技术领域
本发明属于材料及线缆技术领域，尤其是涉及一种抗水树交联聚乙烯电缆料及采用该料的电缆。
背景技术
目前，中压电力电缆多采用交联聚乙烯绝缘，普通的交联聚乙烯绝缘电缆在敷设和运行期间受机械应力或外力损伤，或电缆在潮湿、有水的环意下长期运行，都会导致外界水分向电缆内部渗透，在电场作用下形成水树的机会大大增加，水树枝在电场作用下转化成永久性的电树枝，在较短的时间内导致绝缘击穿。一旦电缆外护层遭到破坏，电缆进水后，会引起钢带、铜带腐蚀，绝缘性能下降，大大缩短电缆使用寿命，为此，行业内进行了大量的电缆抗水树研究。
授权公告号CN203300285U的专利公开了一种抗水树交联电缆，包括线芯、PE绝缘层、填充层、绕包层、抗水层以及护套层，外表面包裹有PE绝缘层的数根线芯相互绞合构成电缆缆芯，电缆缆芯的外表面依次包裹有填充层、绕包层、抗水层以及护套层。
授权公告号CN201069676Y的专利公开了全阻水抗水树交联聚乙烯绝缘电力电缆，它可以是单芯结构，也可以是三芯结构，单芯结构由内到外依次是由阻水导体1、内屏蔽层2、绝缘层3、外屏蔽层4、半导电阻水内层5、金属屏蔽层6、半导电阻水外层7、径向挡潮层(8)和外护层9组成；三芯结构是由三根绝缘线芯10与阻水填充绳11绞合成缆后外层依次是阻水层12、径向挡潮层8’、外护层9’组成，阻水导体1是由多根金属单线13绞合而成，在金属单线13绞合的层与层之间重叠绕包绝缘阻水带14。它通过导体、绝缘材料、电缆结构采用纵向和径向阻水方式，从而有效的抑制交联电缆在使用过程中水分的浸入及绝缘中水树的产生，显著降低交联电缆故障率。
授权公告号CN204332515U的专利公开了一种抗水树交联电缆，包括导体，导体外依次包裹有光滑内屏蔽层、交联聚乙烯层、光滑外屏蔽层、金属屏蔽层、无纺布、阻尼胶层和外护套层，光滑内屏蔽层的内外表面摩擦系数为0.1-0.2，光滑外屏蔽层的内外表面摩擦系数为0.1-0.2，光滑内屏蔽层为和光滑外屏蔽层都为铝箔麦拉屏蔽层，交联聚乙烯层的密度为0.8-0.9g/cm3,其抗张强度为20MPa、其体积电阻率大于1×1015Ω·cm，阻尼胶层的厚度为0.5-1mm，它将所述光滑内屏蔽层和光滑外屏蔽层的摩擦系数尽量设置的低，可以尽量减少其与导体和交联聚乙烯层之间的不规则凸起、空隙和空穴，可以有效的减少树枝放电的发展，即使产生了水树枝，也能抑制水树的继续生长并抑制其放电。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的之一是揭示一种抗水树交联聚乙烯电缆料，本发明的目的之二是揭示采用该电缆料的电缆；它们是采用以下技术方案来实现的。
一种抗水树交联聚乙烯电缆料，其特征在于它是由以下重量份的原料组成的：
线性低密度聚乙烯：60～80份；
苯乙烯：6～10份；
聚氨酯类热塑性弹性体：3～8份；
聚乙二醇：3～6份；
乙烯-醋酸乙酯共聚物：5～8份；
聚乙烯蜡或石蜡：3～5份；
市售型号为4030的线缆塑料用成核剂：0.2～0.8份；
过氧化二叔丁基：0.5～1份；
过氧化苯甲酰：0.2～1份；
