一种电缆材料制备方法以及系统与流程

1.本发明涉及电缆材料制备技术领域，尤其是一种电缆材料制备方法以及系统。


背景技术：

2.名词介绍：
3.电树枝：由于电缆在运行过程中可能受到各种外部条件的影响，导致其绝缘内部中出现气泡等缺陷，局部电场强度增大，最终击穿，由于其放电通道与树枝形状相似，所以称其为电树枝。
4.微胶囊自修复；在高分子材料中加入由裂纹控制的微胶囊型修复试剂，当材料中出现裂纹时胶囊打开并释放出其中的修复试剂与内置的催化剂反应，最终填充裂纹。
5.随着电网规模的扩大，高压直流电缆正逐步广泛的应用于输配电系统，聚丙烯由于其熔点高、击穿强度高和环保可回收等优越的性能作为新型电缆绝缘材料，但是电缆在运行过程中可能受到各种外部条件的影响，导致其绝缘内部中出现气泡等缺陷，局部电场畸变，同时电缆温度的变化也影响着绝缘材料电导率及空间电荷积聚，使绝缘材料内部电场畸变，形成电树枝放电通道，最终击穿。
6.为了修复高分子材料中的细微裂纹及其他缺陷，研究人员致力于研究高分子自修复材料，高分子自修复材料可分为本征型自修复高分子材料和外援型自修复高分子材料，其中外援型自修复高分子材料主要依靠在基体中包埋含有修复剂的微胶囊来达到自修复的目的。当材料被破坏而产生裂纹时，基体中的微胶囊会一同被破坏，微胶囊中的修复试剂就会流出填充裂纹，而基体材料中的催化剂就会催化修复试剂发生聚合反应来达到粘合修复的效果。


