一种抗电磁耐电晕复合材料及其制备方法与流程

1.本发明属于塑胶改性技术领域，具体为一种抗电磁耐电晕复合材料及其制备方法。


背景技术：

2.电缆通常是由几根或几组导线绞合而成的类似绳索的电缆，每组导线之间相互绝缘，并常围绕着一根中心扭成，整个外面包有高度绝缘的覆盖层，一般多架设在空中或装在地下和水底，用于电讯或电力输送，用于传输、分配电能或传送电信号。
3.220kv及以上变电站系统，一般变电站内部，电磁干扰和电晕干扰众多，电缆的抗电磁和耐电晕效果不好，对于变电站的正常运行有很大的影响，需要电缆有良好的抗电磁和耐电晕能力，故而提出抗电磁耐电晕用电力电缆来解决上述所提出的问题。


技术实现要素：

4.本发明根据现有技术中存在的问题，提供一种抗电磁耐电晕复合材料以及一种抗电磁耐电晕用电力电缆。
5.为达以上目的，具体方案如下：
6.一种抗电磁耐电晕复合材料，制备方法为：1)将气相二氧化硅、氮丙啶和改性纳米石墨烯加入到异丙醇中，搅拌，得到悬浮溶液；2)将悬浮溶液加入聚酰胺酸胶液中搅拌均匀；3)加入苯二亚甲基二异氰酸酯，混合均匀；4)加热脱水环化，涂覆干燥后得到的胶膜为以改性聚酰亚胺为主要成分的抗电磁耐电晕复合材料。
7.步骤4)中脱水环化的温度为260-280℃。
8.本发明进一步优选地，所述改性石墨烯的制备方法为：1)将石墨烯粉末加入到n,n
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二甲基甲酰胺中，超声分散，得到均一稳定的石墨烯分散液；2)向石墨烯分散液中加入氮化硼、甲基丙烯酸甲酯在温度为85-99℃下发生改性反应，把所得物倒入乙醇中，经离心分离、洗涤和真空干燥工艺得到改性纳米石墨烯。
9.石墨烯粉末和氮化硼、甲基丙烯酸甲酯的重量份比为8-10:1:20-30。
10.本发明进一步优选地，原料的重量份数分别为：聚酰胺胶液78-94重量份、苯二亚甲基二异氰酸酯30-40重量份、异丙醇15-20重量份、气相二氧化硅10-30重量份，改性纳米石墨烯5-16重量份，氮丙啶1-3重量份。
11.本发明进一步优选地，原料的重量份数分别为：聚酰胺胶液78-94重量份、苯二亚甲基二异氰酸酯30-40重量份、异丙醇15-20重量份、气相二氧化硅10-30重量份，改性纳米石墨烯8-16重量份，氮丙啶1-3重量份。
12.本发明进一步优选地，所述聚酰胺胶液和苯二亚甲基二异氰酸酯的重量份数比为 2-3：1。
13.进一步优选地，气相二氧化硅和改性纳米石墨烯的重量份数比为1-2:1-2。
14.一种抗电磁耐电晕用电力电缆，从内向外依次包括外护层、本发明所制备的抗电
磁耐电晕材料层、绝缘层、填充层、导体包层和导体线。
15.本发明与现有技术不同之处在于本发明取得了如下技术效果：
16.1、本发明制备的材料拉伸强度大，耐电晕时间长，断裂生产率均大于200％，用于电缆延长其使用寿命。
17.2、本发明的抗电磁耐电晕材料机械性能好，韧性高，电磁吸收率高。
18.3、本发明的抗电磁耐电晕用电力电缆，通过外防火层和内防火层为耐火云母带和过氯乙烯层，使电缆具有良好的防火性能，通过外护层为绝缘级护套，使电缆具有外部保护，通过抗电磁耐电晕材料层能够有效起到抗电磁的效果，可以有效的耐电晕，保护内部导体不受影响，该线缆绝缘层厚实，能够起到很好的绝缘效果，提高安全性，通过外套套接在插头上，保证连接处的绝缘性，防止误触导致的触电，安全性高，该电力电缆，抗电磁耐电晕效果好，且耐火绝缘效果好，安全性高。
