技术摘要：
本发明涉及一种用于冷缩电缆附件的硅橡胶应力控制材料及其制备方法，属于电缆附件技术领域。本发明所述的用于冷缩电缆附件的硅橡胶应力控制材料，包括以下重量份数的原料：乙烯基硅橡胶生胶100份，气相法白炭黑5‑10份，结构化控制剂3‑10份，炭黑5‑30份，钛酸锶钡5‑ 全部
背景技术：
电缆在终端的屏蔽切断处和电缆中间连接的屏蔽及绝缘切断处存在电场畸变，控 制该处的电场分布和强度是电缆附件设计的核心内容。 目前处理电缆屏蔽处场强的方法主要是采用应力锥(有半导电材料制成)来均匀 场强的。应力锥通过将绝缘屏蔽层的切断处进行延伸，使零电位形成喇叭状，改善了绝缘屏 蔽层的电场分布，降低了产生电晕的可能性，减少了对绝缘的破坏，保证了电缆的运行寿 命。 应力锥的弧形设计使绝缘屏蔽层处的电场分布加以改善，电场强度分布相对均 匀，避免了电场应力集中。但由于应力锥采用半导电材料制成，其电学性能会因受到生产工 艺及运行中电场作用影响而很难保持稳定不变。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种用于冷缩电缆附件的硅橡胶应力控制材料，其具有较高 介电常数的同时，还具有优异的应力控制和体积电阻，用其制备的阻容式应力管，场强均匀 分布，不会发生击穿及发热现象；本发明同时提供了简单易行的制备方法，利于工业化生 产。 本发明所述的用于冷缩电缆附件的硅橡胶应力控制材料，包括以下重量份数的原 料： 所述结构化控制剂为羟基硅油。 所述钛酸锶钡的化学式为Ba1-xSrxTiO3，x为0.2～0.4。 所述防老剂为硬脂酸锌、硫醇基苯并咪唑或对苯二胺的衍生物。 所述交联剂为双二五硫化剂、二硫化四甲基秋兰姆或苯酚甲醛树脂。 所述的用于冷缩电缆附件的硅橡胶应力控制材料的制备方法，包括以下步骤： 3 CN 111592762 A 说 明 书 2/6 页 (1)捏合工艺：捏合机的操作温度设定在130-150℃；先加入乙烯基硅橡胶生胶进 行捏合10-15min，然后加入气相法白炭黑、结构化控制剂、炭黑、钛酸锶钡和防老剂进行混 合5-8min，直至混匀，并重复此步骤5-8次； (2)开炼工艺：向捏合好的混合胶中加入交联剂，每薄通4-6次，斜刀下卷1次；重复 操作8-12分钟，直至混合均匀； (3)模压工艺：用天平称量与试片模具所需重量相等的开炼好的胶，放入试片模具 内，将模具固定在平板硫化机上，进行模压，模温设定在100-120℃，压力设定在20-30MPa， 时间为15-20min；然后开模即得到所述的用于冷缩电缆附件的硅橡胶应力控制材料。 本发明针对现有的应力控制方法和材料批次数据波动大、数据稳定性差的缺陷， 提出了一种用于冷缩电缆附件的硅橡胶应力控制材料，其检测的介电常数和体积电阻率的 数据重复性好，稳定性好。在实际应用中，电缆屏蔽切断后的绝缘表面点位分布是极不均匀 的，50-60％的电位分布在紧靠屏蔽切断处附近，致使该部分的电场强度非常高，要想使电 缆绝缘表面电位分布均匀，首先需要分析影响电位分布的各个因素。 电缆绝缘本身有体积电阻(Rv)和体积电容(Cv)，绝缘表面有表面电阻(Rs)和表面 电容(Cs)，这些都是分布参数。要使屏蔽末端电位分布趋于均匀，就得改变这些参数，由于 电缆末端屏蔽切断后必须留有一段绝缘，因此体积电阻和体积电容无法改变，而表面电阻 和表面电容是可以改变的。如果使电缆末端绝缘表面电阻减小，则电位也随之降低，这样做 是有效果的，但因为表面电阻减小将使表面泄露电流增加，导致绝缘表面发热，这是不利 的。另一方法是增大绝缘屏蔽末端绝缘的表面电容，从而降低这部分的容抗，也能使电位降 下来，容抗减小会使表面电容电流增加，但不会导致发热。由于电容正比于材料的介电常 数，也就是说想要增大表面电容，可以在电缆屏蔽末端绝缘表面附加一层高介电常数的材 料。 应用高介电常数材料时，要兼顾应力控制和体积电阻两项技术要求。虽然在理论 上介电常数是越高越好，但是与之对应的介质损耗过大引起的电容电流也会产生热量，促 使应力控制材料老化。