一种中高压用热塑性绝缘材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种中高压用热塑性绝缘材料及其制备方法。该中高压用热塑性绝缘材料的原料由以下重量份配比的组分组成：聚丙烯树脂70～90重量份，弹性体10～30重量份，抗氧剂0.2～1.0重量份。将以上各组分按重量份配比混合后，在双螺杆挤出机中在170～230℃、转速200～300r/min下熔融共混挤出，制得中高压用热塑性绝缘材料。本发明专利技术通过选择合适的聚丙烯树脂与一定比例的弹性体和合适的抗氧剂熔融共混解决聚丙烯作为电线电缆材料低温韧性差、易老化的问题。该材料相比交联聚乙烯具有更加优异的力学性能、电气性能，无需交联即可满足长期工作温度90℃的使用要求，便于加工，达到寿命要求后易于回收利用。

A thermoplastic insulating material for medium and high voltage and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种中高压用热塑性绝缘材料及其制备方法
本专利技术属于电缆材料领域，具体涉及一种中高压用热塑性绝缘材料及其制备方法。
技术介绍
交联聚乙烯(XLPE)具有良好的绝缘性能、化学稳定性、较强的力学性能等，在电气领域得到了广泛地研究和应用。但XLPE作为热固性树脂，存在不可回收利用、不符合环境友好的缺点。特别是近年来，环境效益成为制约经济发展的重要因素。因此，研究环保型电气绝缘材料的制备具有重要意义。聚丙烯(PP)树脂作为一种热塑性材料，耐热性能优异，长期工作温度可达105℃，且电气性能优良，力学性能突出，可以作为一种优异的可回收绝缘材料。但聚丙烯所存在的低温韧性差、不耐光热氧老化的问题制约了其在电线电缆中的应用。因此，本领域需要一种具有较好的低温韧性和耐热氧老化性、可以回收再利用的热塑性绝缘材料。
技术实现思路
本专利技术开发出一种适用于中高压电力电缆的热塑性绝缘材料，相比XLPE其具有更加优异的力学性能、电气性能，材料无需交联可满足长期工作温度90℃的使用要求，具有较好的低温韧性和耐热氧老化性且便于加工，达到寿命要求后易于回收利用。具体而言，本专利技术提供一种热塑性绝缘材料，所述热塑性绝缘材料的原料，以聚丙烯树脂和弹性体的总重为100重量份计，包括下列重量份配比的组分：聚丙烯树脂70-90重量份；弹性体10-30重量份；和抗氧剂0.2-1.0重量份。在一个或多个实施方案中，所述聚丙烯树脂选自等规聚丙烯、无规共聚聚丙烯和嵌段共聚聚丙烯中的一种或多种的组合；优选地，所述聚丙烯树脂为嵌段共聚聚丙烯、或嵌段共聚聚丙烯和选自等规聚丙烯和无规共聚聚丙烯中的一种或两种的组合。在一个或多个实施方案中，所述聚丙烯树脂为嵌段共聚聚丙烯，或嵌段共聚聚丙烯和等规聚丙烯的组合，或嵌段共聚聚丙烯和无规共聚聚丙烯的组合。在一个或多个实施方案中，以聚丙烯树脂和弹性体的总重为100重量份计，所述热塑性绝缘材料的原料包括：25～70重量份、优选25-60重量份的嵌段共聚聚丙烯，15～60重量份、优选25-60重量份的等规聚丙烯和/或无规共聚聚丙烯，15～30重量份、优选15～25重量份、更优选15～20重量份的弹性体，和0.2～1.0重量份的抗氧剂。在一个或多个实施方案中，以聚丙烯树脂和弹性体的总重为100重量份计，所述热塑性绝缘材料的原料包括：70～85重量份、优选75～85重量份的嵌段共聚聚丙烯，15～30重量份、优选15～25重量份的弹性体，和0.2～1.0重量份的抗氧剂。