[发明专利]一种提高电缆热击穿性能的方法

说明书

本发明公开了一种提高电缆热击穿性能的方法，在电缆内增设防护层，防护层的制备方法为：(1)配置五氯化钽的正丁醇和异丙醇溶液作为前躯体液，将MgO粉末浸泡在前躯体液中，然后固液分离，固相烘干；(2)烘干后的固相煅烧，刻蚀，获得固相A；(3)配置氯化锌的水溶液，将固相A浸泡其中30s以上，烘干，重复浸泡、烘干步骤直到担载量达到所需值，再将固相A煅烧，获得固相B；(4)将固相B与氢氧化钠溶液水热加热，获得固相C；(5)将低密度聚乙烯融化，再将固相C、抗氧剂1010加入低密度聚乙烯中，混合物挤出成型包覆电缆，烘干，在进行硫化处理，形成防护层。本发明制备的防护层具有良好的绝缘性能和热击穿性能，使得包含本发明防护层的电缆性能更加优异。

技术领域

本发明属于电线电缆加工技术领域，尤其涉及一种提高电缆热击穿性能的方法。

背景技术

随着国家智能电网工程的实施，中国的工业电力得到蓬勃的发展。目前远距离、大容量、低损耗是电力输电的三大特点，也是评价一个国家电力工业水平的标尺。高压直流输电是电力开发过程中的一个关键环节，输送状态是否稳定直接决定了工作的效率。而大型高压电缆作为电流的载体，其防护层绝缘性能的优化一直是电气工程领域的研究热点。低密度聚乙烯有着良好的电学性能、化学性能和工艺性能，成为传统高压电缆防护层绝缘材料的主要选择。随着高压输电需求的日益增加，对电缆材料的绝缘能力要求也越来越高。击穿性能是判断材料绝缘性能的重要指标，以低密度聚乙烯作为聚合物基体填充无机填料，可使电缆内部电场分布均匀，减少材料的介质损耗，提高材料的击穿强度，满足现代工业高压输电的需求。

上世纪九十年代，纳米复合电介质被Lewis首次提出，由于其具有较强的聚乙烯介电性能提升特性，国内外大量的学者进行了深入的研究并取得了丰富的研究成果。比如MgO、SiO₂、Al₂O₃等非导电纳米颗粒作为主要的填充颗粒，能够较好的抑制空间电荷，在一定程度上改善了材料的介电性能。但是，以非导电纳米颗粒作为填充物制造高压电缆防护层的电性能测试及机理分析较少，国内外鲜有报道。

发明内容

本发明提供了一种提高电缆热击穿性能的方法，在电缆内增设防护层，所述防护层的制备方法为：

(1) 配置五氯化钽的正丁醇和异丙醇溶液作为前躯体液，将MgO粉末球磨粉碎，球磨后的粉末浸泡在所述前躯体液中，对前躯体液充真空直到没有气泡溢出为止，然后将前躯体液取出，固液分离，固相在100℃以下烘干；

(2) 将烘干后的固相在400～450℃环境中煅烧1～2h，煅烧后空冷至室温；配置草酸质量百分含量为3%～5%、过氧化氢质量百分含量为1%～2%的刻蚀液，将空冷后的固相浸泡在所述刻蚀液中2～3min，然后取出，去离子水洗涤，烘干，获得固相A；

(3) 配置氯化锌的水溶液，将所述固相A浸泡在氯化锌的水溶液中30s以上，然后取出固相A在100～120℃下烘干10min，烘干后再次浸入所述氯化锌的水溶液中30s以上，浸泡后再次取出在100～120℃下烘干10min，重复浸泡、烘干步骤直到烘干后称量固相A比未做任何浸泡前的质量增重0.1～0.3g/1g浸泡前的固相A，再将固相A置于400～500℃环境中煅烧1～2h，煅烧后空冷至室温，获得固相B；

(4) 将所述固相B与氢氧化钠溶液混合，混合后将混合物置于封闭容器内密封，将混合物加热至160～180℃保温30～60min，保温结束后随罐冷却至室温，将混合物取出，固液分离，固相用去离子水洗涤，烘干，获得固相C；

(5) 将低密度聚乙烯在150～160℃中融化，再将所述固相C、抗氧剂1010加入低密度聚乙烯中，搅拌混合物，然后将混合物挤出成型包覆电缆，烘干，在进行硫化处理，形成所述防护层。

进一步地，所述前躯体液中，五氯化钽、正丁醇和异丙醇的混合量比五氯化钽:正丁醇:异丙醇=10～20g:120mL:80mL。