一种高强度的高压直流电缆料及制备方法技术

本发明专利技术属于电缆制备技术领域，具体涉及一种高强度的高压直流电缆料及制备方法。本发明专利技术一种高强度的高压直流电缆料的制备方法，将负载有纳米氧化镁的多孔氧化镍片添加到有机硅树脂预聚物中，同时加入分散剂并加热搅拌，随后粘合树脂固化均一得到包覆改性的纳米氧化镁，将其分散于电缆基体树脂中制成高压直流电缆料。通过使用磁性载体负载颗粒，粘合树脂、导电粒子和添加剂能迅速、均一的附着在磁性芯材表面，包覆改性的工艺过程简单而高效，使得纳米氧化镁分散性改善，从而使电缆抑制空间电荷积聚特性更好，电缆机械强度提升，可满足高压直流电缆输电要求。

High strength high voltage direct current cable material and preparation method thereof

The invention belongs to the technical field of cable preparation, in particular to a high-strength high-voltage direct current cable material and a preparation method thereof. The invention is a preparation method of high strength high pressure DC cable material, adding porous nickel oxide loaded with nano Magnesium Oxide into the silicone prepolymer, adding dispersant and heating and stirring, then bonding resin solidifying to obtain the modified nano Magnesium Oxide, and dispersing it in the resin matrix resin. It is made of high voltage DC cable material. By using magnetic carrier to load particles, adhesive resin, conductive particles and additives can quickly and uniformly attach to the surface of magnetic core. The process of coating modification is simple and efficient, which makes the dispersion of nano Magnesium Oxide improved, so that the cable restraining the space charge accumulation is better and the mechanical strength of the cable is improved. It meets the requirements of HVDC power transmission.