技术实现要素：

7.有鉴于此，本发明实施例提供一种电缆材料制备方法以及系统，将聚丙烯基加入微胶囊修复试剂，当基体中出现电树裂纹时胶囊打开并释放出其中的修复试剂与内置的催化剂反应，最终填充裂纹，提高电缆材料对电树枝的抵抗能力，延长电缆的使用寿命。
8.本发明的一方面提供了一种电缆材料制备方法，包括：
9.获取自修复微胶囊粉末颗粒；
10.获取固化剂微胶囊粉末颗粒；
11.在所述自修复微胶囊粉末颗粒中加入聚丙烯基体进行混合，得到第一混合体；
12.向所述第一混合体加入所述固化剂微胶囊粉末颗粒以及三氟化硼催化剂，得到第二混合体；
13.对所述第二混合体进行成型处理，得到抗电树老化的电缆材料。
14.可选地，所述获取自修复微胶囊粉末颗粒，包括：
15.将尿素和甲醛溶液进行混合后，搅拌溶解得到第一溶液；
16.对所述第一溶液进行温度调节以及ph值调节后，加水得到脲醛预聚体；
17.将双酚a型环氧树脂溶液加入所述脲醛预聚体中得到第二溶液；
18.对所述第二溶液进行干燥处理，得到自修复微胶囊粉末颗粒。
19.可选地，所述获取固化剂微胶囊粉末颗粒，包括：
20.将聚甲基丙烯酸甲酯与苯甲醚溶液混合，得到第三溶液；
21.对所述第三溶液进行温度调节以及ph值调节后，加水得到第四溶液；
22.向所述第四溶液中加入聚醚胺溶液，得到第五溶液；
23.对所述第五溶液进行干燥处理，得到固化剂微胶囊粉末颗粒。
24.可选地，所述将尿素和甲醛溶液进行混合后，搅拌溶解得到第一溶液，包括：
25.将尿素和36.5％甲醛溶液按照1:1.2的比例进行混合，用搅拌机搅拌至尿素完全溶解，得到所述第一溶液。
26.可选地，所述将聚甲基丙烯酸甲酯与苯甲醚溶液混合，得到第三溶液，包括：
27.将聚甲基丙烯酸甲酯与苯甲醚按照1:1.2的比例进行混合，然后用搅拌机搅拌至完全溶解，得到所述第三溶液。
28.可选地，所述对所述第二混合体进行成型处理，得到抗电树老化的电缆材料，包括：
29.将所述第二混合体输入流变仪中；
30.通过流变仪挤出第二混合体，并对所述第二混合体进行冷却；
31.对所述冷却后的第二混合体进行干燥处理，得到抗电树老化的电缆材料。
32.可选地，所述对所述第五溶液进行干燥处理，得到固化剂微胶囊粉末颗粒，包括：
33.将所述第五溶液的ph值调节至3.5，并将所述第五溶液的温度调节至60℃后，固化4小时；
34.将固化4小时后的第五溶液进行抽滤、洗涤以及加热蒸发，再放入干燥箱中干燥12小时，最终得到所述固化剂微胶囊粉末颗粒，其中，所述干燥箱的温度为30℃。
35.可选地，所述对所述第一溶液进行温度调节以及ph值调节后，加水得到脲醛预聚体，包括：
36.通过三乙醇胺将所述第一溶液的ph值调节到8.5；
37.将所述第一溶液的温度调节至70℃。
38.可选地，所述对所述第三溶液进行温度调节以及ph值调节后，加水得到第四溶液，包括：
39.将所述第三溶液的ph值调节到8.5；
40.将所述第三溶液的温度调节至70℃。
41.本发明的另一方面提供了一种电缆材料制备系统，包括：
42.第一模块，用于获取自修复微胶囊粉末颗粒；
43.第二模块，用于获取固化剂微胶囊粉末颗粒；
44.第三模块，用于在所述自修复微胶囊粉末颗粒中加入聚丙烯基体进行混合，得到第一混合体；
45.第四模块，用于向所述第一混合体加入所述固化剂微胶囊粉末颗粒以及三氟化硼催化剂，得到第二混合体；
46.第五模块，用于对所述第二混合体进行成型处理，得到抗电树老化的电缆材料。
47.本发明实施例还公开了一种计算机程序产品或计算机程序，该计算机程序产品或计算机程序包括计算机指令，该计算机指令存储在计算机可读存储介质中。计算机设备的处理器可以从计算机可读存储介质读取该计算机指令，处理器执行该计算机指令，使得该计算机设备执行前面的方法。
48.本发明的实施例首先获取自修复微胶囊粉末颗粒；接着获取固化剂微胶囊粉末颗粒；然后在所述自修复微胶囊粉末颗粒中加入聚丙烯基体进行混合，得到第一混合体；并且向所述第一混合体加入所述固化剂微胶囊粉末颗粒以及三氟化硼催化剂，得到第二混合体；最后对所述第二混合体进行成型处理，得到抗电树老化的电缆材料。本发明将聚丙烯基加入微胶囊修复试剂，当基体中出现电树裂纹时胶囊打开并释放出其中的修复试剂与内置的催化剂反应，最终填充裂纹，提高电缆材料对电树枝的抵抗能力，延长电缆的使用寿命。
附图说明
49.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
50.图1为本发明实施例的电缆材料制备方法的步骤流程图。
具体实施方式
51.为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
52.针对现有技术存在的问题，本发明实施例提供了一种电缆材料制备方法，包括：
53.获取自修复微胶囊粉末颗粒；
54.获取固化剂微胶囊粉末颗粒；
55.在所述自修复微胶囊粉末颗粒中加入聚丙烯基体进行混合，得到第一混合体；
56.向所述第一混合体加入所述固化剂微胶囊粉末颗粒以及三氟化硼催化剂，得到第二混合体；
57.对所述第二混合体进行成型处理，得到抗电树老化的电缆材料。
58.可选地，所述获取自修复微胶囊粉末颗粒，包括：
59.将尿素和甲醛溶液进行混合后，搅拌溶解得到第一溶液；
60.对所述第一溶液进行温度调节以及ph值调节后，加水得到脲醛预聚体；
61.将双酚a型环氧树脂溶液加入所述脲醛预聚体中得到第二溶液；
62.对所述第二溶液进行干燥处理，得到自修复微胶囊粉末颗粒。
63.可选地，所述获取固化剂微胶囊粉末颗粒，包括：
64.将聚甲基丙烯酸甲酯与苯甲醚溶液混合，得到第三溶液；
