一种抗老化的绝缘阻燃电力电缆制造技术

本申请涉及电力传输系统，具体公开了一种抗老化的绝缘阻燃电力电缆，包括电芯、包在电芯外的绝缘层，绝缘层包括以下质量份的原料制得：低密度线性聚乙烯100份，交联剂1.2~2.1份，抗氧剂0.3~0.45份，抗水树化填料15~24份；述抗水树化填料包括填料基体，填料基体由氧化铝粉末表面掺入助熔剂，表面再熔融重结晶得到；助熔剂为硅酸钙、硅酸二钙、硅酸三钙的混合物，抗水树化填料以低于纯氧化铝熔融的温度使氧化铝粉末外层熔融重结晶，具备较低密度、轻量化的性能同时还具备更高的强度以及阻水性，避免孔洞成为水树化老化的通道，由此对本申请电缆的抗老化、绝缘性、阻燃性均进行了提升。阻燃性均进行了提升。

【技术实现步骤摘要】
一种抗老化的绝缘阻燃电力电缆


[0001]本专利技术涉及电力传输系统，更具体地说，它涉及一种抗老化的绝缘阻燃电力电缆。

技术介绍

[0002]电力电缆是用以传输电能，信息和实现电磁能转换的线材产品，其在导体外挤包绝缘层，再增加护套层得到。目前电力电缆中使用交联聚乙烯作为绝缘层材料生产的无卤阻燃电缆，借助交联聚乙烯自身良好的重量轻、耐高温、耐磨性，在架空电缆领域有着较好的应用市场。
[0003]但交联聚乙烯的自身也具备由缺陷，在雨季或潮湿环境中交联聚乙烯会吸收或附着水分，在电缆通电所带电场作用下水分会聚集在绝缘层的微观缺陷除处，形成水树生长，促使电缆老化加速，当电缆电力系统中有过量电压侵入时，会导致绝缘被击穿，引发停电。

