二異丙苯(DCP) 1.6份;其中經(jīng)表面改性的納米A12〇3或 MgO為原始粒徑為l_30nm的Al2〇3或MgO除酸后，在高溫環(huán)境中直接加入三辛基硅烷等硅烷類(lèi)表面處理劑對(duì)表面改性，納米Al2〇3或MgO與硅烷類(lèi)表面處理劑的質(zhì)量比為0.2:0.8。[〇〇26] 配方實(shí)施例3:[〇〇27]本實(shí)施例工作溫度90 °C的± 500kV及以下柔性直流電纜絕緣材料，按質(zhì)量分?jǐn)?shù)，材料組分和含量如下:超純低密度聚乙烯97份，經(jīng)過(guò)表面改性的納米Al2〇3或MgO粉末1.8份，超純4,4’_硫代雙(3-甲基-6-叔丁基苯酚)(簡(jiǎn)稱(chēng)抗氧劑300)或4,4’_硫代雙(6-叔丁基間甲酚)(簡(jiǎn)稱(chēng)TBM-6)0.2份，超純的過(guò)氧化二異丙苯(DCP) 1份;其中經(jīng)表面改性的納米Al2〇3或 MgO為原始粒徑為l_30nm的Al2〇3或MgO除酸后，在高溫環(huán)境中直接加入三辛基硅烷等硅烷類(lèi)表面處理劑對(duì)表面改性，納米Al2〇3或MgO與硅烷類(lèi)表面處理劑的質(zhì)量比為0.9:0.1。[〇〇28] 制備實(shí)施例1:[〇〇29]本實(shí)施例工作溫度90 °C的± 500kV及以下柔性直流電纜絕緣材料的制備方法包括以下步驟:
[0030] 1)將預(yù)混0.1 %抗氧劑的超純的低密度聚乙烯通過(guò)主喂料口喂料，改性納米Al2〇3或MgO粉末通過(guò)側(cè)喂料口喂料，通過(guò)雙螺桿擠出機(jī)制備納米粉末濃度(納米粉末質(zhì)量百分?jǐn)?shù))為50%的柔性直流電纜絕緣料母粒。其中，改性納米Al2〇3或MgO粉末需采用失重稱(chēng)計(jì)量， 料倉(cāng)或料斗應(yīng)為震動(dòng)式料倉(cāng)或配置空氣錘/破拱器中任意一種或多種，并且失重稱(chēng)與改性納米Al2〇3或MgO粉末的料倉(cāng)或料斗之間的距離盡可能近;此外，側(cè)喂料口處配置真空栗;雙螺桿擠出機(jī)螺桿在改性納米Al2〇3粉末喂入段采用小螺距結(jié)構(gòu)；
[0031]2)雙螺桿擠出機(jī)的溫度為:120°C，轉(zhuǎn)速為100r/min。如需制備濃度大于15 %的高濃度母粒，可采用多側(cè)喂加入納米粉末或采用單側(cè)喂分多次加入改性納米Al2〇3或MgO粉末擠出造粒。為確保改性納米Al2〇3或MgO粉末與低密度聚乙烯混合均勻，改性納米Al2〇3或MgO 粉末分散均勻，雙螺桿擠出機(jī)采用具有較強(qiáng)剪切能力的螺桿。[〇〇32]3)將制備好的母粒與低密度聚乙烯和抗氧劑按比例配料，配料比例參照實(shí)施例1，母粒濃度根據(jù)需要在5%_50%范圍內(nèi)。通過(guò)雙螺桿擠出機(jī)或往復(fù)式單螺桿擠出機(jī)擠出，水下切粒機(jī)造粒，其中雙螺桿擠出機(jī)或往復(fù)式單螺桿擠出機(jī)需采用800目過(guò)濾網(wǎng)過(guò)濾雜質(zhì)。
[0033]4)最后將制備的粒料采用后滲透法加入交聯(lián)劑，S卩加入熔融狀態(tài)的交聯(lián)劑，并在60°C下，保溫20小時(shí)，完成柔性直流電纜絕緣料的制備。制備環(huán)境應(yīng)滿(mǎn)足不低于1000級(jí)的潔凈度要求。并在制備過(guò)程中，配置多道金屬過(guò)濾和網(wǎng)篩過(guò)濾。[〇〇34] 制備實(shí)施例2:[〇〇35]本實(shí)施例工作溫度90°C的± 500kV及以下柔性直流電纜絕緣材料的制備方法包括以下步驟:[〇〇36]1)將預(yù)混0.6 %抗氧劑的超純的低密度聚乙烯通過(guò)主喂料口喂料，改性納米A1203或MgO粉末通過(guò)側(cè)喂料口喂料，通過(guò)雙螺桿擠出機(jī)制備濃度為5 %的柔性直流電纜絕緣料母粒。