[发明专利]一种早期电树枝缺陷自修复的电缆绝缘材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于电气设备技术领域，涉及一种早期电树枝缺陷自修复的电缆绝缘材料的制备方法。

背景技术

聚乙烯电缆在输电工程中应用日益广泛，在使用过程中多种因素的协同作用下，其内部不可避免的会产生以电树枝等缺陷，这些微缺陷进一步发展将导致材料绝缘老化和破坏，引起电缆绝缘失效和设备故障，使得供电可靠性降低。因此,如果能够使高分子材料具有自修复的功能，即可在电树枝发展的初期解决上述问题，显著延长电缆绝缘材料的使用寿命，提高产品的可靠性和安全性。

在以往应用中，电缆绝缘中由水树枝引发的电树枝，可以水树枝状态时对其进行一定程度的修复，主要采用干燥N₂、憎水性化合物和硅氧烷三种材料作为修复介质对绝缘强度下降的电缆进行人为修复以延长电缆的使用寿命。这些传统方法需要大量的人工干预、资源消耗大、效果不佳，且无法修复电树枝引发的绝缘缺陷。而在电缆绝缘中添加其他材料抑制电树枝发展的技术也因无法根本上修复电树枝缺陷并未得到广泛应用。

目前，微胶囊自修复技术正在不断地完善，并在机械、建筑等领域得到一定程度的应用。并且大量采用地下电力电缆线路取代架空输电线路的输配电方式已经成为国内外城市输配电网今后发展的趋势。我们研制的这种能够降低修复成本，延长电缆绝缘材料使用寿命的自修复电缆绝缘材料，可以在电树枝发展的初期对其缺陷进行及时修复，从而节约经济成本，因此其制备方法具有十分重要的意义和应用价值。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种早期电树枝缺陷自修复的电缆绝缘材料的制备方法。利用微胶囊工艺，制备含有液态修复剂的微胶囊，该修复剂在电树枝缺陷导致胶囊破裂后能够进入电树枝通道并在基体中的催化剂的作用下发生聚合反应，修复电树枝通道，从而实现自修复的目的。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种早期电树枝缺陷自修复的电缆绝缘材料的制备方法，将1wt％～3wt％含液态修复剂的微胶囊与低密度聚乙烯基料共混，再加入0.02wt％～0.05wt％的Grubbs催化剂，通过挤出机挤出并冷却，干燥后得到自修复电缆绝缘材料；所述含液态修复剂的微胶囊为脲醛树脂包覆双环戊二烯纳米微胶囊。

进一步，所述含液态修复剂的微胶囊的制备步骤为：

步骤1)：将尿素和质量分数为36.5％～37.5％的甲醛溶液按照质量比为1:1.5～1:2.5混合，械搅拌至尿素完全溶解，用三乙醇胺调节pH到8～9，于65～75℃下反应1～1.5h，之后再加入重量为7～8份的水，形成稳定透明的脲醛预聚体。

步骤2)：将重量为0.2～0.4份的乳化剂与重量为2～3份的熔融双环戊二烯混合，在45～55℃条件下，机械搅拌20～30min使其充分乳化，并滴加重量为7～8份的水，乳化过程中滴加适量消泡剂正辛醇使泡沫消除，得到芯材乳液。

步骤3)：在300～500r/min转速的机械搅拌下，将步骤1)得到的溶液滴加至步骤2)得到的溶液中，并用酸调节pH至3.3～3.6，待微胶囊成型后，在60～65℃条件下固化2～3小时。之后再将产物进行抽滤、洗涤，在25～30℃干燥箱中干燥8～12小时，得到固体粉末状微胶囊。

进一步，将步骤3)得到的微胶囊按1wt％～3wt％与低密度聚乙烯基料混合均匀后倒入双螺杆挤出机中进行机械共混，在循环模式下充分混合20～25min，再加入0.02wt％～0.05wt％的Grubbs催化剂，通过双螺杆挤出机挤出并经纯净水冷却，干燥后得到自修复电缆绝缘材料。

进一步，步骤2)所述乳化剂为十二烷基苯磺酸钠、乳化剂OP-10、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠或聚乙烯醇中的一种。

进一步，步骤3)所述酸为盐酸或柠檬酸。

进一步，所述步骤1)为：将尿素和质量分数为37％的甲醛溶液按照质量比为1:2混合，械搅拌至尿素完全溶解，用三乙醇胺调节pH到8～9，于65～75℃下反应1～1.5h，之后再加入重量为7～8份的水，形成稳定透明的脲醛预聚体。

本发明的有益效果在于：本发明提出的一种早期电树枝缺陷自修复的电缆绝缘材料以低密度聚乙烯与含液态修复剂的微胶囊为基础，通过修复剂与埋藏在基体内的催化剂之间的化学反应修复早期电树枝缺陷，保证电缆材料的绝缘强度无明显下降，其效果为：

1)本发明的适用于电缆绝缘材料的电树枝发展初期的修复，从微胶囊中流出的修复剂在树枝通道中断裂面上的催化剂接触后发生聚合反应，大大增加了修复材料的修复能力，有助于获得较高的修复效率。