本發(fā)明涉及一種35kv電纜用絕緣材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、在電力傳輸系統(tǒng)中，電纜作為電能輸送的關(guān)鍵組件，其性能直接影響到整個(gè)電網(wǎng)的穩(wěn)定性和安全性。特別是對(duì)于35kv等級(jí)的中高壓電纜，對(duì)絕緣材料的要求尤為嚴(yán)格。由于這些電纜通常用于城市配電網(wǎng)、工業(yè)設(shè)施以及大型建筑的電力供應(yīng)，因此，所選用的絕緣材料必須能夠滿足一系列高性能指標(biāo)，包括但不限于電性能、阻燃性能和力學(xué)性能。

2、長(zhǎng)期以來(lái)，為了達(dá)到上述高標(biāo)準(zhǔn)，研究人員不斷探索新型絕緣材料及改進(jìn)現(xiàn)有材料的配方與生產(chǎn)工藝。然而，傳統(tǒng)材料往往難以同時(shí)兼顧所有這些性能要求，因此，申請(qǐng)人提供了一種35kv電纜用絕緣材料及其制備方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種35kv電纜用絕緣材料及其制備方法，以解決上述背景技術(shù)中所提到的技術(shù)問(wèn)題。

2、實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是：本發(fā)明第一方面提供了一種35kv電纜用絕緣材料，原料組分按重量份數(shù)計(jì)，包括75～100質(zhì)量份poe、0～10質(zhì)量份pe、0～5質(zhì)量份poe相容劑、20～60質(zhì)量份改性高嶺土、5質(zhì)量份石蠟、5質(zhì)量份氧化鋅、5質(zhì)量份防老劑、5質(zhì)量份穩(wěn)定劑、2質(zhì)量份taic、2.5質(zhì)量份dcp、40質(zhì)量份復(fù)配阻燃劑。

3、進(jìn)一步地，所述改性高嶺土是由苯乙烯乙基三甲氧基硅烷對(duì)高嶺土改性得到。

4、進(jìn)一步地，所述復(fù)配阻燃劑是由氫氧化鋁、苯甲酸功能化氮化硼復(fù)配得到。

5、進(jìn)一步地，所述氫氧化鋁與苯甲酸功能化氮化硼的質(zhì)量比為35.5～38.5：1.5～4.5。

6、本發(fā)明第二方面還提供了一種35kv電纜用絕緣材料的制備方法，包括以下步驟：

7、(1)將20～60質(zhì)量份改性高嶺土、1.5～4.5質(zhì)量份苯甲酸功能化氮化硼、22質(zhì)量份三氟化硼乙醚混合，在84～86℃下攪拌反應(yīng)80～100min，隨后倒入1000質(zhì)量份10％的醋酸鈉溶液中室溫靜置3.5～4.5h，接著進(jìn)行過(guò)濾、洗滌、干燥，得到預(yù)混料；

8、(2)將75～100質(zhì)量份poe、0～10質(zhì)量份pe、0～5質(zhì)量份poe相容劑、5質(zhì)量份石蠟、5質(zhì)量份氧化鋅、5質(zhì)量份防老劑、5質(zhì)量份穩(wěn)定劑、2質(zhì)量份taic、2.5質(zhì)量份dcp、35.5～38.5質(zhì)量份氫氧化鋁、步驟(1)制得的預(yù)混料在轉(zhuǎn)矩流變儀密煉器裝置中熔融共混8～12min，隨后送入平板硫化儀中進(jìn)行平板硫化，接著在熔融狀態(tài)下直接進(jìn)行紫外光輻照交聯(lián)反應(yīng)13～17min，制得35kv電纜用絕緣材料。

9、進(jìn)一步地，所述改性高嶺土的制備步驟如下：將高嶺土、苯乙烯乙基三甲氧基硅烷與乙醇混合，超聲分散25～35min后，在58～62℃下以300～500r/min的轉(zhuǎn)速攪拌3.5～4.5h，洗滌、干燥、研磨、過(guò)74μm的篩，得到改性高嶺土。

10、進(jìn)一步地，所述高嶺土、苯乙烯乙基三甲氧基硅烷與乙醇的質(zhì)量比為1:1.6～2:8～12。

11、進(jìn)一步地，所述苯甲酸功能化氮化硼的制備步驟如下：惰性氣體保護(hù)下，將8～12質(zhì)量份氮化硼分散在240質(zhì)量份500mg/l十二烷基苯磺酸鈉的水溶液中，超聲分散1.5～2.5h，得到氮化硼分散液；將0.9～1質(zhì)量份4-氨基苯甲酸與0.2～0.3質(zhì)量份氫氧化鈉加入80質(zhì)量份去離子水中，在冰浴條件下攪拌并加入0.5～0.55質(zhì)量份亞硝酸鈉和5.5～6.5質(zhì)量份質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20wt％的鹽酸溶液，攪拌反應(yīng)40～50min后，加入所述氮化硼分散液，攪拌反應(yīng)3.5～4.5h，接著進(jìn)行抽濾、洗滌、干燥，得到苯甲酸功能化氮化硼。

