一种聚丙烯绝缘低压电力电缆制备方法与流程

本发明属于低压电力电缆，特别涉及一种聚丙烯绝缘低压电力电缆制备方法。

背景技术：

1、当前0.6/1kv低压电力电缆多采用圆形绞合导体，并在绞合导体表面挤出成型绝缘层形成第一道保护，绝缘层厚度对产品的电气强度、机械防护性、耐环境侵蚀性等具有重要意义，但同时也限制了导体的散热效率，并且挤出后绝缘层包覆在导体表面发生冷却时，由于内外温差会较大，外层先固化定型后，会对内层形成径向拉应力‌和‌轴向残余应力，导致内层在冷却固化过程中沿径向向内的收缩受阻，从而易在导体-绝缘界面处形成微隙或剥离趋势，影响层间结合力，增加界面接触热阻。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提供了一种聚丙烯绝缘低压电力电缆制备方法，包括：

2、（1）对绞合导体进行表面处理使绞合导体外表面的表面粗糙度ra≤0.8μm；

3、其中，绞合导体由梯形截面的铜或铝单丝绞合而成，绞合时采用分层同心绞合，相邻层之间绞向相反，这里的铜或铝单丝为坯料铜杆或坯料铝杆经连续挤压或精密轧制而得到的截面为梯形的单丝，单丝的上下底宽度比控制在1：1.5～1：2.5；

4、表面处理前，先将绞合导体传输通过辊压紧压成型设备实现径向紧压，使绞合导体中相邻单丝间的接触面由常规的点接触/线接触转变为平面接触或近平面接触，从而压实绞合间隙、稳定导体结构防止散丝、提高导体填充系数、缩小导体外径、改善导体表面质量、均匀后续绝缘层厚度、降低交流损耗、改善散热性能，最终实现减小电缆尺寸、降低材料消耗、提升电缆电气性能与机械可靠性；

5、表面处理操作为通过钢丝刷辊或抛光轮进行处理；

6、（2）于经过步骤（1）处理后的绞合导体表面挤出形成1.6～2mm厚的绝缘层包覆，绝缘层按重量份数计算包括等规聚丙烯55～75份、丙烯-乙烯共聚弹性体15～30份、马来酸酐接枝聚丙烯3～5份、抗氧剂0.8～1.5份、导热绝缘填料2～12份；

7、通过双台单螺杆挤出机共挤形成绝缘层，双台单螺杆挤出机中，通过第一挤出机挤出绝缘层内层熔体，绝缘层内层熔体按重量份数计算包括等规聚丙烯55～75份、丙烯-乙烯共聚弹性体15～30份、马来酸酐接枝聚丙烯3～5份、抗氧剂0.8～1.5份、导热绝缘填料2～4份，第一挤出机的机筒温度为165～190℃，挤出线速度为15～25m/min；

8、通过第二挤出机挤出绝缘层外层熔体，绝缘层外层熔体按重量份数计算包括等规聚丙烯55～75份、丙烯-乙烯共聚弹性体15～30份、马来酸酐接枝聚丙烯3～5份、抗氧剂0.8～1.5份、导热绝缘填料4～12份，第二挤出机的机筒温度为165～185℃，挤出线速度为15～25m/min；

9、经过步骤（1）处理后的绞合导体预热至120℃后进入共挤模具，并使上述挤出后的绝缘层内层熔体和绝缘层外层熔体通过流道分配器在口模前端约15mm处按照厚度比1：1汇合形成双层共挤包，模口温度为180～190℃，挤包后再经过分段冷却：第一段冷却介质为60～65℃的温水，第二段冷却介质为25℃的常温冷水，最终于绞合导体外成型后的绝缘层沿径向由内向外进一步可分为：

10、近导体侧内层（约绝缘层径向厚度的35%） ：填料含量相对较少，旨在避免高含量刚性无机填料对聚丙烯本征高体积电阻率和低介电常数的劣化，确保高电场区域下绝缘的长期电气安全与柔韧性；