附图说明：
19.图1为实施例26的结构示意图。
具体实施方式
20.下面将结合本发明中的实施例，对分发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
21.第一部分：
22.制备改性石墨烯：1)将10重量份的石墨烯粉末加入到30重量份的n,n-二甲基甲酰胺中，超声分散，得到均一稳定的石墨烯分散液；2)向石墨烯分散液中加入1重量份的氮化硼和22重量份的甲基丙烯酸甲酯，在温度为85-99℃下发生改性反应，把所得物倒入乙醇中，经离心分离、洗涤和真空干燥工艺得到改性纳米石墨烯。
23.实施例1：
24.称取如下原料：聚酰胺胶液880g、苯二亚甲基二异氰酸酯300g、异丙醇150g、气相二氧化硅100g，改性纳米石墨烯160g，氮丙啶10g。
25.制备抗电磁耐电晕复合材料，1)将气相二氧化硅、氮丙啶和改性纳米石墨烯加入到异丙醇中，搅拌，得到悬浮溶液；2)将悬浮溶液加入聚酰胺酸胶液中搅拌均匀；3)加入苯二亚甲基二异氰酸酯，混合均匀；4)加热脱水环化，脱水环化的温度为260-280℃，涂覆干燥后得到的胶膜为实施例1的抗电磁耐电晕复合材料。
26.实施例2：
27.称取如下原料：聚酰胺胶液860g、苯二亚甲基二异氰酸酯350g、异丙醇160g、气相二氧化硅200g，改性纳米石墨烯80g，氮丙啶30g。
28.制备抗电磁耐电晕复合材料，1)将气相二氧化硅、氮丙啶和改性纳米石墨烯加入到异丙醇中，搅拌，得到悬浮溶液；2)将悬浮溶液加入聚酰胺酸胶液中搅拌均匀；3)加入苯二亚甲基二异氰酸酯，混合均匀；4)加热脱水环化，脱水环化的温度为260-280℃，涂覆干燥后得到的胶膜为实施例2的抗电磁耐电晕复合材料。
29.实施例3：
30.称取如下原料：聚酰胺胶液920g、苯二亚甲基二异氰酸酯380g、异丙醇170g、气相二氧化硅180g，改性纳米石墨烯100g，氮丙啶20g。
31.制备抗电磁耐电晕复合材料，1)将气相二氧化硅、氮丙啶和改性纳米石墨烯加入到异丙醇中，搅拌，得到悬浮溶液；2)将悬浮溶液加入聚酰胺酸胶液中搅拌均匀；3)加入苯二亚甲基二异氰酸酯，混合均匀；4)加热脱水环化，脱水环化的温度为260-280℃，涂覆干燥后得到的胶膜为实施例3的抗电磁耐电晕复合材料。
32.实施例4：
33.称取如下原料：聚酰胺胶液820g、苯二亚甲基二异氰酸酯400g、异丙醇180g、气相二氧化硅150g，改性纳米石墨烯140g，氮丙啶20g。
34.制备抗电磁耐电晕复合材料，1)将气相二氧化硅、氮丙啶和改性纳米石墨烯加入到异丙醇中，搅拌，得到悬浮溶液；2)将悬浮溶液加入聚酰胺酸胶液中搅拌均匀；3)加入苯二亚甲基二异氰酸酯，混合均匀；4)加热脱水环化，脱水环化的温度为260-280℃，涂覆干燥后得到的胶膜为实施例4的抗电磁耐电晕复合材料。
35.实施例5：
36.称取如下原料：聚酰胺胶液900g、苯二亚甲基二异氰酸酯320g、异丙醇190g、气相二氧化硅120g，改性纳米石墨烯120g，氮丙啶10g。
37.制备抗电磁耐电晕复合材料，1)将气相二氧化硅、氮丙啶和改性纳米石墨烯加入到异丙醇中，搅拌，得到悬浮溶液；2)将悬浮溶液加入聚酰胺酸胶液中搅拌均匀；3)加入苯二亚甲基二异氰酸酯，混合均匀；4)加热脱水环化，脱水环化的温度为260-280℃，涂覆干燥后得到的胶膜为实施例5的抗电磁耐电晕复合材料。
