一种防止电缆水树老化的修复材料及制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种防止电缆水树老化的修复材料及其制备方法和应用，利用复合交联剂中甲基、苯基、甲氧基官能团之间的氢键效应和共轭效应，使得复配硅交联剂更容易渗透进交联聚乙烯电缆，并且在纳米颗粒和电缆之间形成化学键，填充水树微孔，干燥电力绝缘层的湿气，从而修复电缆老化缺陷。纳米氧化铝具有高硬度、易迁移、良好的催化活性和表面包覆能力，良好的机械和热力学强度，抗磨损，抗腐蚀、抗破裂，化学稳定性好，能更好地填充水树微孔，比表面积更大，覆盖得也更均匀。二茂铁吸收紫外线，阻止局部放电，稳定电压，提高电缆绝缘的电气击穿电位。十二烷硫酸钠把纳米氧化铝颗粒均匀地分散在溶液和聚合物表面，阻止其在聚合物表面团聚。

A repair material to prevent cable water tree from aging and its preparation and Application

The invention discloses a repair material for preventing cable water tree from aging, a preparation method and application thereof. By using the hydrogen bond effect and conjugation effect between methyl, phenyl and methoxy functional groups in the composite cross-linking agent, the composite silicon cross-linking agent can easily penetrate into the cross-linked polyethylene cable, form a chemical bond between the nano particles and the cable, fill the water tree micropores, and dry the electric power insulator The moisture of the edge layer can repair the aging defects of the cable. Nano alumina has high hardness, easy migration, good catalytic activity and surface coating ability, good mechanical and thermodynamic strength, anti-wear, anti-corrosion, anti cracking, good chemical stability, and can better fill water tree micropores, with larger specific surface area and more uniform coverage. Ferrocene absorbs ultraviolet light, prevents partial discharge, stabilizes voltage and improves electrical breakdown potential of cable insulation. Sodium dodecyl sulfate dispersed the nano alumina particles on the surface of the solution and polymer to prevent the agglomeration on the surface of the polymer.

