本发明专利技术公开了一种35kV以下抗水树交联聚乙烯电力电缆绝缘材料及其制备方法，该绝缘材料由重量份100份聚乙烯、1.8～3.0份复合交联剂、1～4份纳米蒙脱土、0.1～0.5份引发剂、0.5～1.2份抗氧剂和0.1～2.0份加工助剂组成。本发明专利技术的绝缘材料不仅在综合性能上大大优于DCP，而且还减少了“水树”的产生。
【技术实现步骤摘要】
35KV以下抗水树交联聚乙烯绝缘材料及其制备方法
本专利技术属于高分子材料加工领域，具体涉及一种绝缘材料及其制备方法。
技术介绍
交联聚乙烯(XLPE)电缆以其优异的电气性能和传输容量大1耐热性能好，易于弯曲1附件接头简单1安装敷设方便等优点，深受广大用户欢迎，自上世纪八十年代以来逐渐成为电力电缆的主流。在国内，近几年来长规的35KV以下交联聚乙烯绝缘电力电缆的故障率明显上升，个别地区和单位甚至较为严重，而电缆本体故障的主要原因是水树导致的早期损坏。尤其是安装在南方潮湿环境中的电缆，水树发生十分普遍，个别严重的树枝长度接近绝缘厚度的70％，越来越多的电缆用户和电缆制造厂已经认识到，必须采取措施，及早避免和抑制水树导致电缆损坏上升的趋势。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服因水树导致的交联聚乙烯电缆过早结束使用寿命，提供一种延缓水树枝产生的新型35KV以下抗水树交联聚乙烯电力电缆绝缘材料。 本专利技术的另一目的是提供一种上述绝缘材料的制备方法。 本专利技术的目的可以通过以下措施达到 一种35KV以下抗水树交联聚乙烯绝缘材料，该绝缘材料由以下重量份的组分制得 聚乙烯lOO份 复合交联剂1．8—3．o份 纳米蒙脱土l一4份 引发剂o．1一o．5份 抗氧剂o．5一1．2份 加工助剂o．1—2．o份； 其中所述复合交联剂为2，5一二甲基一2，5一二(叔丁基过氧基)己烷与2，5一二甲基一2，5一二(叔丁基过氧基)己炔混合物。所述复合交联剂2，5一二甲基一2，5一二(叔丁基过氧基)己烷与2，5一二甲基一2，5一二(叔丁基过氧基)己炔的质量比为3—77—3。 聚乙烯选自低密度聚乙烯1线性低密度聚乙烯和乙烯一醋酸乙烯共聚物中的至少一种；所述低密度聚乙烯的熔体流动速率为2．1—2．9g／lomin，密度o．920一o．925g／‘3m3，清洁度≤lo个／kg。 纳米蒙脱土是指长度在100rlm以下的层状结构硅酸盐。具体的层状结构的硅酸盐蒙脱土，每层由两个硅氧四面体重含一个铝氧八面体构成，层厚约lnm，长度为100rlm。片上的剩余电荷由位于层间的纳1钙1镁阳离子平衡，均匀分散到聚乙烯中，形成层插结构。 本专利技术的引发剂选自过氧化二苯甲酰1偶氮二异丁腈或过硫酸甲中的至少一种。抗氧剂为四季戊四醇酯(抗氧剂1010)、三 亚磷酸酯(抗氧剂168)或1，2-双(3，5- 二叔丁基-4-羟基-苯基 丙酸)胼(抗氧剂10Μ)。加工助剂选自聚乙烯蜡、石蜡、聚偏氟乙烯、硬脂酸盐或邻苯二甲 酸二仲辛酯中的至少一种。本专利技术的绝缘材料的制备方法为先将聚乙烯、复合交联剂和纳米蒙脱土进行密 炼，再加入抗氧剂、引发剂和加工助剂继续密炼，最后进行挤出造粒。本专利技术的35KV以下抗水树交联聚乙烯电力电缆绝缘材料的具体制备方法，包括 如下步骤(1)将聚乙烯、复合交联剂和纳米蒙脱土依次加入密炼机中进行密炼，密炼机转速 为20 30rpm，温度120 130°C，时间2 ^iin ；然后将密炼机转子调速到30 50rpm， 加入抗氧剂、引发剂和加工助剂，继续密炼1 anin ；(2)将密炼物料加入单螺杆挤出造粒机进行造粒，所述单螺杆挤出机的长径比 (25，转速30 50rpm，温度110 130°C。从单螺杆挤出造粒机挤出的材料可直接通入成 型模具中进行成型，在单螺杆挤出机和材料成型模具之间设有席型网，即材料成型之前的 材料杂质过滤采用席型网。其中各组分的用量及定义如上所述。聚乙烯和各种添加剂在密炼室内，在密炼机两个反向转动的转子之间，在转子与 密炼室之间，受到强制的剪切、搅拌、挤压和捏合，均勻受热混炼塑化。由于密炼机转子转 速不高，摩擦、剪切温升较小，树脂受力、升温均勻，没有局部发热现象发生，保证物料混炼 均勻，又不发生降解和预交联。