市售塑料用型号为300的抗氧化剂或市售塑料用型号为1010的抗氧化剂或市售塑料用型号为168的抗氧化剂：0.3～1.2份；
碳黑：2～3份；
其中，线性低密度聚乙烯与苯乙烯的重量比为8～10。
上述所述的一种抗水树交联聚乙烯电缆料，其特征在于它是通过以下方法制得的：
第一步：称量各原材料；
第二步：将第一步中称得的线性低密度聚乙烯、苯乙烯、聚氨酯类热塑性弹性体、乙烯-醋酸乙酯共聚物、聚乙二醇、聚乙烯蜡或石蜡加入密炼机进行共混，使其彻底熔融，在彻底熔融后的20分钟加入市售型号为4030的线缆塑料用成核剂、过氧化二叔丁基、过氧化苯甲酰、市售塑料用型号为300的抗氧化剂或市售塑料用型号为1010的抗氧化剂或市售塑料用型号为168的抗氧化剂及碳黑混合均匀得到原料抗水树交联聚乙烯电缆料；
第三步：将第二步得到的原料抗水树交联聚乙烯电缆料采用密炼机或者双阶式双螺杆挤出机或单螺杆挤出机进行挤出拉伸、热切、干燥空气冷却、干燥后包装得到抗水树交联聚乙烯电缆料成品；其中挤出拉伸的速度控制在50～150m/min之间。
本发明的实施实例2及实施实例3中，一种抗水树交联聚乙烯电缆，包含有导体、通过挤压挤塑方式包覆在导体上的绝缘层、位于绝缘层外的交联聚乙烯护套层，其特征在于绝缘层外具有复合阻水层，复合阻水层外具有铠装层，交联聚乙烯护套层挤塑包覆在铠装层外；复合阻水层由第一阻水薄膜层、基带层构成，基带层紧贴绝缘层；第一阻水薄膜层是粘结在基带层上的；或者复合阻水层由第一阻水薄膜层、基带层、第二阻水薄膜层构成，第二阻水薄膜层紧贴绝缘层；第一阻水薄膜层及第一阻水薄膜层分别粘结在基带层的两个侧面；所述交联聚乙烯护套层的材料是现有技术中的抗水树交联聚乙烯电缆料或实施实例1所述的抗水树交联聚乙烯电缆料。
上述所述的一种抗水树交联聚乙烯电缆，其特征在于所述第一阻水薄膜层的材料是聚酯带或PE薄膜带。
上述所述的一种抗水树交联聚乙烯电缆，其特征在于所述第二阻水薄膜层的材料是聚酯带或PE薄膜带。
上述所述的一种抗水树交联聚乙烯电缆，其特征在于所述导体是由多根直径为0.05～0.20mm的铜丝或铝丝或合金丝绞合而成的；所述导体的内部间隙中填充有阻水油膏，阻水油膏的填充度≥95%。
上述所述的一种抗水树交联聚乙烯电缆，其特征在于所述导体的横截面积为1～10mm2。
上述所述的一种抗水树交联聚乙烯电缆，其特征在于所述绝缘层的材料是聚氨酯或低烟无卤聚乙烯或中密度聚乙烯或高密度聚乙烯。
上述所述的一种抗水树交联聚乙烯电缆，其特征在于所述第一阻水薄膜层的厚度为0.05～0.5mm。
上述所述的一种抗水树交联聚乙烯电缆，其特征在于所述第二阻水薄膜层的厚度为0.05～0.5mm。
上述所述的一种抗水树交联聚乙烯电缆，其特征在于所述铠装层的材料是双面覆膜钢带，所述铠装层是纵向包覆在复合阻水层外的，且铠装层两边缘相熔接使水分不能进入复合阻水层及内部。
上述所述的一种抗水树交联聚乙烯电缆，其特征在于所述基带层的材料是玻璃纤维带或其它合适的带材。
上述所述的一种抗水树交联聚乙烯电缆，其特征在于所述交联聚乙烯护套层的厚度为1.6～2.8mm。