65.对所述第三溶液进行温度调节以及ph值调节后，加水得到第四溶液；
66.向所述第四溶液中加入聚醚胺溶液，得到第五溶液；
67.对所述第五溶液进行干燥处理，得到固化剂微胶囊粉末颗粒。
68.可选地，所述将尿素和甲醛溶液进行混合后，搅拌溶解得到第一溶液，包括：
69.将尿素和36.5％甲醛溶液按照1:1.2的比例进行混合，用搅拌机搅拌至尿素完全溶解，得到所述第一溶液。
70.可选地，所述将聚甲基丙烯酸甲酯与苯甲醚溶液混合，得到第三溶液，包括：
71.将聚甲基丙烯酸甲酯与苯甲醚按照1:1.2的比例进行混合，然后用搅拌机搅拌至完全溶解，得到所述第三溶液。
72.可选地，所述对所述第二混合体进行成型处理，得到抗电树老化的电缆材料，包括：
73.将所述第二混合体输入流变仪中；
74.通过流变仪挤出第二混合体，并对所述第二混合体进行冷却；
75.对所述冷却后的第二混合体进行干燥处理，得到抗电树老化的电缆材料。
76.可选地，所述对所述第五溶液进行干燥处理，得到固化剂微胶囊粉末颗粒，包括：
77.将所述第五溶液的ph值调节至3.5，并将所述第五溶液的温度调节至60℃后，固化4小时；
78.将固化4小时后的第五溶液进行抽滤、洗涤以及加热蒸发，再放入干燥箱中干燥12小时，最终得到所述固化剂微胶囊粉末颗粒，其中，所述干燥箱的温度为30℃。
79.可选地，所述对所述第一溶液进行温度调节以及ph值调节后，加水得到脲醛预聚体，包括：
80.通过三乙醇胺将所述第一溶液的ph值调节到8.5；
81.将所述第一溶液的温度调节至70℃。
82.可选地，所述对所述第三溶液进行温度调节以及ph值调节后，加水得到第四溶液，包括：
83.将所述第三溶液的ph值调节到8.5；
84.将所述第三溶液的温度调节至70℃。
85.本发明的另一方面提供了一种电缆材料制备系统，包括：
86.第一模块，用于获取自修复微胶囊粉末颗粒；
87.第二模块，用于获取固化剂微胶囊粉末颗粒；
88.第三模块，用于在所述自修复微胶囊粉末颗粒中加入聚丙烯基体进行混合，得到第一混合体；
89.第四模块，用于向所述第一混合体加入所述固化剂微胶囊粉末颗粒以及三氟化硼催化剂，得到第二混合体；
90.第五模块，用于对所述第二混合体进行成型处理，得到抗电树老化的电缆材料。
91.下面结合说明书附图，对本发明的具体实现原理进行详细说明：
92.为了抑制电树枝的产生，本发明计划将聚丙烯基加入微胶囊修复试剂，当基体中出现电树裂纹时胶囊打开并释放出其中的修复试剂与内置的催化剂反应，最终填充裂纹。
93.现有技术主要是在绝缘材料基体中加入纳米颗粒如mgo，zno，sio2等，以加大陷阱深度或减少载流子密度，从而达到抑制电树枝发展的目的，并不能从源头上抑制电树枝的产生，仅仅只是减小了电树枝的长度或延长了电树枝的发展时间。本发明主要是针对新型聚丙烯电缆，在电树枝产生的初期就进行阻断修复，避免了电树枝发展及其引发的一系列
问题。
94.整体技术方案主要是将0.5％wt
‑
2％wt的自修复微胶囊与聚丙烯基体共混，再加入0.01％
‑
0.05％固化剂微胶囊与三氟化硼催化剂，通过流变仪挤出并冷却，干燥后便得到抗电树老化的新型电缆材料。
95.其中，自修复微胶囊为尿醛树脂包裹的环氧树脂的微胶囊，固化剂微胶囊为聚甲基丙烯酸甲酯包裹的聚醚胺微胶囊。具体地，如图1所示，本发明实施例完整的制备过程如下：
96.1)、将尿素和36.5％甲醛溶液按照1:1.2混合，用搅拌机搅拌至尿素完全溶解，用三乙醇胺调节ph到8.5左右，并调节温度至70摄氏度，放置反应90min后加入适量水，形成脲醛预聚体；
97.2)、在500r/min转速的机械搅拌下，将双酚a型环氧树脂溶液滴入步骤1)所得的溶液中，并调节ph至3.5，调节温度至60℃让其固化4小时，再进行抽滤、洗涤，将其放入干燥箱中调节温度为30℃干燥12小时，最终得到自修复微胶囊粉末颗粒；
98.3)、将聚甲基丙烯酸甲酯与苯甲醚按照1:1.2混合，用搅拌机搅拌至其完全溶解，调节ph至8.5左右，并调节温度至70℃，放置反应90min后加入适量水，在500r/min转速的机械搅拌下，将聚醚胺溶液滴入刚刚所得的溶液中，并调节ph至3.5，调节温度至60℃让其固化4小时，再进行抽滤、洗涤，加热蒸发溶剂，再将其放入干燥箱中调节温度为30℃干燥12小时，最终得到固化剂微胶囊；
99.4)、将0.5％wt
‑
2％wt的自修复微胶囊与聚丙烯基体共混，再加入0.01％
‑
0.05％wt固化剂微胶囊与三氟化硼催化剂，通过流变仪挤出并冷却，干燥后便得到抗电树老化的新型电缆材料。相较于现有技术，本发明的优势在于其主要是针对于新型电缆材料聚丙烯的，因为聚丙烯较聚乙烯具有高熔点、高击穿强度、环保可回收的优点，更有利于高压电缆的长期运行安全。同时微胶囊自修复可以在电树枝产生的初期对其进行抑制修复，大大增强了电缆材料对电树枝的抵抗能力，可以有效延长电缆的使用寿命，微胶囊的制备方法简单，其与基体材料的相容性好，不会引入新的缺陷。
100.应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(pga)，现场可编程门阵列(fpga)等。
101.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
102.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
103.以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本技术权利要求所限定的范围内。