【技术实现步骤摘要】
一种高强度的高压直流电缆料及制备方法
本专利技术属于电缆制备
，具体涉及一种高强度的高压直流电缆料及制备方法。
技术介绍
为了降低温室效应对气候的影响，全世界正在大规模发展绿色能源，开发太阳能、风能和潮汐发电等。直流输电可以把风力发电、潮汐发电、太阳能发电等具有不稳定的电源与电力系统联接起来而不会影响电网的电能质量水平。众所周知，高压直流输电线路成本低、损耗小、没有无功功率、连接方便、容易控制和调节，在长距离输电中已被广泛采用。另外，直流电力电缆绝缘的工作电场强度高、绝缘厚度薄、电缆外径小、重量轻、制造安装容易、载流量大、没有交流磁场、有环保方面的优势。因此直流高压输电电缆作为直流输电系统中不可或缺的一部分，是高压输电中的重要课题。直流高压电缆，用于静电喷漆，静电选矿，静植绒及其它弱电流高压的直流装置中，做电源引接线。一般高压电缆结构由线芯、内绝缘层、半导体层、钢铠、填充料、外绝缘层等组成。不同用处的电缆，所用的材料是不同的，但线芯都是铜或铝，现在应用最多的是铝，铜比较贵，只有在35kV及以上电缆中才有应用。中国专利技术专利申请号申请号201510347222.5公开了一种高压直流电缆料及其制备方法。提供一种高压直流电缆材料及其制备方法。该电缆材料包括按质量份计的以下组分：90～100份低密度聚乙烯、0.5～3.5份改性纳米氧化镁、0.1～0.5份液体石蜡、0.001～0.08份抗氧剂300和0.001～2.5份苯偶酰类化合物。本专利技术提供的方法采用滚筒球磨法制备改性纳米氧化镁，再将原料预混，最后造粒制得高压直流电缆料。本方案制备的电缆材料在40kV/mm下具有优异的抑制空间电荷积聚特性，高击穿场强，可满足100kV高压直流电缆输电要求。中国专利技术专利申请号申请号201510504909.5公开了一种可回收的热塑性高压直流电缆纳米复合绝缘材料的制备方法。涉及一种可回收的热塑性高压直流电缆纳米复合绝缘材料的制备方法，属于输电设备
该方法包括：将等规聚丙烯、聚烯烃弹性体、经表面处理的氧化镁纳米颗粒、抗氧剂、阻燃剂和加工助剂在180～200℃，转速40～60r/min下混炼10～15分钟制得可回收的热塑性高压直流电缆纳米复合绝缘材料。本专利技术提出的可回收的热塑性高压直流电缆纳米复合绝缘材料以等规聚丙烯与聚烯烃弹性体的共混物为基础，通过加入聚烯烃弹性体有效改善材料的机械性能，通过加入经表面处理的氧化镁纳米颗粒很好地抑制空间电荷积聚。通过该方法制备的绝缘材料能够耐受高的工作场强和工作温度，有效抑制材料内部空间电荷积聚，并且在达到设计寿命后能够回收利用，不对环境造成破坏。中国专利技术专利申请号申请号201610589886.7公开了高压直流电线电缆绝缘材料及其制备工艺。公开了高压直流电线电缆绝缘材料及其制备工艺，由如下原料制备而得：甲基乙烯基硅橡胶、有机硅树脂、萜烯树脂、聚偏二氯乙烯、3-己基取代聚噻吩、氯化聚乙烯、氧化镍、氧化镨、碳量子点、气相二氧化硅、2,2’-(1,2-乙二基双氧代)双乙硫醇、沥青基碳纤维、衣康酸、蓖麻油酸钙、γ-巯丙基三乙氧基硅烷、丙烯-乙烯半结晶共聚物、乙烯-辛烯共聚物、安息香双甲醚、氢氧化钙、偏苯三酸三辛酯、四氧化三铅。本专利技术提供的绝缘材料的拉伸强度高于17MPa，断裂伸长率230%，在120kV，15min条件下进行直流电压测试均显示不击穿；并且在直流电压测试后耐老化性能良好，使用寿命长，非常适合作为高压直流电线电缆绝缘材料广泛应用。随着电力资源的日益紧缺，传统的交流输电方式由于高损耗、高成本等缺点而有被低损耗、低成本的塑料高压直流输电方式所取代的趋势。交联副产物会促进空间电荷的积累，对直流电缆绝缘造成很多方面的影响：由于空间电荷积累导致介质体内的最高场强达到外加电场的8倍，导致介质发生击穿；同时，电缆绝缘中由于空间电荷的存在，将加速其电树枝发展和老化。填充无机纳米颗粒可以抑制空间电荷积累，但相容性太差会导致电缆机械性能不稳定，强度低。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提出一种高强度的高压直流电缆料及制备方法，其技术点是将负载有纳米氧化镁的多孔氧化镍片添加到有机硅树脂预聚物中，同时加入分散剂并加热搅拌，随后粘合树脂固化均一得到包覆改性的纳米氧化镁。将其分散于电缆基体树脂中制成高压直流电缆料。其显著效果在于使用磁性载体负载颗粒，粘合树脂、导电粒子和添加剂能迅速、均一的附着在磁性芯材表面，包覆改性的工艺过程简单而高效，使得纳米氧化镁分散性改善，从而使电缆抑制空间电荷积聚特性更好，电缆机械强度提升，可满足高压直流电缆输电要求。为解决上述问题，本专利技术采用以下技术方案：一种高强度的高压直流电缆料的制备方法，包括以下步骤：a、将纳米氯化镍溶解在去离子水中，边搅拌边滴加氨水，滴加完毕后加纳米氯化镁，再搅拌1～2h，得到pH值为8～11的混合溶液，转入反应釜中，150～200℃下反应10～15h，反应结束后将反应液离心、洗涤，60～80℃下真空干燥5～8h，将得到的产物在马弗炉中进行退火反应，退火反应温度为300～500℃，反应时间为1～3h，得到黑色的负载有纳米氧化镁的多孔氧化镍片；其中，纳米氯化镍与纳米氯化镁的质量比为1～5:0.5～2；b、按甲基:苯基:硅乙烯基团:硅氢基团的摩尔比为（30～70）:（10～30）:（5～20）:（5～20）计，取相应的硅乙烯基单体和硅氢单体混合，滴加到20～60℃的水和甲苯的混合溶剂中进行共水解缩聚3～5h，然后在80～140℃进行浓缩，然后抽除溶剂和低沸物，即得到有机硅树脂预聚物；c、将步骤a得到的负载有纳米氧化镁的多孔氧化镍添加到b步骤制备得到的有机硅树脂预聚物中，同时加入分散剂，加热，搅拌，固化，得到有机硅树脂包覆改性的纳米材料；其中，负载有纳米氧化镁的多孔氧化镍与有机硅树脂预聚物的质量比为1～5:30～60；d、在密炼机中，将电缆基体树脂、抗氧剂混合，在130～180℃下混炼5～10min，待基体树脂熔融后，加入c步骤制备得到的有机硅树脂包覆改性的纳米材料，继续混炼5～10min，最后加入交联剂，再混炼10～15min，得到高压直流电缆料；其中，所述电缆基体树脂、抗氧剂、有机硅树脂包覆改性的纳米材料和交联剂的质量比为50～80:0.05～0.5:0.5～3:0.1～3。进一步的，上述一种高强度的高压直流电缆料的制备方法，其中a步骤中氨水浓度为6mol/L。进一步的，上述一种高强度的高压直流电缆料的制备方法，其中a步骤中纳米氯化镍与纳米氯化镁的质量比为3:1。纳米氯化镍具有特殊的磁性能，通常本体氯化镍或其块材呈现反铁磁性而且具有较高的尼尔温度，但是当反铁磁性氧化镍颗粒尺寸减小到纳米级时，由于表面磁矩与内部磁矩抵消不完全，它们呈现出异常的磁性能，如超反铁磁性、自旋玻璃态甚至类铁磁性能。纳米氧化镁是一类新型的无机功能材料，由于具有不同于本体材料的光、电、磁、热、化学及机械等性能，被广泛地应用于电子、催化、陶瓷及环境与微生物等研究与应用领域，近年来由于纳米氧化镁具有光、电、磁等方面的特殊性能，在超高压直流输电电缆方面得到广泛应用，可使电缆提高防腐、耐酸，抗高温等性能，提高恶劣条件下工作稳定性。本专利技术专利技术人经过大量实验研究发现，电缆材料中掺入0.5本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高强度的高压直流电缆料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：a、将纳米氯化镍溶解在去离子水中，边搅拌边滴加氨水，滴加完毕后加纳米氯化镁，再搅拌1～2h，得到pH值为8～11的混合溶液，转入反应釜中，150～200℃下反应10～15h，反应结束后将反应液离心、洗涤，60～80℃下真空干燥5～8h，将得到的产物在马弗炉中进行退火反应，退火反应温度为300～500℃，反应时间为1～3h，得到黑色的负载有纳米氧化镁的多孔氧化镍片；其中，纳米氯化镍与纳米氯化镁的质量比为1～5:0.5～2；b、按甲基:苯基:硅乙烯基团:硅氢基团的摩尔比为（30～70）:（10～30）:（5～20）:（5～20）计，取相应的硅乙烯基单体和硅氢单体混合，滴加到 20～60℃的水和甲苯的混合溶剂中进行共水解缩聚 3～5h，然后在 80～140℃进行浓缩，然后抽除溶剂和低沸物，即得到有机硅树脂预聚物；c、将步骤a得到的负载有纳米氧化镁的多孔氧化镍添加到b步骤制备得到的有机硅树脂预聚物中，同时加入分散剂，加热，搅拌，固化，得到有机硅树脂包覆改性的纳米材料；其中，负载有纳米氧化镁的多孔氧化镍与有机硅树脂预聚物的质量比为1～5:30～60；d、在密炼机中，将电缆基体树脂、抗氧剂混合，在130～180℃下混炼5～10min，待基体树脂熔融后，加入c步骤制备得到的有机硅树脂包覆改性的纳米材料，继续混炼5～10min，最后加入交联剂，再混炼10～15min，得到高压直流电缆料；其中，所述电缆基体树脂、抗氧剂、有机硅树脂包覆改性的纳米材料和交联剂的质量比为50～80:0.05～0.5:0.5～3:0.1～3。...

