10-25kV電壓等級電應力控制熱縮管及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種10-25kv電壓等級電應力控制熱縮管及其生產制造工藝。
【背景技術】
[0002]在電力電纜終端的絕緣切斷處和電纜中間連接處接頭的屏蔽切斷處，電場分布發生嚴重畸變，呈極不均勻的分布狀態，這種電場畸變是電纜附件安全運行的最大障礙。為了改善這些部位的電場，使電場分布和電場強度處于最佳狀態，從而提高運行的可靠性和使用壽命。目前世界各地，在35kV及以下的電纜終端及中間連接，特別是橡塑電纜附件中，大量使用熱縮半導體材料，作為一種新的控制應力裝置。但是，目前的熱縮應力管存在介電常數和體積電阻率不穩定、電性能的不穩定問題，會導致電纜附件局部放電的，如長時間運行會造成電纜附件被擊穿的事故，最終導致電力事故發生，造成財產損失。
【發明內容】
[0003]本發明的目的是提供一種10_25kV電壓等級電應力控制熱縮管，具有電氣性能穩定，綜合性能指標優良，而且符合RoHS標準。具體技術方案如下。
[0004]本申請提供的一種10_25kV電壓等級電應力控制熱縮管，主要由如下重量份數的組分制成:乙烯-醋酸乙烯酯共聚物30-50份；聚乙烯20-40份；氯化聚乙烯10-20份；導電功能性填料60-80份；塑料助劑10-20份。
[0005]優選地，本申請中所述乙烯-醋酸乙烯酯共聚物融熔指數MI:2-5g/min, VA:10-30%ο
[0006]優選地，本申請中所述聚乙烯為LDPE、LLDPE或HDPE中的一種或者任意幾種的共混物，所述聚乙烯的熔融指數1-7.0g/10min。
[0007]優選地，本申請中所述氯化聚乙烯的氯含量:35%。
[0008]優選地，本申請中所述導電功能性填料包括鈦酸鋇和炭黑；鈦酸鋇是一種具有較高介電常數的無機半導體材料；在電應力控制材料中，導電炭黑含量增加，電應力控制材料的體積電阻系數下降，這主要是由于具有導電性的炭黑在聚合物中形成了導電隧道的緣故，而材料的介電常數隨導電炭黑用量的增加而升高，這是由于導電炭黑所具有的自由電子在電場的作用下發生取向的結果。
[0009]優選地，所述鈦酸鋇和炭黑的重量比為2-3:1。
[0010]優選地，本申請中所述鈦酸鋇為表面活化的鈦酸鋇，所述炭黑為高結構炭黑。
[0011]優選地，本申請中所述塑料助劑包括抗氧劑、熱穩定劑、潤滑劑；所述的抗氧劑是Ciba的IRGANOX B-215，其是受阻酚抗氧劑IRGAN0X 1010 33%和有機亞磷酸酯IRGAN0X168 67%協效復合物；所述熱穩定劑為環氧大豆油、稀土穩定劑、硬脂酸鋅穩定劑、有機錫穩定劑中的一種或者任意幾種的混合物；所述潤滑劑為硬脂酸、硬脂酸鈣、硬脂酸鋅、聚乙烯蠟中的任意幾種的混合物。
[0012]進一步地，本申請中還提供了上述10_25kV電壓等級電應力控制熱縮管的生產制造工藝，主要包括如下步驟，
1)按配比投入乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、聚乙烯、氯化聚乙烯及塑料助劑在攪拌機內高速攪拌，攪拌3-5分鐘后再投入導電功能性填料,之后再次高速攪拌,待混料溫度達到50-60°C時結束混料；
2)將均勻混好的物料投到捏煉機中145°C密煉25-35min，之后經單螺桿造粒機制成熱縮母料；
3)熱縮母料停放8h以上，之后再經捏煉機第二次造粒并擠出成型；
4)擠出半成品輻照劑量控制在13-17Mrad，熱延伸測試值控制在70-90%；
5)輻照半成品經過擴張成型，制成成品。
[0013]在上述制備工藝過程采用二次造粒，是為了保證材料混煉充分，復合材料的功能性填料分散均勻，這樣在第二遍生產的熱縮母料經擠出成型時，保證擠出管材表面光滑、斷面無氣孔且生產效率較高。
[0014]有益效果:通過本發明制成的電應力控制熱縮管適合于10_25kV電壓等級的電力電纜終端和中間連接處的電應力控制保護。其優點在于:具有氯化聚乙烯用量少，防潮性好，環保，介電常數、體積電阻率穩定等特點，其穩定的電氣性能可以滿足國內外客戶在10-25kV電壓等級的電力電纜終端和中間連接處的電應力控制保護的需求。