38.实施例6：
39.称取如下原料：聚酰胺胶液940g、苯二亚甲基二异氰酸酯360g、异丙醇200g、气相二氧化硅300g，改性纳米石墨烯50g，氮丙啶10g。
40.制备抗电磁耐电晕复合材料，1)将气相二氧化硅、氮丙啶和改性纳米石墨烯加入到异丙醇中，搅拌，得到悬浮溶液；2)将悬浮溶液加入聚酰胺酸胶液中搅拌均匀；3)加入苯二亚甲基二异氰酸酯，混合均匀；4)加热脱水环化，脱水环化的温度为260-280℃，涂覆干燥后得到的胶膜为实施例6的抗电磁耐电晕复合材料。
41.将实施例1-6制得的抗电磁耐电晕复合材料进行性能测试，结果如下：
[0042][0043]
实施例1-6的耐电晕性能和电磁吸收率均比较高，电气强度也较大，具有较强的抗电磁和耐电晕性能，在拉伸强度、断裂伸长率等机械性能也表现优秀。
[0044]
第二部分：与实施例1相比，本部分的原料纳米石墨烯没有改性。
[0045]
实施例7：
[0046]
称取如下原料：聚酰胺胶液880g、苯二亚甲基二异氰酸酯300g、异丙醇150g、气相二氧化硅100g，纳米石墨烯160g，氮丙啶10g。
[0047]
制备抗电磁耐电晕复合材料，1)将气相二氧化硅、氮丙啶和纳米石墨烯加入到异丙醇中，搅拌，得到悬浮溶液；2)将悬浮溶液加入聚酰胺酸胶液中搅拌均匀；3)加入苯二亚甲基二异氰酸酯，混合均匀；4)加热脱水环化，脱水环化的温度为260-280℃，涂覆干燥后得到的胶膜为实施例7的抗电磁耐电晕复合材料。
[0048]
实施例8：
[0049]
称取如下原料：聚酰胺胶液860g、苯二亚甲基二异氰酸酯350g、异丙醇160g、气相二氧化硅200g，纳米石墨烯80g，氮丙啶30g。
[0050]
制备抗电磁耐电晕复合材料，1)将气相二氧化硅、氮丙啶和纳米石墨烯加入到异丙醇中，搅拌，得到悬浮溶液；2)将悬浮溶液加入聚酰胺酸胶液中搅拌均匀；3)加入苯二亚甲基二异氰酸酯，混合均匀；4)加热脱水环化，脱水环化的温度为260-280℃，涂覆干燥后得到的胶膜为实施例8的抗电磁耐电晕复合材料。
[0051]
实施例9：
[0052]
称取如下原料：聚酰胺胶液920g、苯二亚甲基二异氰酸酯380g、异丙醇170g、气相二氧化硅180g，纳米石墨烯100g，氮丙啶20g。
[0053]
制备抗电磁耐电晕复合材料，1)将气相二氧化硅、氮丙啶和纳米石墨烯加入到异丙醇中，搅拌，得到悬浮溶液；2)将悬浮溶液加入聚酰胺酸胶液中搅拌均匀；3)加入苯二亚甲基二异氰酸酯，混合均匀；4)加热脱水环化，脱水环化的温度为260-280℃，涂覆干燥后得到的胶膜为实施例9的抗电磁耐电晕复合材料。
[0054]
实施例10：
[0055]
称取如下原料：聚酰胺胶液820g、苯二亚甲基二异氰酸酯400g、异丙醇180g、气相二氧化硅150g，纳米石墨烯140g，氮丙啶20g。
[0056]
制备抗电磁耐电晕复合材料，1)将气相二氧化硅、氮丙啶和纳米石墨烯加入到异
丙醇中，搅拌，得到悬浮溶液；2)将悬浮溶液加入聚酰胺酸胶液中搅拌均匀；3)加入苯二亚甲基二异氰酸酯，混合均匀；4)加热脱水环化，脱水环化的温度为260-280℃，涂覆干燥后得到的胶膜为实施例10的抗电磁耐电晕复合材料。
[0057]
实施例11：
[0058]
称取如下原料：聚酰胺胶液900g、苯二亚甲基二异氰酸酯320g、异丙醇190g、气相二氧化硅120g，纳米石墨烯120g，氮丙啶10g。
