[发明专利]一种具有性能优异的绝缘层的高压电缆结构

说明书

技术领域

本发明涉及复合材料技术领域，特别是提供一种具有性能优异的绝缘层的高压电缆结构。

背景技术

电线电缆行业是电力和通信两大国民经济支柱产业的重要配套行业，在国民经济中有着极其重要的地位，其中行业生产总量占全国总GDP的4‰至5‰，电线电缆产品起着输送能源、传递信息的重要作用，是国民经济的“血管”和“神经”。

电线电缆通常是在导体芯线外包覆绝缘层构成，而聚氯乙烯以其工艺制造简单、性能稳定，敷设方便，不受高低落差的限制等优点一直被广泛应用于电线电缆的绝缘材料，但随着人们环保意识地不断增强，对于材料中卤素含量的限制日益严苛，加之聚氯乙烯电线电缆固有的介质损耗大、工作温度低、耐压等级不够高等诸多缺点，其渐渐被新兴的、性能更为优异的交联聚烯烃材料所取代。

然而作为不含卤素的交联聚烯烃材料，为满足电缆绝缘层阻燃性能的需要，往往要在聚烯烃中添加氢氧化镁、氢氧化铝等金属氢氧化物，但一方面添加金属氢氧化物产生的阻燃效果较小，往往得不到所要求的阻燃性，另一方面，伴随为提高阻燃性能不不断增加的金属氢氧化物的添加量，交联聚烯烃材料的延伸率、抗拉强度等机械性能以及耐热性能等都会显著地降低。

不仅如此，交联聚烯烃的局限性还在于由于其体系中交联剂分解残渣等杂质、微孔或不均匀等缺陷存在，其在水或强电场的作用下往往会产生灌木状缺陷，也即所谓水树影响，从而导致击穿强度降低，并最终导致电气故障。

因此，开发一种具有优异的阻燃阻水同时具有优异稳定的热、力学性能的新型电缆绝缘用交联聚烯烃材料，具有重要的研究意义和广泛的应用前景。

发明内容

本发明的目的即在于提供一种具有优异的阻燃阻水同时具有优异稳定的热、力学性能的新型电缆绝缘用交联聚烯烃材料配方以及由其制得的高压电缆结构。

本发明中高压电缆结构由芯部的导体以及由内向外依次包覆在导体外围的半导电内屏蔽层、绝缘层、半导电外屏蔽层构成。

本发明中的电缆绝缘用交联聚烯烃材料的配方如下：以重量份计，基料100份，无机填料一20-30份，无机填料二5-10份，炭黑0.5-1.5份，硅烷偶联剂3-5份，抗氧化剂3-5份，交联剂1-3份，交联助剂0.2-0.5份，剥离剂0-2份。

所述的基料由聚乙烯、聚丙烯和乙烯-乙酸乙烯酯共聚物混合而成，其中乙烯-乙酸乙烯酯共聚物的重量百分比为50-55%，聚丙烯的重量百分比为15-20%，所述乙烯-乙酸乙烯酯共聚物中乙酸乙烯酯的含量为45-50%；

所述的无机填料一为烧结高岭土，平均粒径为1-2μm；

所述的无机填料二为四针状氧化锌晶须，晶须平均长5-10μm；

所述的炭黑的含碳量至少为98%，平均粒径为50-100nm，且最大粒径小于250nm，DBP为100-150cc/100g；

所述的硅烷偶联剂为乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷；

所述的抗氧化剂为四-[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和聚二(2-甲基-4-羟基-5-叔丁基苯)硫醚，二者的质量比为1:1；

所述的交联剂为过氧化二异丙苯；

所述的交联助剂为三烯丙基异氰脲酸酯；

所述的剥离剂为硅酮胶。

本发明合理地设计了电缆绝缘用交联聚烯烃材料的配方，通过各个组分的协调作用以及最为合适的含量配比，获得了具有阻燃阻水同时具有优异稳定的热、力学性能的新型电缆绝缘用材料，并将其应用于高压电缆结构。

具体实施方式

实施例1.

按表1所给出的各组分配比（其中基料满足总和为100重量份）进行配料并将各原料均烘干至100℃备用；然后按聚丙烯（A）、乙烯-乙酸乙烯酯（B）、聚乙烯、炭黑（C）、无机填料一（D）、无机填料二（E）、硅烷偶联剂（F）、抗氧化剂（G）、剥离剂（H）的顺序将各个原料先后加入密炼机进行熔融混炼，混炼的温度为200-220℃，混炼时间为15-20min；混炼出料后经过双螺杆挤出机挤出造粒，所述螺杆直径为32mm，长径比为42；造粒后进入高速捏合机喷洒交联剂（I）及交联助剂（J）高速混合，并控制温度在140-160℃，混合10-15min后冷却得到产品。其中所述乙烯-乙酸乙烯酯共聚物中乙酸乙烯酯的含量为48%。

实施例2-3以及比较例1#-9#处配方如表1所示外，制备方法均与实施例1相同。

表1