一种电缆用耐电晕复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种电缆用耐电晕复合材料及其制备方法，具体涉及电缆材料技术领域。本发明专利技术将聚碳酸酯进行酶解处理，然后与银菊橡胶聚合、氧化锌晶须反应形成接枝聚合物，再与炭气凝胶、花生壳纤维提取物和氧化锆混炼制得电缆用耐电晕复合材料，能紧密贴合于导线外部，不形成空气空隙，具有良好的耐电晕性、抗氧化性、耐酸性和机械强度，耐电晕能力长达270分钟，抗拉强度达145MPa，在高温高湿、氧化性、酸性环境下试验7天，仍保持高耐电晕能力和抗拉强度，且未出现开裂现象；同时绝缘性良好，不易发生击穿，击穿电压高达50kv以上。本发明专利技术方法工艺稳定、参数可控、易于重复，适于规模化生产。

【技术实现步骤摘要】
一种电缆用耐电晕复合材料及其制备方法
本专利技术涉及电缆材料
，具体涉及一种电缆用耐电晕复合材料及其制备方法。
技术介绍
电缆是用于传输和分配电能的线材产品，由导线和外部包裹的电缆材料组成。电缆在输送电力过程中，由于高电压作用，容易发生电晕放电现象，对电力输送造成不良影响。电晕是指带电体表面在气体或液体介质中发生局部放电的现象，常发生在高压电缆的周围和带电体的尖端附近，这些地方电荷容易大量聚集，形成局部高强度电场，当强度大于空气电离所需的场强时，空气就会出现电离，产生电晕放电现象，并伴随着产生臭氧、氧化氮等物质。臭氧是强的氧化剂，氧化氮遇到水汽形成酸，电晕还会产生热效应使电缆中导线内局部温度升高，由此构成了高温、强氧化和酸性环境，容易导致电缆材料氧化、腐蚀，从而加速电缆的老化开裂。电缆老化后，表面电缆材料被腐蚀而掉落，失去防电晕、绝缘等隔离保护作用，使导线出现短路，继而引发输电网的大面积停电，甚至火灾事故。同时，电晕会造成功率损失、无线电干扰、电视干扰以及噪声干扰。目前，主要依靠在导线外包裹耐电晕材料来防止电晕发生和抵抗电晕腐蚀，但这些材料普遍阻隔效果不够理想，与导线的贴合不够紧密，容易在两者之间产生空气缝隙，在高压情况下缝隙中的空气便容易发生电离引发电晕，同时材料材质的机械性能不足，遇到高温、强氧化和酸性条件就容易老化开裂，比如中国专利授权公告号为CN103081030B、名为具有防电晕效果的PTFE材料和中国专利公布号CN107793762A、名为一种电缆绝缘层材料及其制备方法的专利文献，均是将制得的材料包裹在导线表面，虽然一定程度上改善了绝缘性、耐热性和机械强度，但由于空气缝隙的不易消除，耐电晕性能并没有得到很大提升，同时文献也并没有对材料对抗电晕产生的强氧化和酸性环境的耐受性进行研究，因此导致材料容易被腐蚀而开裂。综上可知，有必要开发一种电缆用耐电晕复合材料，提高电缆的耐电晕性能和耐用性能。
技术实现思路
本专利技术的专利技术目的在于：针对目前耐电晕材料耐电晕性能低，耐电晕效果不好而容易老化开裂的问题，提供一种电缆用耐电晕复合材料及其制备方法。本专利技术耐电晕复合材料具有良好的耐电晕性、抗氧化性、耐酸性和机械强度，耐电晕能力长达270分钟，抗拉强度达145MPa，在高温高湿、氧化性、酸性环境下试验7天，仍保持高耐电晕能力和抗拉强度，且未出现开裂现象；同时绝缘性良好，不易发生击穿，击穿电压高达50kv以上。本专利技术方法工艺稳定、参数可控、易于重复，适于规模化生产。