电力电缆用含石墨烯屏蔽材料的研究

发布时间：2018-06-25 13:17

本文选题：交联聚乙烯绝缘电缆 + 屏蔽层　；参考：《华东理工大学》2017年硕士论文

【摘要】：随着我国输配电系统的升级换代,中高压交联聚乙烯绝缘电缆(XLPE电缆)每年的需求量在不断增加。目前XLPE电缆所使用的半导电屏蔽料主要采用在乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)中加入导电炭黑及其他助剂交联制成,炭黑作为导电填料的添加量一般在15wt～50wt%。但由于添加了大量的炭黑,不但会降低屏蔽料的加工性能与力学性能,同时,屏蔽料的表面也会因此变得粗糙。在电缆的使用过程中,屏蔽层表面的凸起在高压电场下很容易产生针尖效应,引发电树枝现象,最终导致绝缘层被击穿。为了降低屏蔽层中导电填料的添加量,采用电学、力学性能更佳的石墨烯作为导电填料代替部分炭黑。首先,采用溶液法制备了 EVA/CB-GNS复合材料,确定了填料配比为EVA/15%CB-1.5%GNS。该配方虽然电学性能优异,但是力学性能有较大的缺陷。为了进一步提高材料的力学性能,本研究采用熔融混合法进行工艺优化,通过添加润滑剂、交联剂、抗氧剂,采用合适的加工条件来提升复合材料的力学性能。经实验确定15wt%导电炭黑、5wt%石墨烯、3wt%硬脂酰胺、3wt%过氧化二异丙苯(DCP)、0.75wt%抗氧剂300、转速为65转、混合时间为1Omin的加工条件,制得的屏蔽料样品各项指标均达到了行业标准规定,体积电阻率达到97.1Ω·cm,断裂伸长率与拉伸强度分别达到513.7%与 15.5MPa。为了提升石墨烯在复合材料中的分散性能与结合力,首先通过在石墨烯表面接枝KH570对石墨烯进行改性,增强了石墨烯与EVA基体的结合力。然后,采用溶液法,将改性得到的石墨烯(MrGO)用于制备EVA/CB-MrGO复合材料,确定了复合材料的加料配方,并对复合材料性能进行了测试表征。结果表明,MrGO的电学性能虽然较普通石墨烯有所下降,但是它和EVA基体的界面结合力有了极大的提升。制备得到的EVA/10%CB-6%MrGO复合材料的力学性能较EVA/15%CB-1.5%GNS复合材料有了较大提升,EVA/10%CB-6%MrGO复合材料展现了良好的力学性能。其中断裂伸长率与拉伸强度为554.1%与13.8MPa,分别提升了 215.5%与90.1%。
[Abstract]:In order to improve the mechanical properties of the composites , the properties of the composites were improved by adding lubricant , crosslinking agent and antioxidant . In order to improve the mechanical properties of the composites , the properties of the composites were improved by adding lubricant , crosslinking agent and antioxidant .
【学位授予单位】：华东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TM247

【参考文献】