一種高阻燃耐電耐老化電纜的制作方法
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及電纜技術領域，尤其涉及一種高阻燃耐電耐老化電纜。
【背景技術】
[0002]直流輸電技術由于其在穩定性與經濟性等方面的諸多優點，成為目前電氣工程領域研究的熱點。高壓直流塑料電纜是直流輸電的關鍵設備之一，具有體積小、輸送容量大、免維護等優勢，因此研究和開發直流塑料絕緣電纜對直流輸電至關重要。
[0003]聚合物以其優越的電氣和機械性能而被廣泛應用于電氣絕緣領域，聚乙烯具有高介電強度和低介電損耗，且質量輕、低毒性、機械持久性和耐腐蝕性好，被廣泛應用于電力電纜中，然而，由于高壓領域的直流電纜在運行過程中，聚乙烯的低電導率特性使得內部積聚的空間電纜難以擴散，引起局部場強的嚴重畸變，尤其當滿負荷運行中存在溫度梯度效應時，此現象更為嚴重，當絕緣層表面局部場強達到一定值時，便會引起局部放電、樹枝化等絕緣老化現象，另外，聚乙烯作為有機分子，氧指數低，屬于易燃材料，大大降低了電纜的使用壽命。
【發明內容】
[0004]基于【背景技術】存在的技術問題，本發明提出了一種高阻燃耐電耐老化電纜，其強度高，耐電和耐老化性好，阻燃性能優異，使用壽命長。
[0005]本發明提出的一種高阻燃耐電耐老化電纜，包括纜芯，纜芯包括位于中部的導體以及包覆在導體外部的絕緣層；在纜芯外設有內護套層，在內護套層外設有外護套層，外護套層采用高阻燃改性聚乙烯材料制作，其中，所述高阻燃改性聚乙烯材料的原料按重量份包括以下組分:低密度聚乙烯55-80份、三元乙丙橡膠20-45份、氫氧化鎂微粒45-75份、硼酸鋅5-15份、磷酸三甲苯酯5-12份、有機改性蒙脫土 30-50份、有機改性納米氧化鎂25-40份、改性納米二氧化硅2-8份、乙烯-丙烯酸丁酯共聚物5-10份、硬脂酸鈣3-10份、環氧大豆油5-12份、過氧化二異丙苯2-8份、三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯1-2.3份、三烯丙基異氰脲酸酯0.8-2份、抗氧劑2-8份、硅烷偶聯劑5-13份。
[0006]在具體實施例中，本發明所述一種高阻燃改性聚乙烯材料的原料中，低密度聚乙烯的重量份可以為 55、57、58、59.3、62、63、64、65.6、68、69、72、73、75、76、78.4、79、79.3、80 份；三元乙丙橡膠的重量份可以為 20、23、25、26、28、29、32、34、35、36.3,38.4,42,43.2、44,45 份；氫氧化鎂微粒的重量份可以為 45、47、48、49.3、52、53、56.4、58、59、59.4、62、63,64.5,67,68.3、69、72、73、74.3、75 份；硼酸鋅的重量份可以為 5、7、8、8.6、9、9.3、12、13、13.4、14、14.6、15 份；磷酸三甲苯酯的重量份可以為 5、6、6.3、7、7.5、8、8.6、9、9.3、10,10.6、11、1L 3、12 份；有機改性蒙脫土的重量份可以為 30、32、34、35、36、37、38.5、39、39.6、42、43、46、48、49.6、50份；有機改性納米氧化鎂的重量份可以為25、26、28、29、32、34.5、37、38、38.6,39,39.4、40份;改性納米二氧化硅的重量份可以為2,2.3,2.9、3、3.4、4,4.6、5、5.3、6、6.7、7、7.5、8份；乙烯-丙烯酸丁酯共聚物的重量份可以為5,5.8、6、6.3、7、7.5、8、8.6、9、9.4、10 份;硬脂酸鈣的重量份可以為 3、3.4、4、4.6、5、5.6、7、8、9.4、10 份；環氧大豆油的重量份可以為5、6、6.3、7、7.5、8、8.6、9、9.3、10、10.6、11、11.3、12份；過氧化二異丙苯的重量份可以為2,2.6、3、3.4、4、4.6、5、5.3、6、6.7、7、7.5、8份；三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯的重量份可以為1、1.2、1.69、1.9、2、2.2,2.23,2.3份；三烯丙基異氰脲酸酯的重量份可以為 0.8,0.9,Ul.2、1.3、1.45、1.6、1.67、1.8、1.85、1.9、1.94、2 份；抗氧劑的重量份可以為 2,2.6,2.8、3、3.4,3.8、4、4.5,4.9,5.3、6、6.7、7、7.6、8 份；硅烷偶聯劑的重量份可以為 5、5.8、6、6.3、7、7.5、8、8.6、10、10.3、11、11.6、12、12.4、13 份。
