±525kV及以下直流电缆屏蔽材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种±525 kV及以下直流电缆屏蔽材料及其制备方法，其中电缆屏蔽材料按照质量份数包括以下组份：聚烯烃类基础树脂70‑87份，超导炭黑9‑20份，交联剂1.0‑2.0份，润滑剂1‑5份，抗氧剂1‑10份；本发明专利技术提供的±525 kV及以下直流电缆屏蔽材料符合GB/T 22078.2标准中关于500kV交联聚乙烯绝缘电缆半导电屏蔽料的性能要求，而且对进口商用±525kV直流电缆绝缘料空间电荷的注入与积累具有较好的抑制作用。此外，由于超净超导炭黑的加入，较常规交流电缆屏蔽料的炭黑结构高，表观粒子尺寸小，添加比例低，断裂伸长率和热延伸数值较大，屏蔽材料中离子含量更低，减少离子迁移进入绝缘材料的几率，可靠性更高。

【技术实现步骤摘要】
±525kV及以下直流电缆屏蔽材料及其制备方法
本专利技术属于电缆屏蔽材料
，特别涉及一种±525kV及以下直流电缆屏蔽材料及其制备方法。
技术介绍
目前，国内外对交流电缆的屏蔽料的研究比较多，而尚未有公开的直流电缆屏蔽料相关配方研究，申请的相关配方专利无直流电缆屏蔽料特征性能——与直流绝缘料配合的空间电荷抑制性能。现有技术主要通过在乙烯-乙酸乙烯共聚物（EVA）和乙烯-丙烯酸丁酯（EBA）内，加入一定量的常规导电炭黑、交联剂、抗氧剂和润滑剂等，与常规制备方法主要是通过密炼机、连续密炼机或往复式单螺杆挤出机制备造粒而成，与常规交流电缆屏蔽料无明显差异。在直流电场作用下，绝缘材料内部会注入和积累空间电荷，因此直流电缆屏蔽料有别于交流电缆屏蔽料，在满足交流电缆屏蔽料的机械和电性能要求外，还需要具备抑制直流电缆绝缘料空间电荷的注入和积累的特性，降低直流电缆运行风险，提高直流电缆运行可靠性。有理论认为，屏蔽材料与绝缘材料接触面的场强极大地影响空间电荷的注入。采用高纯度、高结构的超导炭黑，可以在相同或者更低电阻率的条件下，采用高结构超导炭黑，炭黑粒子表观尺寸更小，同时降低炭黑使用量，减少屏蔽材料中杂质含量，特别是离子含量，较交流屏蔽料可以较好地抑制直流绝缘材料在直流电场下空间电荷的注入和积累。对于制备方法，由于添加的高纯度超导炭黑，堆积密度较小，添加相对体积比例较大，不易分散于聚烯烃类基础树脂中，而且分散过程中材料发热明显，温度不易控制。此外，由于该屏蔽料用于±525kV及以下，对洁净度要求非常高，需要在整个过程中控制杂质的引入。因此我们提出一套可以解决上述问题的±525kV及以下直流电缆屏蔽材料及其制备方法。
技术实现思路
为了解决现有技术中的问题，本专利技术提供一种±525kV及以下直流电缆屏蔽材料及其制备方法，该屏蔽材料抑制了绝缘材料在直流电场下空间电荷的注入和积累。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种±525kV及以下直流电缆屏蔽材料，其特征在于，按照质量份数包括以下组份：聚烯烃类基础树脂70-87份，超导炭黑9-20份，交联剂1.0-2.0份，润滑剂1-5份，抗氧剂1-10份。进一步的，所述聚烯烃类基础树脂为乙烯-丙烯酸丁酯EBA或乙烯-丙烯酸乙酯EEA，所述聚烯烃类基础树脂的熔融指数为5-10g/min。进一步的，所述乙烯-丙烯酸丁酯EBA中丙烯酸丁酯BA的质量占乙烯-丙烯酸丁酯EBA总质量的10-20%，所述乙烯-丙烯酸乙酯EEA中丙烯酸乙酯EA的质量占乙烯-丙烯酸乙酯EEA总质量的12-18%。