本发明的实施实例4中，一种三芯抗水树交联聚乙烯电缆，其特征在于它具有三根两两相切放置的实施实例2或实施实例3所述的抗水树交联聚乙烯电缆，三根抗水树交联聚乙烯电缆的外径是相等的，三根抗水树交联聚乙烯电缆外具有位置固定层、位置固定层外挤塑包覆有第三阻水层、第三阻水层外包覆有阻水护套。
上述所述的一种三芯抗水树交联聚乙烯电缆，其特征在于所述位置固定层的材料是聚酯带或无纺布或阻水带。
上述所述的一种三芯抗水树交联聚乙烯电缆，其特征在于所述第三阻水层的材料是铝带或钢带或铜带。
上述所述的一种三芯抗水树交联聚乙烯电缆，其特征在于所述阻水护套的材料是高密度聚乙烯或交联聚乙烯或聚氨酯或现有技术中的抗水树交联聚乙烯电缆料或实施实例1所述的抗水树交联聚乙烯电缆料。
一种四芯抗水树交联聚乙烯电缆，其特征在于它具有四根实施实例2或实施实例3所述的抗水树交联聚乙烯电缆，四根抗水树交联聚乙烯电缆的外径是相等的，任意相邻的抗水树交联聚乙烯电缆是相外切的，四根抗水树交联聚乙烯电缆外具有位置固定层、位置固定层外挤塑包覆有第三阻水层、第三阻水层外包覆有阻水护套；或者一种四芯抗水树交联聚乙烯电缆，其特征在于它具有四根实施实例2或实施实例3所述的抗水树交联聚乙烯电缆，四根抗水树交联聚乙烯电缆的外径是不全相等的，任意相邻的抗水树交联聚乙烯电缆是相外切的，四根抗水树交联聚乙烯电缆外具有位置固定层、位置固定层外挤塑包覆有第三阻水层、第三阻水层外包覆有阻水护套。
上述所述的一种四芯抗水树交联聚乙烯电缆，其特征在于所述位置固定层的材料是聚酯带或无纺布或阻水带。
上述所述的一种四芯抗水树交联聚乙烯电缆，其特征在于所述第三阻水层的材料是铝带或钢带或铜带。
上述所述的一种四芯抗水树交联聚乙烯电缆，其特征在于所述阻水护套的材料是高密度聚乙烯或交联聚乙烯或聚氨酯或现有技术中的抗水树交联聚乙烯电缆料或实施实例1所述的抗水树交联聚乙烯电缆料。
本发明中，由于导体内部填充有95%填充度以上的阻水油膏，因此解决了现有技术中采用绞合导体而造成的导体内部间隙中的水分渗透问题；且有效地保护了导体，使导体不易氧化；第一阻水薄膜层、及可能有第二阻水薄膜层、第三阻水层的存在，使得水分不能外部渗透，非轴向的阻水性能更稳定、可靠；另外，交联聚乙烯材料本身非常致密，水分无法穿透；因此，本发明中，水分无法渗入到导体，无法形成水树；电缆机械、电、环境性能更稳定、可靠；铠装层使外部不能渗入水分，且为金属故兼具电磁屏蔽性能、使电缆承受压力及冲击能力更强；本发明结构更简单、更易生产、成品合格率更高。
因此，本发明电缆具有阻水效果优良、结构简单、易生产、不产生水树、电缆电性能/机械/环境性能更稳定、更可靠等有益技术效果。
附图说明
图1为本发明实施实例2的横截面结构示意图。
图2为本发明实施实例3的横截面结构示意图。
图3为本发明实施实例4的横截面结构示意图。
图4为本发明实施实例5的横截面结构示意图。
图5为本发明实施实例6的横截面结构示意图。
具体实施方式
实施实例1为本发明抗水树交联聚乙烯电缆料的实施例，实施实例2-6是采用抗水树电缆的实施实例。
实施实例1
一种抗水树交联聚乙烯电缆料，其特征在于它是由以下重量份的原料组成的：
线性低密度聚乙烯：60～80份；