实践证明密炼机是制造35KV抗水树交联聚乙烯电力电缆 绝缘料最好预混设备。由于经密炼后的树脂已完全达到电缆材料制备的技术要求。用单 螺杆挤出机造粒只是完成所需的外形，以供电缆生产者使用。由于它不需要热融树脂，又 不需要树脂与添加剂的共混，这样对单螺杆挤出机的技术要求就低一些如螺杆的长径比 < 25，螺距大、压缩比小，这样挤出机的成本和生产能耗大大减小，不良工艺影响极小，安装 过滤网和更换过滤网方便快捷，分留板通孔率高(分流板孔眼的总面积大于分流板总面积 的50% )，产量大，如生产停机时，单螺杆挤出机内物料残留极少，利于清洗。本专利技术所用的抗氧剂和加工助剂都是本领域技术人员公知的技术，可配合使用。 其前提条件是这些助剂对本专利技术目的的实现以及本专利技术的优良效果的取得不产生不利影 响。本专利技术具有如下优点1.本专利技术首用物理状态、存储稳定性好和安全性好，半衰期稍高的2，5 二甲基2， 5-二(叔丁过氧基)己炔仏0)、2，5二甲基2，5-二(叔丁过氧基)己炔(YD)为复合过氧 化物交联剂，取代传统的有刺鼻异味的二枯基过氧化物(DCP)交联剂。实践表明采用AD和 YD交联剂配合使用时，它们的协同效应效果，不仅在综合性能上大大优于DCP，而且还减少 了 “水树”的产生。2.利用国产密炼机单螺杆挤出机造粒机组经行熔融挤出造粒。由于密炼机转速不 高O0-40rpm)，摩擦、剪切升温较小，树脂受力、升温均勻，没有局部发热现象发生，即保证 物料混炼均勻，又不会发生降解和预交联。单螺杆挤出机设计简单、坚固可靠、塑化平稳、剪 切摩擦升温小，以满意的性能以保证电缆料最小的预交联和商品外观。3.采用预混合工艺。低密度聚乙烯料粒、复合型交联剂、纳米蒙脱土在密炼机中进 行密炼，由于复合交联剂均为液体，密炼机转子均勻搅拌混合，借助分子间作用力，交联剂 在聚乙烯与蒙脱土之间的粘着作用。液态交联剂均勻的被研磨粘附在聚乙烯颗粒表面。材 料很快在运动中因粒子间相互碰撞及物料与锅壁以及搅拌转子的运动摩擦和密炼机外部 加热而迅速升温到108_115°C软化点，将抗氧剂等加工助剂按比例加入密炼机中进行短时 间低速搅拌，将所有的树脂、助剂实现理想的共混。4.以席型网为安全保护的组合过滤网滤除杂质。本专利技术选择的由预过滤粗网，精 过滤细网、保护席型网三部分组成的安全过滤体系，即能除去原料内、运输和生产过程中产 生的所有影响电性能的杂质，又能保障生产时因过滤网逐渐被堵塞后熔体压力升高而造成 破网的潜在危险。附图说明图1为聚乙烯/蒙脱土复合材料和蒙托土的XRD(X射线衍射)图；图中，a_实施例1所得的复合材料，b-蒙脱土。通过XRD可以看出，复合材料中表 征蒙托土片层间距的衍射峰向小角度移动，且强度弥散趋于消失，表明蒙脱土层发生了剥 离，即蒙托土片层以单片层和插层的次级粒子形式无规分布于聚乙烯基体中。图2是聚乙烯/蒙脱土复合材料的TEM(透射电子显微镜)照片；其中左图为纳米 蒙脱土的层状结构，右图为聚乙烯中纳米蒙脱土的层状结构。图3为低密度聚乙烯转矩流变曲线；图4为3%纳米蒙脱土改性交联低密度聚乙烯转矩流变曲线；图5为普通交联聚乙烯(左)和实施例1抗水树交联聚乙烯(右)30天后的水树 生长对比图。具体实施例方式下面通过实施例对本专利技术进行具体的描述，有必要再此指出的是本实施例只用于 对本专利技术进一步说明，不能理解为本专利技术保护范围的限制，该领域的技术熟练人本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种３５ＫＶ以下抗水树交联聚乙烯绝缘材料，其特征在于该绝缘材料由以下重量份的组分制得：聚乙烯 １００份复合交联剂 １．８～３．０份纳米蒙脱土１～４份引发剂 ０．１～０．５份抗氧剂 ０．５～１．２份加工助剂 ０．１～２．０份；其中所述复合交联剂为２，５－二甲基－２，５－二（叔丁基过氧基）己烷与２，５－二甲基－２，５－二（叔丁基过氧基）己炔混合物。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：沈考权，刘伟，
申请(专利权)人：江苏兴海线缆有限公司，
类型：发明
国别省市：32
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