[0059]
制备抗电磁耐电晕复合材料，1)将气相二氧化硅、氮丙啶和纳米石墨烯加入到异丙醇中，搅拌，得到悬浮溶液；2)将悬浮溶液加入聚酰胺酸胶液中搅拌均匀；3)加入苯二亚甲基二异氰酸酯，混合均匀；4)加热脱水环化，脱水环化的温度为260-280℃，涂覆干燥后得到的胶膜为实施例11的抗电磁耐电晕复合材料。
[0060]
实施例12：
[0061]
称取如下原料：聚酰胺胶液940g、苯二亚甲基二异氰酸酯360g、异丙醇200g、气相二氧化硅300g，纳米石墨烯50g，氮丙啶10g。
[0062]
制备抗电磁耐电晕复合材料，1)将气相二氧化硅、氮丙啶和纳米石墨烯加入到异丙醇中，搅拌，得到悬浮溶液；2)将悬浮溶液加入聚酰胺酸胶液中搅拌均匀；3)加入苯二亚甲基二异氰酸酯，混合均匀；4)加热脱水环化，脱水环化的温度为260-280℃，涂覆干燥后得到的胶膜为实施例12的抗电磁耐电晕复合材料。
[0063]
将实施例7-12制得的抗电磁耐电晕复合材料进行性能测试，结果如下：
[0064][0065]
实施例7-12的耐电晕性能和电磁吸收率与实施例1-6相比，明显较弱，电气强度也明显低于实施例1-6，抗电磁和耐电晕性能较差，在拉伸强度、断裂伸长率等机械性能方面表现尚可，但弱于实施例1-6。
[0066]
第三部分：与第一部分相比，区别在于：原料减少了苯二亚甲基二异氰酸酯的用量。
[0067]
实施例13：
[0068]
称取如下原料：聚酰胺胶液880g、苯二亚甲基二异氰酸酯100g、异丙醇150g、气相二氧化硅100g，改性纳米石墨烯160g，氮丙啶10g。
[0069]
制备抗电磁耐电晕复合材料，1)将气相二氧化硅、氮丙啶和改性纳米石墨烯加入
到异丙醇中，搅拌，得到悬浮溶液；2)将悬浮溶液加入聚酰胺酸胶液中搅拌均匀；3)加入苯二亚甲基二异氰酸酯，混合均匀；4)加热脱水环化，脱水环化的温度为260-280℃，涂覆干燥后得到的胶膜为实施例13的抗电磁耐电晕复合材料。
[0070]
实施例14：
[0071]
称取如下原料：聚酰胺胶液860g、苯二亚甲基二异氰酸酯150g、异丙醇160g、气相二氧化硅200g，改性纳米石墨烯80g，氮丙啶30g。
[0072]
制备抗电磁耐电晕复合材料，1)将气相二氧化硅、氮丙啶和改性纳米石墨烯加入到异丙醇中，搅拌，得到悬浮溶液；2)将悬浮溶液加入聚酰胺酸胶液中搅拌均匀；3)加入苯二亚甲基二异氰酸酯，混合均匀；4)加热脱水环化，脱水环化的温度为260-280℃，涂覆干燥后得到的胶膜为实施例14的抗电磁耐电晕复合材料。
[0073]
实施例15：
[0074]
称取如下原料：聚酰胺胶液920g、苯二亚甲基二异氰酸酯180g、异丙醇170g、气相二氧化硅180g，改性纳米石墨烯100g，氮丙啶20g。
[0075]
制备抗电磁耐电晕复合材料，1)将气相二氧化硅、氮丙啶和改性纳米石墨烯加入到异丙醇中，搅拌，得到悬浮溶液；2)将悬浮溶液加入聚酰胺酸胶液中搅拌均匀；3)加入苯二亚甲基二异氰酸酯，混合均匀；4)加热脱水环化，脱水环化的温度为260-280℃，涂覆干燥后得到的胶膜为实施例15的抗电磁耐电晕复合材料。
[0076]
实施例16：
[0077]
称取如下原料：聚酰胺胶液820g、苯二亚甲基二异氰酸酯200g、异丙醇180g、气相二氧化硅150g，改性纳米石墨烯140g，氮丙啶20g。
[0078]