同时应力控制材料作为一种高分子多相结构复合材料，在材料本身 配合上，介电常数与体积电阻率是一对矛盾，介电常数做得越高，体积电阻率相应的会降 低，并且材料电气参数的稳定性也常常受到各种因素的影响，在长时间电场中运行，温度、 外部环境变化都将使应力控制材料老化，老化后的应力控制材料体积电阻率会发生很大变 化，体积电阻率变大，应力控制材料成了绝缘材料，起不到改善电场的作用，体积电阻率变 小，应力控制材料成了导电材料，使电缆出现故障。这就是应用应力控制材料来改变电缆绝 缘表面的电位分布，均匀电场的关键技术。 本发明中，利用钛酸锶钡的低温介电常数高、介电损耗低、热稳性好等优点，来提 高材料的耐压，介损小减小热量产生，从而热稳定性相应的提高；用优质的炭黑增加导电特 性，减小体积电阻，从而使电缆切面电场分布均匀；利用气相法白炭黑的特性提高强度、耐 磨性和抗老性等优点，合理调配达到应力控制的要求。 利用本发明所述的硅橡胶应力控制材料，可以制备成阻容式应力管，对电缆屏蔽 切断处进行应力控制,以改变电缆绝缘表面的电位分布,从而达到均匀电场的作用。由于电 缆切断处场强集中,运行时会在此处发生击穿现象,采用高介电常数应力控制材料制备成 的阻容式应力管,此处场强均匀分布,就不会发生击穿及发热现象。 4 CN 111592762 A 说 明 书 3/6 页 本发明具有以下有益效果： (1)本发明所述的配方设计科学合理，原料来源广，生产成本低； (2)本发明制备的用于冷缩电缆附件的硅橡胶应力控制材料，具有较高介电常数 的同时，还具有优异的应力控制和体积电阻，用其制备的阻容式应力管，场强均匀分布，不 会发生击穿及发热现象； (3)本发明制备的用于冷缩电缆附件的硅橡胶应力控制材料，主要用于35KV及以 下电缆附件的应力控制单元，达到的技术指标如下：介电常数在15～20；体积电阻率控制在 108Ω.cm～1010Ω.cm；批次测试数据稳定性好，不受加工过程中温度的影响； (4)本发明所述的用于冷缩电缆附件的硅橡胶应力控制材料的制备方法，简单易 行，科学合理，利于工业化生产。
本发明涉及一种用于冷缩电缆附件的硅橡胶应力控制材料及其制备方法，属于电缆附件技术领域。本发明所述的用于冷缩电缆附件的硅橡胶应力控制材料，包括以下重量份数的原料：乙烯基硅橡胶生胶100份，气相法白炭黑5‑10份，结构化控制剂3‑10份，炭黑5‑30份，钛酸锶钡5‑ 全部
背景技术：
电缆在终端的屏蔽切断处和电缆中间连接的屏蔽及绝缘切断处存在电场畸变，控 制该处的电场分布和强度是电缆附件设计的核心内容。 目前处理电缆屏蔽处场强的方法主要是采用应力锥(有半导电材料制成)来均匀 场强的。应力锥通过将绝缘屏蔽层的切断处进行延伸，使零电位形成喇叭状，改善了绝缘屏 蔽层的电场分布，降低了产生电晕的可能性，减少了对绝缘的破坏，保证了电缆的运行寿 命。 应力锥的弧形设计使绝缘屏蔽层处的电场分布加以改善，电场强度分布相对均 匀，避免了电场应力集中。但由于应力锥采用半导电材料制成，其电学性能会因受到生产工 艺及运行中电场作用影响而很难保持稳定不变。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种用于冷缩电缆附件的硅橡胶应力控制材料，其具有较高 介电常数的同时，还具有优异的应力控制和体积电阻，用其制备的阻容式应力管，场强均匀 分布，不会发生击穿及发热现象；本发明同时提供了简单易行的制备方法，利于工业化生 产。 本发明所述的用于冷缩电缆附件的硅橡胶应力控制材料，包括以下重量份数的原 料： 所述结构化控制剂为羟基硅油。 所述钛酸锶钡的化学式为Ba1-xSrxTiO3，x为0.2～0.4。 所述防老剂为硬脂酸锌、硫醇基苯并咪唑或对苯二胺的衍生物。 所述交联剂为双二五硫化剂、二硫化四甲基秋兰姆或苯酚甲醛树脂。 