一种电缆接头用绝缘材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及橡胶技术领域，具体公开一种电缆接头用绝缘材料及其制备方法。所述电缆接头用绝缘材料包括以下重量份的组分：三元乙丙橡胶280

【技术实现步骤摘要】
一种电缆接头用绝缘材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及橡胶材料
，尤其涉及一种电缆接头用绝缘材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]由于国内电力能源分布及其不均，使得提高输电容量、输送电距离、输电效率成为电力技术的关键。与架空线的传输方式相比，电力电缆凭借其不受自然条件约束、输电能力强和输电走廊小等优点在城市输电网络中得到了广泛应用。高压直流输电技术近年来得到迅速发展，被应用于远距离大容量、海底电缆或大城市地下电缆送电、电力系统联网等方面，成为实现海上风力发电机与陆地网连接的有效方式。
[0003]从1998年到2014年，高压直流XLPE绝缘电缆在工程应用中的电压等级从9kV发展到320kV，容量由8MW发展到1000MW，长度发展到504km。随着直流电缆制备技术的提高，电压等级、容量和长度还将继续提升。电缆接头是电缆输电系统中的关键部件，电压等级、容量和长度的提升对电缆接头的构造和材料性能也有了更高的要求。其中，电缆接头的绝缘可靠性直接关系着电力系统的安全运行。目前，电缆接头常用的绝缘材料为绝缘橡胶材料。随着高压直流电缆电压等级的提高，导体、主绝缘尺寸不断增大，电缆接头绝缘结构更为复杂。预制式电缆接头扩张后与电缆本体绝缘紧密结合在一起，以保持一定的界面压力，避免沿面击穿等造成绝缘失效。然而，从微观层面上，电缆接头在长期的电
‑
热联合作用下极易产生链段松弛引起界面压力减小，进而发生沿面击穿而造成绝缘失效。因此，改善电缆接头绝缘材料的使用性能，增强和长期保持其界面压力已经成为电力电缆设备发展的技术难题。