【具體實施方式】
[0015]下面通過實施例來對本申請做進一步的解釋說明。
[0016]實施例1
原料組成:乙烯-醋酸乙烯酯共聚物30重量份數；聚乙烯20重量份數；氯化聚乙烯20重量份數；鈦酸鋇40重量份數；炭黑20重量份數；塑料助劑18重量份數(包括Ciba的IRGANOX B-215，環氧大豆油，稀土穩定劑，硬脂酸，硬脂酸鈣和硬脂酸鋅)；
制備產品:采用兩步法投料，即先將乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、聚乙烯、氯化聚乙烯以及塑料助劑在攪拌機內高速攪拌，攪拌5分鐘后再投入鈦酸鋇和炭黑，然后高速攪拌待料溫升到50°C結束混合，將均勻混好的物料投料到捏煉機中145°C密煉25min，之后經單螺桿造粒機制成熱縮母料。第一遍生產的熱縮母料要停放8h以上，之后再經捏煉機第二次造粒，如此反復兩次造粒，保證材料混煉充分，復合材料的功能性填料分散均勻。第二遍生產的熱縮母料經擠出成型、保證擠出管材表面光滑、斷面無氣孔且生產效率較高；擠出半成品輻照劑量控制在13Mrad，熱延伸測試值控制在70-90% ;輻照半成品經過擴張成型，最終制成本發明10-25kV電壓等級電應力控制熱縮管。
[0017]實施例2
原料組成:乙烯-醋酸乙烯酯共聚物40重量份數；聚乙烯30重量份數；氯化聚乙烯15重量份數；鈦酸鋇45重量份數；炭黑15重量份數；塑料助劑15重量份數(包括Ciba的IRGANOX B-215，環氧大豆油和有機錫穩定劑以及硬脂酸和硬脂酸鈣)；
制備產品:采用兩步法投料，即先將乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、聚乙烯、氯化聚乙烯以及塑料助劑在攪拌機內高速攪拌，攪拌4分鐘后再投入鈦酸鋇和炭黑，然后高速攪拌待料溫升到60°C結束混合，將均勻混好的物料投料到捏煉機中145°C密煉35min，之后經單螺桿造粒機制成熱縮母料。第一遍生產的熱縮母料要停放8h以上，之后再經捏煉機第二次造粒，如此反復兩次造粒，保證材料混煉充分，復合材料的功能性填料分散均勻。第二遍生產的熱縮母料經擠出成型、保證擠出管材表面光滑、斷面無氣孔且生產效率較高；擠出半成品輻照劑量控制在17Mrad，熱延伸測試值控制在70-90% ;輻照半成品經過擴張成型，最終制成本發明10-25kV電壓等級電應力控制熱縮管。
[0018]實施例3
原料組成:乙烯-醋酸乙烯酯共聚物50重量份數；聚乙烯20重量份數；氯化聚乙烯10重量份數；鈦酸鋇45重量份數；炭黑25重量份數；塑料助劑12重量份數(包括Ciba的IRGANOX B-215，環氧大豆油，硬脂酸、硬脂酸鈣、硬脂酸鋅和聚乙烯蠟)；
制備產品:采用兩步法投料，即先將乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、聚乙烯、氯化聚乙烯以及塑料助劑在攪拌機內高速攪拌，攪拌3分鐘后再投入鈦酸鋇和炭黑，然后高速攪拌待料溫升到55°C結束混合，將均勻混好的物料投料到捏煉機中145°C密煉30min，之后經單螺桿造粒機制成熱縮母料。第一遍生產的熱縮母料要停放8h以上，之后再經捏煉機第二次造粒，如此反復兩次造粒，保證材料混煉充分，復合材料的功能性填料分散均勻。第二遍生產的熱縮母料經擠出成型、保證擠出管材表面光滑、斷面無氣孔且生產效率較高；擠出半成品輻照劑量控制在15Mrad，熱延伸測試值控制在70-90% ;輻照半成品經過擴張成型，最終制成本發明10-25kV電壓等級電應力控制熱縮管。
[0019]按上述實施例中的方法制備的10_25kV電壓等級電應力控制熱縮管，主要性能指標如下:力學:斷裂強度:14MPa以上，斷裂伸長率:350%以上；熱老化后斷裂強度(136°C、168h):10 MPa以上，熱老化后斷裂伸長率(136°C、168h):250%以上。熱沖擊:200土1°C、30min，不滴不流無裂口。低溫柔性:-40±l°C、4h，360度纏繞無裂紋。吸水率(23°C、336h):1%以下。介電常數20以上、體積電阻率111 Ω.cm以上，符合歐盟RoHS環保指令的要求。