制备抗电磁耐电晕复合材料，1)将气相二氧化硅、氮丙啶和改性纳米石墨烯加入到异丙醇中，搅拌，得到悬浮溶液；2)将悬浮溶液加入聚酰胺酸胶液中搅拌均匀；3)加入苯二亚甲基二异氰酸酯，混合均匀；4)加热脱水环化，脱水环化的温度为260-280℃，涂覆干燥后得到的胶膜为实施例16的抗电磁耐电晕复合材料。
[0079]
实施例17：
[0080]
称取如下原料：聚酰胺胶液900g、苯二亚甲基二异氰酸酯120g、异丙醇190g、气相二氧化硅120g，改性纳米石墨烯120g，氮丙啶10g。
[0081]
制备抗电磁耐电晕复合材料，1)将气相二氧化硅、氮丙啶和改性纳米石墨烯加入到异丙醇中，搅拌，得到悬浮溶液；2)将悬浮溶液加入聚酰胺酸胶液中搅拌均匀；3)加入苯二亚甲基二异氰酸酯，混合均匀；4)加热脱水环化，脱水环化的温度为260-280℃，涂覆干燥后得到的胶膜为实施例17的抗电磁耐电晕复合材料。
[0082]
实施例18：
[0083]
称取如下原料：聚酰胺胶液940g、苯二亚甲基二异氰酸酯160g、异丙醇200g、气相二氧化硅300g，改性纳米石墨烯50g，氮丙啶10g。
[0084]
制备抗电磁耐电晕复合材料，1)将气相二氧化硅、氮丙啶和改性纳米石墨烯加入到异丙醇中，搅拌，得到悬浮溶液；2)将悬浮溶液加入聚酰胺酸胶液中搅拌均匀；3)加入苯二亚甲基二异氰酸酯，混合均匀；4)加热脱水环化，脱水环化的温度为260-280℃，涂覆干燥后得到的胶膜为实施例18的抗电磁耐电晕复合材料。
[0085]
将实施例13-18制得的抗电磁耐电晕复合材料进行性能测试，结果如下：
[0086][0087]
实施例13-18的耐电晕性能和电磁吸收率优于实施例7-12，但与实施例1-6相比，明显较弱，电气强度也明显低于实施例1-6，抗电磁和耐电晕性能一般，在拉伸强度、断裂伸长率等机械性能较差。
[0088]
第四部分：与第一部分相比，本部分没有加入原料氮丙啶。
[0089]
实施例19：
[0090]
称取如下原料：聚酰胺胶液880g、苯二亚甲基二异氰酸酯300g、异丙醇150g、气相二氧化硅100g，改性纳米石墨烯160g。
[0091]
制备抗电磁耐电晕复合材料，1)将气相二氧化硅和改性纳米石墨烯加入到异丙醇中，搅拌，得到悬浮溶液；2)将悬浮溶液加入聚酰胺酸胶液中搅拌均匀；3)加入苯二亚甲基二异氰酸酯，混合均匀；4)加热脱水环化，脱水环化的温度为260-280℃，涂覆干燥后得到的胶膜为实施例19的抗电磁耐电晕复合材料。
[0092]
实施例20：
[0093]
称取如下原料：聚酰胺胶液860g、苯二亚甲基二异氰酸酯350g、异丙醇160g、气相二氧化硅200g，改性纳米石墨烯80g。
[0094]
制备抗电磁耐电晕复合材料，1)将气相二氧化硅和改性纳米石墨烯加入到异丙醇中，搅拌，得到悬浮溶液；2)将悬浮溶液加入聚酰胺酸胶液中搅拌均匀；3)加入苯二亚甲基二异氰酸酯，混合均匀；4)加热脱水环化，脱水环化的温度为260-280℃，涂覆干燥后得到的胶膜为实施例20的抗电磁耐电晕复合材料。
[0095]
实施例21：
[0096]
称取如下原料：聚酰胺胶液920g、苯二亚甲基二异氰酸酯380g、异丙醇170g、气相二氧化硅180g，改性纳米石墨烯100g。
[0097]