进一步的，所述超导炭黑的DPB吸收值为160-550ml/100g,原始粒径为20-40nm，总离子含量＜60ppm，水分≤100ppm。进一步的，所述交联剂为过氧化二异丙苯或双丁基过氧基类交联剂，其纯度＞99%。进一步的，所述润滑剂为固态烷烃蜡混合物，其碳原子数为15-90，其中正链烷含量为60-70%，密度为0.90-0.93g/cm3。进一步的，所述抗氧剂为硫代双酚类抗氧剂，其熔点为160-164℃，分子量为358，纯度＞99%。一种±525kV及以下直流电缆屏蔽材料的制备方法，包括以下步骤：S1、原料称取：按照配比称取聚烯烃类基础树脂、超导炭黑、交联剂、润滑剂和抗氧剂；S2、混炼、切粒：将聚烯烃类基础树脂、超导炭黑、润滑剂和抗氧剂下料至挤出机中，在120-180℃的温度下混炼；然后将其切粒；S3、干燥：将切粒后的材料置于干燥机内，干燥至水分含量≤200ppm；S4、加入交联剂：将干燥后的材料在60-75℃的温度下，喷入液化的交联剂后保温，待交联剂完全被吸收，得到电缆屏蔽材料；S5、将制备好的电缆屏蔽材料输送至料仓。进一步的，所述步骤S1中原料称取时在洁净度不低于千级环境内进行，并通过失重称精确计量，计量精度应不低于±0.1%。进一步的，所述步骤S2中采用的挤出机为往复式单螺杆挤出机或双螺杆挤出机，切粒时采用水下切粒机；所述步骤S5，整个输送过程在密闭环境中进行，密封环境内输送材料的空气的洁净度为百级。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：本专利技术提供的±525kV及以下直流电缆屏蔽材料符合GB/T22078.2标准中关于500kV交联聚乙烯绝缘电缆半导电屏蔽料的性能要求，由于炭黑粒子表观尺寸更小，炭黑粒子在聚烯烃基础树脂中间距更小，对进口商用±525kV直流电缆绝缘料空间电荷的注入与积累具有较好的抑制作用。此外，由于超导炭黑的加入，较常规交流电缆屏蔽料的炭黑添加比例更低，断裂伸长率和热延伸数值较大，屏蔽材料中离子含量更低，减少离子迁移进入绝缘材料的几率，可靠性更高。附图说明图1是本专利技术中电缆屏蔽材料-20kV/mm，温度40℃，60min的空间电荷分布图；图2是本专利技术中电缆屏蔽材料的SEM照片；图3是本专利技术实施例1中电缆屏蔽材料-20kV/mm，40℃下空间电荷图；图4是本专利技术实施例2中电缆屏蔽材料-20kV/mm，40℃下空间电荷图；图5是本专利技术实施例3中电缆屏蔽材料-20kV/mm，40℃下空间电荷图；图6是本专利技术实施例4中电缆屏蔽材料-20kV/mm，40℃下空间电荷图；图7是本专利技术实施例5中电缆屏蔽材料-20kV/mm，40℃下空间电荷图；图8是本专利技术实施例6中电缆屏蔽材料-20kV/mm，40℃下空间电荷图；图9是本专利技术对比例1中电缆屏蔽材料-20kV/mm，40℃下空间电荷图。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作更进一步的说明。实施例1一种±525kV及以下直流电缆屏蔽材料，按照质量份数包括以下组份：乙烯-丙烯酸丁酯EBA70份，超导炭黑20份，纯度＞99%的交联剂过氧化二异丙苯1.0份，纯度＞99%的抗氧剂硫代双酚类抗氧剂10份，润滑剂固态烷烃蜡混合物5份。所述聚烯烃类基础树脂的熔融指数为10g/min。