苯乙烯：6～10份；
聚氨酯类热塑性弹性体：3～8份；
聚乙二醇：3～6份；
乙烯-醋酸乙酯共聚物：5～8份；
聚乙烯蜡或石蜡：3～5份；
市售型号为4030的线缆塑料用成核剂：0.2～0.8份；
过氧化二叔丁基：0.5～1份；
过氧化苯甲酰：0.2～1份；
市售塑料用型号为300的抗氧化剂或市售塑料用型号为1010的抗氧化剂或市售塑料用型号为168的抗氧化剂：0.3～1.2份；
碳黑：2～3份；
其中，线性低密度聚乙烯与苯乙烯的重量比为8～10。
上述所述的抗水树交联聚乙烯电缆料，最佳配方时，其特征在于它是由以下重量份的原料组成的：
线性低密度聚乙烯：70份；
苯乙烯：7份；
聚氨酯类热塑性弹性体：6份；
聚乙二醇：4份；
乙烯-醋酸乙酯共聚物：6份；
聚乙烯蜡或石蜡：4份；
市售型号为4030的线缆塑料用成核剂：0.5份；
过氧化二叔丁基：0.8份；
过氧化苯甲酰：0.5份；
市售塑料用型号为300的抗氧化剂或市售塑料用型号为1010的抗氧化剂或市售塑料用型号为168的抗氧化剂：0.7份；
碳黑：2.6份；
其中，线性低密度聚乙烯与苯乙烯的重量比为10。
上述所述的抗水树交联聚乙烯电缆料，较佳配方时，其特征在于它是由以下重量份的原料组成的：
线性低密度聚乙烯：63份；
苯乙烯：7份；
聚氨酯类热塑性弹性体：3份；
聚乙二醇：6份；
乙烯-醋酸乙酯共聚物：8份；
聚乙烯蜡或石蜡：5份；
市售型号为4030的线缆塑料用成核剂：0.7份；
过氧化二叔丁基：0.7份；
过氧化苯甲酰：0.6份；
市售塑料用型号为300的抗氧化剂或市售塑料用型号为1010的抗氧化剂或市售塑料用型号为168的抗氧化剂：0.8份；
碳黑：3份；
其中，线性低密度聚乙烯与苯乙烯的重量比为9。
上述所述的一种抗水树交联聚乙烯电缆料，其特征在于它是通过以下方法制得的：
第一步：称量各原材料；
第二步：将第一步中称得的线性低密度聚乙烯、苯乙烯、聚氨酯类热塑性弹性体、乙烯-醋酸乙酯共聚物、聚乙二醇、聚乙烯蜡或石蜡加入密炼机进行共混，使其彻底熔融，在彻底熔融后的20分钟加入市售型号为4030的线缆塑料用成核剂、过氧化二叔丁基、过氧化苯甲酰、市售塑料用型号为300的抗氧化剂或市售塑料用型号为1010的抗氧化剂或市售塑料用型号为168的抗氧化剂及碳黑混合均匀得到原料抗水树交联聚乙烯电缆料；
第三步：将第二步得到的原料抗水树交联聚乙烯电缆料采用密炼机或者双阶式双螺杆挤出机或单螺杆挤出机进行挤出拉伸、热切、干燥空气冷却、干燥后包装得到抗水树交联聚乙烯电缆料成品；其中挤出拉伸的速度控制在50～150m/min之间。
上述所述的抗水树交联聚乙烯电缆料，按照GB/T21224-2007及IEC/TS61956：1999规定的试验方法逐一进行测试；各项指标都符合DL 1070-2007的规定。