【技术特征摘要】
1.一种高强度的高压直流电缆料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：a、将纳米氯化镍溶解在去离子水中，边搅拌边滴加氨水，滴加完毕后加纳米氯化镁，再搅拌1～2h，得到pH值为8～11的混合溶液，转入反应釜中，150～200℃下反应10～15h，反应结束后将反应液离心、洗涤，60～80℃下真空干燥5～8h，将得到的产物在马弗炉中进行退火反应，退火反应温度为300～500℃，反应时间为1～3h，得到黑色的负载有纳米氧化镁的多孔氧化镍片；其中，纳米氯化镍与纳米氯化镁的质量比为1～5:0.5～2；b、按甲基:苯基:硅乙烯基团:硅氢基团的摩尔比为（30～70）:（10～30）:（5～20）:（5～20）计，取相应的硅乙烯基单体和硅氢单体混合，滴加到20～60℃的水和甲苯的混合溶剂中进行共水解缩聚3～5h，然后在80～140℃进行浓缩，然后抽除溶剂和低沸物，即得到有机硅树脂预聚物；c、将步骤a得到的负载有纳米氧化镁的多孔氧化镍添加到b步骤制备得到的有机硅树脂预聚物中，同时加入分散剂，加热，搅拌，固化，得到有机硅树脂包覆改性的纳米材料；其中，负载有纳米氧化镁的多孔氧化镍与有机硅树脂预聚物的质量比为1～5:30～60；d、在密炼机中，将电缆基体树脂、抗氧剂混合，在130～180℃下混炼5～10min，待基体树脂熔融后，加入c步骤制备得到的有机硅树脂包覆改性的纳米材料，继续混炼5～10min，最后加入交联剂，再混炼10～15min，得到高压直流电缆料；其中，所述电缆基体树脂、抗氧剂、有机硅树...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈庆，昝航，
申请(专利权)人：成都新柯力化工科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51