其中，改性納米Al2〇3或MgO粉末需采用失重稱(chēng)計(jì)量，料倉(cāng)或料斗應(yīng)為震動(dòng)式料倉(cāng)或配置空氣錘/破拱器中任意一種或多種，并且失重稱(chēng)與改性納米Al2〇3或MgO粉末的料倉(cāng)或料斗之間的距離盡可能近;此外，側(cè)喂料口處配置真空栗;雙螺桿擠出機(jī)螺桿在改性納米Al2〇3粉末喂入段采用小螺距結(jié)構(gòu)；[〇〇37]2)雙螺桿擠出機(jī)的溫度為:200°C，轉(zhuǎn)速為900r/min。如需制備濃度大于15%的高濃度母粒，可采用多側(cè)喂加入納米粉末或采用單側(cè)喂分多次加入改性納米Al2〇3或MgO粉末擠出造粒。為確保改性納米Al2〇3或MgO粉末與低密度聚乙烯混合均勻，改性納米Al2〇3或MgO 粉末分散均勻，雙螺桿擠出機(jī)采用具有較強(qiáng)剪切能力的螺桿。[〇〇38]3)將制備好的母粒與低密度聚乙烯和抗氧劑按比例配料，配料比例參照實(shí)施例2，通過(guò)雙螺桿擠出機(jī)或往復(fù)式單螺桿擠出機(jī)擠出，水下切粒機(jī)造粒，其中雙螺桿擠出機(jī)或往復(fù)式單螺桿擠出機(jī)需采用300目過(guò)濾網(wǎng)過(guò)濾雜質(zhì)。
[0039]4)最后將制備的粒料采用后滲透法加入交聯(lián)劑，S卩加入熔融狀態(tài)的交聯(lián)劑，并在 80°C下，保溫12小時(shí)，完成柔性直流電纜絕緣料的制備。制備環(huán)境應(yīng)滿(mǎn)足不低于1000級(jí)的潔凈度要求。并在制備過(guò)程中，配置多道金屬過(guò)濾和網(wǎng)篩過(guò)濾。
[0040]制備實(shí)施例3:[〇〇411本實(shí)施例工作溫度90°C的±500kV及以下柔性直流電纜絕緣材料的制備方法包括以下步驟:[〇〇42]1)將預(yù)混0.2%抗氧劑的超純的低密度聚乙烯通過(guò)主喂料口喂料，改性納米A1203或MgO粉末通過(guò)側(cè)喂料口喂料，通過(guò)雙螺桿擠出機(jī)制備濃度為25 %的柔性直流電纜絕緣料母粒。其中，改性納米Al2〇3或MgO粉末需采用失重稱(chēng)計(jì)量，料倉(cāng)或料斗應(yīng)為震動(dòng)式料倉(cāng)或配置空氣錘/破拱器中任意一種或多種，并且失重稱(chēng)與改性納米Al2〇3或MgO粉末的料倉(cāng)或料斗之間的距離盡可能近;此外，側(cè)喂料口處配置真空栗;雙螺桿擠出機(jī)螺桿在改性納米Al2〇3粉末喂入段采用小螺距結(jié)構(gòu)；[〇〇43]2)雙螺桿擠出機(jī)的溫度為:180°C，轉(zhuǎn)速為300r/min。如需制備濃度大于15%的高濃度母粒，可采用多側(cè)喂加入納米粉末或采用單側(cè)喂分多次加入改性納米Al2〇3或MgO粉末擠出造粒。為確保改性納米Al2〇3或MgO粉末與低密度聚乙烯混合均勻，改性納米Al2〇3或MgO 粉末分散均勻，雙螺桿擠出機(jī)采用具有較強(qiáng)剪切能力的螺桿。
[0044]3)將制備好的母粒與低密度聚乙烯和抗氧劑按比例配料，配料比例參照實(shí)施例3， 通過(guò)雙螺桿擠出機(jī)或往復(fù)式單螺桿擠出機(jī)擠出，水下切粒機(jī)造粒，其中雙螺桿擠出機(jī)或往復(fù)式單螺桿擠出機(jī)需采用500目過(guò)濾網(wǎng)過(guò)濾雜質(zhì)。
[0045]4)最后將制備的粒料采用后滲透法加入交聯(lián)劑，S卩加入熔融狀態(tài)的交聯(lián)劑，并在 70°C下，保溫15小時(shí)，完成柔性直流電纜絕緣料的制備。制備環(huán)境應(yīng)滿(mǎn)足不低于1000級(jí)的潔凈度要求。并在制備過(guò)程中，配置多道金屬過(guò)濾和網(wǎng)篩過(guò)濾。