所述的用于冷缩电缆附件的硅橡胶应力控制材料的制备方法，包括以下步骤： 3 CN 111592762 A 说 明 书 2/6 页 (1)捏合工艺：捏合机的操作温度设定在130-150℃；先加入乙烯基硅橡胶生胶进 行捏合10-15min，然后加入气相法白炭黑、结构化控制剂、炭黑、钛酸锶钡和防老剂进行混 合5-8min，直至混匀，并重复此步骤5-8次； (2)开炼工艺：向捏合好的混合胶中加入交联剂，每薄通4-6次，斜刀下卷1次；重复 操作8-12分钟，直至混合均匀； (3)模压工艺：用天平称量与试片模具所需重量相等的开炼好的胶，放入试片模具 内，将模具固定在平板硫化机上，进行模压，模温设定在100-120℃，压力设定在20-30MPa， 时间为15-20min；然后开模即得到所述的用于冷缩电缆附件的硅橡胶应力控制材料。 本发明针对现有的应力控制方法和材料批次数据波动大、数据稳定性差的缺陷， 提出了一种用于冷缩电缆附件的硅橡胶应力控制材料，其检测的介电常数和体积电阻率的 数据重复性好，稳定性好。在实际应用中，电缆屏蔽切断后的绝缘表面点位分布是极不均匀 的，50-60％的电位分布在紧靠屏蔽切断处附近，致使该部分的电场强度非常高，要想使电 缆绝缘表面电位分布均匀，首先需要分析影响电位分布的各个因素。 电缆绝缘本身有体积电阻(Rv)和体积电容(Cv)，绝缘表面有表面电阻(Rs)和表面 电容(Cs)，这些都是分布参数。要使屏蔽末端电位分布趋于均匀，就得改变这些参数，由于 电缆末端屏蔽切断后必须留有一段绝缘，因此体积电阻和体积电容无法改变，而表面电阻 和表面电容是可以改变的。如果使电缆末端绝缘表面电阻减小，则电位也随之降低，这样做 是有效果的，但因为表面电阻减小将使表面泄露电流增加，导致绝缘表面发热，这是不利 的。另一方法是增大绝缘屏蔽末端绝缘的表面电容，从而降低这部分的容抗，也能使电位降 下来，容抗减小会使表面电容电流增加，但不会导致发热。由于电容正比于材料的介电常 数，也就是说想要增大表面电容，可以在电缆屏蔽末端绝缘表面附加一层高介电常数的材 料。 应用高介电常数材料时，要兼顾应力控制和体积电阻两项技术要求。虽然在理论 上介电常数是越高越好，但是与之对应的介质损耗过大引起的电容电流也会产生热量，促 使应力控制材料老化。同时应力控制材料作为一种高分子多相结构复合材料，在材料本身 配合上，介电常数与体积电阻率是一对矛盾，介电常数做得越高，体积电阻率相应的会降 低，并且材料电气参数的稳定性也常常受到各种因素的影响，在长时间电场中运行，温度、 外部环境变化都将使应力控制材料老化，老化后的应力控制材料体积电阻率会发生很大变 化，体积电阻率变大，应力控制材料成了绝缘材料，起不到改善电场的作用，体积电阻率变 小，应力控制材料成了导电材料，使电缆出现故障。这就是应用应力控制材料来改变电缆绝 缘表面的电位分布，均匀电场的关键技术。 本发明中，利用钛酸锶钡的低温介电常数高、介电损耗低、热稳性好等优点，来提 高材料的耐压，介损小减小热量产生，从而热稳定性相应的提高；用优质的炭黑增加导电特 性，减小体积电阻，从而使电缆切面电场分布均匀；利用气相法白炭黑的特性提高强度、耐 磨性和抗老性等优点，合理调配达到应力控制的要求。 利用本发明所述的硅橡胶应力控制材料，可以制备成阻容式应力管，对电缆屏蔽 切断处进行应力控制,以改变电缆绝缘表面的电位分布,从而达到均匀电场的作用。由于电 缆切断处场强集中,运行时会在此处发生击穿现象,采用高介电常数应力控制材料制备成 的阻容式应力管,此处场强均匀分布,就不会发生击穿及发热现象。 4 CN 111592762 A 说 明 书 3/6 页 本发明具有以下有益效果： (1)本发明所述的配方设计科学合理，原料来源广，生产成本低； (2)本发明制备的用于冷缩电缆附件的硅橡胶应力控制材料，具有较高介电常数 的同时，还具有优异的应力控制和体积电阻，用其制备的阻容式应力管，场强均匀分布，不 会发生击穿及发热现象； (3)本发明制备的用于冷缩电缆附件的硅橡胶应力控制材料，主要用于35KV及以 下电缆附件的应力控制单元，达到的技术指标如下：介电常数在15～20；体积电阻率控制在 108Ω.cm～1010Ω.cm；批次测试数据稳定性好，不受加工过程中温度的影响； (4)本发明所述的用于冷缩电缆附件的硅橡胶应力控制材料的制备方法，简单易 行，科学合理，利于工业化生产。
