本发明涉及一种±160kv直流海底电缆用乙丙橡胶绝缘料及其制备方法。
背景技术：
由于清洁风能能源的发展，超高压直流海底电缆不断得到应用。超高压直流电缆用绝缘料要求具有极好的电气绝缘性能。目前绝缘料基本都以交联聚乙烯为基体材料，但是交联聚乙烯柔软性较差，相对于橡胶也更容易产生空间电荷，此外它的耐水性能也不及乙丙橡胶。由于乙丙橡胶基本来源于国外进口，并且相对交联聚乙烯价格较高，对配方、工艺装备和环境条件的要求很高，所以国内研发该产品的人员较少，也未见相关标准和文献。本产品要求良好的环境洁净程度和特种的工艺设备，有投入大、市场风险高等缺点。
技术实现要素：
本发明是为了填补±160kv直流海底电缆用乙丙橡胶绝缘料研究的空白，并克服其现有产品存在的缺点，发明了一种高的体积电阻率、高洁净度、耐热性能优良、防水性能突出、可以抑制空间电荷形成等特点的±160kv直流海底电缆用乙丙橡胶绝缘料。
本发明涉及一种±160kv直流海底电缆用乙丙橡胶绝缘料及其制备方法，其特征在于包括以下组分（重量）：
高乙烯高电性能乙丙橡胶（epdm）60-80份；
聚烯烃弹性体10-30份；
特殊改性的煅烧陶土60-80份；
偶联剂1-2份；
润滑剂2-4份；
活性剂5-10份；
憎水剂3-7份；
防老剂1-3份；
硫化剂3-5份。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
所用的乙丙橡胶乙烯含量大于70%，第三单体含量大于3%。
所用的聚烯烃弹性体为乙烯-辛烯或乙烯-丁烯的一种或几种。
所用的陶土需经过煅烧及特殊表面改性处理，粒径应小于1.2μm。
所用的润滑剂为低熔点石蜡或低分子聚乙烯蜡的一种或两种。
所用的偶联剂为乙烯基三(b-甲氧基乙氧基)硅烷。
所用的活性剂为硬脂酸、硬脂酸锌、硬脂酸钙中的一种或几种。
所用的的活性剂为纳米活性氧化锌，粒径为1~100nm。
所用的憎水剂为预分散的四氧化三铅、氧化铅中的一种或两种。
所用的防老剂为4,4'-双(α,α-二甲基苄基)二苯胺或2,2,4-三甲基-1,2-二氢喹啉聚合物中的一种。
所用的硫化剂为过氧化二异丙苯（dcp）、二叔丁基过氧化己烷（bibp）、三聚氰酸三烯丙酯（tac）、三烯丙基异氰尿酸酯（taic）中的一种或几种。
生产环境要求整个配料、混炼加工车间的工厂环境为正压循环（一般为1.15mpa的大气压），并配备良好的排尘系统，涉及产品制造过程的各类器具、工装设备、各种材料的存器等必须保证清洁和干净；将所述高乙烯乙丙橡胶、聚烯烃弹性体、超细改性煅烧陶土、增塑剂、偶联剂、活性剂、热稳定、防水稳定剂、防老剂及硫化剂，使用自动称配系统自动称量，实现密闭加料、自动高精度称量、中央除尘；混炼过程要求采用多段炼工艺，使用k4型密炼机进行混炼。第一段炼机转速为40-50r/min，达到150c以上卸料温度；密炼机卸料供给滤胶机的操作，采用锥型螺杆推压连续喂料方式，滤胶网为4层以上重叠设置，以粗/中细/细/粗的组合方式，其中最细层应至少120目的钢丝网。第二段加硫混炼，转速为30r/min,控制95c以下的卸料温度；胶料造料：加硫后的成品胶必须经过二次滤胶，多层的滤胶滤网组合中最小滤网的细度至少满足一层小于80目的滤网要求。控制挤出料筒温度范围70~90℃；为避免半成品结团等不良现象产生，切粒时采用雾化隔离装置；为避免电性能差的粒子混入，采用磁力装置分离；成品的储存采用清洁容器，避免各类污染，粒料包装在高密度聚乙烯薄膜袋存放并密封，储存环境条件为10~35℃。
本发明的±160kv直流海底电缆用乙丙橡胶绝缘料由乙丙橡胶作为主要基体材料。乙丙橡胶选取高乙烯含量（大于70%）。高乙烯含量可以提高材料的绝缘性能，选择较低的门尼粘度可以保证材料具有良好的加工性能，合理的第三单体含量可以提高材料的硫化速率及生产工艺安全性。
特殊改性煅烧陶土作为填充补强体系。所用的特殊改性煅烧陶土，经过煅烧及表面改性处理，粒径小于1.2μm，经过煅烧处理后，陶土由酸性变成碱性，有利于提高硫化效率，通过对陶土进行表面改性可以提高陶土与乙丙橡胶界面的结合力，不仅可以提高机械性能，也可以提高电性能，超微细的粒径赋予材料良好的机械性能。
低熔点石蜡或低分子聚乙烯蜡作为润滑体系，它可以改善绝缘料的加工性能，增加其流动性。
纳米活性氧化锌作为活性剂，其粒径为1~100nm，通过活性剂的加入，可以显著的提高绝缘材料的硫化速度、介电性能和耐热老化性能，此外对抑制空间电荷形成也有良好的作用。
憎水剂为预分散的四氧化三铅或氧化铅，通过它的加入，保证绝缘材料在长期浸水的环境下，体积电阻率、电容下降幅度很小。
本产品与导体屏蔽层和绝缘屏蔽层，构成±160kv及以下的直流海底电缆的绝缘系统，可以保证电缆具有良好的直流电气绝缘性能。
具体实施例：
将表1中两组配方，按重量份数配好。将所述高乙烯乙丙橡胶、聚烯烃弹性体、特殊改性煅烧陶土、润湿剂、偶联剂、活性剂、憎水剂、防老剂投放到密炼机中进行混炼：第一段炼机转速为40-50r/min，达到150c以上卸料温度进行混炼胶料，卸料后采用锥型螺杆推压连续喂料方式，4层以上重叠设置，其中最细层120目的钢丝网进行滤胶；第二段加硫混炼为转速为30r/min,控制95c以下的卸料温度进行加硫操作；加硫后胶料进行至少满足一层小于80目的多层滤网滤胶、控制挤出料筒温度范围70~90℃、切粒时同时雾化隔离、磁力筛选的造粒过程。成品储存在衬有高密度聚乙烯薄膜袋的密封容器。
实施例配方主要性能测试见表2。
表1、实施例配方表
表2、实施例配方性能测试表