[0046]制備實(shí)施例4:[〇〇47]本實(shí)施例工作溫度90°C的± 500kV及以下柔性直流電纜絕緣材料的制備方法包括以下步驟:[〇〇48] 1)將低密度聚乙烯、改性納米A1203或MgO粉末和抗氧劑按照配方比例喂入雙螺桿擠出機(jī)或往復(fù)式單螺桿擠出機(jī)擠出后采用水下切粒機(jī)造粒，配料比例參照實(shí)施例1。[〇〇49]2)擠出機(jī)溫度為120°C，轉(zhuǎn)速為100r/min，改性納米Al2〇3或MgO粉末需采用失重稱(chēng)計(jì)量，料倉(cāng)或料斗應(yīng)為震動(dòng)式料倉(cāng)或配置空氣錘/破拱器中任意一種或多種，并且失重稱(chēng)與改性納米Al2〇3或MgO粉末的料倉(cāng)或料斗之間的距離盡可能近，雙螺桿擠出機(jī)和往復(fù)式單螺桿擠出機(jī)采用具有較強(qiáng)剪切能力的螺桿。其中雙螺桿擠出機(jī)或往復(fù)式單螺桿擠出機(jī)采用 800目過(guò)濾網(wǎng)過(guò)濾雜質(zhì)。
[0050]3)最后將制備的粒料采用后滲透法加入交聯(lián)劑，S卩加入熔融狀態(tài)的交聯(lián)劑，并在60°C下，保溫20小時(shí)，完成柔性直流電纜絕緣料的制備。制備環(huán)境應(yīng)滿(mǎn)足不低于1000級(jí)的潔凈度要求。[0051 ] 制備實(shí)施例5:[〇〇52]本實(shí)施例工作溫度90 °C的± 500kV及以下柔性直流電纜絕緣材料的制備方法包括以下步驟:[〇〇53] 1)將低密度聚乙烯、改性納米A1203或MgO粉末和抗氧劑按照配方比例喂入雙螺桿擠出機(jī)或往復(fù)式單螺桿擠出機(jī)擠出后采用水下切粒機(jī)造粒，配料比例參照實(shí)施例2。[〇〇54]2)擠出機(jī)溫度為200°C，轉(zhuǎn)速為900r/min，改性納米Al2〇3或MgO粉末需采用失重稱(chēng)計(jì)量，料倉(cāng)或料斗應(yīng)為震動(dòng)式料倉(cāng)或配置空氣錘/破拱器中任意一種或多種，并且失重稱(chēng)與改性納米Al2〇3或MgO粉末的料倉(cāng)或料斗之間的距離盡可能近，雙螺桿擠出機(jī)和往復(fù)式單螺桿擠出機(jī)采用具有較強(qiáng)剪切能力的螺桿。其中雙螺桿擠出機(jī)或往復(fù)式單螺桿擠出機(jī)需采用 300目過(guò)濾網(wǎng)過(guò)濾雜質(zhì)。
[0055]3)最后將制備的粒料采用后滲透法加入交聯(lián)劑，S卩加入熔融狀態(tài)的交聯(lián)劑，并在80°C下，保溫12小時(shí)，完成柔性直流電纜絕緣料的制備。制備環(huán)境應(yīng)滿(mǎn)足不低于1000級(jí)的潔凈度要求。
[0056]制備實(shí)施例6:[〇〇57]本實(shí)施例工作溫度90°C的± 500kV及以下柔性直流電纜絕緣材料的制備方法包括以下步驟:[〇〇58]1)將低密度聚乙烯、改性納米A1203或MgO粉末和抗氧劑按照配方比例喂入雙螺桿擠出機(jī)或往復(fù)式單螺桿擠出機(jī)擠出后采用水下切粒機(jī)造粒，配料比例參照實(shí)施例3。[〇〇59]2)擠出機(jī)溫度為180°C，轉(zhuǎn)速為300r/min，改性納米Al2〇3或MgO粉末需采用失重稱(chēng)計(jì)量，料倉(cāng)或料斗應(yīng)為震動(dòng)式料倉(cāng)或配置空氣錘/破拱器中任意一種或多種，并且失重稱(chēng)與改性納米Al2〇3或MgO粉末的料倉(cāng)或料斗之間的距離盡可能近，雙螺桿擠出機(jī)和往復(fù)式單螺桿擠出機(jī)采用具有較強(qiáng)剪切能力的螺桿。其中雙螺桿擠出機(jī)或往復(fù)式單螺桿擠出機(jī)需采用 500目過(guò)濾網(wǎng)過(guò)濾雜質(zhì)。
[0060]3)最后將制備的粒料采用后滲透法加入交聯(lián)劑，S卩加入熔融狀態(tài)的交聯(lián)劑，并在70°C下，保溫15小時(shí)，完成柔性直流電纜絕緣料的制備。制備環(huán)境應(yīng)滿(mǎn)足不低于1000級(jí)的潔凈度要求。[0061 ] 性能檢測(cè)過(guò)程