[0020]以上所述，僅為本發明較佳的【具體實施方式】，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明披露的技術范圍內，根據本發明的技術方案及其發明構思加以等同替換或改變，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種10-25kV電壓等級電應力控制熱縮管，其特征在于，由如下重量份數的組分制成:乙烯-醋酸乙烯酯共聚物30-50份；聚乙烯20-40份；氯化聚乙烯10-20份；導電功能性填料60-80份；塑料助劑10-20份。
2.根據權利要求1所述的10-25kV電壓等級電應力控制熱縮管，其特征在于，所述乙烯-醋酸乙烯酯共聚物融熔指數MI:2-5g/min, VA:10_30%。
3.根據權利要求1所述的10-25kV電壓等級電應力控制熱縮管，其特征在于，所述聚乙烯為LDPE、LLDPE或HDPE中的一種或者任意幾種的共混物，所述聚乙烯的熔融指數1-7.0g/10mino
4.根據權利要求1所述的10-25kV電壓等級電應力控制熱縮管，其特征在于，所述氯化聚乙烯的氯含量:35%。
5.根據權利要求1所述的10-25kV電壓等級電應力控制熱縮管，其特征在于，所述導電功能性填料包括鈦酸鋇和炭黑，所述鈦酸鋇和炭黑的重量比為2-3:1。
6.根據權利要求5所述的10-25kV電壓等級電應力控制熱縮管，其特征在于，所述鈦酸鋇為表面活化的鈦酸鋇，所述炭黑為高結構炭黑。
7.根據權利要求1所述的10-25kV電壓等級電應力控制熱縮管，其特征在于，所述塑料助劑包括抗氧劑、熱穩定劑、潤滑劑；所述的抗氧劑是Ciba的IRGANOX B-215，其是受阻酚抗氧劑IRGAN0X 1010 33%和有機亞磷酸酯IRGANOX 168 67%協效復合物；所述熱穩定劑為環氧大豆油、稀土穩定劑、硬脂酸鋅穩定劑、有機錫穩定劑中的一種或者任意幾種的混合物；所述潤滑劑為硬脂酸、硬脂酸鈣、硬脂酸鋅、聚乙烯蠟中的任意幾種的混合物。
8.—種10-25kV電壓等級電應力控制熱縮管的生產制造工藝，其特征在于:包括如下步驟， 1)按配比投入乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、聚乙烯、氯化聚乙烯及塑料助劑在攪拌機內高速攪拌，攪拌3-5分鐘后再投入導電功能性填料,之后再次高速攪拌,待混料溫度達到50-60°C時結束混料； 2)將均勻混好的物料投到捏煉機中145°C密煉25-35min，之后經單螺桿造粒機制成熱縮母料； 3)熱縮母料停放8h以上，之后再經捏煉機第二次造粒并擠出成型； 4)擠出半成品輻照劑量控制在13-17Mrad，熱延伸測試值控制在70-90%； 5)輻照半成品經過擴張成型，制成成品。
【專利摘要】本發明公開了一種10-25kV電壓等級電應力控制熱縮管及其制備方法，所述熱縮管包括如下重量份數的組分：乙烯-醋酸乙烯酯共聚物30-50份；聚乙烯20-40份；氯化聚乙烯10-20份；導電功能性填料60-80份；塑料助劑10-20份；這些組分通過混料兩步法混勻，再經造粒、擠出、輻照、擴張制得介電常數≥20、體積電阻率≥1011Ω·cm，并具有熱收縮性的電應力控制熱縮管，適合于10-25kV電壓等級的電力電纜終端和中間連接處的電應力控制保護；且具有氯化聚乙烯用量少，防潮性好，環保，介電常數、體積電阻率穩定等特點。
【IPC分類】C08L23-08, C08L23-28, C08L23-06, C08K3-24, C08K9-00, C08K3-04
【公開號】CN104693586
【申請號】CN201510137945
【發明人】楊洋
【申請人】大連聯合高分子材料有限公司
【公開日】2015年6月10日
【申請日】2015年3月27日