一种电缆用的绝缘材料及其制备方法
阅读说明：本技术 一种电缆用的绝缘材料及其制备方法 (Insulating material for cable and preparation method thereof ) 是由 赵维佳 李文鹏 闫轰达 李维康 史晓宁 张翀 陈新 陈晓刚 李震宇 关健昕 于 2020-06-02 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种电缆用的绝缘材料及其制备方法,所述材料由质量百分比计的以下组份制成：基料80-95％、填料5％-20％。通过掺入拉伸性能较好的低密度聚乙烯对传统三元乙丙橡胶进行改性,使所得材料的拉伸强度得到了很大的提高；同时该材料的制备方法简单可行,工业化可实施性强。(The invention relates to an insulating material for cables and a preparation method thereof, wherein the material is prepared from the following components in percentage by mass: 80-95% of base material and 5-20% of filler. The traditional ethylene propylene diene monomer is modified by doping low-density polyethylene with good tensile property, so that the tensile strength of the obtained material is greatly improved; meanwhile, the preparation method of the material is simple and feasible, and the industrial applicability is strong.)
技术领域
本发明涉及绝缘材料领域，具体讲涉及一种电缆用的绝缘材料及其制备方法。
背景技术
随着电力建设的快速发展，绝缘材料电缆因具有体积小，重量轻，工作温度高，维护成本低以及环保的优点，在生产运输，安装回收等方面相被广泛应用。其中，三元乙丙橡胶作为一种绝缘材料已有一定应用，但传统的EPDM硬度较大，在电缆应用中仍有较大发展空间。
目前，岸电电力系统供电是由人工将岸电电缆从船舶拖拽到岸上并手工连接至岸电配电箱，船舶离港时再同样由人工对电缆进行卷绕操作。由于岸电电缆长期处于昼夜、季节交替冷热循环环境，长期承受拉伸及拖拽等环境，对电缆在不同温度下的力学性能和电气性能稳定性提出挑战。为适应岸电电缆的工作要求，三元乙丙橡胶的力学性能特别是拉伸强度亟待改善。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种电缆用的绝缘材料及其制备方法，该材料具有很高的拉伸强度。
本发明的目的是采用下述技术方案实现的：
本发明提供了一种电缆用的绝缘材料，其改进之处在于，所述材料由质量百分比计的以下组份制成：
基料80-95％、填料5％-20％。
优选的，所述材料由质量百分比计的以下组份制成：
基料90-95％、填料10％-20％。
优选的，所述填料为低密度聚乙烯或质量分数≥80％的低密度聚乙烯和超低密度聚乙烯熔体流动速率为0.15-0.25g/min,密度为910-915g/m3的混合物。
优选的，所述填料为分子量分布5.2～6.3，灰分含量≤100ppm的超净低密度聚乙烯或聚乙烯混合物。
优选的，所述基料为三元乙丙橡胶，其比重为0.870g/cm3，门尼粘度20MU，乙烯成份70.5wt％，丙烯含量29.0wt％，灰含量<0.1wt％。
本发明提供了一种权利要求1所述的一种电缆用的绝缘材料的制备方法，其改进之处在于，所述方法包括：
1)将基料与填料于150℃下以60r/min转速的混炼机混炼；
2)将步骤1)所得混炼产物冷却至室温得到电缆用的绝缘材料。
与最接近的现有技术相比，本发明具有的有益效果：
(1)本发明提供的材料，通过掺入低密度聚乙烯改性传统的三元乙丙橡胶，使所得三元乙丙橡胶在30℃和30MPa至50℃和27MPa条件下的拉伸强度较之传统的三元乙丙橡胶提高了3倍；
(2)本发明提供的混炼和冷却的制备方法简单可行，工业化可实施性强。
附图说明
图1是本发明提供的一种电缆用的绝缘材料的制备方法流程图；
图2是本发明提供的实施例与对比样品的测试对比图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例中未注明具体实验步骤或条件者，按照本领域内的文献所描述的常规实验步骤的操作或条件即可进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规试剂产品。