[0062]試樣制備:[〇〇63]試樣制備方法:將添加空間電荷抑制劑的直流電纜絕緣材料通過(guò)平板硫化機(jī)熱壓成厚度1mm，直徑165mm的圓形平板試樣。[〇〇64]測(cè)試方法:[〇〇65](1)體積電阻率測(cè)試按GB/T 1410規(guī)定進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)電壓為20kV，環(huán)境溫度為20°C，試樣厚度為lmm〇[〇〇66](2)直流擊穿試驗(yàn)按GB/T 1408.2-2006規(guī)定進(jìn)行，采用對(duì)稱(chēng)球電極，試樣厚度為1mm，升壓速率為5kV/s。[〇〇67](3)壓力波法(PWP法)是用于固體介質(zhì)空間電荷測(cè)試的常用方法之一，也是目前最有效的測(cè)試方法。采用PWP法空間電荷測(cè)試裝置，壓力波脈寬20?50ns，強(qiáng)度1?lOMPa [〇〇68]測(cè)試結(jié)果:
[0069](1)體積電阻率(20。〇:2.3\10130.!11，
[0070]電阻率溫度系數(shù):彡0.061:+1;
[0071](2)擊穿電場(chǎng)(2〇°C):28〇kV/mm;[〇〇72](3)空間電荷性能[〇〇73]參見(jiàn)圖1和圖2，當(dāng)外加電場(chǎng)為-40kV/mm時(shí)，絕緣材料試樣在溫度40°C和70°C下的電場(chǎng)分布均勻，各處電場(chǎng)幾乎相等，這說(shuō)明此柔直電纜絕緣材料能夠顯著地抑制電纜絕緣中空間電荷的積累，電場(chǎng)幾乎不存在畸變。[〇〇74]納米粉末經(jīng)過(guò)表面改性，較大地降低了自身團(tuán)聚現(xiàn)象，并且與PE基料形容性較好。 這樣，能在基料中分散均勻，擠出性能良好。圖3展示了試樣的SEM照片，顯示納米粉末在其中分散均勻。[〇〇75]以上檢測(cè)結(jié)果針對(duì)配方實(shí)施例3,制備實(shí)施例6(其中改性納米粉末為A1203粉末)。 [〇〇76]利用雙螺桿搭配失重稱(chēng)的方法，能保證柔直料母料生產(chǎn)的連續(xù)性，并且能有效地阻止外界雜質(zhì)進(jìn)入母料中，保證了母料的純凈性;較大地降低了溫度對(duì)柔直料電阻率影響，減少了絕緣外部電場(chǎng)，降低了柔直電纜連接件制作難度。
[0077]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出:對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和等同形式的替換，這些改進(jìn)和等同替換得到的技術(shù)方案也應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.工作溫度90 °C的500kV及以下柔性直流電纜絕緣料，其特征在于，以重量份數(shù)計(jì)算， 包括低密度聚乙烯92-98份、經(jīng)過(guò)表面改性的納米Al2〇3或MgO粉末0.3-5份、抗氧劑0.1-0.6 份、交聯(lián)劑1.0-2.4份;低密度聚乙烯數(shù)均分子量范圍為5000-30000，熔融指數(shù)為1.8-2.1 g/10min，體積電阻率彡1.0X1015 Q.cm;經(jīng)表面改性的納米Al2〇3或MgO粉末，改性前粉末 的原始粒徑為l-30nm，比表面積為80-150m2/g，表面改性采用一步法，對(duì)納米AI2O3或MgO粉 末除酸后，在700-1200°C高溫環(huán)境中加入硅烷類(lèi)表面處理劑，納米Al2〇3或MgO與硅烷類(lèi)表面 處理劑的質(zhì)量比為(0.2-0.98):(0.02-0.8)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工作溫度90 °C的500kV及以下柔性直流電纜絕緣料，其特征 在于，低密度聚乙烯的晶點(diǎn)和色粒含量彡0.1 Qty/kg。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工作溫度90 °C的500kV及以下柔性直流電纜絕緣料，其特征 在于，納米Al2〇3或MgO的純度>99.8%;抗氧劑為硫代雙酚類(lèi)抗氧劑，熔點(diǎn)為160-164°C，分子 量為358，純度> 99.5%;交聯(lián)劑為過(guò)氧化二異丙苯，純度> 99%。4.