风力发电软电缆用耐寒EPR绝缘橡皮的配方

田维生

（远东电缆有限公司，江苏宜兴214257）

风力发电软电缆用耐寒EPR绝缘橡皮的配方

田维生

（远东电缆有限公司，江苏宜兴214257）

简述了风力发电软电缆的使用特点；探讨了基料EPDM、配合剂体系的选择；试验并确定了耐寒EPR绝缘橡皮的中试与生产配方；放线生产并检测了耐寒EPR绝缘橡皮的性能。实验结果表明：选用乙烯、丙烯比百分含量不同的两种三元乙丙橡胶并用的方法，能有效地提高乙丙橡皮的耐寒性能，其力学性能、工艺性能均满足风力发电软电缆使用及生产要求。本技术申报了国家发明专利并获得授权证书。

风力发电；软电缆；耐寒；EPR；绝缘橡皮；配方

随着全球工业化的发展，对能源的需求越来越多。长期以来主要是依靠增加消耗石油、煤炭来获取能源，这将极大增加温室气体的排放，加速温室效应的进程，给全球带来生态灾难。因此，各国都在大力发展可再生能源，我国也出台了《可再生能源法》，大力鼓励风能、太阳能、水能、生物质能的发展。风力发电作为比较成熟的技术，具有集中度高，建设周期短，投资强度适中的特点，在今后相当长的一段时间内将呈现跨越式发展的趋势。我国风力发电整机技术是从国外多家公司引进的，电缆绝大部分为进口。由于风力发电用电缆使用地域不断扩大，风电场建设越来越向漠北、戈壁等寒冷地带，海上、海岛等高温、高湿有盐雾的场合发展，恶劣的场所对风电用电缆提出了耐寒、耐低温扭转、耐湿、耐盐雾等许多新的要求，满足这些新需求就是目前风电电缆发展的趋势。本文介绍了远东电缆有限公司在风力发电软电缆用耐寒EPR绝缘橡皮上的具体试验过程。

1 试验部分

1.1 主要原材料

三元乙丙橡胶KEP 210、4045M，抗氧剂1010，钙锌稳定剂，DOS，微晶石蜡，复合硫化剂，高性能填料，超细滑石粉，碳酸钙等，均为市售工业品。

1.2 主要试验仪器和生产设备

主要试验仪器有试验室密炼机、小开炼机、平板硫化机、门尼粘度仪、硫化仪、电子拉力机、热老化试验箱等；主要生产设备有生产密炼机、滤胶机、开炼机、三辊出片机、橡胶挤出机等。

1.3 性能测试标准

试样性能测试按GB/T29631-2013标准进行。

2 结果与讨论

2.1 EPDM的选择

EPR乙丙橡皮目前是电线电缆中广泛使用的一种绝缘材料，它的基料是三元乙丙橡胶EPDM，EPDM是乙烯、丙烯和非共轭二烯烃的三元共聚物。非共轭二烯烃具有特殊的结构，两个不饱和双键中，只有一个才能共聚作为交链处；另一个不饱和的双键只会成为边侧链。三元乙丙橡胶的聚合物主链是完全饱和的，这个特性使得三元乙丙橡胶具有优异的耐候、耐臭氧、耐热、耐酸碱、耐水蒸汽、颜色稳定性。三元乙丙橡胶本质上是无极性的，对极性溶液和化学物具有抗性，吸水率低，具有优异的电绝缘性能和耐电晕性，电性能优于或接近于丁苯橡胶、聚乙烯和交联聚乙烯。

商业的三元乙丙橡胶中乙烯、丙烯比由80/20到40/60，当乙烯、丙烯比百分含量增加时，正面的影响有：更高的拉伸强度、更高的结晶化、更低的玻璃体转化温度、能将原材料聚合物转化成丸状以及更好的挤出特性；负面的影响有：差的压延混合性、较差的低温特性以及不好的压缩形变；当丙烯比例更高时，橡胶就具有更好的加工性能、更好的低温特性以及更好的压缩形变等。

本文比较了以下两种EPDM：KEP 210、4045M，三元乙丙橡胶KEP 210的性能参数为：100℃下测试的门尼粘度为38，乙烯含量为65%，ENB含量为5.7%；三元乙丙橡胶4045M的性能参数为：100℃下测试的门尼粘度为45，乙烯含量为44.5%，ENB含量为7.6%。在小试阶段进行对比试验。

2.2 其它配合剂体系的选择

本配方活化剂用氧化锌；稳定剂用钙锌稳定剂；抗氧剂采用1010；加工助剂用微晶石蜡；增塑剂用DOS；补强填充体系采用杜科恩TM70绝缘层专用高性能填料、超细滑石粉与碳酸钙共用；硫化体系采用复合硫化剂。

