10kV电力电缆户外终端用热缩材料的研制.pdf

l O k V 电力 电缆户外 终端 用热缩 材料 的研制 西北核技术研究所朱光明 施永勤 章华 黎 军 杨绍泉7 z A摘 要⋯⋯ ⋯ ⋯⋯⋯⋯ 及 材料 配比、 辐照荆量等对其凝胶含量及机械性能的影 主题 词 热收 缩型终端 头 共混 材料研 制 刖 瞢 中低 压 电力 电缆 的终 端 ， 现 在 越来 越 多 采用 热 收 缩 材 料来 制作 ， 它不 仅 安 装方 便 快 捷． 而且性能可靠和质轻价廉。 热收缩材料现 已从 6 0年代时的单一聚合物 ( 如聚乙烯 ) 发 展 到 目前 的多元 复合物 ． 并 且使之具 有 绝缘 、 阻燃 、 耐老化 等优 异 的综 合性 能 ， 可满 足 日益 复 杂 的工程 技术对 材料 的要求 。 本 文 总结 了我 们 所进行 的电 力电缆 户 外 终 端 用 E VA／ P DMVS共 混热 收缩 材 料 的 研 制工 作 。 试 验 1 ．样 品 制备 将 E VA ( 乙 烯一 醋 酸 乙 烯 共 聚 物 ) 和 P DMVS ( 甲基 乙烯 基硅 橡胶 ) 用 S K— I 6 0 B型 双 辊 混 炼 机加 热 混炼 至 形 成包 辊 ； 再 逐 步 加 人 其 它 填 料 和助 剂 ． 提 炼 2 0 rai n下片 i 然后 在 平板 硫 化 机 上 压制 成 试 片 ， 用 C o 一 6 0源 辐 照 ； 辐照 后测试 其性 能 。 2 ， 性能测 试 机 械 性 能 的测 试 ， 按 GB 1 0 3 9 — 7 9及 GB 1 0 4 0 ～7 9 进 行 ， 凝胶古 量 的测试 ， 是将 样 品 剪 碎后 包于 铜网 中， 用 甲苯一 二 甲苯 混合 溶 剂 抽 提 至恒 重 ， 凝 胶 含 量 ( ) 一 ( 凝 胶 重 量／ 原始 样 品重 量 ) 1 0 0 。耐漏 电起痕 性 能试 验 参 照 J B 6 7 7 3， 用 0 ． 1 too l的 NH Cl作 污 液 ， 在 自制 的 电源系 统上 对样 品施 加 4 ． 6 k V 电压 ， 记 录 产生 过流或 泄痕 的时 间 。 啊 。 七 ，惑 獬， 弗 结果 与讨论 户外型热 收缩 材料 主要用在露 天场合 ， 因 此 除要求具 有一 般 的强度 、 绝缘 性能 外， 还 要 求 具 有 耐 环 境 老 化 和 抗 漏 电 起 痕 的 性 能 。 E VA 具有 优异 的耐 环境性 能 ， 可以用 辐照 交 联 ， 所 以我们 考虑 用 E VA 作 基材。另外． P DMVS具 有耐 老化 、 耐 热 、 耐捕 电起 痕性 能 等优点 ， 和 E VA共 混可望 使两 种材料 的性能 互补 ， 制 成性能 比单 一材料优越的共混 材料 1 ． E V A／ P D MVS共 混 的配 比对凝 胶含 量及 机械 性能 的影响 共混 物的 凝胶含 量可 以表征 共混物 的交 联 程 度。 交联度 对材 料机 械及电 气等性 能影 响 很大 ， 我 们测 定 了 E VA／ P DMVS不 同配 比 时的凝 胶 含 量 及 机械 性能 ， 其 结 果列 于 表 1中。 表 1 EV A／ P D MV S不同配 比对凝胶含量及 机械性能的影响 不啊 P DMVS质量份下的数值 项 目 1 6 7 f 2 8 6 3 7 5 凝 腔 古 量 【 j 3 2 5 2 9 ． 2 2 l _ ? 抗 张强 度 【 MP a ) 1 4 6 1 1 0 - 3 ．t 4 9 9 断裂伸长率 【 ) 5 1 3 0 i 3 0 7 1 8 6 往 ： 材 料 的 辐 剂 为 3 O k Gy 由表 1可 知 ， 随 着共 混 物 中 P D MVS含 量 的增 加 ， 凝 胶 含 量 则 减 少 ， 这 与 E VA 比 P DMVS容 易进 行 交联 的观 点 相符 。我们 也 认 为 ， 共 混物 中 的凝 胶含 量 主要 来 自于 易于 交联 的 E VA， 并不认 为 P D MVS有 所谓 的强 化 交 联 效应 。