在一个或多个实施方案中，所述等规聚丙烯的等规度大于95％。在一个或多个实施方案中，所述聚丙烯树脂的溶体流动速率为1.5～8.0g/10min。在一个或多个实施方案中，所述弹性体为三元乙丙橡胶(EPDM)、乙烯-辛烯共聚物(POE)、丙烯-乙烯共聚物(PER)或其组合；优选地，所述弹性体为POE和/或PER。在一个或多个实施方案中，以聚丙烯树脂和弹性体的总重为100重量份计，所述热塑性绝缘材料的原料包括：25～70重量份、优选25-60重量份的嵌段共聚聚丙烯，15～60重量份、优选25-60重量份的无规共聚聚丙烯，15～30重量份、优选15～25重量份、更优选15～20重量份的POE，和0.2～1.0重量份的抗氧剂。在一个或多个实施方案中，以聚丙烯树脂和弹性体的总重为100重量份计，所述热塑性绝缘材料的原料包括：25～70重量份、优选25-60重量份的嵌段共聚聚丙烯，15～60重量份、优选25-60重量份的等规聚丙烯，15～30重量份、优选15～25重量份、更优选15～20重量份的POE，和0.2～1.0重量份的抗氧剂。在一个或多个实施方案中，以聚丙烯树脂和弹性体的总重为100重量份计，所述热塑性绝缘材料的原料包括：70～85重量份、优选75～85重量份的嵌段共聚聚丙烯，15～30重量份、优选15～25重量份的PER，和0.2～1.0重量份的抗氧剂。在一个或多个实施方案中，所述抗氧剂选自四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、4,4’-硫代双(6-叔丁基-3-甲基苯酚)中的一种或多种的组合。本专利技术还提供一种制备本专利技术所述的热塑性绝缘材料的方法，包括：按重量份配比混合所述热塑性绝缘材料的原料；和将所述热塑性绝缘材料的原料的混合物加入双螺杆挤出机中，在170℃～230℃、转速200～300r/min下熔融共混；由此制得所述热塑性绝缘材料。在一个或多个实施方案中，所述双螺杆挤出机的螺杆长径比为25：1。在一个或多个实施方案中，所述双螺杆挤出机的模头温度为170～200℃。本专利技术还包括由本专利技术任一实施方案所述的方法制备得到的热塑性绝缘材料。本专利技术还提供一种中高压用电力电缆护套，所述护套含有本专利技术任一实施方案所述的热塑性绝缘材料，或由所述热塑性绝缘材料制备得到。本专利技术还提供一种中高压用电力电缆，其包括本文所述的护套。本专利技术还提供嵌段共聚聚丙烯在改善等规聚丙烯和无规共聚聚丙烯的低温韧性中的应用。在该应用的一个或多个实施方案中，所述嵌段共聚聚丙烯、等规聚丙烯和无规共聚聚丙烯的用量如本专利技术任一实施方案所述。本专利技术还提供弹性体在改善聚丙烯树脂耐老化性能和低温冲击性能中的应用。在此应用的一个或多个实施方案中，所述弹性体为三元乙丙橡胶、乙烯-辛烯共聚物、丙烯-乙烯共聚物或其组合。在此应用的一个或多个实施方案中，所述弹性体和聚丙烯树脂的组成和用量如本专利技术任一实施方案所述。具体实施方式为使本领域技术人员可了解本专利技术的特点及效果，以下谨就说明书及权利要求书中提及的术语及用语进行一般性的说明及定义。除非另有指明，否则文中使用的所有技术及科学上的字词，均为本领域技术人员对于本专利技术所了解的通常意义，当有冲突情形时，应以本说明书的定义为准。本文描述和公开的理论或机制，无论是对或错，均不应以任何方式限制本专利技术的范围，即本
技术实现思路
