一种用于电力行业的高压电缆交联聚乙烯材料.pdf

本发明公开了一种用于电力行业的高压电缆交联聚乙烯材料，其原料质量百分比为：改性剂为3～7％，色母剂为3～7％，防霉剂为1～5％，相容剂为2～6％，交联聚乙烯粒子为余量，所述的改性剂为负载三氧化二锑的茶炭。本发明的纳米三氧化二锑作为阻燃剂，提高制品的阻燃效果且可延长使用寿命。

权利要求书1.  一种用于电力行业的高压电缆交联聚乙烯材料，其特征在于，原料质量百分比为：2.  如权利要求1所述的一种用于电力行业的高压电缆交联聚乙烯材料，其特征在于，所述的改性剂的质量分数为4～6％，优选为5％。3.  如权利要求1所述的一种用于电力行业的高压电缆交联聚乙烯材料，其特征在于，所述的防霉剂的质量分数为4～6％，优选为5％。4.  如权利要求1所述的一种用于电力行业的高压电缆交联聚乙烯材料，其特征在于，所述的改性剂为负载三氧化二锑的茶炭。5.  如权利要求1所述的一种用于电力行业的高压电缆交联聚乙烯材料，其特征在于，所述的交联聚乙烯粒子由聚丙烯粒子替换，得到高压电缆聚丙烯材料。6.  如权利要求1所述的一种用于电力行业的高压电缆交联聚乙烯材料，其特征在于，所述的改性剂的制备方法，其具体步骤为：将茶叶废渣在质量分数为6％的双氧水中在90～95℃处理30～45min对茶叶废渣进行氧化处理，过滤后清洗，然后用1mol/L的硝酸溶液再在90～95℃热处理45～60min对氧化后茶叶废渣进行酸化活化处理，然后过滤后清洗，再将酸化后的茶叶废渣在0.2mol/L的硫酸锑溶液中浸泡处理90min，过滤后在空气中以5℃/min的升温速率升至300℃，停留60min，然后在无氧氛围下 再以10℃/min的升温速率升至600℃，停留60min，得到改性粒子；以三辊研磨机对改性粒子进行粗研磨，在三辊研磨机中研磨3～4h后，采用筛网过滤出小于100微米粉体，然后再采用球磨机进行精细研磨，研磨时间为2～3h制备得到研磨改性粒子；再在180℃条件下，将上述研磨好的研磨改性粒子加入到聚乙二醇PEG中，研磨改性粒子和聚乙二醇PEG的质量比为1∶9；高速打浆处理60～90min，控制打浆时转速为400～6000r/min，冷却后，制备得到表面修饰的改性剂。