制备抗电磁耐电晕复合材料，1)将气相二氧化硅和改性纳米石墨烯加入到异丙醇中，搅拌，得到悬浮溶液；2)将悬浮溶液加入聚酰胺酸胶液中搅拌均匀；3)加入苯二亚甲基二异氰酸酯，混合均匀；4)加热脱水环化，脱水环化的温度为260-280℃，涂覆干燥后得到的胶膜为实施例21的抗电磁耐电晕复合材料。
[0098]
实施例22：
[0099]
称取如下原料：聚酰胺胶液820g、苯二亚甲基二异氰酸酯400g、异丙醇180g、气相二氧化硅150g，改性纳米石墨烯140g。
[0100]
制备抗电磁耐电晕复合材料，1)将气相二氧化硅和改性纳米石墨烯加入到异丙醇中，搅拌，得到悬浮溶液；2)将悬浮溶液加入聚酰胺酸胶液中搅拌均匀；3)加入苯二亚甲基二异氰酸酯，混合均匀；4)加热脱水环化，脱水环化的温度为260-280℃，涂覆干燥后得到的胶膜为实施例22的抗电磁耐电晕复合材料。
[0101]
实施例23：
[0102]
称取如下原料：聚酰胺胶液900g、苯二亚甲基二异氰酸酯320g、异丙醇190g、气相二氧化硅120g，改性纳米石墨烯120g。
[0103]
制备抗电磁耐电晕复合材料，1)将气相二氧化硅和改性纳米石墨烯加入到异丙醇中，搅拌，得到悬浮溶液；2)将悬浮溶液加入聚酰胺酸胶液中搅拌均匀；3)加入苯二亚甲基二异氰酸酯，混合均匀；4)加热脱水环化，脱水环化的温度为260-280℃，涂覆干燥后得到的胶膜为实施例23的抗电磁耐电晕复合材料。
[0104]
实施例24：
[0105]
称取如下原料：聚酰胺胶液940g、苯二亚甲基二异氰酸酯360g、异丙醇200g、气相二氧化硅300g，改性纳米石墨烯50g。
[0106]
制备抗电磁耐电晕复合材料，1)将气相二氧化硅和改性纳米石墨烯加入到异丙醇中，搅拌，得到悬浮溶液；2)将悬浮溶液加入聚酰胺酸胶液中搅拌均匀；3)加入苯二亚甲基二异氰酸酯，混合均匀；4)加热脱水环化，脱水环化的温度为260-280℃，涂覆干燥后得到的胶膜为实施例24的抗电磁耐电晕复合材料。
[0107]
将实施例19-24制得的抗电磁耐电晕复合材料进行性能测试，结果如下：
[0108][0109]
实施例19-24的耐电晕性能和电磁吸收率与实施例1-6相比，明显较弱，电气强度也明显低于实施例1-6，抗电磁和耐电晕性能较差，在拉伸强度、断裂伸长率等机械性能也较差。
[0110]
第五部分：参考第一部分实施例1的原料，1)将气相二氧化硅、氮丙啶、改性纳米石墨烯、聚酰胺酸胶液和苯二亚甲基二异氰酸酯加入到异丙醇中，混合均匀；2)加热脱水环化，脱水环化的温度为260-280℃，涂覆干燥后得到的胶膜为实施例25的抗电磁耐电晕复合材料。
[0111]
将实施例25制得的抗电磁耐电晕复合材料进行性能测试，结果如下：
[0112][0113]
通过以上实施方式可以得出，本发明的原料和制备方法对抗电磁耐电晕复合材料的性能起到关键作用。
[0114]
实施例26：
[0115]
一种抗电磁耐电晕用电力电缆，从内向外依次包括外护层1、抗电磁耐电晕材料层2、绝缘层3、填充层4、导体包层5和导体线6。包括外护层包括外防火层和内防火层，外护层1的内侧固定连接有抗电磁耐电晕材料层2，所述抗电磁耐电晕材料层2的内侧固定连接有绝缘层3，导体外包层5的内侧固定连接有导体线6，所述外护层1的正面和背面均固定连接有插头，插头的外侧螺纹连接有外套，两个所述外套相对的一侧均开设有螺纹槽，两个所述外套相对的一侧均开设有通孔。
[0116]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。