一种超高压电缆料的清洗方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种超高压电缆料的清洗方法，尤其是涉及到化学交联型的超高压电 缆料成品的清洗方法。
【背景技术】
[0002] 随着经济的发展，电力电缆向高压、超高压方向发展的趋势日趋明显。目前，我国 虽然能够生产110kV和220kV等级的超高压交联电缆，但所用的超高压成品电缆料都严重 依赖进口，因此开发高等级绝缘电缆料具有非常重要的现实意义。鉴于目前国外用于生产 高压电缆料的基础树脂牌号、结构等信息均处于技术保密范围，只能购得其电缆料成品，其 中已添加了抗氧剂、交联剂等助剂，而相应的基础树脂不仅难以购置，甚至相关的技术指标 参数也难以得到。此外，国内的企业，对超高压的电缆料的研发大多数专注于生产工艺，相 对而言，对超高压基础树脂性能的研宄几乎处于空白状态。而要开发高等级的绝缘电缆料， 首先要做的是对现有的能用于超高压的基料进行剖析，深入了解其结构与性能之间的关 系，才能根据材料的结构设计出合适的配方，并开发出相关的产品。因此怎样通过一定的技 术手段得到超高压的基料是当前重要的任务。目前涉及这一领域的技术文献（包括专利和 论文）较少，杨永柱等（杨永柱，高压电缆绝缘用可交联聚乙烯结构、性能及交联过程的研 宄[D].杭州，浙江大学高分子复合材料研宄所，2010)使用乙醇对35kV和110kV的电缆料 在60°C下进行清洗，得到相应的基础树脂。经我们研宄发现，这种简单的清洗方法，即单纯 使用乙醇和过于简单的清洗工艺，并不能有效的将电缆料中的添加剂完全去除，会存在少 量的交联剂残留等问题，这些问题的存在会对后续的结构研宄产生重要的影响，得不到材 料真实的结构参数。而本发明中所采用的方法可以有效的将成品电缆料中的添加剂（特别 是交联剂）去除，得到不含添加剂的基础树脂。
【发明内容】
[0003] 发明要解决的问题
[0004] 本发明就是针对上述问题而提出的一种简单有效的超高压电缆料的清洗方法，通 过该方法能够获得超高压电缆料基料。本发明的清洗方法是将有机溶剂清洗和超声波清洗 相结合，实现将电缆料中的添加剂清洗干净的目的。有机溶剂的清洗，主要是采用具有碳原 子数1?6的醇类有机溶剂，特别是乙醇和甲醇为代表的简单醇溶剂，其特点是利用添加剂 和树脂本体在醇溶剂中的溶解度不同，树脂本体在乙醇和甲醇中不溶。超声波清洗工艺是 利用超声波特有的空化作用对物体表面上的污物进行撞击、剥离，以达到清洗目的。
[0005] 用于解决问题的方案
[0006] 本发明提供一种超高压电缆料的清洗方法，其包括如下步骤：
[0007] 步骤一，将超高压电缆料模压成薄片的步骤；
[0008] 步骤二，将薄片在有机溶剂中清洗的步骤；
[0009] 步骤三，将在有机溶剂中清洗之后的薄片在超声波条件下清洗的步骤。
[0010] 上述的清洗方法，其特征在于：步骤一中模压的温度是120?130°C，压力是10? 20MPa〇
[0011] 上述的清洗方法，其特征在于：步骤二中的有机溶剂为具有碳原子数1?6的醇类 有机溶剂之一或它们的组合。
[0012] 上述的清洗方法，其特征在于：步骤二中的有机溶剂为乙醇和甲醇按照100:0? 50的体积比配制的有机溶剂，所述乙醇和甲醇优选的体积比是100:10?40。
[0013] 上述的清洗方法，其特征在于：步骤二中薄片的重量与有机溶剂的体积的比例为 1:300?500(克/毫升）。
[0014] 上述的清洗方法，其特征在于：步骤二在50?60 °C下进行。
[0015] 上述的清洗方法，其特征在于：步骤三中，在超声波条件下清洗的时间为20?100 分钟，优选30?60分钟。
[0016] 上述的清洗方法，其特征在于：在步骤三之后，任选重复步骤二。
[0017] 上述的清洗方法，其特征在于：在步骤二和/或步骤三之后任选使用无水乙醇清 洗3?5次。
[0018] 上述的清洗方法，其特征在于：所述超高压电缆料为化学交联型的超高压电缆料 成品。
[0019] 发明的效果
[0020] 本发明提供的清洗方法将常规的清洗和超声波的清洗相结合，可以有效的将超高 压成品电缆料中的添加剂，特别是交联剂去除，得到不含添加剂的基础树脂，具有清洗洁净 度高、清洗速度快的特点。
【附图说明】
[0021] 图1、图4和图7分别为实施例1-3中各个超高压电缆料清洗前后熔融指数随时间 的变化，包含实施例1-3和对比例1-3的比较；
[0022]图2、图5和图8分别为实施例1-3中各个超高压电缆料清洗前后的第一次升温曲 线，包含实施例1-3和对比例1-3的比较，包含热历史，曲线向下为吸热，向上为放热，余下 同；
[0023] 图3、图6和图9分别为实施例1-3中各个超高压电缆料清洗前后的结晶和熔融行 为对比，包含实施例1-3和对比例1-3的比较；
[0024] 图10为本发明优选方案的流程图。
【具体实施方式】