说明书一种用于电力行业的高压电缆交联聚乙烯材料
【技术领域】
本发明涉及技术领域，具体地说，是一种用于电力行业的高压电缆交联聚乙烯材料。
【背景技术】
交联聚乙烯是利用低密度聚乙烯加入交联剂而形成的一种优良的热固型绝缘材料。它在继承聚乙烯诸多优良性能的基础上，提高了力学性能，耐候性和允许工作温度，从而成了目前电力电缆最好的绝缘材料。
由于加入交联剂不同，所以形成了不同的交联工艺。目前用得最多的化学交联、温水交联、和辐照交联三种。化学交联主要用于中高压电缆(如10KV及以上)；温水交联和辐照交联主要用于低压电缆(1kV及以下)。
交联聚乙烯的绝缘性能与其纯净度有密切的关系。35KV以上的高压及超高压电缆的绝缘须采用超净交联聚乙烯，不仅要求原材料的纯度高，而且要求交联工艺装备及环境的清洁度高，工艺稳定可靠。
应特别指出的是，聚乙烯和交联聚乙烯的绝缘性能有一“怪癖”，即适于做交流电绝缘，而不宜作直流电绝缘，尤其是直流高压会降低其绝缘寿命。因此，直流电缆绝缘多采用橡胶绝缘或油纸绝缘。再者，聚乙烯和交联聚乙烯绝缘有“恐水症”，其击穿往往与水的存在有关，即在高电压下形成“水树枝”，导致绝缘破坏。因此，聚乙烯和交联聚乙烯作高压及超高压电缆的绝缘时，在其加工、储运及绝缘挤制过程中特别“忌水”，而且电缆绝缘屏 蔽外应有阻水结构，如金属护套。
交联聚乙烯绝缘一个最大优点就是工作温度提高了20℃，从而提高了电缆的安全性和降低了电缆的投入成本。例如，当线路流量相同时(如300A)，聚乙烯或聚氯乙烯绝缘电缆(如YV型或VV型)铜导体截面积需要120mm2，而交联聚乙烯绝缘带男篮铜导体截面积只需要70mm2就足够了。可见交联聚乙烯绝缘电缆的优点是多么的显著。
中国专利申请号201310061139.2涉及一种低烟无卤阻燃电缆材料，包括以下质量百分比的各组分：EVA树脂21％-29％，PE接枝物3％-9％，无机阻燃剂60％-70％，金属氧化物1％-3％，乙烯基三甲氧基硅烷0.2％-0.5％，润滑剂1％-3％，EBS 0.1％-0.3％，抗氧剂0.05％-0.5％，通过采用以上组分及其配比，得到的所述低烟无卤阻燃电缆材料具有良好的低烟阻燃效果，能够满足垂直燃烧测试的要求，可以用于替代传统的PVC电缆材料，使用更加安全。
中国专利申请号201110320204.X涉及一种环保的阻燃聚氯乙烯电线电缆材料，属于热塑性材料技术领域；其是由以下重量份数的原料组成：聚氯乙烯树脂60～80份；聚乙烯树脂20～30份；增塑剂10～20份；矿物填料30～40份；金属氧化物5～10份；金属磷酸盐10～20份；钙-锌稳定剂2～3份；抗氧剂0.8～1.4份；润滑剂0.5～1份；阻燃聚氯乙烯电线电缆材料具有如下的性能：抗张强度≥12MPa，断裂伸长率≥160％，经过老化(100℃×168h)后，抗张强度保留率≥75％，断裂伸长率≥75％。
中国专利申请号201110320109.X涉及一种阻燃改性的聚氯乙烯电线电缆材料，属于热塑性材料技术领域；其是由以下重量份数的原料组成：聚氯乙烯树脂90～120份；增塑剂20～40份；矿物填料40～60份；金属氧化物5～10份；阻燃剂10～20份；抗氧剂0.8～1.4份；润滑剂1～2份；提供的阻燃 改性的聚氯乙烯电线电缆材料具有如下的性能：抗张强度≥10MPa，断裂伸长率≥200％，阻燃性可以达到UL-94-V-0(0.8mm)。
【发明内容】
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于电力行业的高压电缆交联聚乙烯材料。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种用于电力行业的高压电缆交联聚乙烯材料，其原料质量百分比为：

所述的改性剂的质量分数为4～6％，优选为5％。
所述的防霉剂的质量分数为4～6％，优选为5％。
所述的色母剂，防霉剂，相容剂均为市售产品。
所述的改性剂为负载三氧化二锑的茶炭。
所述的交联聚乙烯粒子由聚丙烯粒子替换，得到高压电缆聚丙烯材料。
所述的改性剂的制备方法，其具体步骤为：
将茶叶废渣在质量分数为6％的双氧水中在90～95℃处理30～45min对茶叶废渣进行氧化处理，过滤后清洗，然后用1mol/L的硝酸溶液再在90～95℃热处理45～60min对氧化后茶叶废渣进行酸化活化处理，然后过滤后清洗，再将酸化后的茶叶废渣在0.2mol/L的硫酸锑溶液中浸泡处理90min，过滤后 在空气中以5℃/min的升温速率升至300℃，停留60min，然后在无氧氛围下再以10℃/min的升温速率升至600℃，停留60min，得到改性粒子；
以三辊研磨机对改性粒子进行粗研磨，在三辊研磨机中研磨3～4h后，采用筛网过滤出小于100微米粉体，然后再采用球磨机进行精细研磨，研磨时间为2～3h制备得到研磨改性粒子；再在180℃条件下，将上述研磨好的研磨改性粒子加入到聚乙二醇PEG中，研磨改性粒子和聚乙二醇PEG的质量比为1∶9；高速打浆处理60～90min，控制打浆时转速为400～6000r/min，冷却后，制备得到表面修饰的改性剂。
与现有技术相比，本发明的积极效果是：
本发明将纳米三氧化二锑负载在茶叶上，利用其氧化还原反应得到负载茶炭的纳米三氧化二锑，提高纳米三氧化二锑在茶炭表面的分布均匀性，克服了其纳米三氧化二锑直接加入的相容性和均匀性问题，大大提高其抗阻燃效力，同时对其表面进行修饰，以提高其和电缆母粒本身的相容性问题。
本发明的纳米三氧化二锑作为阻燃剂，提高制品的阻燃效果且可延长使用寿命。
【具体实施方式】
以下提供本发明一种用于电力行业的高压电缆交联聚乙烯材料的具体实施方式。
实施例1
一种用于电力行业的高压电缆交联聚乙烯材料，其原料质量百分比为：

