[发明专利]绝缘气体充填高压交联聚乙烯电缆绝缘层及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于电缆技术领域，具体涉及一种高压交联聚乙烯电缆绝缘层及其制备方法。

背景技术

电线电缆具有输送能量、传递信息的重要作用，被誉为国民经济的“血管”和“神经”，在国民经济中占有极其重要的地位。其中的绝缘材料是决定电缆耐压能力的关键因素之一。普通聚乙烯的负荷变形温度低，使其应用受到一定程度的限制，而交联不仅能有效提升其电气性能，而且可大幅提高其耐热性能，降低线路对短路和过载保护的要求。交联聚乙烯电力电缆越来越受到重视，成为近年来高压电缆的主要材料。研究表明，通过引入合适的其它组分，交联聚乙烯的性能可以得到进一步提高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高压交联聚乙烯电缆绝缘层及其制备方法，注入绝缘气体，取代材料内部的空气，使制备的高压交联聚乙烯电缆绝缘层在获得优异的机械性能的同时，经一步提升高压交联聚乙烯电缆绝缘层的击穿强度和耐高压性等电性能，并有效的扩展可交联聚乙烯电缆绝缘层的应用范围。

本发明第一方面提供一种高压交联聚乙烯电缆绝缘层，原料各组分按照重量份组成：1)聚乙烯树脂100份；2)交联剂0.5～20份；3)抗氧剂0.5～10份；挤出过程中，绝缘气体经挤出机上注气孔注入或挤出机内部气体环境为绝缘气体。

优选的，所述聚乙烯树脂为超高分子量聚乙烯(UHMWPE)、高密度聚乙烯(HDPE)、中密度聚乙烯(MDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、线性低密度聚乙烯(LLDPE)、超低密度聚乙烯(ULDPE)中的至少一种。

优选的，所述交联剂为有机硅类交联剂、丙烯酸酯类交联剂、有机过氧化物类交联剂中的至少一种。

优选的，所述有机硅类交联剂选自正硅酸乙酯、正硅酸甲酯、三甲氧基硅烷的至少一种。

优选的，所述丙烯酸酯类交联剂选自二丙烯酸-1，4-丁二醇酯、二甲基丙烯酸乙二醇酯、三聚氰酸三烯丙酯(TAC)、丙烯酸丁酯、丙烯酸羟乙酯(HEA)、丙烯酸羟丙酯(HPA)、甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)、甲基丙稀酸羟丙酯(HPMA)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)中的至少一种。

优选的，所述有机过氧化物类交联剂选自过氧化二异丙苯(DCP)、过氧化苯甲酰(BPO)、二叔丁基过氧化物(DTBA)、过氧化氢二异丙苯(DBHP)、二亚乙基三胺(DTA)、2,5-二甲基-2,5二叔丁基过氧化己烷(双25)中的至少一种。

优选的，所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂CA、抗氧剂164、抗氧剂DNP、抗氧剂DLTP、抗氧剂TPP、抗氧剂MB、抗氧剂264中的一种或多种组合。

优选的，所述绝缘气体为氮气(N2)、二氧化碳(CO2)、氟化氢(HF)、卤代烃、惰性气体、六氟化硫(SF6)中的任意一种或多种组合。

优选的，所述交联剂为0.5～5份或5～10份或10～20份，更优选的，所述交联剂为1.5～5份。

优选的，所述抗氧剂为0.5～4份或4～7份或7～10，更优选的，所述抗氧剂为1～4份。

本发明还提出了一种高压交联聚乙烯电缆绝缘层的制备方法，具体包括：

方法一：

1)聚乙烯树脂的干燥；

2)将交联剂、抗氧剂和步骤1)干燥后的部分聚乙烯树脂按比例混合后加入挤出机中熔融共混，挤出造粒，烘干，得到电缆料；或挤出过程中，绝缘气体经挤出机上注气孔注入或挤出机内部气体环境为绝缘气体，形成混合均匀的气体和熔融聚合物混合体，造粒，烘干，得到电缆料；

3)电缆料经挤出机挤出制备电缆绝缘层的过程，绝缘气体经挤出机上注气孔注入或挤出及定形过程气体环境为绝缘气体，制备绝缘气体充填高压交联聚乙烯电缆绝缘层。

方法二：

1)聚乙烯树脂的干燥；

2)预分散母料的制备：将交联剂、抗氧剂和步骤1)干燥后的部分聚乙烯树脂在挤出机中熔融共混，挤出造粒，得到预分散母料；或挤出过程中，绝缘气体经挤出机上注气孔注入或挤出机内部气体环境为绝缘气体，形成混合均匀的气体和熔融聚合物混合体，挤出造粒，得到预分散母料；

3)将步骤2)得到的预分散母料进行干燥；

4)将步骤3)得到的预分散母料与步骤1)剩余的聚乙烯树脂混合后加入挤出机中熔融共混，挤出造粒，烘干，得到电缆料；或挤出过程中，绝缘气体经挤出机上注气孔注入或挤出机内部气体环境为绝缘气体，形成混合均匀的气体和熔融聚合物混合体，挤出造粒，烘干，得到电缆料。