12、進(jìn)一步地，所述轉(zhuǎn)矩流變儀密煉器裝置的流變溫度為140～150℃，流變轉(zhuǎn)速為40～50rpm。

13、進(jìn)一步地，所述平板硫化的步驟具體為：先在5mpa下持續(xù)硫化2～4min，再加壓至10mpa持續(xù)硫化4～8min；其中，平板硫化溫度為130～150℃。

14、所述紫外光輻照采用功率為3kw的led紫外光輻照裝置。

15、采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有以下的有益效果：

16、(1)本發(fā)明的35kv電纜用絕緣材料以聚烯烴彈性體poe為電纜絕緣料基料，通過(guò)添加pe、乙丙橡膠、改性高嶺土、防老劑、穩(wěn)定劑、復(fù)配阻燃劑等材料作為助劑，使35kv電纜用絕緣材料同時(shí)能兼具良好的電氣性能、阻燃性能和力學(xué)性能。

17、(2)本發(fā)明的35kv電纜用絕緣材料的電纜絕緣料基料采用poe，相較于傳統(tǒng)的乙丙橡膠作為電纜絕緣料基料，poe電氣性能、拉伸性能、耐熱性能和擠出工藝性優(yōu)異，可以滿足35kv絕緣的性能要求，還可以明顯降低材料成本。

18、(3)本發(fā)明的35kv電纜用絕緣材料以改性高嶺土作為填料，一方面，高嶺土的片狀晶體結(jié)構(gòu)提供了優(yōu)異的力學(xué)補(bǔ)強(qiáng)作用，增加了35kv電纜用絕緣材料的抗拉強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率和耐磨性，從而提高了35kv電纜用絕緣材料的機(jī)械穩(wěn)定性和使用壽命；另一方面，改性高嶺土的熱穩(wěn)定性和導(dǎo)熱性有助于防止高溫老化，并增強(qiáng)了阻燃性能，確保了35kv電纜用絕緣材料的安全可靠性；再一方面，改性高嶺土良好的流動(dòng)性和分散性優(yōu)化了擠出工藝，降低了生產(chǎn)過(guò)程中的剪切力和設(shè)備磨損，提高了加工效率。

19、(4)本發(fā)明的改性高嶺土是由苯乙烯乙基三甲氧基硅烷對(duì)高嶺土改性得到，可以增加高嶺土在35kv電纜用絕緣材料中的分散性，防止高嶺土團(tuán)聚影響35kv電纜用絕緣材料的力學(xué)性能和加工性能。

20、(5)本發(fā)明的復(fù)配阻燃劑采用氫氧化鋁、苯甲酸功能化氮化硼復(fù)配得到，燃燒時(shí)，氫氧化鈉受熱分解產(chǎn)生水蒸氣吸收熱量并稀釋可燃小分子氣體濃度，且氫氧化鈉氧化鋁保護(hù)層可起到抑制熔滴促進(jìn)成炭以隔絕氧氣保護(hù)機(jī)體的作用，同時(shí)，苯甲酸功能化氮化硼的加入可在燃燒的材料表面形成有效的隔絕層，延緩35kv電纜用絕緣材料降解燃燒，提高了35kv電纜用絕緣材料的阻燃性能。

21、(6)本發(fā)明采用苯甲酸功能化氮化硼，可以有效將氮化硼均勻分散在35kv電纜用絕緣材料基料中與氫氧化鈉進(jìn)行協(xié)同阻燃，增加35kv電纜用絕緣材料的阻燃性能；同時(shí)，苯甲酸功能化氮化硼上的苯甲酸與改性高嶺土上的苯環(huán)反應(yīng)接枝形成二苯甲酮衍生物，后續(xù)在紫外光的作用下二苯甲酮衍生物吸收紫外光能量躍遷至單重態(tài)后經(jīng)系間竄越轉(zhuǎn)化為三重態(tài)，然后通過(guò)奪取poe分子鏈上的氫原子形成poe大分子自由基和二苯甲酮衍生物分子自由基(羰游基)等瞬態(tài)自由基，二苯甲酮衍生物分子上的羰游基進(jìn)攻輔助交聯(lián)劑taic分子和改性高嶺土上的碳碳雙鍵，使其形成烯丙基自由基，poe和taic分子、改性高嶺土上的瞬態(tài)自由基相互結(jié)合交聯(lián)，將交聯(lián)劑taic分子和改性高嶺土接枝至poe分子鏈上，形成支化結(jié)構(gòu)的poe分子鏈，增強(qiáng)了35kv電纜用絕緣材料的力學(xué)性能，同時(shí)，二苯甲酮衍生物分子上的瞬時(shí)自由基子交聯(lián)形成副產(chǎn)物苯頻哪醇，苯頻哪醇能夠俘獲高能電子并通過(guò)酯羰基的酮式-烯醇式互變異構(gòu)反應(yīng)將高能電子的能量轉(zhuǎn)變成原子振動(dòng)(電-聲子耦合)而起到了電壓穩(wěn)定劑的作用，進(jìn)一步增強(qiáng)了35kv電纜用絕緣材料的電氣性能。