所述的色母剂，防霉剂，相容剂均为市售产品。
所述的改性剂为负载三氧化二锑的茶炭。
一种用于电力行业的高压电缆交联聚乙烯材料，将各种原料混合进行熔融造粒，即可得到高压电缆交联聚乙烯材料；其中，改性剂同实施例6。
所述的交联聚乙烯粒子由聚丙烯粒子替换，得到高压电缆聚丙烯材料。
实施例2
一种用于电力行业的高压电缆交联聚乙烯材料，其原料质量百分比为：

所述的色母剂，防霉剂，相容剂均为市售产品。
所述的改性剂为负载三氧化二锑的茶炭。
一种用于电力行业的高压电缆交联聚乙烯材料，将各种原料混合进行熔融造粒，即可得到高压电缆交联聚乙烯材料；其中，改性剂同实施例6。
所述的交联聚乙烯粒子由聚丙烯粒子替换，得到高压电缆聚丙烯材料。
实施例3
一种用于电力行业的高压电缆交联聚乙烯材料，其原料质量百分比为：

所述的色母剂，防霉剂，相容剂均为市售产品。
所述的改性剂为负载三氧化二锑的茶炭。
一种用于电力行业的高压电缆交联聚乙烯材料，将各种原料混合进行熔融造粒，即可得到高压电缆交联聚乙烯材料；其中，改性剂同实施例6。
所述的交联聚乙烯粒子由聚丙烯粒子替换，得到高压电缆聚丙烯材料。
实施例4
一种用于电力行业的高压电缆交联聚乙烯材料，其原料质量百分比为：

所述的色母剂，防霉剂，相容剂均为市售产品。
所述的改性剂为负载三氧化二锑的茶炭。
一种用于电力行业的高压电缆交联聚乙烯材料，将各种原料混合进行熔融造粒，即可得到高压电缆交联聚乙烯材料；其中，改性剂同实施例6。
所述的交联聚乙烯粒子由聚丙烯粒子替换，得到高压电缆聚丙烯材料。
实施例5
一种用于电力行业的高压电缆交联聚乙烯材料，其原料质量百分比为：

所述的色母剂，防霉剂，相容剂均为市售产品。
所述的改性剂为负载三氧化二锑的茶炭。
一种用于电力行业的高压电缆交联聚乙烯材料，将各种原料混合进行熔融造粒，即可得到高压电缆交联聚乙烯材料；其中，改性剂同实施例6。
所述的交联聚乙烯粒子由聚丙烯粒子替换，得到高压电缆聚丙烯材料。
实施例6
所述的改性剂的制备方法，其具体步骤为：
将茶叶废渣在质量分数为6％的双氧水中在90～95℃处理30～45min对茶叶废渣进行氧化处理，过滤后清洗，然后用1mol/L的硝酸溶液再在90～95℃热处理45～60min对氧化后茶叶废渣进行酸化活化处理，然后过滤后清洗，再将酸化后的茶叶废渣在0.2mol/L的硫酸锑溶液中浸泡处理90min，过滤后 在空气中以5℃/min的升温速率升至300℃，停留60min，然后在无氧氛围下再以10℃/min的升温速率升至600℃，停留60min，得到改性粒子；
以三辊研磨机对改性粒子进行粗研磨，在三辊研磨机中研磨3～4h后，采用筛网过滤出小于100微米粉体，然后再采用球磨机进行精细研磨，研磨时间为2～3h制备得到研磨改性粒子；再在180℃条件下，将上述研磨好的研磨改性粒子加入到聚乙二醇PEG中，研磨改性粒子和聚乙二醇PEG的质量比为1∶9；高速打浆处理60～90min，控制打浆时转速为400～6000r/min，冷却后，制备得到表面修饰的改性剂。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围内。