抑制空间电荷聚丙烯接枝改性的直流电缆材料及制备方法技术

一种抑制空间电荷聚丙烯接枝改性的直流电缆材料及制备方法，涉及电力设备技术领域，它包括聚丙烯（PP）100重量份，接枝共轭单体0.8～2.4重量份，引发剂0.05～0.15重量份以及抗氧剂0.01～0.1重量份。本抑制空间电荷聚丙烯接枝改性的直流电缆材料及其制备方法不仅可以起到抑制聚乙烯中空间电荷的作用，同时避免无机粒子的团聚问题和有机共轭小分子的迁移问题。

【技术实现步骤摘要】
抑制空间电荷聚丙烯接枝改性的直流电缆材料及制备方法
本专利技术涉及电力设备
，具体涉及抑制空间电荷聚丙烯接枝改性的直流电缆材料及其制备方法。
技术介绍
相比于交流输电系统，直流输电系统在远距离、大容量的输电系统中有着独特的优势。直流输电系统的功率调节快速灵活、大范围的连锁故障风险较低，系统运行可靠。直流输电由于实现了电源系统与负荷中心的直接连接，节能环保的同时降低了输电费用，被广泛应用于输电工程中。目前广泛应用于直流电缆中的交联聚乙烯耐温等级低，难以适应高的使用温度。同时交联聚乙烯是一种热固性材料，在达到使用寿命后，回收困难，难以降解，会造成环境污染。为提高直流电缆使用温度及耐压等级，降低对环境的污染，需使用一种非交联的热塑性材料。相较于交联聚乙烯，PP的综合性能良好，基本上不受环境因素和电场频率的影响，不需要交联就有较高的机械强度，而且是典型的热塑性材料，可回收利用，符合环境友好的线缆发展要求；其熔点达到了150℃左右，工作的温度可长期保持在90℃。因其良好的耐热性能，而且在同样的绝缘层厚度上可以提高运行电压、线路的输送容量和降低输送的损耗。但是PP也存在不足，易出现空间电荷的积聚，使得使用寿命下降。PP若要用作高压直流电缆绝缘材料，就必须做改性处理，因此如何抑制PP的空间电荷问题是急需解决的问题。目前在改善聚丙烯空间电荷问题上，使用最多的方式为添加纳米粒子。但添加纳米粒子的主要问题是分散性的问题，一旦分散不均匀将起到副作用，使得介电性能下降，而机械共混存在混炼不均，并且小分子团聚都会使得材料的稳定性降低，造成复合材料内部的缺陷，加重PP空间电荷的积聚和击穿老化。故此，研发一种新型抑制聚丙烯接枝复合材料势在必行。
技术实现思路
本专利技术的第一目的是为了克服上述现有技术存在的不足之处，而提供一种抑制空间电荷聚丙烯接枝改性的直流电缆材料，它不仅可以起到抑制聚乙烯中空间电荷的作用，同时避免无机粒子的团聚问题和有机共轭小分子的迁移问题。本专利技术的第二目的是提供上述抑制空间电荷聚丙烯接枝改性的直流电缆材料的制备方法。本专利技术采用的技术方案为：一、一种抑制空间电荷聚丙烯接枝改性的直流电缆材料，包括聚丙烯（PP）100重量份，接枝共轭单体0.8～2.4重量份，引发剂0.05～0.15重量份以及抗氧剂0.01～0.1重量份。所述的聚丙烯为均聚或共聚物中的一种或者二种。所述的接枝共轭单体为4-丙氧烯基-2-羟基二苯甲酮(AHB)；所述的引发剂为过氧化二异丙苯或过氧化二叔丁基中的一种或两种；所述的抗氧剂为四{β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸}季戊四醇酯【抗氧剂1010】。二、一种抑制空间电荷聚丙烯接枝改性的直流电缆材料的制备方法，步骤如下：1）取100重量份的聚丙烯(PP)，0.8～2.4重量份的4-丙氧烯基-2-羟基二苯甲酮(AHB)，引发剂0.05～0.15重量份和0.01～0.1重量份的抗氧剂放入混合机中均匀搅拌混合，将混合后的原料加入到转矩流变仪中进行熔融共混；2）熔融温度为190～210℃，转矩流变仪的转速为30～50r/min，混炼时间为8～10min，获得抑制空间电荷聚丙烯接枝改性直流电缆材料。本专利技术的有益效果是：本抑制空间电荷聚丙烯接枝改性的直流电缆材料及其制备方法，所制备的抑制空间电荷聚丙烯接枝4-丙氧烯基-2-羟基二苯甲酮，其内部空间电荷的密度明显小于纯聚丙烯，说明在聚丙烯中接枝4-丙氧烯基-2-羟基二苯甲酮能明显有效的改善聚丙烯内部空间电荷的分布；同时接枝4-丙氧烯基-2-羟基二苯甲酮也使得材料击穿强度得到了提高；而且解决了填料在基体中团聚的问题。附图说明：图1是本专利技术纯聚丙烯的空间电荷分布图；图2是本专利技术接枝率为0.38%时的空间电荷分布图；图3是本专利技术接枝率为0.73%时的空间电荷分布图；图4是本专利技术接枝率为0.94%时的空间电荷分布图。具体实施方式：参照各图，一种抑制空间电荷聚丙烯接枝改性的直流电缆材料，包括聚丙烯（PP）100重量份，接枝共轭单体0.8～2.4重量份，引发剂0.05～0.15重量份以及抗氧剂0.01～0.1重量份。