35kv冷缩电缆终端头的材料配方技术

来源：上海民熔电气集团有限公司发布时间：2025-06-04 11:18:00

以下是关于 35kV 冷缩电缆终端头材料配方技术的详细解析，从材料性能需求、核心配方体系、关键技术要点及发展趋势等方面展开说明：

一、35kV 冷缩电缆终端头的材料性能需求

冷缩电缆终端头是高压电缆系统的关键部件，需满足以下核心性能：

电气绝缘性能

高击穿强度（工频耐压、冲击耐压），满足 35kV 电压等级绝缘要求。
低介质损耗（tanδ），减少运行中的能量损耗。
抗局部放电能力，避免长期运行中绝缘劣化。

力学性能

高弹性与柔韧性，冷缩后紧密贴合电缆本体，适应电缆弯曲和热胀冷缩。
拉伸强度与断裂伸长率达标，防止安装或运行中撕裂。

耐环境性能

耐老化：抗紫外线、臭氧、湿热及化学腐蚀（如盐雾、油污）。
耐温性：宽温域（-40℃~90℃）下保持性能稳定，适应不同气候条件。
阻燃性：符合 GB/T 19666 等标准，降低火灾风险。

工艺适配性

常温下可快速收缩，无需加热或工具，便于现场安装。
与电缆外半导电层、金属屏蔽层等界面相容性好，密封与应力疏散。

二、核心材料配方体系

35kV 冷缩终端头的主流材料为硅橡胶（SR）或三元乙丙橡胶（EPDM），以下以硅橡胶为例说明配方技术：

（一）基础聚合物

甲基乙烯基硅橡胶（MVQ）

含量：60%~80%（质量比），提供高弹性、耐温性和绝缘性。
乙烯基含量：0.1%~0.3%（摩尔比），调控交联密度与力学性能。

其他改性聚合物（可选）

氟硅橡胶（FVMQ）：提升耐油、耐化学腐蚀性能（用于场景）。
苯基硅橡胶：改善低温韧性（-60℃以下环境适用）。

（二）补强填料

气相法白炭黑（SiO₂）

含量：10%~30%，通过羟基与硅橡胶链段作用，提升拉伸强度、撕裂强度和弹性。
表面处理：用六甲基二硅氮烷（HMDS）或硅烷偶联剂（如 KH-560）改性，降低表面性，改善分散性与硫化相容性。

沉淀法白炭黑：成本较低，但需更高填充量，可能影响介电性能，多用于非关键部位。
纳米填料（如纳米 Al₂O₃、ZnO）：少量添加（≤5%）可提升导热性、耐电树枝化能力。

（三）硫化体系

过氧化物硫化体系

硫化剂：双二五（2,5 - 二甲基 - 2,5 - 二叔丁基过氧化己烷），用量 1%~2%。
特点：高温（150℃~180℃）硫化，交联效率高，硫化胶耐热性优异。

加成型硫化体系（铂金催化）

催化剂：氯铂酸络合物，用量 0.01%~0.05%。
交联剂：含氢硅油（Si-H 键含量≥0.1%），用量 1%~3%。
特点：低温硫化（80℃~120℃），环保无副产物，适合精密成型，但成本较高。

（四）功能性助剂

增塑剂

甲基苯基硅油：改善低温性能，用量 5%~10%。
羟基硅油：调节分子量，提升加工流动性，用量 2%~5%。

导热填料

微米级 Al₂O₃、MgO：填充量 10%~20%，提升导热系数（目标≥0.5W/(m・K)），降低温升。
氮化硼（BN）：导热性优异（~300W/(m・K)），但成本高，多用于高要求场景（≤5% 填充）。

阻燃剂

氢氧化铝（ATH）、氢氧化镁（MDH）：填充量 20%~40%，通过分解吸热和生成隔热层阻燃。
硅系阻燃剂（如笼型倍半硅氧烷 POSS）：协同增效，减少传统阻燃剂对力学性能的削弱。

抗老化助剂

紫外吸收剂（如 UV-531）：用量 0.5%~1%，吸收 290~400nm 紫外线。
抗氧化剂（如 2,6 - 二叔丁基对甲酚 BHT）：用量 0.5%~1%，抑制热氧老化。
防老剂（如 4,4’- 二氨基二苯醚）：提升耐臭氧性能，用量 1%~2%。

偶联剂

硅烷偶联剂（如 KH-570）：用量 1%~2%，改善填料与聚合物界面结合力，提升力学性能和耐水性。

（五）其他添加剂

着色剂：氧化铁红（红色）、炭黑（黑色）等，满足标识需求，用量 0.5%~1%。
脱膜剂：硬脂酸锌，用量 0.5%~1%，改善硫化工艺中的脱模性能。

三、关键技术要点与难点

填料分散均匀性

采用双辊开炼机或密炼机分段混炼，先将白炭黑与硅橡胶预分散，再逐步加入其他助剂，避免团聚导致性能不均。
纳米填料需通过超声波分散或表面改性提升相容性。

硫化工艺控制

过氧化物硫化需严格控制温度与时间，避免欠硫（力学性能不足）或过硫（橡胶脆化）。
加成型硫化需防止催化剂中毒（如胺类、硫类物质污染），交联。

应力锥设计与材料匹配

应力锥部位需使用介电常数梯度材料（如添加炭黑或碳纤维调节导电性能），实现电场均匀分布，避免局部电场集中。

环境适应性优化

高湿度地区：增加疏水剂（如甲基三甲氧基硅烷），降低吸水率。
沿海或工业污染区：采用耐漏电起痕硅橡胶（CTI≥600V），添加导电炭黑抑制表面电荷积累。

四、材料配方的发展趋势

高性能化

开发低介电常数（ε≤2.5）、高导热（≥1.0W/(m・K)）硅橡胶，适应更高电压等级（如 110kV）需求。
引入石墨烯、氮化铝等填料，提升综合性能。

绿色环保化

无卤阻燃配方（替代含卤素阻燃剂），符合 RoHS 等环保标准。
生物基硅橡胶（如植物源甲基单体）的研发与应用。

智能化与功能集成

嵌入纳米传感器材料（如碳纳米管），实时监测温度、电场分布，实现状态预警。

低成本与工艺简化

开发室温快速硫化技术（如湿气固化），缩短生产周期，降低能耗。
通用型配方设计，减少不同规格产品的配方调整成本。

五、典型配方示例（硅橡胶基，质量百分比）

组分	含量（%）	作用
甲基乙烯基硅橡胶（MVQ）	70	基础聚合物，提供弹性与绝缘性
气相法白炭黑（改性）	25	补强，提升力学性能
双二五硫化剂	1.5	交联剂
甲基苯基硅油	5	改善低温性能
氢氧化铝（ATH）	30	阻燃
紫外吸收剂 UV-531	0.8	抗老化
硅烷偶联剂 KH-570	1	界面改性

六、总结

35kV 冷缩电缆终端头的材料配方技术需在电气绝缘、力学性能、环境适应性与工艺可行性之间实现平衡。通过优化基础聚合物、填料体系与功能性助剂，结合硫化工艺和结构设计，可提升终端头的可靠性与使用寿命。未来，随着新材料与新技术的发展，冷缩终端头将向更高电压等级、更智能、更环保的方向迈进。