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种电缆用耐电晕复合材料，包括以下重量份比的原料：聚碳酸酯33-55份、脂肪酶0.5-1.5份、甲苯双加氧酶0.3-1.2份、银胶菊橡胶25-35份、乙酸乙酯310-520份、乙烯基三甲氧基硅烷0.5-1.5份、氧化锌晶须12-18份、乙醇55-75份、炭气凝胶8-16份、花生壳纤维提取物13-25份和氧化锆1-3份。一种上述的电缆用耐电晕复合材料的制备方法，包括以下步骤：a.酶解：按重量份比，取聚碳酸酯，加水浸没，然后加入脂肪酶、甲苯双加氧酶，在38-47℃下静置酶解4-7小时，过滤收集滤渣，得酶解碳酸酯；b.聚合反应：取酶解碳酸酯和乙酸乙酯加入到反应釜中，升温至90-110℃搅拌溶解，然后加入银胶菊橡胶，升温至150-170℃保温反应90-110分钟，得聚合胶液；c.接枝反应：在聚合胶液中加入乙烯基三甲氧基硅烷和氧化锌晶须，继续保温反应33-45分钟，得接枝胶液；d.过滤：取接枝胶液降温至室温，加入乙醇搅拌使出现沉淀，然后过滤，收集沉淀，得接枝胶；e.塑炼、混炼:取接枝胶在50-60℃下烘烤30-40分钟，然后加入密炼机中塑炼150-160秒，接着加入炭气凝胶混炼100-120秒，再加入花生壳纤维提取物和氧化锆混炼50-70秒，随后出料，得电缆用耐电晕复合材料。优化的，所述花生壳纤维提取物包括以下重量份比的原料：花生壳21-35份、食盐水100-200份、鸡蛋清3-7份、冠醚2-8份和乙酸乙酯33-43份。进一步优化的，所述食盐水的质量分数为0.7％-1.5％。更进一步优化的，所述花生壳纤维提取物的提取方法为：按重量份比，取花生壳粉碎后，加入食盐水和鸡蛋清浸泡12-24小时，然后加入冠醚和乙酸乙酯超声处理45-55分钟，接着过滤收集滤渣，用滤渣总量5-8倍的水冲洗滤渣，干燥后即得花生壳纤维提取物。再更进一步优化的，所述花生壳粉碎后的粒径为500-900μm。再更进一步优化的，所述氧化锌晶须加入前经过预处理，所述预处理方法为：取偏硅酸加入反应釜中加热至175-195℃，边搅拌边加入氧化锌晶须，保持温度搅拌15-25分钟，然后出料得糊状物，接着取糊状物在气态正己烷气氛中进行焙烧，控制焙烧温度为1100-1200℃、焙烧时间为2-6小时，随后冷却至室温，再于-140～-120℃下冷冻60-90分钟，取出恢复室温，即得。再更进一步优化的，所述偏硅酸与氧化锌晶须的重量比为1:16-100。再更进一步优化的，所述银胶菊橡胶为从银胶菊中提取的天然橡胶。综上所述，由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果是：1.本专利技术将聚碳酸酯进行酶解处理，然后与银菊橡胶聚合、氧化锌晶须反应形成接枝聚合物，再与炭气凝胶、花生壳纤维提取物和氧化锆混炼制得电缆用耐电晕复合材料，能紧密贴合于导线外部，不形成空气空隙，具有良好的耐电晕性、抗氧化性、耐酸性和机械强度，耐电晕能力长达270分钟，抗拉强度达145MPa，在高温高湿、氧化性、酸性环境下试验7天，仍保持高耐电晕能力和抗拉强度，且未出现开裂现象；同时绝缘性良好，不易发生击穿，击穿电压高达50kv以上。本专利技术方法工艺稳定、参数可控、易于重复，适于规模化生产。2.