环保聚丙烯绝缘中压电力电缆关键技术的研究与开发

环保聚丙烯绝缘中压电力电缆关键技术的研究与开发

郑从相游海宁贺鼎城

广州电缆厂有限公司  广东  广州  511480

摘要：在日常中压电力电缆中采用的绝缘材料虽然也是聚丙烯，但属于热固性材料，无法将其循环利用，不管是去应力时间还是生产成本都比热塑性材料更高，所以需要加强相关研究开发工作，以便能够获得更加环保的材料。基于此，本文就针对环保聚丙烯绝缘中压电力电缆关键技术进行研究，首先探讨环保聚丙烯绝缘中压电力电缆技术发展情况，然后分析聚丙烯材料现状，最后论述聚丙烯绝缘加工工艺，希望通过文章探讨能够为相关从业人员提供一定参考。

关键词：聚丙烯；电力电缆；生产工艺

前言：聚丙烯属于非极性材料，拥有良好的性能，并具有一顶环保性，利用聚丙烯材料既能够提高传输容量，还能够降低生产成本，让生产工艺变得更加简单，所以适用于电力线路传输。以现有技术工艺，不断调整和改善中压电缆材料，对成品电缆成效与质量进行研究，从而促使电力电缆材料能够得以良好改进，相关工艺技术持续创新进步，从而推动电缆行业的发展。下面笔者就针对相关内容进行详细阐述。

一、环保聚丙烯绝缘中压电力电缆技术发展情况

在上个世纪六十年代，美国公司（现Montell公司）率先研发出了PP共聚物，将其用于制作为电线电缆的绝缘材料。PP基材料是电缆中重要的绝缘材料，而且在西方发达国家被成批量生产，并获得了广泛应用。根据相关统计显示，截止到2019年，国外已经投入使用的改性PP电力电缆共计长达5万千米。我国在PP改性方面的研究起步较晚，电线电缆中使用和研究PP绝缘料依然处于刚起步状态，还需要不断开发使用电力电缆产品[1]。国内对于聚丙烯的研究，已经深入到了其在高压直流电缆主绝缘方面的使用，然而却依然还处在试制阶段，例如国内研究使用聚合物基及纳米高性能PP绝缘材料当作高压电力电缆，和电缆企业共同研究110kV直流电缆，已经试制的电缆正处于运行状态。相较于XLPE电缆绝缘材料而言，PP材料具有更轻的质量，而且没有气味与毒性，还拥有良好耐热性能与电气性能。由于PP材料即便没有经过交联处理，依然拥有非常高的机械强度，还属于热塑性材料，能够被循环利用，满足环保要求。

二、聚丙烯材料现状

（一）结构

聚丙烯属于一种聚合物，是由聚丙烯单体聚合而形成的材料，依照甲基排列位置可将其分为无规、间规以及等规三种类型的聚丙烯。

（二）性能

聚丙烯材料在性能上既有优点也有缺点，具体表现如下。

1、优点

聚丙烯材料具有的优点主要包括：（1）从材料密度上来看，聚丙烯是所有通用塑料中密度最小的，意味着相同体积下聚丙烯材料质量最轻。（2）与高密度聚乙烯相比较，聚丙烯拥有良好的刚性、力学强度以及耐应力开裂等方面的性能，同时还具备较为突出的抗弯曲疲劳性能与延伸性能。（3）聚丙烯属于非极性塑料，具备稳定化学性能以及较高耐化学腐蚀性能等优点，在室温条件下只有强氧化性酸具备腐蚀作用[2]。（4）聚丙烯耐热性较好，长时间的使用温度将达到100摄氏度到120摄氏度之间，而等规聚丙烯的熔点是三种结构聚丙烯种最高的，能够达到170摄氏度。（5）聚丙烯还具备非常高的击穿电压强度以及良好绝缘性能，电性能并不会因为电场频率、环境湿度等方面因素的改变而受到影响，也是非常好的电绝缘材料，可将其应用在通信电缆绝缘材料中。

2、缺点

聚丙烯材料具有的缺点主要包括：（1）相较于聚乙烯而言，热导率更低，散热性能更差。（2）聚丙烯在使用时容易受到热辐射、光照等因素的影响而发生老化，在紫外线方面也非常敏感当，受到紫外线与氧气的作用容易被降解。（3）聚丙烯在耐低温方面性能较差，远不如聚乙烯，脆化温度在零下30摄氏度到零下10摄氏度之间，而且处于低温环境时抗冲击性能表现不佳，冲击强度也更低。（4）聚丙烯发生热变形的温度更低，熔点也较低，尺寸稳定性与抗蠕变性能相对较差。

（三）改性

将聚丙烯应用于电缆外层绝缘材料，需要先改变聚丙烯材料的缺点，满足电力电缆加工等方面的要求。现阶段，聚丙烯改性主要包括了：（1）共聚改性，即单体通过和其他单体实现工具而使得聚合物性能发生改变；（2）共混改性，即将两种及以上的高分子物进行混炼与混合，让聚丙烯性能出现改变，从而形成表现更为均匀的聚合物体系，使其性能能够变得更加均衡，从而改变聚丙烯原本的性能[3]。现阶段，最为常用改性方法为共混改性，也就是将聚丙烯与其他弹性体混合在一起，以便让聚丙烯性能得以良好改善。

三、聚丙烯绝缘加工工艺

聚丙烯绝缘中压电力电缆在生产制作工艺上和常规的电缆存在明显差异，尤其是材料的使用，主要是采用了非交联聚丙烯材料。聚丙烯属于热塑性材料，在进行绝缘线芯的生产时，便不需要再展开高温高压交联反应，主要是在当三层共挤水平式（或悬链式）生产线中展开生产工作，因为聚丙烯熔点远高于常规生产温度，所以需要改造生产设备。为了能够解决机头温度较低的问题，达到温度加工要求，应采用油循环式模具温度控制机

[4]。

对模具与螺杆进行设计时，按照聚丙烯所具有的加工性能，可以对挤出模具与螺杆进行设计，一般将螺杆压缩比例控制在2.4到3.2之间，再对模套和模芯倾斜角度进行调整，让聚丙烯材料拥有更加稳定的流动性，使得绝缘线芯具备良好圆整度，使得产品偏心度能够达到要求。

对加工温度进行设计时，由于聚丙烯熔点高达170摄氏度，远超过了加工温度（125摄氏度），所以需要对其加工温度进行重新设计，使得加工制造能够得以良好展开。

总结：总之，在对中压电缆绝缘材料进行选择时，可以采用环保聚丙烯，改进生产线，对生产工艺进行优化，提高电力电缆绝缘性能，并有效控制生产成本，实现循环再利用，既能够满足客户使用需求，还能够让电缆实现稳定运行，拥有更大的应用价值。

参考文献：

[1] 彭二磊,马壮,苏艳文,等.新型环保聚丙烯绝缘中压电力电缆的研究[J].  2021.

[2] 赵鹏,欧阳本红,黄凯文,等.不同改性聚丙烯电缆绝缘料热氧老化特性和选型[J].高电压技术, 2022, 48(7):8.

[3] 欧阳本红,黄凯文,赵鹏,等.电力电缆聚丙烯材料的研究进展[J].绝缘材料, 2022, 55(8):10.

[4] 陈卓正李华强钟力生.聚丙烯层压纸绝缘电缆发展现状[J].绝缘材料, 2022, 55(11):1-9.