所述乙烯-丙烯酸丁酯EBA中丙烯酸丁酯BA的质量占乙烯-丙烯酸丁酯EBA总质量的20%。所述超导炭黑的DPB吸收值为310ml/100g,原始粒径为40nm，总离子含量＜60ppm，水分≤100ppm。所述抗氧剂硫代双酚类抗氧剂的熔点为160-164℃，分子量为358。所述润滑剂固态烷烃蜡混合物，碳原子数为15-90，其中正链烷含量为60-70%，密度为0.90-0.93g/cm3。上述电缆屏蔽材料的制备方法，包括以下步骤：在洁净度不低于千级环境内，按照配比称取聚烯烃类基础树脂、超导炭黑、交联剂、润滑剂和抗氧剂，通过失重称精确计量后，计量精度应不低于±0.1%，将聚烯烃类基础树脂、超导炭黑、润滑剂和抗氧剂下料至往复式单螺杆挤出机中，在120℃的温度下混炼，后经水下切粒机切粒，再置于干燥机内干燥至水分含量≤200ppm，后在60℃的温度下，喷入液化的交联剂后保温，待交联剂完全被吸收后，输送至料仓；整个输送过程在密闭环境中进行，密封环境内输送空气的洁净度为百级。实施例2一种±525kV及以下直流电缆屏蔽材料，按照质量份数包括以下组份：乙烯-丙烯酸丁酯EBA87份，超导炭黑9份，纯度＞99%的交联剂过氧化二异丙苯2.0份，纯度＞99%的抗氧剂硫代双酚类抗氧剂1.0份，润滑剂固态烷烃蜡混合物1.0份。所述聚烯烃类基础树脂的熔融指数为5g/min。所述乙烯-丙烯酸丁酯EBA中丙烯酸本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种±525 kV及以下直流电缆屏蔽材料，其特征在于，按照质量份数包括以下组份：聚烯烃类基础树脂70‑87份，超导炭黑9‑20份，交联剂1.0‑2.0份，润滑剂1‑5份，抗氧剂 1‑10份。

【技术特征摘要】
1.一种±525kV及以下直流电缆屏蔽材料，其特征在于，按照质量份数包括以下组份：聚烯烃类基础树脂70-87份，超导炭黑9-20份，交联剂1.0-2.0份，润滑剂1-5份，抗氧剂1-10份。2.根据权利要求1所述的±525kV及以下直流电缆屏蔽材料，其特征在于：所述聚烯烃类基础树脂为乙烯-丙烯酸丁酯EBA或乙烯-丙烯酸乙酯EEA，所述聚烯烃类基础树脂的熔融指数为5-10g/min。3.根据权利要求2所述的±525kV及以下直流电缆屏蔽材料，其特征在于：所述乙烯-丙烯酸丁酯EBA中丙烯酸丁酯BA的质量占乙烯-丙烯酸丁酯EBA总质量的10-20%，所述乙烯-丙烯酸乙酯EEA中丙烯酸乙酯EA的质量占乙烯-丙烯酸乙酯EEA总质量的12-18%。4.根据权利要求1所述的±525kV及以下直流电缆屏蔽材料，其特征在于：所述超导炭黑的DPB吸收值为160-550ml/100g,原始粒径为20-40nm，总离子含量＜60ppm，水分≤100ppm。5.根据权利要求1所述的±525kV及以下直流电缆屏蔽材料，其特征在于：所述交联剂为过氧化二异丙苯或双丁基过氧基类交联剂，其纯度＞99%。6.根据权利要求1所述的±525kV及以下直流电缆屏蔽材料，其特征在于：所述润滑剂为固态烷烃蜡混合物，其碳原子数为15-90，其中正链烷含量为60-70%，密度为0.90...

【专利技术属性】
技术研发人员：高凯，曾浩，朱智恩，杨黎明，杨荣凯，李栋，俞恩科，
申请(专利权)人：南京南瑞集团公司，国家电网公司，国网浙江省电力公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32