[发明专利]抗水树电缆绝缘材料

说明书

技术领域

本发明涉及一种电缆绝缘组合物，尤其是具有抗水树性能的中高压电缆绝缘材料。

背景技术

交联聚乙烯自五十年代问世以来，因其性能卓越、制造工艺简单、维修容易等优点，在输配电系统中得到了广泛应用。

上个世纪70年代后期，人们发现交联聚乙烯和其他聚合物一样，在电缆运行当中，有降解现象产生，这种现象是由于电缆绝缘层“水树化”引起的。随着对交联聚乙烯水树现象的研究进一步的深入，人们发现水树是引起交联聚乙烯电缆老化击穿从而降低使用寿命的重要原因。

水树枝是由于暴露于水中的固体绝缘料损坏引发的。水树在高应力区域形成，例如粗糙的界面之间，导体尖端的突出物，微孔或者绝缘料中的杂质。水树枝的产生有以下特点：(a)水的存在是水树枝产生的前提；(b)在水树枝生长当中，不能正常地检测到局部电流。(c)水树枝在达到一定尺寸并最终导致电缆击穿之前会生长好几年；(d)需要有一定的电场作用才会产生。

另外，众所周知，聚乙烯绝缘材料当中，交联剂起到了一个水树抑制剂的作用。当如DCP这样的交联剂加入到聚乙烯当中，交联剂残留物在电缆盘绕处理后一段时期内起到了水树抑制剂的作用。然而，这些残留物最终会在电缆使用温度的条件下逐渐消失。因此要寻找合适的水树抑制剂的话就必须要考虑到在电缆使用温度的条件下，这种添加剂要能够滞留在绝缘料当中。

中高压电力电缆(中压电力电缆的是指工作电压在1kV到35kV范围内的电缆，高压电力电缆是指工作电压在66kV以上的电缆)的设计有两种方法，一种是“干设计”法，一种是“湿设计”法，干设计就是在绝缘层外面添加一层金属护套，使得电缆在干燥的环境中运行。湿设计就是在绝缘层外面添加聚合物护套，这种设计不能完全阻止水分从外部环境扩散到电缆的绝缘层。

用湿设计法制造的电缆在有水分存在的条件下长时间运行会产生水树。以前的研究中经常通过加入添加剂与水接枝，从而防止在绝缘层中水的大量聚集。

目前人们已经采用多种措施来解决绝缘料中的水树问题，包括用添加PEG的方法来改进抗水树性能。然而之前的各种技术虽然在抗水树方面具有一定效果，但是绝缘料的加工性能上(热老化性能和析出问题)却受到影响。生产时为了获得电力电缆所需要的各种性能从而在绝缘料中加入不同添加剂，但是由于添加剂之间相互作用和影响，很难在各种性能之间达到一种合适的平衡。如硫代类抗氧剂(酚类抗氧剂)加入到绝缘料中以提高绝缘料的热老化性能；最常用的是TBM6抗氧剂，其在绝缘料中的加入量一般低于0.2％，如果加入量过多的话，就会在长时间储存的情况下析出到材料的表面，从而带来严重的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术的不足，提供一种抗水树电缆绝缘材料的改进，该电缆绝缘材料应具有较强的抗水树性能，较长的使用寿命，并且工艺简单。

本发明采用的技术方案是：抗水树电缆绝缘材料，其中包括的成分及重量份是：

聚乙烯               100份

主抗氧剂             0.2～0.6份

聚乙二醇             1～5份

DCP                  1～2.5份

还包括茂金属聚合物   3～10份

EVA改性聚合物        1～10份

辅助抗氧剂           0.1～0.2份。

所述的茂金属聚合物是茂金属聚乙烯(MPE)、茂金属弹性体(POE)中的一种或几种的组合。

所述的EVA改性聚合物是马来酸酐接枝EVA共聚物(EVA-G-MAH、EVA-G-1)、EVA中的一种或几种的组合。

所述的主抗氧剂是抗氧剂300、抗氧剂1010、抗氧剂1024、抗氧剂697、中的一种或几种的组合；辅助抗氧剂是抗氧剂802、抗氧剂168、DLTP中的一种或几种的组合。

所述的聚乙二醇的分子量是1000～35000。

本发明的制造工艺与现有的普通电缆料一样，只需将所有原料按比例混合均匀，然后在双螺杆挤出机中高温熔融并挤出造粒，即可得到抗水树电缆绝缘材料。

本发明提供的抗水树电缆绝缘材料，不仅性能完全符合国家JB/T10437-2004《电线电缆用可交联聚乙烯绝缘料》的相关要求，而且其水树长度和普通电缆料相比降低50％；因而使用寿命显著延长。由于生产工艺较为简单，还易于工业化生产。

具体实施方式