另 外从 表 1中还 可看 出， 随着 35 维普资讯 准标网 w w w .z h u n b i a o .c o m 免费下载 P DMVS含 量 的增 加 ， 共 混 物 的抗 张强 度 及 断裂 伸 长 率均 下 降 ， 这 与 相 应 的共 混物 凝 胶 含量下 降 ( 即交联 度 降低 ) 有 关 。 因此 ， 共 混体 系 中的 P DMVS含量 不 应 太 高 ， 以 保证 材 料 有足够 的强 度及 交联 度 。 2 ．辐照帮量对共混物的凝胶台量及机 械性能的影响 在聚合物的配 比确定之后 ， 选择台适的 辐 照剂 量对 确保材 料 的热 收缩 性 能及其 它性 能有 重 要 的 关 系 。E VA／ P DMVS质 量 份 配 比为 1 0 0； 2 0的共 混 物 ， 经 不 同 辐 照剂 量 辐 照后 ， 我 们 测得 的凝 胶 含 量及 机 械性 能见 图 1和 图 2所 示 。 6 0 50 — 0 鬟 3 o 魄 垡 2 0 1 0 0 一 舡 量 售 辅朋剂量( k G y ) 圈 】 E VA／ P D MVS共混物的凝胶 合蹙与 辐 照 剂 量 的关 系 O 1 0 2 0 3 0 4 0 5 O 6 0 O 辅 I | 量 ( k G y ) 图 2 E VA／ P DMVS共混 物的机械性毹与 辐照荆量的关系 3 6 - = 世 味 由 图 1 可 看 出 ， 随 着辐 照剂 量 的增 加 + 共 混体 系 的凝 胶含 量增加 。当辐 照 剂量从 1 5 k Gy增 加 到 3 0 k Gy时． 凝胶 含 量从 1 5 ． 2 增 加到 3 2 ． 5 ； 当辐 照剂 量 继 续 增 加 到 j O k Gy后 ． 共 混 物 中凝 胶 含 量 的增 加 则 呈平 缓 趋 势 。 由图 2可 看 出 ， 道 辐照剂 量 的增 加 ， 材 料 的抗 张强 度也增 加 。共 混物 未经 辐 照时 的 抗 张强 度 为 8 ． 2 MP a， 经 8 0 k Gy照 射后 提 高 至 1 4 , ． 8 MP a ， 这 主要 是随 着剂量 升 高共 混物 形 成 的网状 交联 密度越 大所 致 。辐 照剂量 对 共 混材 料 的 断裂 伸 长率 的影 响也 很 明 显 ． 起 初 断裂 伸长 率 随剂 量 的升高 而 增 加 ； 当剂 量 超 过 1 0 k Gy时 ， 断裂 伸长 率开 始 下 降 ， 这 是 由于此 时共 混体 系 的交 联程 度 增 加 、 导 致 材 料变 硬所 致 。 因此， 综观剂量对凝胶含量和机械性能 的影 响 + 辐 照剂量 以不 超过 1 0 k Gy为宜 。 3 ．A I ( Oi l ) 对 材 料的 机械 性 能及 漏 电 起痕 性能 的影 响 AI ( OH) 。 具 有 阻 燃 、 消 烟 、 耐 电 弧 等 性 能 + 我们 希望通 过舔 加 AI ( OH) 来提 高材料 的抗 漏 电起痕 性能 。因此 ， 将 P DMVS ／ E VA 质 量份为 2 0；1 0 0的共 混物 添加 不 同质量 份 的 A1 ( OH) 后 ， 测得 的机 械性 能及 漏 电起 痕 性 能 见表 2。 表 2 A I ( 0H) 对共混材料机 械性能殛 耐漏 电起痕性能的影响 徭加不同质量甜 AI ( OH) 后的数伯 项 耳 5 0矗 }1 o o甜 1 5 0甜 2 0 o衙 抗 张 强 V -Z( M P a ) 7 9 7 6 8 ． 1 7 2 断 裂 伸 长率 t ) 3 1 2 2 1 - 1 5 4 l 6 酊 6 k V 毒 瘪时间 t h ， 0 3 i ． 5 4 ． 5 >6 注 ： ( 1)辋 用 剂 盈 l k ( 一 【 2 )耐漏电起痕试驻用 0 1 mo l 的 NH C I 作污植 由表 2可 以看 出， 随着 AI ( OH) 含 量 的 增加， 耐漏电起痕性能提高， 但对伸长率却影 响 极大 ， 在含 量 超 过 1 0 0份 时材 料 已变 得 极 脆 。因此 ， 在选 择填 料 时应加 以综 合 考虑 ， 以 不 影 响材 料 的主要性 能 为宜 。 