權(quán)利要求1所述的工作溫度90 °C的500kV及以下柔性直流電纜絕緣料的制備方法， 包括方法(1)先制備絕緣料母粒，再制備柔性直流電纜絕緣料；(2)直接制備柔性直流電纜 絕緣料；其中方法(1)的具體步驟為:將預(yù)混0.1-0.6%抗氧劑的低密度聚乙烯通過(guò)主喂料口喂 料，改性納米Al2〇3或MgO粉末通過(guò)側(cè)喂料口喂料，通過(guò)雙螺桿擠出機(jī)制備納米Al2〇3或MgO粉 末質(zhì)量百分比為5%_50%的柔性直流電纜絕緣料母粒;雙螺桿擠出機(jī)的溫度為:120-200°C， 轉(zhuǎn)速為l〇〇-900r/min;將制備好的絕緣料母粒與低密度聚乙稀和抗氧劑按比例配料，通過(guò) 雙螺桿擠出機(jī)或往復(fù)式單螺桿擠出機(jī)擠出，水下切粒機(jī)造粒，其中雙螺桿擠出機(jī)或往復(fù)式 單螺桿擠出機(jī)需采用300-800目過(guò)濾網(wǎng)過(guò)濾雜質(zhì)；最后將制備的粒料采用后滲透法加入交 聯(lián)劑，即在制備的粒料中加入熔融狀態(tài)的交聯(lián)劑，并在60-80°C下，保溫12-20小時(shí)，完成柔 性直流電纜絕緣料的制備；方法(2)的具體步驟為:將低密度聚乙烯、經(jīng)過(guò)表面改性的納米Al2〇3或MgO粉末和抗氧 劑按照配方比例喂入雙螺桿擠出機(jī)或往復(fù)式單螺桿擠出機(jī)擠出造粒;擠出機(jī)溫度為120-200 °C，轉(zhuǎn)速為100_900r/min;其中雙螺桿擠出機(jī)或往復(fù)式單螺桿擠出機(jī)需采用300-800目 過(guò)濾網(wǎng)過(guò)濾雜質(zhì);最后將制備的粒料采用后滲透法加入交聯(lián)劑，即加入熔融狀態(tài)的交聯(lián)劑， 并在60-80 °C下，保溫12-20小時(shí)，完成柔性直流電纜絕緣料的制備。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的工作溫度90°C的500kV及以下柔性直流電纜絕緣料的制備方 法，其特征在于，在方法(1)和⑵中，改性納米Al2〇3或MgO粉末需采用失重稱(chēng)計(jì)量，料倉(cāng)或料 斗為震動(dòng)式料倉(cāng)或空氣錘/破拱器中任意一種或多種，并且失重稱(chēng)與改性納米Al2〇3或MgO粉 末的料倉(cāng)或料斗之間的距離盡可能近。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的工作溫度90°C的500kV及以下柔性直流電纜絕緣料的制備方 法，其特征在于，在方法(1)中，側(cè)喂料口處配置真空栗;雙螺桿擠出機(jī)螺桿在改性納米Al2〇3 或MgO粉末喂入段采用小螺距結(jié)構(gòu)。7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的工作溫度90°C的500kV及以下柔性直流電纜絕緣料的制備方 法，其特征在于，在方法(1)中，當(dāng)制備濃度大于15%的絕緣料母粒時(shí)，采用多側(cè)喂加入納米 粉末或采用單側(cè)喂分多次加入改性納米粉末以擠出造粒的步驟。8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的工作溫度90°C的500kV及以下柔性直流電纜絕緣料的制備方法，其特征在于，在方法(1)中，改性納米AI2O3或MgO粉末與低密度聚乙稀混合均勾，改性納 米Al2〇3或MgO粉末分散均勻;在方法(1)和⑵中，制備環(huán)境應(yīng)滿(mǎn)足不低于1000級(jí)的潔凈度要 求。
【文檔編號(hào)】C08K9/06GK106009190SQ201610530659
【公開(kāi)日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年7月6日
【發(fā)明人】楊黎明, 朱智恩, 高凱, 郭世忠, 曾浩, 李棟
【申請(qǐng)人】南京南瑞集團(tuán)公司, 國(guó)家電網(wǎng)公司, 國(guó)網(wǎng)福建省電力有限公司, 國(guó)網(wǎng)福建省電力有限公司廈門(mén)供電公司