可以在不为任何特定的理论或机制所限制的情况下实施。本文中，所有以数值范围或百分比范围形式界定的特征如数值、数量、含量与浓度仅是为了简洁及方便。据此，数值范围或百分比范围的描述应视为已涵盖且具体公开所有可能的次级范围及范围内的个别数值(包括整数与分数)。本文中，若无特别说明，所有的份数为重量份，所有的比例为重量比。本文中，为使描述简洁，未对各个实施方案或实施例中的各个技术特征的所有可能的组合都进行描述。因此，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，各个实施方案或实施例中的各个技术特征可以进行任意的组合，所有可能的组合都应当认为是本说明书记载的范围。本文中，术语“含有”、“包括”或“包含”表示各种成分可一起应用于本专利技术的混合物或组合物中。因此，术语“主要由……组成”和“由……组成”包含在术语“含有”、“包括”或“包含”中。本专利技术的热塑性绝缘材料的原料包括聚丙烯树脂、弹性体和抗氧剂，或由聚丙烯树脂、弹性体和抗氧剂组成。本专利技术通过选择合适的聚丙烯树脂与一定比例的弹性体和适合的抗氧剂熔融共混解决聚丙烯作为电线电缆材料低温韧性差、易老化的问题。本专利技术的专利技术人发现，向聚丙烯树脂中添加弹性体可以解决聚丙烯作为绝缘材料存在的耐老化性能、低温冲击性能差的问题，但是弹性体的添加量要控制在一定的比例内，避免添加量过少无改善作用，添加量过多则成本高(弹性体价本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种热塑性绝缘材料，其特征在于，以聚丙烯树脂和弹性体的总重为100重量份计，所述热塑性绝缘材料的原料包括：聚丙烯树脂  70～90重量份；弹性体      10～30重量份；和抗氧剂      0.2～1.0重量份；其中，所述聚丙烯树脂选自等规聚丙烯、无规共聚聚丙烯和嵌段共聚聚丙烯中的一种或多种的组合；优选地，所述聚丙烯树脂为嵌段共聚聚丙烯、或嵌段共聚聚丙烯与选自等规聚丙烯和无规共聚聚丙烯中的一种或两种的组合。

【技术特征摘要】
1.一种热塑性绝缘材料，其特征在于，以聚丙烯树脂和弹性体的总重为100重量份计，所述热塑性绝缘材料的原料包括：聚丙烯树脂70～90重量份；弹性体10～30重量份；和抗氧剂0.2～1.0重量份；其中，所述聚丙烯树脂选自等规聚丙烯、无规共聚聚丙烯和嵌段共聚聚丙烯中的一种或多种的组合；优选地，所述聚丙烯树脂为嵌段共聚聚丙烯、或嵌段共聚聚丙烯与选自等规聚丙烯和无规共聚聚丙烯中的一种或两种的组合。2.如权利要求1所述的热塑性绝缘材料，其特征在于，以聚丙烯树脂和弹性体的总重为100重量份计，所述热塑性绝缘材料的原料包括：25～70重量份的嵌段共聚聚丙烯，15～60重量份的等规聚丙烯和/或无规共聚聚丙烯，15～30重量份的弹性体，和0.2～1.0重量份的抗氧剂；或70～85重量份的嵌段共聚聚丙烯，15～30重量份的弹性体，和0.2～1.0重量份的抗氧剂。3.如权利要求1所述的热塑性绝缘材料，其特征在于，以聚丙烯树脂和弹性体的总重为100重量份计，所述热塑性绝缘材料的原料包括：25～60重量份的嵌段共聚聚丙烯，25～60重量份的等规聚丙烯和/或无规共聚聚丙烯，15～25重量份的弹性体，和0.2～1.0重量份的抗氧剂；或75～85重量份的嵌段共聚聚丙烯，15～25重量份的弹性体，和0.2～1.0重量份的抗氧剂。4.如权利要求2所述的热塑性绝缘材料，其特征在于，所述等规聚丙烯的等规度大于95％。5.如权利要求1所述的热塑性...

【专利技术属性】
技术研发人员：候盛斐，李亮，范瑾，仲伟霞，宋刚，
申请(专利权)人：上海至正道化高分子材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31