[0007]優選地，高阻燃改性聚乙烯材料的原料按重量份包括以下組分:低密度聚乙烯62-70份、三元乙丙橡膠32-40份、氫氧化鎂微粒55-63份、硼酸鋅7_11份、磷酸三甲苯酯6-10份、有機改性蒙脫土 37-42份、有機改性納米氧化鎂30-36份、改性納米二氧化硅3.8-5.8份、乙烯-丙烯酸丁酯共聚物8-9.3份、硬脂酸鈣6-8.5份、環氧大豆油8_10份、過氧化二異丙苯3.5-5.6份、三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯1.6-2.1份、三烯丙基異氰脲酸酯1.2-1.7份、抗氧劑4-5.8份、硅烷偶聯劑7-10份。
[0008]優選地，高阻燃改性聚乙烯材料的原料按重量份包括以下組分:低密度聚乙烯68份、三元乙丙橡膠32份、氫氧化鎂微粒61份、硼酸鋅10份、磷酸三甲苯酯8份、有機改性蒙脫土 40份、有機改性納米氧化鎂34份、改性納米二氧化硅4.3份、乙烯-丙烯酸丁酯共聚物8.6份、硬脂酸鈣7份、環氧大豆油8.8份、過氧化二異丙苯4份、三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯2份、三烯丙基異氰脲酸酯1.6份、抗氧劑5份、硅烷偶聯劑8份。
[0009]優選地，改性納米二氧化硅按照以下工藝進行制備:按重量份將3-7份十六烷基三甲基氯化銨加入8-15份水中攪拌溶解，再加入4-8份硝酸鐵、3-6份酒石酸和10-15份正硅酸乙酯攪拌3-5h，然后調節體系的pH值為8-10，攪拌1.2-2.5h后放入不銹鋼晶化釜中，然后在115-130°C的溫度下反應36-45h，反應結束后經過濾、洗滌、干燥得到中間產物，將中間產物在555-575°C的溫度下焙燒3-5h得到改性納米二氧化硅。
[0010]優選地，改性納米二氧化硅按照以下工藝進行制備:按重量份將4-6份十六烷基三甲基氯化銨加入10-13份水中攪拌溶解，再加入5-7份硝酸鐵、4-5.6份酒石酸和11-14份正硅酸乙酯攪拌3.3-4.5h，然后調節體系的pH值為9-10，攪拌1.8-2.3h后放入不銹鋼晶化釜中，然后在120-125°C的溫度下反應40-43h，反應結束后經過濾、洗滌、干燥得到中間產物，將中間產物在570-573°C的溫度下焙燒3.8-4.5h得到改性納米二氧化硅。
[0011]優選地，改性納米二氧化硅按照以下工藝進行制備:按重量份將4.8份十六烷基三甲基氯化銨加入12份水中攪拌溶解，再加入5.8份硝酸鐵、5.3份酒石酸和13份正硅酸乙酯攪拌4h，然后調節體系的pH值為9，攪拌2h后放入不銹鋼晶化釜中，然后在122°C的溫度下反應41h，反應結束后經過濾、洗滌、干燥得到中間產物，將中間產物在572°C的溫度下焙燒4h得到改性納米二氧化硅。
[0012]優選地，所述氫氧化鎂微粒的平均粒徑為2-5微米；所述氫氧化鎂微粒為有機改性氫氧化鎂微粒，改性劑為硅烷偶聯劑。
[0013]優選地，所述有機改性蒙脫土的改性劑為十六烷基三甲基溴化銨、十六烷基三甲基氯化銨中的一種或者兩種的組合。
[0014]優選地，所述抗氧劑為抗氧劑1010、抗氧劑164、抗氧劑CA中的一種或者多種與磷酸三辛酯、雙十二碳醇酯中的一種或者兩種的組合。
[0015]優選地，所述硅烷偶聯劑為硅烷偶聯劑KH550、硅烷偶聯劑KH570、硅烷偶聯劑S1-69中的一種或者多種的組合。
[0016]本發明所述高阻燃改性聚乙烯材料可以按照常規的聚乙烯材料制備方法制備而成。
[0017]本發明高阻燃改性聚乙烯材料中，選擇了三元乙丙橡膠與低密度聚乙烯共混，賦予材料優異的耐氧化、抗臭氧、抗侵蝕和電絕緣性能；氫氧化鎂微粒、硼酸鋅、磷酸三甲苯酯相互配合，賦予材料高的阻燃性；蒙脫土經有機改性后得到有