实施例1
本发明提供的一种电缆用的绝缘材料，所述材料由质量百分比计的以下组份制成：
基料95％、填料5％。
在本实施例中，所述填料为低密度聚乙烯或质量分数≥80％的低密度聚乙烯和超低密度聚乙烯的混合物，其熔体流动速率为0.15g/min,密度为910g/m3。
在本实施例中，所述填料为分子量分布5.2，灰分含量≤100ppm的超净低密度聚乙烯或聚乙烯混合物。
在本实施例中，所述基料为三元乙丙橡胶，其比重为0.870g/cm3，门尼粘度20MU，乙烯成份70.5wt％，丙烯含量29.0wt％，灰含量<0.1wt％。
本发明提供了一种权利要求1所述的一种电缆用的绝缘材料的制备方法，如图1所示，所述方法包括：
1)将基料与填料于150℃下以60r/min转速的混炼机混炼；
2)将步骤1)所得混炼产物冷却至室温得到电缆用的绝缘材料。
实施例2
本发明提供的一种电缆用的绝缘材料，所述材料由质量百分比计的以下组份制成：
基料90％、填料10％。
在本发明的实施例中，所述填料为低密度聚乙烯或质量分数≥80％的低密度聚乙烯和超低密度聚乙烯的混合物，其熔体流动速率为0.20g/min,密度为912g/m3。
在本发明的实施例中，所述填料为分子量分布5.8，灰分含量≤100ppm的超净低密度聚乙烯或聚乙烯混合物。
在本发明的实施例中，所述基料为三元乙丙橡胶，其比重为0.870g/cm3，门尼粘度20MU，乙烯成份70.5wt％，丙烯含量29.0wt％，灰含量<0.1wt％。
本发明提供的一种权利要求1所述的一种电缆用的绝缘材料的制备方法，如图1所示，所述方法包括：
1)将基料与填料于150℃下以60r/min转速的混炼机混炼；
2)将步骤1)所得混炼产物冷却至室温得到电缆用的绝缘材料。
实施例3
本发明提供的一种电缆用的绝缘材料，所述材料由质量百分比计的以下组份制成：
基料80％、填料20％。
在本发明的实施例中，所述填料为低密度聚乙烯或质量分数≥80％的低密度聚乙烯和超低密度聚乙烯的混合物，其熔体流动速率为0.25g/min,密度为915g/m3。
在本发明的实施例中，所述填料为分子量分布6.3，灰分含量≤100ppm的超净低密度聚乙烯或聚乙烯混合物。
在本发明的实施例中，所述基料为三元乙丙橡胶，其比重为0.870g/cm3，门尼粘度20MU，乙烯成份70.5wt％，丙烯含量29.0wt％，灰含量<0.1wt％。
本发明提供的一种权利要求1所述的一种电缆用的绝缘材料的制备方法，如图1所示，所述方法包括：
1)将基料与填料于150℃下以60r/min转速的混炼机混炼；
2)将步骤1)所得混炼产物冷却至室温得到电缆用的绝缘材料。
对上述3个实施例获得的电缆用的绝缘材料，进行如下测试：
步骤1:将实施例中制得绝缘材料通过平板硫化机制样，首先将所述绝缘材料在130℃下融化2分钟，再将温度升高至160℃并保温10分钟，然后在5吨的压力情况下，逐渐将温度降至120℃左右，使所述绝缘材料逐渐固化，并防止气泡在此过程中产生并聚集在样品内，然后将样品压力解除并进一步冷却至室温。
步骤2:然后将步骤1所得各实施例的样品与对比样品进行对比测试，如表1所示。
其中，所述测试方法按照电导率采用自主研发的三电极系统、交流击穿强度按GB/T 1408.2-2006的规定、拉伸强度和和延伸率按GB/T 528-2009测试，且拉伸速度500mm/min。
表1.各实施例和对比样品配比及测试结果
(质量％)
对比样品
实施例1
实施例2
实施例3
三元乙丙橡胶
100
95
90
80
低密度聚乙烯
0
5
10
20
30℃，电导率(S/m)
2.60E-14
4.90E-14
6.60E-14
6.40E-14
50℃，电导率(S/m)
4.90E-14
5.30E-14
6.90E-14
7.70E-14
30℃，交流击穿(kV/mm)
42
42
41
38
50℃，交流击穿(kV/mm)
34
35
35
32
30℃，拉伸强度(MPa)
11.1
12
16
30
50℃，拉伸强度(MPa)
10.5
11.1
15.1
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表1所列数据表明，本发明的实施例与对比样品，在30℃和50℃下两客体的电导率差距在一个数量级以内，电导率差距不大；本发明的实施例与和对比样品的交流击穿场强差距在10％以内，交流击穿场强差距不大；本发明实施例中拉伸强度均大于对比样品，拉伸强度提高最大的是实施例3，是对比样品的3倍，如图2所示拉伸强度：0％为对比样品；20％为本发明实施例3，表明采用本发明绝缘材料，有效提高了三元乙丙橡胶的拉伸强度。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
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