11、中间过渡层（约绝缘层径向厚度的30%） ：填料含量介于与下面的近护套侧外层之间，该中间过渡层的出现是基于双台挤出机共挤工艺而实现：因绝缘层内层熔体和绝缘层外层熔体具有相同的聚丙烯基体，两者相比仅导热绝缘填料含量不同，因此两层熔体在共挤模口汇合时界面分子链发生相互扩散与缠结，从而自然形成填料浓度的连续梯度过渡区，而非突变界面；

12、近护套侧外层（约绝缘层径向厚度的35%） ：填料含量相对较多，利用该区域电场强度已大幅衰减的特点，可适量增加填料分布含量以构建高效的径向导热通路。

13、导热绝缘填料为经硅烷偶联剂表面处理的六方氮化硼/气相二氧化硅复合填料，其中，六方氮化硼沿自身片面方向的热导率高达300～400 w/(m·k)，大径厚比片层在绝缘层中形成长程导热通道；同时，气相二氧化硅纳米颗粒填充于六方氮化硼片层之间的空隙形成桥接导热节点，将片层间的导热通路有效连通，从而构建形成高效导热网络；

14、另一方面，本申请将导体外表面粗糙度处理至明显低于常规导体所要求的ra为1.6~3.2um，使光滑且密实的导体外表面与绝缘层之间在高温挤塑过程中形成紧密的分子级贴合界面，使该界面接触热阻有效降低，提高了导热散热效果。并且绝缘层中的无机填料虽经过硅烷偶联剂表面处理，但依然存在一定趋势会向靠近绝缘层表面迁移，而本申请中认为：可能同样是基于导体表面光滑并与绝缘层之间的界面分子级贴合，使迁移至靠近绝缘层内表面的那小部分无机填料于该处的分布排列明显更为整齐、有序，并进一步通过这部分无机填料影响该处聚合物大分子冷却过程中的晶相变化，使其能更好抵抗住绝缘层外层优先冷却定型后对其所产生的向外径向拉应力。因此虽然导体表面的光滑程度有明显提升，表面摩擦力明显减小，但依然能有效确保绝缘层与导体表面之间的结合，从而能在十分光滑的导体表面有效增加挤包上去的绝缘层厚度，自然也有利于电气稳定性和电缆使用寿命。

1.一种聚丙烯绝缘低压电力电缆制备方法，其特征在于：所述制备方法包括，

2.如权利要求1所述的聚丙烯绝缘低压电力电缆制备方法，其特征在于：步骤（1）中所述的绞合导体由梯形截面的铜或铝单丝绞合而成，绞合时采用分层同心绞合，相邻层之间绞向相反，所述梯形截面的上下底宽度比为1：1.5～1：2.5。

3.如权利要求1所述的聚丙烯绝缘低压电力电缆制备方法，其特征在于：步骤（1）中，进行所述表面处理前，将所述绞合导体传输通过辊压紧压成型设备实现径向紧压。

4.如权利要求1所述的聚丙烯绝缘低压电力电缆制备方法，其特征在于：步骤（1）中所述的表面处理为，通过钢丝刷辊或抛光轮进行处理。

5.如权利要求1所述的聚丙烯绝缘低压电力电缆制备方法，其特征在于：步骤（2）中所述的导热绝缘填料为经硅烷偶联剂表面处理的六方氮化硼/气相二氧化硅复合填料。

6.如权利要求1所述的聚丙烯绝缘低压电力电缆制备方法，其特征在于：步骤（2）中，通过双台单螺杆挤出机共挤形成所述绝缘层，所述双台单螺杆挤出机中，通过第一挤出机挤出绝缘层内层熔体，通过第二挤出机挤出绝缘层外层熔体；

7.如权利要求6所述的聚丙烯绝缘低压电力电缆制备方法，其特征在于：步骤（2）中，所述第一挤出机的机筒温度为165～190℃，所述第二挤出机的机筒温度为165～185℃，所述第一挤出机和所述第二挤出机的挤出线速度均为15～25m/min。

8.如权利要求6所述的聚丙烯绝缘低压电力电缆制备方法，其特征在于：步骤（2）中，经过步骤（1）处理后的所述绞合导体预热后进入共挤模具，所述绝缘层内层熔体和所述绝缘层外层熔体通过流道分配器在口模前端汇合形成双层共挤包后，再经过分段冷却。