【技术实现步骤摘要】
一种防止电缆水树老化的修复材料及制备方法和应用
本专利技术属于电缆修复
，尤其是涉及一种防止电缆水树老化的修复材料及制备方法和应用。
技术介绍
在潮气和电场的共同作用下，电缆绝缘水树老化是诱发中高压电力电缆破坏的主要原因。由于在绝缘中存在水分、电应力和某些诱发因素，如杂质、突起、空间电荷或离子时发展形成一些微通道，引起聚合物绝缘材料发生降解。水树老化现象导致电缆绝缘质量下降，电击穿强度降低，介质损耗因数增大，直流泄露电流增加。自1967年发现交联聚乙烯电缆(XLPE)绝缘水树老化后，目前已确认水树是交联电缆绝缘老化的主要原因。水树会造成局部应力增大。高温下水树会发生明显的氧化，导致吸水性增大，导电性升高，最终会出现热击穿；低温下，水树经较长时间氧化或转化为电树，破坏性就更严重。在理论研究过程中，一般假设电缆水树存在区域为典型的圆柱形电场。交联电缆在运行中产生较高的电场，使绝缘层在相对较低的电场强度下就会遭到破坏而出现树枝状空隙。预防水树的方法有(1)采用可靠的密封金属护套径向防水构造,设法确保电缆金属护套的完整性,避免水汽和环境水进入电缆内部，该方法效果较好，但是成本很高，维护检修也不方便；(2)改进电缆结构和生产工艺，消除电缆绝缘结构中局部应力集中的缺陷，该方法从电缆生产环节消除电缆缺陷，但是电缆施工造成的缺陷无法避免；(3)在交联绝缘线芯生产和电缆敷设过程中尽量减少内部应力，但是内部应力只是水树形成的一个因素，还有其它水树形成的因素如缺陷、高温等没有考虑；(4)绝缘采用抗水树交联绝缘料，该方法从电缆材料选择环节来消除电缆缺陷，但是电缆生产和施工造成的缺陷无法避免。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种防止电缆水树老化的修复材料及制备方法和应用，以克服现有技术的不足。为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种防止电缆水树老化的修复材料，按照质量百分比计，包括复配硅烷交联剂：98％-99.1％，填料：0.2％-0.5％，添加剂：0.2％-0.5％和分散剂：0.5％-1.0％。进一步地，所述复配硅烷交联剂按照质量百分比计，包括甲基苯基二甲氧基硅烷：50％-70％，二苯基二甲氧基硅烷：5％-10％，三甲基甲氧基硅烷：20％-40％。进一步地，复配硅烷交联剂中甲基苯基二甲氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷和三甲基甲氧基硅烷质量比为6:1:3。进一步地，填料采用γ-氧化铝纳米颗粒或二氧化硅纳米颗粒，填料粒径为10-50nm。进一步地，添加剂采用二茂铁或二茂铁衍生物。进一步地，二茂铁衍生物为二茂铁羧酸衍生物或二茂铁氮杂环类配合物。进一步地，分散剂采用十二烷硫酸钠或十二烷基苯磺酸钠。一种防止电缆水树老化的修复材料制备方法，按照质量百分比计取复配硅烷交联剂：98％-99.1％，填料：0.2％-0.5％、添加剂：0.2％-0.5％、分散剂：0.5％-1.0％，将交联剂、填料、添加剂和分散剂混合均匀即得到防止电缆水树老化的修复材料。进一步地，将交联剂、填料、添加剂和分散剂按比例混合后，以3000-5000r/min的速度搅拌20-40min，即得到防止电缆水树老化的修复材料。上述修复材料在防止电缆水树老化中的应用。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：本专利技术一种防止电缆水树老化的修复材料及其制备方法，采用特定比例将复配硅烷交联剂、填料、添加剂和分散剂混合均匀得到修复材料，利用复合交联剂中甲基、苯基、甲氧基官能团之间的氢键效应和共轭效应，使得复配硅交联剂更容易渗透进交联聚乙烯电缆，并且在纳米颗粒和电缆之间形成化学键，填充水树微孔，干燥电力绝缘层的湿气，从而修复电缆老化缺陷。纳米氧化铝具有高硬度、易迁移、良好的催化活性和表面包覆能力，良好的机械和热力学强度，抗磨损，抗腐蚀、抗破裂，化学稳定性好，而且γ相氧化铝颗粒粒径更小，它能更好地填充水树微孔，比表面积更大，覆盖得也更均匀。二茂铁能快速溶解在修复液中，在聚乙烯中溶解性也很好。二茂铁吸收紫外线，阻止局部放电，稳定电压，提高电缆绝缘的电气击穿电位。十二烷硫酸钠把纳米氧化铝颗粒均匀地分散在溶液和聚合物表面，阻止其在聚合物表面团聚。通过以上原料复合制备，将其注入到有水树老化的电力电缆中。缺陷得到修复后的电缆介电损耗因子(Tanδ)大幅降低。附图说明图1为实施例一注入老化电缆后其Tanδ与修复时间的关系图；图2为实施例二注入老化电缆后其Tanδ与修复时间的关系图；图3为实施例三注入老化电缆后其Tanδ与修复时间的关系图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步详细描述：一种防止电缆水树老化的修复材料，包括复配硅烷交联剂：98％-99.1％，填料：0.2％-0.5％、添加剂：0.2％-0.5％、分散剂：0.5％-1.0％。所述复配硅烷交联剂按照质量百分比计，包括甲基苯基二甲氧基硅烷(PMDMS)：50％-70％，二苯基二甲氧基硅烷(DPDMS)：5％-10％，三甲基甲氧基硅烷(TMMS)：20％-40％。具体的，本申请中复配硅烷交联剂最佳配比：甲基苯基二甲氧基硅烷(PMDMS)：二苯基二甲氧基硅烷(DPDMS)：三甲基甲氧基硅烷(TMMS)为6:1:3；填料采用γ-氧化铝纳米颗粒或二氧化硅纳米颗粒，填料粒径为10-50nm；添加剂采用二茂铁或二茂铁衍生物，二茂铁衍生物为二茂铁羧酸衍生物或二茂铁氮杂环类配合物；分散剂采用十二烷硫酸钠或十二烷基苯磺酸钠；一种防止电缆水树老化的修复材料制备方法，包括以下步骤：按照质量百分比计取复配硅烷交联剂：98％-99.1％，填料：0.2％-0.5％、添加剂：0.2％-0.5％、分散剂：0.5％-1.0％，将交联剂、填料、添加剂和分散剂混合均匀即可得到修复电力电缆水树老化缺陷的修复材料。具体的，将交联剂、填料、添加剂和分散剂按比例添加到一起，使用搅拌机以3000-5000r/min的速度搅拌20-40min，使填料和添加剂分散均匀；搅拌均匀后，即制备得到修复电力电缆水树老化缺陷的修复材料。实施例一步骤1)、按质量百分比取：99％复配硅烷交联剂、0.2％γ-氧化铝纳米颗粒、0.3％二茂铁和0.5％十二烷硫酸钠；其中复配硅烷交联剂按质量百分比包括60％甲基苯基二甲氧基硅烷、10％二苯基二甲氧基硅烷、30％三甲基甲氧基硅烷；步骤2)、将上述原料混合均匀，具体以4000r/min的速度搅拌30min，即可得到修复电力电缆水树老化缺陷的电缆水树老化修复材料。实施例二步骤1)、按质量百分比取：99％复配硅烷交联剂、0.3％γ-氧化铝纳米颗粒、0.2％二茂铁和0.5％十二烷硫酸钠；其中复配硅烷交联剂按质量百分比包括60％甲基苯基二甲氧基硅烷、10％二苯基二甲氧基硅烷、30％三甲基甲氧基硅烷；步骤2)、将上述原料混合均匀，具体以4000r/mi本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种防止电缆水树老化的修复材料，其特征在于，按照质量百分比计，包括复配硅烷交联剂：98％-99.1％，填料：0.2％-0.5％，添加剂：0.2％-0.5％和分散剂：0.5％-1.0％。/n

