改性聚丙烯料、绝缘层厚度控制方法及电缆与流程

    专利2025-04-24  28


    本发明属于电力电缆,具体涉及改性聚丙烯料及其制备方法和电缆。


    背景技术:

    1、现如今,国家重视基础设施建设,如城市电网的改造,信息高速公路的发展等更新换代和节能化的要求,对电缆线缆的品种和水平不断提出新的要求。主要是对线缆电缆品种和水平的高需求将是一个旺盛期。

    2、目前,主流的电力电缆主绝缘材料是交联聚乙烯(xlpe),为了保证聚乙烯作为电缆的绝缘材料,就对其进行了交联形成交联聚乙烯来提高耐温等级,交联聚乙烯成为了我国电力电缆生产中最主要的绝缘材料,其作为热固性材料,不能被回收再利用,这将导致大量有机物被焚烧处理,从而造成资源的严重浪费。

    3、但是,交联聚乙烯在耐热性能、绝缘性能以及机械性能等方面都不如聚丙烯(pp)绝缘材料,因此,聚丙烯将取代交联聚乙烯成为一下代电缆绝缘料。


    技术实现思路

    1、本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的不足,提供改性聚丙烯料及其制备方法和电缆,用于解决以往作为电缆绝缘料的交联聚乙烯容易出现污染环境及浪费的问题。

    2、一方面,本发明解决上述技术问题的技术方案如下:改性聚丙烯料,其包括以下质量百分比组分的材料制备而成:

    3、等规聚丙烯70-79%,乙烯-辛稀共聚物7-13%,乙稀-甲基丙烯酸甲酯共聚物6-15%,等规聚丙烯接枝马来酸酐4-9%,硬脂酸改性纳米二氧化硅0.4-1%,复合抗氧剂0.5-1%,抗铜剂0.1-0.3%,耐高温稠环化合物0.01-0.1%。

    4、进一步地,所述复合抗氧剂为四[3-(3,5-二叔丁基-4-羟苯基)丙酸]季戊醇酯与三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯以一定比例混合而成。

    5、进一步地,所述抗铜剂为n,n'-双[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰]肼。

    6、进一步地,所述耐高温稠环化合物为硝基1,3,5-三嗪并吡唑和6,8-二氨基-7-硝基-四唑[1,5-b]哒嗪以一定比例混合而成。

    7、其次,本实施例还公开一种绝缘层厚度控制方法,所述绝缘层为上述改性聚丙烯料制备的绝缘层,所述厚度控制方法包括以下步骤:

    8、测定所述改进聚丙烯料的最大电场强度,根据最大电场强度与绝缘层厚度关系,测算出绝缘层的电气厚度参数;

    9、根据已知的目标材料的抗张强度,测算出目标材料在不同规格截面积下的拉断力;

    10、测定所述改性聚丙烯料的抗张强度,结合目标材料的拉断力,测算出对应不同规格截面积时绝缘层的机械厚度参数;

    11、结合机械厚度参数和电气厚度参数,确定绝缘层最终厚度。

    12、进一步地,所述根据最大电场强度与绝缘层厚度关系,测算出绝缘层的电气厚度参数包括:

    13、根据在工频电压下的最大电场强度公式:

    14、

    15、其中,e为最大电场强度,u为工频电压,m为安全裕度,r为绝缘外径,r为线芯直径,t为绝缘层厚度;

    16、及绝缘外径与绝缘层厚度关系:r=r+2t;

    17、反推绝缘层的电气厚度参数t的计算公式为:

    18、

    19、其中,安全裕度m取值范围为1.2-1.6。

    20、进一步地,所述确定绝缘层最终厚度具体为,取电气厚度参数和机械厚度参数二者中最大值以四舍五入进位法确定绝缘层的最终厚度参数。

    21、最后,本实施例还公开一种电缆,所述电缆包括:

    22、若干线芯,所述线芯包括由内至外依次设置的多股导体和绝缘层,所述绝缘层为改性聚丙烯绝缘层;

    23、若干感温光纤,与所述线芯周向交错间隔设置;

    24、隔离带,包覆于所述感温光纤及所述线芯外;

    25、内护套,包覆于所述隔离带外;

    26、铠装层,包覆于所述内护套外;

    27、外护套,包覆于所述铠装层外。

    28、进一步地,所述感温光纤包括:由内至外依次设置的光线芯、纤膏层及光纤松管套。

    29、进一步地,所述铠装层包括:

    30、丝状铠装层,缠绕于所述内护套外;

