[發明專利]一種可回收的電纜絕緣材料的制備方法

有效

• 申請號: 201410557756.6
• 申請日: 2014-10-20
• 公開（公告）號: CN104292638A
• 公開（公告）日: 2015-01-21
• 發明（設計）人: 何金良;胡軍;黨斌;周垚;郭寶華;曾嶸;余占清
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: C08L23/12
• 分類號: C08L23/12;C08L23/16;C08K13/06;C08K9/06;C08K3/36;C08K3/22;C08K3/38;H01B3/44
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 羅文群

技術領域

本發明涉及一種可回收的電纜絕緣材料的制備方法，尤其涉及一種用于輸送或分配電能的電纜材料，屬于電氣材料技術領域。

背景技術

直流輸電技術比交流輸電技術有很多優勢。首先，直流輸電不用考慮電容效應，沒有距離的限制。其次，隨著距離的增加，直流輸電有很好的經濟效益。最后，直流輸電不存在系統失去同步的情況。隨著高壓直流輸電的飛速發展，特別是跨海峽等水下直流輸電工程的興建以及大城市供電亟待解決線路走廊和城市美觀等問題，直流電纜得到了廣泛的應用。

國際上歐洲和日本已經在擠出直流電纜方面有很多年的運行經驗，我國在直流電纜的研發也投入了很多精力，但是實際的商業應用才剛剛開始。2013年12月25日，南方電網建設的世界第一個多端柔性直流輸電示范工程正式投運。依托南澳多端柔性直流輸電工程所需直流電纜技術條件，國內第一批±160千伏直流電纜及附件的樣品通過了國家電線電纜質量監督檢驗中心的型式試驗。未來，擠出直流電纜將會在大容量、高電壓、長距離輸電方面發揮重要作用。

直流電纜分為充油電纜、膠浸實心電纜、充氣電纜和擠壓電纜，其中擠壓電纜因為生產安裝方便受到廣泛關注。為了提高電纜的使用溫度，在交流電纜中常采用的是交聯聚乙烯和乙丙橡膠。雖然可回收乙烯基電纜取得了一定的效果，但是交聯聚乙烯電纜只能工作在70℃以下的溫度。隨著輸電距離和電壓等級的進一步提高，輸電容量越來越來，這就要求電纜在更高的溫度下進行工作。到目前為止，還沒有一種具有優異的熱機械性能和電氣性能的直流電纜覆蓋層。

發明內容

本發明的目的是提出一種可回收的電纜絕緣材料的制備方法，采用納米氧化物改善聚丙烯的電氣性能，同時保持其良好的機械性能和熱性能，以用于高壓直流電纜。

本發明提出的可回收的電纜絕緣材料的制備方法，包括如下步驟：

(1)將等規聚丙烯和橡膠在190～200℃下混煉6～10分鐘，轉速為40～60r/min混合，混合比例為等規聚丙烯:橡膠＝1:(0.3～0.5)，得到丙烯基樹脂，其中所述的等規聚丙烯的密度為0.90～0.94g/cm³，熔體流動速率為1.7～3.1g/10min，等規度＞95％，所述的橡膠為三元乙丙橡膠，其密度為0.85～0.88g/cm³；

(2)將5～10份二甲基二氯硅烷偶聯劑和5份納米氧化硅顆粒(粒徑為5～20nm)在100份甲苯溶液中加熱到100℃～120℃，攪拌12～24小時，放入離心機中離心5～10分鐘，然后在真空干燥箱中干燥12～24小時，得到經偶聯處理的納米氧化硅；

(3)將上述100份丙烯基樹脂或100份間規聚丙烯與上述1～5份經偶聯處理的納米氧化硅加入到密煉機中，在180～200℃下以40～60r/min的轉速混煉5～10分鐘，得到混煉物；

(4)在步驟(1)得到的混煉物中加入0.5～1份抗氧劑、2～5份阻燃劑和0.5～1份加工助劑，混煉5～10分鐘，混煉溫度為180～200℃，得到用于高壓直流電纜的可回收絕緣材料，其中所述的抗氧劑為抗氧劑1010、抗氧劑2246或者抗氧劑264，所述的加工助劑為潤滑劑硬脂酸甘油酯，所述的阻燃劑為氫氧化鎂、低水硼酸鋅、氫氧化鋁或三氧化二銻。

本發明提出的可回收的電纜絕緣材料的制備方法，其優點是：

本發明的制備方法中，添加了納米顆粒，因此提高了聚丙烯的電氣性能，同時又不削弱聚丙烯的熱機械性能。本發明方法中使用的聚丙烯和橡膠的共混物以及間規聚丙烯，沒有經過交聯處理，因此在常溫下都具有很好的柔性，在高溫下具有很好的機械完整性，可以在高達90℃下工作，同時具有很好的電氣性能，最后制備的絕緣材料，可以在更高的溫度下正常工作，材料老化后可以回收，有利于保護環境。加入的納米顆粒和聚合物基材之間的高相容性可以通過偶聯劑進行表面處理實現，使納米顆粒在基體中不發生團聚并且分散良好，并且納米顆粒在聚合物基材內獲得微觀均相結構，使制備的絕緣材料具有很好的熱導率，從而提高高壓直流電纜內導體的載流量。

具體實施方式

本發明提出的可回收的電纜絕緣材料的制備方法，包括如下步驟：