【技术特征摘要】
1.一种防止电缆水树老化的修复材料，其特征在于，按照质量百分比计，包括复配硅烷交联剂：98％-99.1％，填料：0.2％-0.5％，添加剂：0.2％-0.5％和分散剂：0.5％-1.0％。


2.根据权利要求1所述的一种防止电缆水树老化的修复材料，其特征在于，所述复配硅烷交联剂按照质量百分比计，包括甲基苯基二甲氧基硅烷：50％-70％，二苯基二甲氧基硅烷：5％-10％，三甲基甲氧基硅烷：20％-40％。


3.根据权利要求2所述的一种防止电缆水树老化的修复材料，其特征在于，复配硅烷交联剂中甲基苯基二甲氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷和三甲基甲氧基硅烷质量比为6:1:3。


4.根据权利要求1所述的一种防止电缆水树老化的修复材料，其特征在于，填料采用γ-氧化铝纳米颗粒或二氧化硅纳米颗粒，填料粒径为10-50nm。


5.根据权利要求1所述的一种防止电缆水树老化的修复材料，其特征在于，添加剂采用二茂铁或二茂...

【专利技术属性】
技术研发人员：李程，豆河伟，李强，刘俊华，廖强强，林涛，赵学风，张健，刘子瑞，李志忠，李旭，任双赞，王博，李义仓，申西宁，谭轶童，李小军，马长明，夏震，侯玉国，白杰，李良书，邢志宏，蒋浩，瑚成健，白洁，高伟，
申请(专利权)人：国网陕西省电力公司榆林供电公司，国网陕西省电力公司汉中供电公司，国网陕西省电力公司，国网陕西省电力公司电力科学研究院，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61