维普资讯 准标网 w w w .z h u n b i a o .c o m 免费下载 4 ．EV A／ P D MV S的加工工艺特性 在 上述 研 究 的基 础 上 ， 我 们还 进 行 了成 型工艺 条件 试 验 。 ( 1 )共混 在 ≠ l 6 0 mm 双 辊 机 上 于 6 O ～ 1 5 0 。 C形 成包辊 ， 混 炼 1 0 rai n后再 薄通 数次 ， 下 片 。 此 时 ， 共 混 材料 的混 合性 能 良好 ， 放置 后无 分层 现象 。 ( 2 )挤 出 在 ≠ 4 5 r l l n l 的 挤 出机 上挤 制不 同规 格 的 管 材数 百米 ， 挤 出速 度适 中 ， 管 材表 面光 滑 。 ( 3 )拉伸( 扩张) 和热 收缩性能 用 薄 片及 管材进 行 了材料 的扩 张性 能试 验 ， 测 得 的扩 张 比( 扩 张后 长度 或 内径与 扩张 前长度或 内径之 比) 均大于 2 0 0 ； 然后用烘 箱 或 液 化 气 火焰 作热 收缩 试 验 ， 它 基 本 上 可 恢 复 原 位 ， 其 收 缩 温 度 为 1 1 0 ～ 1 3 0 。 C， 可 以 满 足制 作热缩 材料 的工 艺 和使 用要 求 。 结 论 E VA／ P DMVS体 系 易于辐 照 交联 ， 且 成 型 工 艺 良 好 ； 共 混 材 料 的强 度 较 高 ， 成 品 柔 软 用 E VA 6 0～ 1 0 0 份 、 P DMVS 1 0 ～ 6 0 份 、 A 1 ( OH) 。 4 0 ～ 1 0 0份 、 其 它助 剂 l O份 等 制成 的管材 ， 其 基本性 能 为： 抗张强度> l O MP a ， 断裂伸长率>4 0 0 ， 体积 电阻系数> 21 0 ”0 c m ， 1 2 0 ℃ 7天 热老 化后 的抗 强 强 度保 留率 > 9 O ， 热 收缩 温 度> 1 2 0 。 C， 可 满 足 l O k V 电 力 电 缆 户 外 型 热 收缩 材料 的 要求 。 引进生产 线用热 电偶 国产化 为国内各引进生产线维修和使用方便， 特 提供两 种挤 出机和十字 头专用控温热 电偶 ， 型 号 为 GwN一 1 ( 铠 装型 ) 和 GwN一 2( 柔 软 型) 。 其结构尺寸符合国际通用技术要求 ， 性能精度 符合 国际电工委 员会标准 I E C 5 8 4 — 2的要 求 ， 适于在 芬兰、 英 国、 E l 本、 德国及其他欧洲 国家 引进 生产线上 使用 ， 具体参 数如下 ： ( 一)GWN — l ( 铠 装型 ) 热 电偶 1 ．分度 号 ：J型 ； 2 ．使用 温度 ： 一4 0 ～ 6 0 0 。 C{ 3 ．允差 值 ： 士1 ． 5 o C( 4 O ～ 2 0 0 ℃ ) ， 2 ． C( > 2 0 0 ～ 6 0 0 。 C) ； 4 ．铠管 直 径 j 3 mm： 5 ．铠 管 长度 ： 4 5 0 r l l n l ， 6 5 0 mm( 依 订 货 要求 ) ； 6 ．引 出线 长度 4 0 0 mm。 ( -- )G WN一 2 ( 柔软型 ) 热 电偶 1 ．分 度 号 ：J型 ； 2 ．使 用温 度 ： 一4 0 ~6 0 0 。 C； 3 ．允 差值 ： 1 ． 5 o C( 一4 0 ～ 2 0 0 ~ C) ， 2 ． 5 o C( > 2 0 0 ～ 6 0 0 ℃ ) ； 4 ．偶 丝直径 ： 3 mm； 5 ．有 技长度 ： !m， 2 ． 5 m( 依 订货 要求 ) ； 6 ．探 头嘴 径 ： 6 R i m{ 7 ．插 口尺 寸 ： 内径 { 1 2 ． 3 r l l r f l ， 外径 ： 1 4 ． 4 h i m 请通 过传 真 、 电话 与下述 地址 联 系订货 ： 上 海市军 工路 1 0 0 0号 邮编 ： 2 0 0 0 9 3 上 海 电缆 研究 所 张峰 先 生 电话 ： 0 2 1 — 6 3 3 4 0 9 1 8 传真 ； 0 2 1 — 6 5 3 4 0 9 1 6 - 37 维普资讯 准标网 w w w .z h u n b i a o .c o m 免费下载