技術(shù)特征：

1.一種35kv電纜用絕緣材料，其特征在于，原料組分按重量份數(shù)計(jì)，包括75～100質(zhì)量份poe、0～10質(zhì)量份pe、0～5質(zhì)量份poe相容劑、20～60質(zhì)量份改性高嶺土、5質(zhì)量份石蠟、5質(zhì)量份氧化鋅、5質(zhì)量份防老劑、5質(zhì)量份穩(wěn)定劑、2質(zhì)量份taic、2.5質(zhì)量份dcp、40質(zhì)量份復(fù)配阻燃劑。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述35kv電纜用絕緣材料，其特征在于，所述改性高嶺土是由苯乙烯乙基三甲氧基硅烷對(duì)高嶺土改性得到。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述35kv電纜用絕緣材料，其特征在于，所述復(fù)配阻燃劑是由氫氧化鋁、苯甲酸功能化氮化硼復(fù)配得到。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述35kv電纜用絕緣材料，其特征在于，所述氫氧化鋁與苯甲酸功能化氮化硼的質(zhì)量比為35.5～38.5：1.5～4.5。

5.一種35kv電纜用絕緣材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述35kv電纜用絕緣材料的制備方法，其特征在于，所述改性高嶺土的制備步驟如下：將高嶺土、苯乙烯乙基三甲氧基硅烷與乙醇混合，超聲分散25～35min后，在58～62℃下以300～500r/min的轉(zhuǎn)速攪拌3.5～4.5h，洗滌、干燥、研磨、過(guò)74μm的篩，得到改性高嶺土。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述35kv電纜用絕緣材料的制備方法，其特征在于，所述高嶺土、苯乙烯乙基三甲氧基硅烷與乙醇的質(zhì)量比為1:1.6～2:8～12。

8.根據(jù)權(quán)利要求5所述35kv電纜用絕緣材料的制備方法，其特征在于，所述苯甲酸功能化氮化硼的制備步驟如下：惰性氣體保護(hù)下，將8～12質(zhì)量份氮化硼分散在240質(zhì)量份500mg/l十二烷基苯磺酸鈉的水溶液中，超聲分散1.5～2.5h，得到氮化硼分散液；將0.9～1質(zhì)量份4-氨基苯甲酸與0.2～0.3質(zhì)量份氫氧化鈉加入80質(zhì)量份去離子水中，在冰浴條件下攪拌并加入0.5～0.55質(zhì)量份亞硝酸鈉和5.5～6.5質(zhì)量份質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20wt％的鹽酸溶液，攪拌反應(yīng)40～50min后，加入所述氮化硼分散液，攪拌反應(yīng)3.5～4.5h，接著進(jìn)行抽濾、洗滌、干燥，得到苯甲酸功能化氮化硼。

9.根據(jù)權(quán)利要求5所述35kv電纜用絕緣材料的制備方法，其特征在于，所述轉(zhuǎn)矩流變儀密煉器裝置的流變溫度為140～150℃，流變轉(zhuǎn)速為40～50rpm。

10.根據(jù)權(quán)利要求5所述35kv電纜用絕緣材料的制備方法，其特征在于，所述平板硫化的步驟具體為：先在5mpa下持續(xù)硫化2～4min，再加壓至10mpa持續(xù)硫化4～8min；其中，平板硫化溫度為130～150℃。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種35KV電纜用絕緣材料及其制備方法，屬于電纜絕緣料技術(shù)領(lǐng)域；本發(fā)明的一種35KV電纜用絕緣材料，原料組分按重量份數(shù)計(jì)，包括75～100質(zhì)量份POE、0～10質(zhì)量份PE、0～5質(zhì)量份POE相容劑、20～60質(zhì)量份改性高嶺土、5質(zhì)量份石蠟、5質(zhì)量份氧化鋅、5質(zhì)量份防老劑、5質(zhì)量份穩(wěn)定劑、2質(zhì)量份TAIC、2.5質(zhì)量份DCP、40質(zhì)量份復(fù)配阻燃劑；所述改性高嶺土是由苯乙烯乙基三甲氧基硅烷對(duì)高嶺土改性得到；所述復(fù)配阻燃劑是由氫氧化鋁、苯甲酸功能化氮化硼復(fù)配得到；所述氫氧化鋁與苯甲酸功能化氮化硼的質(zhì)量比為35.5～38.5：1.5～4.5。

技術(shù)研發(fā)人員：徐靜,姚玲,江德華,楊伯其,徐圣杰
受保護(hù)的技術(shù)使用者：愛(ài)普高分子技術(shù)宜興有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/4/24