[发明专利]具有抗水树功能的交联聚乙烯电缆绝缘料及其制备方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及抗水树型电缆材料领域，特别涉及一种应用于中低压电力电缆的抗水树型交联聚乙烯电缆绝缘料及其制备方法。

【背景技术】

交联聚乙烯（XLPE）电力电缆长时间工作在电场和有水分的环境中，在交联聚乙烯中会由于电化学作用产生含水的通道（水树枝），降低绝缘性能，如果水树枝继续生长就会转变为电树枝，并导致绝缘击穿。目前，中低压交联聚乙烯电缆的水树老化是导致其故障的主要原因之一。为了抑制水树的引发和生长，研究人员提出了多种改进材料配方和电缆结构的方法，包括在材料中添加极性添加剂、吸水性添加剂等，在电缆中使用阻水带等方法，但存在使材料绝缘性能降低、损耗增大等问题。

【发明内容】

本发明的目的在于提供一种具有抗水树功能的交联聚乙烯电缆绝缘料及其制备方法，以解决交联聚乙烯料制成电缆水树现象发生严重的问题；该交联聚乙烯电缆绝缘料具有良好抑制水树生长，且力学、电气性能良好的优点。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

具有抗水树功能的交联聚乙烯电缆绝缘料，由下列质量份数组份制备而成：低密度聚乙烯80～97份，抗水树改性剂3～20份，交联剂1～2份，交联助剂0～0.5份，抗氧剂0.2～0.8份，流变改性剂0～0.5份；所述抗水树改性剂是由纳米硅酸盐、表面改性剂、高分子增容剂和聚乙烯组成，各组份的质量百分比分别为：聚乙烯75～90%，纳米硅酸盐5～15%，表面改性剂0.1～0.5%，增容剂4.5～9.9%。

本发明进一步的改进在于：交联助剂为0.2～0.5份，流变改性剂0.1～0.5份。

本发明进一步的改进在于：所述低密度聚乙烯的熔融指数为2.0±0.2g/10min。

本发明进一步的改进在于：所述抗水树改性剂中的聚乙烯为低密度聚乙烯、聚烯烃弹性体、线性低密度聚乙烯中的一种或几种组成。

本发明进一步的改进在于：所述抗水树改性剂中的纳米硅酸盐的结构为层状，层间距在1～100nm之间，所述纳米硅酸盐为粘土、高岭石、蒙脱石、海泡石中一种或几种混合。

本发明进一步的改进在于：所述抗水树改性剂中的表面改性剂为十八烷基季铵盐、二甲基（2-羟乙基）氢化牛酯基铵盐、十六烷基三甲基溴化铵、乙烯基三甲氧基乙氧基硅烷、季铵盐、烷基膦盐、钠基铵盐中的一种或几种组成的混合物。

本发明进一步的改进在于：所述抗水树改性剂中的高分子增容剂为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、乙烯丙烯酸共聚物、马来酸酐接枝聚乙烯中的一种或几种组成的混合物。

本发明进一步的改进在于：所述抗氧剂为四[β-(3.5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、叔辛胺三嗪与乙二胺哌啶的聚合物、4,4'-硫代双(6-特丁基间甲酚)、硫代二丙酸二硬脂醇酯、三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯中的一种或两种并用；

所述交联剂为过氧化二异丙苯（DCP）、二叔丁基过氧化物（DTBP）、2,5-二甲基-2,5双（叔丁基过氧基）己烷中的一种或两种并用；

所述交联助剂为三烯丙基异氰脲酸酯、过氧化苯甲酰、二乙胺基丙胺中的一种或两种并用；

所述流变改性剂为1026、FX-5924、3524、SD-86中一种。

本发明进一步的改进在于：所述交联聚乙烯电缆绝缘料由下列质量份数组份组成：低密度聚乙烯粒料85份，抗水树改性剂15份，二叔丁基过氧化物（DTBP）1.5份，过氧化苯甲酰0.2份，二乙胺基丙胺0.1份，三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯0.6份，FX-59240.1份；抗水树改性剂各组份的质量百分比为：低密度聚乙烯85%，蒙脱石10%，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物4.5%，十八烷基胺0.5%。

具有抗水树功能的交联聚乙烯电缆绝缘料的制备方法，包括以下步骤：

1）纳米硅酸盐的表面处理：在纳米硅酸盐的水悬浮溶液中加入表面改性剂，搅拌使其充分溶解，并与纳米硅酸盐进行层间离子交换后，真空干燥，研磨，过筛得到有机化表面改性的纳米硅酸盐粉末；

2）制备抗水树改性剂：先加入聚乙烯和高分子增容剂加入密炼机进行共混，待粒料呈熔融状态后再将纳米硅酸盐粉末均匀混入其中进行共混，共混后取出造粒得到抗水树改性剂；

3）将低密度聚乙烯、抗水树改性剂、交联剂、交联助剂、抗氧剂、流变改性剂按照组份配比的质量份数进行配料，并在室温下搅拌均匀；然后进行混合，混合后造粒得到具有抗水树功能的交联聚乙烯电缆绝缘料。