所述的聚丙烯为均聚或共聚物中的一种或者二种。所述的接枝共轭单体为4-丙氧烯基-2-羟基二苯甲酮(AHB)；所述的引发剂为过氧化二异丙苯或过氧化二叔丁基中的一种或两种；所述的抗氧剂为四{β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸}季戊四醇酯【抗氧剂1010】。一种抑制空间电荷聚丙烯接枝改性的直流电缆材料的制备方法，步骤如下：1）取100重量份的聚丙烯(PP)，0.8～2.4重量份的4-丙氧烯基-2-羟基二苯甲酮(AHB)，引发剂0.05～0.15重量份和0.01～0.1重量份的抗氧剂放入混合机中均匀搅拌混合，将混合后的原料加入到转矩流变仪中进行熔融共混；2）熔融温度为190～210℃，转矩流变仪的转速为30～50r/min，混炼时间为8～10min，获得抑制空间电荷聚丙烯接枝改性直流电缆材料。本方法采用熔融接枝法，在聚丙烯的分子链上接枝具有极性基团的小分子，即4-丙氧烯基-2-羟基二苯甲酮，从而抑制直流电场作用下材料内部的空间电荷积聚问题。实施例1取100重量份的聚丙烯(PP)、0重量份的4-丙氧烯基-2-羟基二苯甲酮(AHB)（即不添加4-丙氧烯基-2-羟基二苯甲酮(AHB)）、0.1重量份的引发剂(DCP)和0.1重量份的抗氧剂放入混合机中均匀搅拌混合。将混合后的原料加入到转矩流变仪中进行熔融共混，熔融温度为190℃，转矩流变仪的转速为50r/min，混炼时间为9min，获得复合材料。实施例1制得的复合材料在40kV/mm直流电场作用0.5min、10min时材料内部空间电荷分布图见图2。从图中可以看出，在加压极化0.5min时，在阳极和阴极附近都只有很少量的电荷注入，加压10min后，复合材料中电荷密度最高约达5.23C/m3，且复合材料内部残余电荷量降低，电荷分布均匀，说明接枝对内部空间电荷的积聚具有一定的抑制效果。实施例2取100重量份的聚丙烯(PP)、0.8重量份的4-丙氧烯基-2-羟基二苯甲酮(AHB)、0.1重量份的引发剂(DCP)和0.1重量份的抗氧剂放入混合机中均匀搅拌混合。将混合后的原料加入到转矩流变仪中进行熔融共混，熔融温度为190℃，转矩流变仪的转速为50r/min，混炼时间为9min，获得复合材料。实施例3取100重量份的聚丙烯(PP)、1.6重量份的4-丙氧烯基-2-羟基二苯甲酮(AHB)、0.1重量份的引发剂(DCP)和0.1重量份的抗氧剂放入混合机中均匀搅拌混合。混合后的原料加入到转矩流变仪中进行熔融共混，熔融温度为190℃，转矩流变仪的转速为50r/min，混炼时间为9min，获得复合材料实施例4取100重量份的聚丙烯(PP)、2.4重量份的4-丙氧烯基-2-羟基二苯甲酮(AHB)、0.1重量份的引发剂(DCP)和0.1重量份的抗氧剂放入混合机中均匀搅拌混合。混合后的原料加入到转矩流变仪中进行熔融共混，熔融温度为190℃，转矩流变仪的转速为50r/min，混炼时间为9min，获得复合材料。实施例5取100重量份的聚丙烯(PP)、0重量份的4-丙氧烯基-2-羟基二苯甲酮(AHB)（即不添加4-丙氧烯基-2-羟基二苯甲本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种抑制空间电荷聚丙烯接枝改性的直流电缆材料，其特征在于：包括聚丙烯（PP）100重量份，接枝共轭单体0.8～2.4重量份，引发剂0.05～0.15重量份以及抗氧剂0.01～0.1重量份。

【技术特征摘要】
1.一种抑制空间电荷聚丙烯接枝改性的直流电缆材料，其特征在于：包括聚丙烯（PP）100重量份，接枝共轭单体0.8～2.4重量份，引发剂0.05～0.15重量份以及抗氧剂0.01～0.1重量份。2.根据权利要求1所述的抑制空间电荷聚丙烯接枝改性的直流电缆材料，其特征在于：所述的聚丙烯为均聚或共聚物中的一种或者二种。3.根据权利要求1所述的抑制空间电荷聚丙烯接枝改性的直流电缆材料，其特征在于：所述的接枝共轭单体为4-丙氧烯基-2-羟基二苯甲酮(AHB)；所述的引发剂为过氧化二异丙苯或过氧化二叔丁基中的一种或两种；所述的抗氧剂为四{β-（3,5...

【专利技术属性】
技术研发人员：张文龙，金珊珊，梁月，戴亚杰，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，扬州龙达电工材料有限公司，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23