本发明中的抗水树交联聚乙烯电缆料经过电缆生产，与现有技术的抗水树交联聚乙烯电缆料作了对比，同样生产了长度为2km/盘的电缆1根，型号规格、直径、结构、使用的盘具完全相同，护套厚度为2mm；放在水深为3米的水泥试验槽内，电缆盘具最高处距水面为2米；放入时，端头都进行了水密封处理；放入1年、2年、3年后，从相同外端依次取样，每次取10米开剥后观察，结果如下（其中，1#采用的是本申请中的材料，2#为CN103627064A中的材料、3#为CN102120842A的材料、4#为CN200810200933.X中的材料，5#为CN200810207933.2中的材料，6#为CN200810028374.9中的材料，7#为CN101724192A中的材料，8# 为CN200710168264.8中的材料，9#为CN103289162A中的材料，10#为CN103467818A中的材料，11#为CN104311963A中的材料）：
从上表可以看出，本申请的材料具有极优良的抗水树性能。
本发明的电缆料具有易制造、抗水树效果好。
本发明的方法具有制造方便、工序少、制造所需的设备要求低、更于快速批量生产等有益技术效果。
实施实例2
请见图1，一种抗水树交联聚乙烯电缆10，包含有导体1、通过挤压挤塑方式包覆在导体1上的绝缘层2、位于绝缘层外的交联聚乙烯护套层5，其特征在于绝缘层外具有复合阻水层3，复合阻水层外具有铠装层4，交联聚乙烯护套层挤塑包覆在铠装层外；复合阻水层由第一阻水薄膜层32、基带层31构成，基带层紧贴绝缘层；第一阻水薄膜层是粘结在基带层上的；所述交联聚乙烯护套层的材料是现有技术中的抗水树交联聚乙烯电缆料或实施实例1所述的抗水树交联聚乙烯电缆料。
实施实例3
请见图2，一种抗水树交联聚乙烯电缆10，包含有导体1、通过挤压挤塑方式包覆在导体1上的绝缘层2、位于绝缘层外的交联聚乙烯护套层5，其特征在于绝缘层外具有复合阻水层3，复合阻水层外具有铠装层4，交联聚乙烯护套层挤塑包覆在铠装层外；复合阻水层由第一阻水薄膜层32、基带层31、第二阻水薄膜层30构成，第二阻水薄膜层紧贴绝缘层；第一阻水薄膜层及第一阻水薄膜层分别粘结在基带层的两个侧面；所述交联聚乙烯护套层的材料是现有技术中的抗水树交联聚乙烯电缆料或实施实例1所述的抗水树交联聚乙烯电缆料。
上述所述的一种抗水树交联聚乙烯电缆，其特征在于所述第一阻水薄膜层的材料是聚酯带或PE薄膜带。
上述所述的一种抗水树交联聚乙烯电缆，其特征在于所述第二阻水薄膜层的材料是聚酯带或PE薄膜带。
上述所述的一种抗水树交联聚乙烯电缆，其特征在于所述导体是由多根直径为0.05～0.20mm的铜丝或铝丝或合金丝绞合而成的；所述导体的内部间隙中填充有阻水油膏，阻水油膏的填充度≥95%。
上述所述的一种抗水树交联聚乙烯电缆，其特征在于所述导体的横截面积为1～10mm2。
上述所述的一种抗水树交联聚乙烯电缆，其特征在于所述绝缘层的材料是聚氨酯或低烟无卤聚乙烯或中密度聚乙烯或高密度聚乙烯。
上述所述的一种抗水树交联聚乙烯电缆，其特征在于所述第一阻水薄膜层的厚度为0.05～0.5mm。
上述所述的一种抗水树交联聚乙烯电缆，其特征在于所述第二阻水薄膜层的厚度为0.05～0.5mm。
上述所述的一种抗水树交联聚乙烯电缆，其特征在于所述铠装层的材料是双面覆膜钢带，所述铠装层是纵向包覆在复合阻水层外的，且铠装层两边缘相熔接使水分不能进入复合阻水层及内部。
