煤矿用中压电力电缆用乙丙橡胶绝缘材料研究.docx

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1、煤矿用中压电力电缆用乙丙橡胶绝缘材料研究字数：2909来源：中小企业管理与科技·下旬刊    2011年9期  字体：大中小  打印当页正文　　摘要：煤矿用电缆、盾构电缆等中压电力电缆的绝缘越来越多采用乙丙橡胶绝缘材料，从基体材料选择、配合剂的选择、加工工艺等方面进行了探讨，研制的乙丙绝缘材料及其制品具有优良的机械电气性能和加工性能。　　关键词：中压电力电缆乙丙橡胶配合剂硫化　　0引言　　交联聚乙烯（XLPE）绝缘材料在中压电缆的应用已经相当广泛，但是，低温柔软性、耐水树、耐电树及耐电晕性能等方面仍在不足。与XLPE、PE

2、及油纸绝缘相比，乙丙橡胶绝缘具有很高的运行可靠性及其它优点，如高的耐湿性能，浸水后电气和机械性能几乎不下降，耐水树形成能力高，耐电晕及耐热性好，结构稳定性好。随着橡胶生产、加工混炼和硫化工艺等方面的技术发展，使乙丙橡胶用于中压电缆的可靠不断提高其在电缆生产中的用量也不断增加。　　近几年，随着中国经济的高速发展，能源供应紧张的矛盾越来越突出，为满足这一需求，各大煤矿采用大功率的采煤设备提高产能，而与之配套传输电力的电缆的要求不断提高，电压等级提高，导体截面变大，电缆质量要求提高。根据煤矿的设计要求，设计的电缆型号规格为MYP

3、TJ8.7/10kV3*150+3*50/3+3*2.5供煤矿移动变电站使用。并且，国内盾构电缆、船用电缆等采用乙丙绝缘电缆越来越多。　　在国内电缆制造企业中，用于做电缆绝缘的三元乙丙胶的牌号很多，配合剂种类繁多，为进一步提高煤矿用中压电缆产品质量，我们结合公司的经验和工艺特点，重点研究了适合于中压电缆使用乙丙橡胶绝缘材料。本文主要介绍了橡胶选择、配合剂的选择及工艺技术，研制材料符合MT818-2009标准的性能要求。　　1乙丙绝缘料的配方研究　　1.1基材的选用　　乙丙材料中常用的有二元乙丙和三元乙丙，不同类型的乙丙橡胶

4、的本质差别在于分子量、结晶度、二烯含量和粘度，并将影响橡胶工艺性能、挤出性能、冷热强度和物理特性。根据特定的应用，可简单的分为无定形和半结晶两种，并可按粘度和二烯含量进一步区分。一般来说，较高的粘度胶料具有较高的模量和拉伸强度。半结晶胶料具有高硬度、高模量和高拉伸强度，并具有优异的电气性能和物理性能。　　由于XLPE具有更高的介电性能，因此中高压电力电缆用绝缘材料适宜选用较高乙烯含量的三元乙丙橡胶（EPDM），并综合加工性能和电气物理性能的要求，我们选择乙烯含量较高（70%左右）、低门尼粘度、半结晶的橡胶NordelIP3

5、722P作为主要基体材料，主要技术指标如下：ML1+4125C20，乙烯含量70.5%，二烯含量0.5%，中等分子量分布。　　1.2硫化体系　　乙丙橡胶的二烯含量对于采用硫磺硫化体系的混炼胶的硫化速度和交联度有很大的影响。增加二烯含量会增加硫化点，从而导致更快的硫化速度和更高的交联度，但采用过氧化物硫化体系时二烯含量对硫化速度及交联度影响很小。乙丙橡胶通常采用过氧化物或硫磺和促进剂进行硫化，一般来说，硫磺硫化体系仅用于低压绝缘和护套材料配方，而过氧化物硫化体系适用于广泛低压、中压的绝缘配方。　　不论有无共硫化剂，采用过氧化

6、物硫化的乙丙橡胶具有快速硫化，加工安全性好，很好的耐热性和干湿环境下优异的电气稳定性等特点。二酰基、二烷基和过氧化酯类型有机过氧人物适用于乙丙橡胶硫化。　　共硫化剂是由多个不饱和官能团的有机物，与过氧化物进行共交联，常用于增加硫化速度和交联度。由于是低分子量物质，可以降低胶粘粘度而改善加工性能。常用的共硫化剂有HVA-2、TAC及TA1C。　　1.3填料选用　　过氧化物硫化体系中必须使用中性或碱性的填料。二氧化硅和未经处理陶土一般呈酸性，应该避免使用。煅烧陶土和表面处理煅烧陶土由于经煅烧后粒子呈碱性，并降低陶土的亲水性，从

7、而使胶料具有良好的电气绝缘性能。但对于中高压电缆用乙丙绝缘材料，填料不宜多加，一般添加50～70phr(每百重量份橡胶中的份数)。我闪一般选择了Polarite503S，Translink-37等表面处理煅烧陶土。　　1.4加工助剂　　由于与乙丙橡胶争夺自由基，所有的加工油均会降低过氧化物的硫化效率，其中石蜡油影响最小。同样，添加石蜡和微晶石蜡不但可以改善橡胶的加工性能，还可同时作为物理防老剂，以提高橡胶的耐热、耐臭氧和耐电晕性。石蜡基油主要选择Sunpar2280或Tudalen16。　　硅烷偶联剂的使用可以改善无机填料

8、与橡胶结合性，增加填料的分散，从而改善橡胶在水中（尤其是90℃水中）的电气稳定性以及橡胶的工艺性能和物理机械性能。　　1.5防老剂　　苯酚类防老剂对乙丙硫化的不利影响最大，容易使自由基钝化，从而降低硫化效率；喹啉类影响最小；胺类影响介于两者之间。　　1.6金属氧化物　　氧化锌在乙丙橡胶中作为硫化促进剂使