2.3 胶料配方试验

用KEP 210为主胶做1#配方，用4045M为主胶做2#配方，把KEP 210与4045M并用做3#配方，以3#配方为基础做中试4#配方，再适当调节KEP 210与4045M的并用比例，做生产5#配方，其它辅助材料的份数相同，但硫化剂的份数作微调节，具体试验的小试配方、中试配方和生产配方详见表1。

表1 胶料的试验配方（份数）

2.4 炼胶工艺

首先在密炼机一段混炼：把两种主体胶料加入到密炼机混炼1～2min，等包转子后加入细料、一半粗料、油，混炼2～3min；再加入余料混炼，翻斗清扫，压上顶栓，混炼5～6min，110℃～120℃出胶；在翻包机上翻炼三次后开条；在滤胶机上用60目、80目滤网各一张，网穿全换，滤胶后称重；最后到密炼机二段加硫：100℃～110℃，1min以下出胶后到翻包机上翻炼，开炼机上打卷，到压延机碾页，出片厚度0.8～1.0 mm。

2.5 胶片性能

严格按上述炼胶工艺进行试验配方的小试、中试和生产，测试胶片的主要性能，具体测试结果详见表2。由表2可知，用KEP 210的1#小试配方，拉伸强度与体积电阻率较高，-45℃4h低温伸长率在100%，但达不到-55℃4h的低温拉伸要求；用4045M的2#小试配方，拉伸强度与体积电阻率稍低，-55℃4h低温伸长率在280%，达到-55℃4h的低温拉伸要求；把KEP 210与4045M并用的3#小试配方，拉伸强度与体积电阻率较好，-55℃4h低温伸长率在150%，达到-55℃4h的低温拉伸要求；中试4#配方，拉伸强度与体积电阻率较好，-55℃4h胶片低温伸长率在160%，-55℃4h成品低温伸长率在73%，达到-55℃4h的低温拉伸要求，但小平方线挤出时，线表面较毛糙；生产5#配方，适当增加了KEP 210的比例，减少了4045M的比例，拉伸强度与体积电阻率较好，-55℃4h胶片低温伸长率在130%，-55℃4h成品低温伸长率在80%，达到-55℃4h的低温拉伸要求，小平方线挤出时，线表面光滑。

2.6 成品电缆绝缘橡皮的性能

试验的成品电缆型号规格为FDZ-YEYH-1.8/3kV-1*185，成品绝缘橡皮的性能检测结果见表3。由表3知：各项指标的实测值都符合标准GB/T29631 -2013的指标要求。

3 结束语

本文通过选用含量不同的两种三元乙丙橡胶EPDM并用的方法，有效提高了EPR乙丙绝缘橡皮的耐寒性能，其力学性能、工艺性能都满足风力发电软电缆使用及生产要求，在远东电缆有限公司已经投入正常生产。“风力发电软电缆用耐寒EPR绝缘橡皮”申请了国家发明专利，申请号为201110137441.2；授权公告日为2014年02月26号，专利号为ZL 201110137441.2；发明证书号第1351218号。

表2 胶片的性能测试

表3 成品电缆的性能测试

[1]GB/T29631-2013，额定电压1.8/3kV及以下风力发电用耐扭曲软电缆[S].

[2]TICW/1-2009，额定电压1.8/3kV及以下风力发电用耐扭曲软电缆[S].□

Cold-resistant EPR Insulation Rubber Formula of Wind Power Flexible Cable

TIAN Wei-sheng
（Far East Cable Co.，Ltd.，Yixing 214257，China）

This paper introduces wind power flexible cable applied characteristics.Discusses chose both basic material EPDM and accessory ingredient.Test and confirm cold-resistant EPR insulation rubber pilot plant test and production formula. Produce and test cold-resistant insulation rubber property.The test result shows that apply both different ratio percent of ethylene propylene two kinds of EPDM，effectively improve EPR cold-resistant property，physical and production suits for wind power flexible cable and production requirement，meantime we apply patent for invention and have the authorized certificate.

wind power；flexible cable；cold-resistant；EPR；insulation rubber；formula

10.3969/j.issn.1008-553X.2016.01.017

U465.4+2；V255+.3

A

1008-553X（2016）01-0063-03

2015-07-26

田维生（1966-），男，硕士研究生，高级工程师，主要从事橡套电缆用橡皮、PVC电缆料、聚烯烃电缆料三大系列高分子材料配方的研发工作，18780051752，1978029910@qq.com。