技术实现思路

[0004]针对现有电缆接头绝缘材料存在的上述问题，本专利技术提供一种电缆接头用绝缘材料及其制备方法，该绝缘材料解决了目前电力电缆接头界面因长期使用出现压力不足引发沿面击穿而造成绝缘失效的问题，并可长期保持较高的拉伸强度和撕裂强度。
[0005]为达到上述专利技术目的，本专利技术实施例采用了如下的技术方案：
[0006]一种电缆接头用绝缘材料，包括以下重量份的组分：
[0007]三元乙丙橡胶280
‑
320份，硅橡胶80
‑
120份，偶联剂修饰的SiO2纳米粒子110
‑
130份，偶联剂修饰的ZnO纳米粒子18
‑
22份，硫化剂6
‑
10份；
[0008]所述偶联剂为硅烷偶联剂。
[0009]相对于现有技术，本专利技术提供的电缆接头用绝缘材料选用特定质量配比的三元乙丙橡胶和硅橡胶共同作为绝缘材料的橡胶基料，可同时提升橡胶基料的拉断伸长率、老化回弹率和抗撕裂性能。硅烷偶联剂修饰的SiO2纳米粒子具有较高的分散性能；硅烷偶联剂修饰的ZnO纳米粒子具有极高的活化性能，将硅烷偶联剂修饰的SiO2纳米粒子和硅烷偶联剂修饰的ZnO纳米粒子按特定配比加入上述混合橡胶基料中，一方面，可以提高纳米粒子在
绝缘材料中的分散性和活化性能，提高绝缘材料的抗拉伸性能；另一方面还使绝缘材料经硫化处理后显著增强其抗热老化能力和回弹力，长期保持优良的热老化回弹性和抗撕裂性能，避免出现老化松弛现象。该绝缘材料尤其适用于电缆接头，可以避免因绝缘材料老化松弛造成界面压力减小引起的电缆接头沿面击穿而导致绝缘材料绝缘失效的情况，有效提升电缆运行的安全可靠性，为电缆安全稳定运行奠定基础。
[0010]优选的，所述电缆接头用绝缘材料包括以下重量份的组分：三元乙丙橡胶300份，硅橡胶100份，偶联剂修饰的SiO2纳米粒子120份，偶联剂修饰的ZnO纳米粒子20份，硫化剂8份。
[0011]上述电缆接头用绝缘材料各组分的配比可进一步提升绝缘材料的拉断伸长率、回弹性、抗撕裂性和耐热老化性能。
[0012]优选的，所述硅烷偶联剂为γ
‑
氨丙基三乙氧基硅烷或γ
‑
(2,3环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷，具体可选用KH550或KH560。
[0013]γ
‑
氨丙基三乙氧基硅烷或γ
‑
(2,3环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷作为偶联剂分别对SiO2纳米粒子和ZnO纳米粒子的表面进行修饰，可进一步提升SiO2纳米粒子的分散性以及ZnO纳米粒子的活化性能，进而进一步提升绝缘材料的机械性能。
[0014]优选的，所述偶联剂修饰的SiO2纳米粒子的制备方法为：将所述硅烷偶联剂加入乙醇溶液中溶解，搅拌均匀后加入SiO2纳米粒子，在75
‑
85℃下进行超声分散处理，得到SiO2纳米粒子分散液，然后对所述SiO2纳米粒子分散液进行烘干和研磨处理，得到所述偶联剂修饰的SiO2纳米粒子。
[0015]上述偶联剂修饰的SiO2纳米粒子的制备方法可以在SiO2纳米粒子表面均匀修饰硅烷偶联剂，进一步提高SiO2纳米粒子的分散性。
[0016]优选的，所述硅烷偶联剂与所述乙醇溶液的质量比为1:20
‑
25。
[0017]优选的，所述乙醇溶液中乙醇和水的体积比为1:18
‑
20。
[0018]优选的，所述SiO2纳米粒子为在140
‑
160℃下烘干处理20
‑
25h后的SiO2纳米粒子。
[0019]优选的，所述硅烷偶联剂的质量相当于所述SiO2纳米粒子质量的1
‑
5％。
[0020]优选的，所述超声分散处理的时间为80
‑
100min。
[0021]优选的，在进行所述烘干处理前还需在75
‑
85℃下对所述SiO2纳米粒子分散液搅拌处理150
‑
250min。
[0022]优选的，所述烘干处理的温度为110
‑
130℃、时间为20
‑
25h。
[0023]优选的，所述偶联剂修饰的ZnO纳米粒子的制备方法为：将所述硅烷偶联剂加入乙醇溶液中溶解，搅拌均匀后加入ZnO纳米粒子，在75
‑
85℃下进行超声分散处理，得到ZnO纳米粒子分散液，然后对所述ZnO纳米粒子分散液进行烘干和研磨处理，得到所述偶联剂修饰的ZnO纳米粒子。
[0024]上述偶联剂修饰的ZnO纳米粒子的制备方法可以在ZnO纳米粒子表面均匀修饰硅烷偶联剂，进一步提高ZnO纳米粒子的活化性能。
[0025]优选的，所述硅烷偶联剂与所述乙醇溶液的质量比为1:20
‑
25。
[0026]优选的，所述乙醇溶液中乙醇和水的体积比为1:18
‑
20。
[0027]优选的，所述ZnO纳米粒子为在140
‑
160℃下烘干处理20
‑
25h后的ZnO纳米粒子。
[0028]优选的，所述硅烷偶联剂的质量相当于所述ZnO纳米粒子质量的0.8
‑
1.2％。
[0029]优选的，所述超声分散处理的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电缆接头用绝缘材料，其特征在于：包括以下重量份的组分：三元乙丙橡胶280
‑
320份，硅橡胶80
‑
120份，偶联剂修饰的SiO2纳米粒子110
‑
130份，偶联剂修饰的ZnO纳米粒子18
‑
22份，硫化剂6
‑
10份；所述偶联剂为硅烷偶联剂。2.如权利要求1所述的电缆接头用绝缘材料，其特征在于：包括以下重量份的组分：三元乙丙橡胶300份，硅橡胶100份，偶联剂修饰的SiO2纳米粒子120份，偶联剂修饰的ZnO纳米粒子20份，硫化剂8份。3.如权利要求1所述的电缆接头用绝缘材料，其特征在于：所述硅烷偶联剂为γ
‑
氨丙基三乙氧基硅烷或γ
‑
(2,3环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷。4.如权利要求1～3任一项所述的电缆接头用绝缘材料，其特征在于：所述偶联剂修饰的SiO2纳米粒子的制备方法为：将所述硅烷偶联剂加入乙醇溶液中溶解，搅拌均匀后加入SiO2纳米粒子，在75
‑
85℃下进行超声分散处理，得到SiO2纳米粒子分散液，然后对所述SiO2纳米粒子分散液进行烘干和研磨处理，得到所述偶联剂修饰的SiO2纳米粒子。5.如权利要求4所述的电缆接头用绝缘材料，其特征在于：所述硅烷偶联剂与所述乙醇溶液的质量比为1:20
‑
25；和/或所述乙醇溶液中乙醇和水的体积比为1:18
‑
20；和/或所述SiO2纳米粒子为在140
‑
160℃下烘干处理20
‑
25h后的SiO2纳米粒子；和/或所述硅烷偶联剂的质量相当于所述SiO2纳米粒子质量的1
‑
5％；和/或所述超声分散处理的时间为80
‑
100min；和/或在进行所述烘干处理前还需在75
‑
85℃下对所述SiO2纳米粒子分散液搅拌处理150
‑
250min；和/或所述烘干处理的温度为110
‑
130℃、时间为20
‑
25h。6.如权利要求1～3任一项所述的电缆接头用绝缘材料，其特征在于：所述偶联剂修饰的ZnO纳米粒子的制备方法为：将所述硅烷偶联剂加入乙醇溶液中溶解，搅拌均匀后加入ZnO纳米粒子，在75
‑<...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏力强，苏金刚，贾伯岩，张鹏，徐亚兵，景浩，沈学良，
申请(专利权)人：国家电网有限公司国网河北能源技术服务有限公司，
类型：发明
国别省市：