上述所述的一种抗水树交联聚乙烯电缆，其特征在于所述基带层的材料是玻璃纤维带或其它合适的带材。
上述所述的一种抗水树交联聚乙烯电缆，其特征在于所述交联聚乙烯护套层的厚度为1.6～2.8mm。
实施实例4
请见图3，一种三芯抗水树交联聚乙烯电缆，其特征在于它具有三根两两相切放置的实施实例2或实施实例3所述的抗水树交联聚乙烯电缆10，三根抗水树交联聚乙烯电缆的外径是相等的，三根抗水树交联聚乙烯电缆外具有位置固定层80、位置固定层外挤塑包覆有第三阻水层81、第三阻水层外包覆有阻水护套82。
上述所述的一种三芯抗水树交联聚乙烯电缆，其特征在于所述位置固定层的材料是聚酯带或无纺布或阻水带。
上述所述的一种三芯抗水树交联聚乙烯电缆，其特征在于所述第三阻水层的材料是铝带或钢带或铜带。
上述所述的一种三芯抗水树交联聚乙烯电缆，其特征在于所述阻水护套的材料是高密度聚乙烯或交联聚乙烯或聚氨酯或现有技术中的抗水树交联聚乙烯电缆料或实施实例1所述的抗水树交联聚乙烯电缆料。
实施实例5
请见图4，一种四芯抗水树交联聚乙烯电缆，其特征在于它具有四根实施实例2或实施实例3所述的抗水树交联聚乙烯电缆10，四根抗水树交联聚乙烯电缆的外径是相等的，任意相邻的抗水树交联聚乙烯电缆10是相外切的，四根抗水树交联聚乙烯电缆外具有位置固定层80、位置固定层外挤塑包覆有第三阻水层81、第三阻水层外包覆有阻水护套82。
实施实例5
请见图5，一种四芯抗水树交联聚乙烯电缆，其特征在于它具有四根实施实例2或实施实例3所述的抗水树交联聚乙烯电缆10，四根抗水树交联聚乙烯电缆的外径是不全相等的，任意相邻的抗水树交联聚乙烯电缆10是相外切的，四根抗水树交联聚乙烯电缆外具有位置固定层80、位置固定层外挤塑包覆有第三阻水层81、第三阻水层外包覆有阻水护套82。
上述所述的一种四芯抗水树交联聚乙烯电缆，其特征在于所述位置固定层的材料是聚酯带或无纺布或阻水带。
上述所述的一种四芯抗水树交联聚乙烯电缆，其特征在于所述第三阻水层的材料是铝带或钢带或铜带。
上述所述的一种四芯抗水树交联聚乙烯电缆，其特征在于所述阻水护套的材料是高密度聚乙烯或交联聚乙烯或聚氨酯或现有技术中的抗水树交联聚乙烯电缆料或实施实例1所述的抗水树交联聚乙烯电缆料。
本发明中，由于导体内部填充有95%填充度以上的阻水油膏，因此解决了现有技术中采用绞合导体而造成的导体内部间隙中的水分渗透问题；且有效地保护了导体，使导体不易氧化；第一阻水薄膜层、及可能有第二阻水薄膜层、第三阻水层的存在，使得水分不能外部渗透，非轴向的阻水性能更稳定、可靠；另外，交联聚乙烯材料本身非常致密，水分无法穿透；因此，本发明中，水分无法渗入到导体，无法形成水树；电缆机械、电、环境性能更稳定、可靠；铠装层使外部不能渗入水分，且为金属故兼具电磁屏蔽性能、使电缆承受压力及冲击能力更强；本发明结构更简单、更易生产、成品合格率更高。
因此，本发明电缆具有阻水效果优良、结构简单、易生产、不产生水树、电缆电性能/机械/环境性能更稳定、更可靠等有益技术效果。
本发明不局限于上述最佳实施方式，应当理解，本发明的构思可以按其他种种形式实施运用，它们同样落在本发明的保护范围内。