技术实现思路

[0004]为了解决交联聚乙烯易水树老化、绝缘性能弱化的问题，本专利技术提供一种抗老化的绝缘阻燃电力电缆。
[0005]本申请提供一种抗老化的绝缘阻燃电力电缆，采用如下技术方案：一种抗老化的绝缘阻燃电力电缆，包括电芯、包在电芯外的绝缘层，所述绝缘层包括以下质量份的原料制得：低密度线性聚乙烯100份，交联剂1.2～2.1份，抗氧剂0.3～0.45份，抗水树化填料15～24份；所述抗水树化填料包括填料基体，所述填料基体由氧化铝粉末表面掺入助熔剂，表面再熔融重结晶得到；所述助熔剂为硅酸钙、硅酸二钙、硅酸三钙的混合物。
[0006]通过采用上述技术方案，抗水树化填料在氧化铝粉末颗粒的表面掺入硅酸钙、硅酸二钙、硅酸三钙混合物的助熔剂，其熔点较低，在高温热处理时先熔融并与氧化铝粉末颗粒外层的部分形成共熔体，以低于纯氧化铝熔融的温度使氧化铝粉末外层熔融重结晶，进而封闭氧化铝粉末表面。填料基体内部具备孔洞，外层致密且封闭，使得填料基体具备较低密度、轻量化的性能同时还具备更高的强度以及阻水性，避免孔洞成为水树化老化的通道，进而提供绝缘层的抗水树化老化的能力。
[0007]同时以氧化铝作为原料制备的抗水树化填料还具备提高绝缘层绝缘性以及阻燃性的能力，由此对本申请电缆的抗老化、绝缘性、阻燃性均进行了提升。
[0008]优选的：所述助溶剂的掺入方法如下：T1：将氧化铝粉末浸泡于钙盐溶液中，待氧化铝粉末吸收充分后，过滤得到湿润的氧化铝粉末；T2：湿润的氧化铝粉末加入并分散于硅酸钠溶液中，待反应完全，过滤得到封堵氧化铝粉末；T3：对封堵氧化铝粉末在非氧化气氛下进行高温热处理，处理温度为500～1000℃，待脱水、分解完毕后，得到助熔剂掺入的氧化铝粉末。
[0009]通过采用上述技术方案，先将钙离子渗入氧化铝粉末颗粒内，在由硅酸离子结合
氧化铝粉末颗粒内的钙离子，转化为凝胶或沉淀附着于氧化铝粉末颗粒内，再经高温脱水转化为硅酸钙、硅酸二钙、硅酸三钙的混合物。
[0010]由此附着的助熔剂可与氧化铝粉末进行更深入更均匀的混合，有利于共熔体的产生以促进抗水树化填料表面熔融重结晶，并且由此附着的助熔剂附着于氧化铝粉末颗粒的孔洞内，高温下熔融且未形成共熔体时不易脱离氧化铝粉末颗粒、不易汇聚，基于此才可获得所需微米级粒径以及微米级粒径以下的抗水树化填料。
[0011]优选的：所述硅酸钠溶液浓度为6～10wt％。
[0012]通过采用上述技术方案，硅酸盐的浓度过高会使氧化铝粉末表面、孔洞端部的钙离子快速的转化为硅酸钙，继而封闭孔洞，阻碍孔洞内进一步深入部分的钙离子转化，最终助熔剂掺入不足，熔融重结晶效果不佳，绝缘层抗水树化效果提升不足；硅酸盐的浓度过低，将钙离子反应转化并封堵孔洞的时间过久，氧化铝粉末颗粒内的钙离子扩散至氧化铝粉末颗粒外，所得的助熔剂部分仅附着于氧化铝表面，未能实现与氧化铝粉末进行更深入更均匀的混合，绝缘层抗水树化效果提升不足。
[0013]优选的：所述钙盐溶液浓度为25～30wt％。
[0014]通过采用上述技术方案，在此浓度下浸泡的氧化铝粉末，其内吸收有足够的钙离子，所转化形成的助熔剂足量，抗水树化填料表面熔融重结晶致密。过高浓度的钙盐溶液成本过高且易使氧化铝粉末颗粒孔洞封闭过快，阻碍孔洞内进一步深入部分的钙离子转化。
[0015]优选的：所述抗水树化填料为有机硅烷改性后的所述填料基体。
[0016]优选的：所述有机硅烷改性为环氧有机硅烷改性。
[0017]通过采用上述技术方案，可提升抗水树化填料与交联聚乙烯的相容性，有利于抗水树化填料的分散均匀。
[0018]优选的：所述抗水树化填料用量为22～24份。
[0019]通过采用上述技术方案，基于环氧有机硅烷改性下抗水树化填料与交联聚乙烯的相容性提升，在保证绝缘层挤出正常进行以及硬度、柔软性等指标达标的情况下可添加更多的抗水树化填料，进一步强化抗老化能力和绝缘性。
[0020]优选的：所述抗水树化填料粒径10～30μm。
[0021]通过采用上述技术方案，纳米级的抗水树化填料生产工艺难度大，基于微米级的抗水树化填料所带来的显著效果下，选择微米级的抗水树化填料更优；同时纳米级的填料存在电子空穴，对有机体内自由基有活化影响，可能会降低抗老化性能。
[0022]综上所述，本专利技术具有以下有益效果：水树化填料的表面掺入硅酸钙、硅酸二钙、硅酸三钙混合物的助熔剂，以低于纯氧化铝熔融的温度使氧化铝粉末外层熔融重结晶，进而封闭氧化铝粉末表面，避免孔洞成为水树化老化的通道，提升了本申请电缆的抗老化、绝缘性、阻燃性。
具体实施方式
[0023]制备例1抗水树化填料，其制备方法如下：T1：取100kg粒径10～30μm的氧化铝粉末浸没于28wt％氯化钙溶液中，搅拌充分无气泡产生后，继续浸泡1h，过滤得到湿润的氧化铝粉末；
T2：湿润的氧化铝粉末加入并搅拌分散于8wt％硅酸钠溶液中，停止搅拌静置浸泡1.5h，过滤得到封堵氧化铝粉末；T3：对封堵氧化铝粉末在氮气气氛下进行高温热处理，且处理温度720℃，处理时间为1.2h，得到掺混粉末；其中处理温度为不低于500℃，使得封堵氧化铝粉末中自由水和结晶水脱出，且处理温度不高于1000℃，避免粉末烧结结块，处理温度与处理时间根据单批封堵氧化铝粉末的量而做调整；T4：将掺混粉末在氮气气氛且氮气吹鼓下进行高温热处理，处理温度为1610℃，处理时间为45min，冷却后筛分粒径，取10～30μm为填料基体；T5：将填料基体浸没于硅烷改性液中并超声波处理40min后，取出干燥得到抗水树化填料，硅烷改性液为硅烷偶联剂与异丙醇按质量比1:80配制得到，超声波频率为70kHz。
[0024]制备例1中硅烷偶联剂为γ
‑
缩水甘油醚氧丙基三乙氧基硅烷(KH
‑
561)。
[0025]制备例2
‑
13抗水树化填料，其制备方法过程中工艺参数与制备例1不同，具体不同之处见下表表1。
[0026]表1.制备例1
‑
13抗水树化填料的部分工艺参数表13抗水树化填料的部分工艺参数表制备例14抗水树化填料，其与制备例1的区别之处在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抗老化的绝缘阻燃电力电缆，其特征在于，包括电芯、包在电芯外的绝缘层，所述绝缘层包括以下质量份的原料制得：低密度线性聚乙烯 100份，交联剂 1.2~2.1份，抗水树化填料 15~24份；所述抗水树化填料包括填料基体，所述填料基体由氧化铝粉末表面掺入助熔剂，表面再熔融重结晶得到；所述助熔剂为硅酸钙、硅酸二钙、硅酸三钙的混合物。2.根据权利要求1所述的抗老化的绝缘阻燃电力电缆，其特征在于，所述助溶剂的掺入方法如下：T1：将氧化铝粉末浸泡于钙盐溶液中，待氧化铝粉末吸收充分后，过滤得到湿润的氧化铝粉末；T2：湿润的氧化铝粉末加入并分散于硅酸钠溶液中，待反应完全，过滤得到封堵氧化铝粉末；T3：对封堵氧化铝粉末在非氧化气氛下进行高温热处理，处理温度为500~100...

【专利技术属性】
技术研发人员：金小博，金梁，王阁，金永武，鲍梦雪，
申请(专利权)人：瑞鑫集团有限公司，
类型：发明
国别省市：