[0025] 本领域按耐电压等级分，电力电缆可分为低压（lkV以下）、中压（l-10kV)、高压 (10-35kV)及超高压（110kV及以上）电缆。其中35kV及以下的电缆料都已经实现国产，但 110kV及以上的超高压电缆料都严重依赖进口，国际上主要供应商为北欧化工（Borealis) 和陶氏化学（DOW)等大公司，此外韩国的韩华公司（Hanwa)也能生产110kV的超高压电缆 料，本发明中具体实施例中的样品主要来自于这三家公司。
[0026] 清洗方法的具体实施方案如下：
[0027] 1.材料的预处理
[0028] 称取2-4克的超高压电缆成品料，在温度120?130 °C，压力10?20MPa，优选 15MPa下，于平板硫化机中模压5?15分钟，优选为10分钟，得到厚度约为0. 10?0. 15mm 的薄片，将薄片裁剪成一定尺寸（如：10mmX 10mm)的矩形。
[0029] 2?材料的清洗
[0030] (1)将矩形试样浸入盛有乙醇和甲醇混合溶液的烧杯中，在温度50?60°C加入磁 子不断搅拌，在此条件下搅拌4?8小时。搅拌过程中每一小时换一次溶液，以确保清洗效 果。每克试样配300?500mL溶液，优选每克试样配250?400mL溶液；乙醇和甲醇的配比 为每10OmT,乙醇配0?50mL甲醇，优选每100mL乙醇配10?40mT,甲醇。
[0031] ⑵清洗满预定的时间后取出试样，用无水乙醇清洗3?5次，然后浸入盛有无水 乙醇的烧杯中，在50?60°C下，将盛有试样的烧杯置于超声波清洗器中清洗20?100分 钟，优选30?60分钟。
[0032] (3)经超声清洗后，将试样取出，用无水乙醇清洗3?5次，浸入盛有乙醇和甲醇混 合溶液的烧杯中，乙醇和甲醇的配比为每l〇〇mL乙醇配0?50mL甲醇，优选每100mL乙醇 配10?40mL甲醇，在⑴的条件下搅拌1?2小时，清洗完成后，将试样取出，用无水乙醇 清洗3?5次，置于真空烘箱中，在60?80°C，优选70°C下干燥5?8小时，烘干后置于真 空干燥器中保存。
[0033] 3.清洗效果的检验
[0034] (1)重量分析
[0035] 所用仪器为上海精密科学仪器有限公司生产的TG328B光学分析天平。称量清洗 前后样品的质量，计算损失的重量百分比，即失重率，失重率的计算公式为：失重率=损失 的重量/原样的重量X100%
[0036] -般至少进行三个批次的重复实验，三次重复实验的误差在5%以内算合格。
[0037] (2)熔融指数分析
[0038] 所用仪器为德国G6ttfert公司生产的熔融指数仪。测量清洗前后样品熔融指数随 着时间的变化。毛细管直径为2. 095_，长度为8. 000_，用电子天平测量挤出物的重量，其 精确度为〇. 〇〇lg，测试温度为140°C，试验载荷为5. 000kg。实验过程设置为每分钟切一次 样称量记录。
[0039] 根据ASTMD1238-79测定标准操作，熔体熔融指数MI由下面的公式给出
[0040] MI = (ff/t) X600
[0041] 其中W为挤出物重量（g)，t为设定的实验时间（s)。
[0042] (3)热分析
[0043] 所用仪器为美国TA仪器公司生产的Q200型差示扫描量热仪。热分析实验是用同 样的程序对清洗前后的样品做相同的热处理，对比清洗前后的热行为。这里主要考察两种 热行为，一是第一次升温曲线，即包含热历史的升温曲线；二是消除热历史后样品的降温结 晶和升温熔融过程的曲线。
[0044] 热分析采用的程序如下，称取5?6毫克的样品，以10°C/min的速率从室温（20? 40°C)升温至240°C，记录下升温曲线，即包含热历史的升温曲线。在250°C恒温3?5min， 然后以l〇°C/min的速率降温至0?20°C，恒温1?3min，最后以10°C/min的速率升温至 160°C。记录下降温和升温的曲线。
[0045] 第一次包含热历史的升温曲线，主要考察的是样品在清洗前后热交联行为的差 异，清洗前的样品包含交联剂，会在高温下发生交联放热，形成一交联峰，而清洗后的样品， 不包含交联剂，在相同的温度下没有放热反应。需要特别指出的是，由于这一升温曲线包含 样品的热历史，而清洗前后，样品的热历史是不同的，所以同一样品在这一升温曲线表现出 的熔融峰的形状和熔点都不相同。
[0046] 消除热历史后样品的升降温曲线，主要是比较清洗前后的样品在结晶温度，结晶 焓，熔融温度和熔融焓之间的差异。清洗前的样品，在上述热处理过程中，体系内会有交联 的三维网状结构出现，链段的运动会受到阻碍，其结晶温度、结晶焓、熔融温度、熔融焓等四 项指标的值会明显低于清洗后的样品。
[0047] 4.凝胶含量分析
[0048] 测试前样品的预处理：将试样的粒料在180°C条件下，于平板硫化机中模压成 0. 9?1. 2mm厚的薄片。模压条件为先预熔3分钟，再在16MPa下模压15分