    31、及带状铠装层,缠绕于所述丝状铠装层外。

    32、本申请实施例中提供的一种或多个技术方案,至少具有如下技术效果或优点:

    33、1、以改性聚丙烯薄壁挤出替代交联聚乙烯绝缘,能够提高电缆的机械性能、环保、击穿强度、最高温度及载流量,减小电缆的线径、重量、生产周期、生产能耗、工艺简单等优势。

    34、2、通过乙烯-辛稀共聚物以改良其抗开裂性能并降低其硬度与加工温度,同时提高整体伸率,以保证能挤出时能满足薄壁要求厚度要求而不断裂。混入乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物以弥补等规聚丙烯所固有的低温性能劣势,耐高温稠环化合物的加入,促使ipp在挤出后冷却结晶时诱导晶体转变为尺寸更小的β晶型,以获得更加优良的低温冲击性能。

    35、3、采用等规聚丙烯接枝马来酸酐以增强极性与非极性组份间的相容性。使用n,n'-双[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰]肼为抗铜剂,以预防金属铜离子对于ipp 的破坏作用。

    36、4、从电气性能和机械性能两个方案综合判断采用了改性聚丙烯料形成的绝缘层的厚度,优化后改性聚丙烯绝缘层的厚度比常规标称厚度同比下降30%-40%,节约了成本。

    37、5、并且配合设计线芯间的感温光纤,实时监测电缆的温度,大幅度提高电缆的安全性能。

    38、6、填充的柔性铠装结构结合外层的复合刚性铠装电缆,大大提高了电缆的铠装性能,佐以优异耐水、耐酸碱、耐高低温的环保型热塑性弹性体tpv外护套,保证了电缆优化的电气性能、耐特殊环境性能及自动温感监测高安全性能。



    技术特征:

    1.一种改性聚丙烯料,其特征在于,包括以下质量百分比组分的材料制备而成:

    2.根据权利要求1所述的改性聚丙烯料,其特征在于,所述复合抗氧剂为四[3-(3,5-二叔丁基-4-羟苯基)丙酸]季戊醇酯与三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯以一定比例混合而成。

    3.根据权利要求1所述的改性聚丙烯料,其特征在于,所述抗铜剂为n,n'-双[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰]肼。

    4.根据权利要求1所述的改性聚丙烯料,其特征在于,所述耐高温稠环化合物为硝基1,3,5-三嗪并吡唑和6,8-二氨基-7-硝基-四唑[1,5-b]哒嗪以一定比例混合而成。

    5.一种绝缘层厚度控制方法,其特征在于,所述绝缘层为权利要求1-4任一项所述的改性聚丙烯料制备的绝缘层,所述厚度控制方法包括以下步骤:

    6.根据权利要求5所述的厚度控制方法,其特征在于,所述根据最大电场强度与绝缘层厚度关系,测算出绝缘层的电气厚度参数包括:

    7.根据权利要求6所述的厚度控制方法,其特征在于,所述确定绝缘层最终厚度具体为,取电气厚度参数和机械厚度参数二者中最大值以四舍五入进位法确定绝缘层的最终厚度参数。

    8.一种电缆,其特征在于,采用如权利要求1-4任一项所述的改性聚丙烯料或包括权利要求5-7任一项所述的厚度控制方法制得的绝缘层,所述电缆包括:

    9.根据权利要求8所述的电缆,其特征在于,所述感温光纤包括:由内至外依次设置的光线芯、纤膏层及光纤松管套。

    10.根据权利要求9所述的电缆,其特征在于,所述铠装层包括:


    技术总结
    本发明属于电力电缆技术领域,具体涉及改性聚丙烯料及其制备方法和电缆。该改性聚丙烯料包括以下质量百分比组分的材料制备而成:等规聚丙烯70‑79%,乙烯‑辛稀共聚物7‑13%,乙稀‑甲基丙烯酸甲酯共聚物6‑15%,等规聚丙烯接枝马来酸酐4‑9%,硬脂酸改性纳米二氧化硅0.4‑1%,复合抗氧剂0.5‑1%,抗铜剂0.1‑0.3%,耐高温稠环化合物0.01‑0.1%。本发明用于解决以往作为电缆绝缘料的交联聚乙烯容易出现污染环境及浪费的问题。

    技术研发人员:陈大勇,李昆鹏,梁萍,陈锦梅,苏俊,杨永平,赵畅,邱梦婷,夏志明,王明娟
    受保护的技术使用者:宝胜科技创新股份有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/4/29
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