[發(fā)明專利]一種無機納米復(fù)合劑及其制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210043269.9
• 申請日: 2012-02-24
• 公開（公告）號: CN102604163A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周凱;趙威;陶文彪;李旭濤;陶霰韜;萬利;熊慶;牟秋谷;黃友聰;潘榮超;李順
• 申請（專利權(quán)）人: 四川大學
• 主分類號: C08K9/10
• 分類號: C08K9/10;C08K3/22;C08K3/36;C08L23/06;H02G15/00
• 代理公司: 成都科海專利事務(wù)有限責任公司 51202
• 代理人: 鄧繼軒

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種無機納米復(fù)合劑及其制備方法和應(yīng)用，屬于電纜附件安裝工藝領(lǐng)域。用于交聯(lián)聚乙烯電力電纜終端的安裝工程中。

背景技術(shù)

電纜附件在6-35kV城市電網(wǎng)中被大量使用，電纜附件的事故率占整個電纜總故障的39％嚴重影響供電可靠性。電纜附件的事故經(jīng)過現(xiàn)場調(diào)研，主要原因如下：(1)現(xiàn)場施工質(zhì)量問題，比如：應(yīng)力錐安裝不到位、剝半導電層時刀具不慎在絕緣層上留下缺陷、混入雜質(zhì)等。這些都可能導致在XLPE(交聯(lián)聚乙烯)絕緣層和電纜附件界面處形成局部的電場高點，從而產(chǎn)生局部放電，進一步導致絕緣事故發(fā)生。(2)運行狀況惡劣，目前整個城市電網(wǎng)電纜的共溝率高，大量電纜共用一個電纜溝，發(fā)熱非常嚴重，并且大部分電纜長期處于超負荷運行，夏天電纜溝積水問題也很嚴重，導致電纜附件的運行狀況非常惡劣。(3)電纜附件在長期冷熱循環(huán)作用下，導致在主絕緣層和護套之間形成微小氣隙，也容易導致局部放電發(fā)生。但由于現(xiàn)場施工質(zhì)量的控制較為困難，而且整個城市電網(wǎng)的運行狀況短期無法改變，因此電纜附件故障導致的問題層出不窮。如何能有效減少電纜附件的絕緣事故率，是目前城市電網(wǎng)中保證供電可靠性的緊迫問題。

有機高分子絕緣材料(如XLPE，交聯(lián)聚乙烯)耐局部放電能力較差，一旦出現(xiàn)局部放電，絕緣的破壞很快。而通常的無機材料(如陶瓷、玻璃和各種無機氧化物)具有極強的耐放電燒蝕能力。美國杜邦公司通過無機納米涂層覆蓋在絕緣層上，制造了耐電暈FCR膜，該膜不僅厚度比普通膜薄，而且壽命提高了10倍以上，在各種重要工業(yè)場合得到應(yīng)用。目前，國內(nèi)也研制了各種納米硅橡膠用在了外絕緣材料，其主要目的也是為了增強普通絕緣材料的耐電暈?zāi)芰Α＝?jīng)過我們前期的研究表明：無機納米顆粒對有機絕緣進行覆蓋和填充，可大大提高有機絕緣耐局部放電燒蝕的能力，延長老化壽命可提高10倍以上。

在本發(fā)明中，我們通過無機納米涂層對電纜終端XLPE主絕緣表面處進行表面覆蓋和填充(比如半導電層的斷面處、電纜終端頭有切痕和缺陷的地方等)，再套上外護套，該納米顆粒具有電子和紫外線屏蔽效應(yīng)，提高了傳熱能力，具有均勻電場、空間電荷抑制作用等，在表面上形成的無機納米覆蓋物能夠形成準導電區(qū)，使電荷不易積累，能夠降低電場集中，有效改善介電性能，防止局部放電；即使在電纜運行過程中有微弱放電發(fā)生，但因為無機納米顆粒的耐局部放電燒蝕的能力，可有效保護XLPE主絕緣，大大避免放電所導致的電樹、甚至擊穿。檢索國內(nèi)外文獻庫，尚沒有關(guān)于運用無機納米涂料提升電纜附件耐表面局部放電能力的報道，對于納米涂料在電纜終端XLPE主絕緣表面處進行表面覆蓋，提升電纜終端使用壽命的的運用，國內(nèi)外專利文獻和非專利文獻也均未見有報道。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明目的是針針對現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種無機納米復(fù)合劑及其使用方法和應(yīng)用，其特點是由無機納米顆粒和有機溶劑組成納米復(fù)合劑，通過無機納米粒子填充局部缺陷、削弱局部電場高點，提高有機絕緣耐局部放電燒蝕的能力，進一步延長電纜附件的使用壽命。它具有技術(shù)先進、操作簡便、效果顯著、安全可靠、適用面廣的優(yōu)點。

本發(fā)明的目的由以下技術(shù)措施實現(xiàn)，其中所述原料分數(shù)除特殊說明外，均為重量份數(shù)。

無機納米復(fù)合劑的起始原料由以下組分組成為：

其中，納米氧化物由以下組分組成為：

納米三氧化二鋁??平均粒徑20～40nm??????????????????????????0.5～2份

納米二氧化硅??平均粒徑10～30nm????????????????????????????0.5～2份

納米氧化鋅??平均粒徑40～60nm??????????????????????????????0.5～2份

溶劑為木糖醇、山梨醇、丙酮、四氯化碳、二甘醇和水楊醇中的至少一種。

分散劑為氧化聚乙二醇、聚乙二醇或聚丙烯酰胺中的任一種。

成膜助劑為乙二醇單丁醚、乙二醇或丙二醇乙醚中的任一種。

中和劑為乙醇胺、氨水或者氫氧化鉀中的任一種。

無機納米復(fù)合劑的制備方法包括以下步驟：

(1)將納米二氧化硅包覆的納米二氧化鈦10～15份、納米三氧化二鋁0.5～2份、納米二氧化硅0.5～2份、納米氧化鋅0.5～2份加入混合容器中，通過研磨和超聲波分散機分散混合均勻，超聲波功率為200～500W，頻率為20～24kHz；