本专利技术采用脂肪酶和甲苯双加氧酶同时对聚碳酸酯进行水解，再与银菊胶橡胶进行聚合反应，能够形成具有弹性的共轭网状结构聚合物，共轭结构能够有效将导线上聚集的电荷分散开来，降低局部放电几率，起到耐电晕保护作用；弹性网状结构能够使复合材料具有高抗拉强度和防开裂效果，进一步提高耐电晕性能。其中，脂肪酶和甲苯双加氧酶能分别作用于聚碳酸酯的酯键和苯环，将它们降解成羧基，提高与银菊橡胶的聚合反应活性，羧基碳原子选择性进攻银菊橡胶中的双键碳原子组成共轭结构，形成具有弹性的网状结构聚合物，从而使得到的复合材料具备高耐电晕性能。银胶菊橡胶为从菊科银胶菊属植物中提取的天然橡胶，与三叶橡胶相比，能够更好地与酶解聚碳酸酯生成具有弹性的聚合物，抗拉强度和防开裂效果更好。3.本专利技术以乙烯基三甲氧基硅烷为偶联剂将氧化锌晶须接枝到聚合反应得到的聚合物上，得到具有氧化锌晶须支链的高分子，能进一步增强复合材料的抗拉强度，抵抗电晕腐蚀，从而提高耐电晕性能。本专利技术的氧化锌晶须为立体四针状结构，本身就具有优良的机械强度和耐高温性能，本专利技术研究人员经过多次创造性实验研究，将氧化锌晶须进行预处理，加入偏硅酸和正己烷，得到碳硅共掺杂的氧化锌晶须，使氧化本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电缆用耐电晕复合材料，其特征在于，包括以下重量份比的原料：聚碳酸酯33-55份、脂肪酶0.5-1.5份、甲苯双加氧酶0.3-1.2份、银胶菊橡胶25-35份、乙酸乙酯310-520份、乙烯基三甲氧基硅烷0.5-1.5份、氧化锌晶须12-18份、乙醇55-75份、炭气凝胶8-16份、花生壳纤维提取物13-25份和氧化锆1-3份。/n

【技术特征摘要】
1.一种电缆用耐电晕复合材料，其特征在于，包括以下重量份比的原料：聚碳酸酯33-55份、脂肪酶0.5-1.5份、甲苯双加氧酶0.3-1.2份、银胶菊橡胶25-35份、乙酸乙酯310-520份、乙烯基三甲氧基硅烷0.5-1.5份、氧化锌晶须12-18份、乙醇55-75份、炭气凝胶8-16份、花生壳纤维提取物13-25份和氧化锆1-3份。


2.一种权利要求1所述的电缆用耐电晕复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
a.酶解：按重量份比，取聚碳酸酯，加水浸没，然后加入脂肪酶、甲苯双加氧酶，在38-47℃下静置酶解4-7小时，过滤收集滤渣，得酶解碳酸酯；
b.聚合反应：取酶解碳酸酯和乙酸乙酯加入到反应釜中，升温至90-110℃搅拌溶解，然后加入银胶菊橡胶，升温至150-170℃保温反应90-110分钟，得聚合胶液；
c.接枝反应：在聚合胶液中加入乙烯基三甲氧基硅烷和氧化锌晶须，继续保温反应33-45分钟，得接枝胶液；
d.过滤：取接枝胶液降温至室温，加入乙醇搅拌使出现沉淀，然后过滤，收集沉淀，得接枝胶；
e.塑炼、混炼:取接枝胶在50-60℃下烘烤30-40分钟，然后加入密炼机中塑炼150-160秒，接着加入炭气凝胶混炼100-120秒，再加入花生壳纤维提取物和氧化锆混炼50-70秒，随后出料，得电缆用耐电晕复合材料。


3.根据权利要求2所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈善球，方瑞莲，韦伟洪，
申请(专利权)人：广西昌用电线电缆有限公司，
类型：发明
国别省市：广西;45