一种基于聚合物接枝的环保型高压电缆材料制备工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种基于聚合物接枝的环保型高压电缆材料制备工艺，将一定量的聚丙烯基体置于密闭反应釜中，进行惰性气体置换；将一定量的自由基引发剂与接枝反应单体加入到密闭反应釜中，搅拌混合；加入一定量的界面剂，使反应体系进行溶胀；加入一定量的分散剂，使反应体系升温至接枝反应温度约100‑130℃，进行接枝反应，反应时间约5‑8h；反应结束后，将反应体系进行过滤，干燥；最终得到成功接枝的改性聚丙烯环保型高压电缆材料。本发明专利技术能够使缆绝缘料绝缘性能的明显提升。

【技术实现步骤摘要】
一种基于聚合物接枝的环保型高压电缆材料制备工艺
本专利技术涉及电缆料制备
，具体为一种基于聚合物接枝的环保型高压电缆材料制备工艺。
技术介绍
目前电网中广泛采用以交联聚乙烯(XLPE)为主绝缘材料的挤包式塑料绝缘电缆。它具有重量轻，维护方便，经济性高等优点，而被应用于各种使用环境中。但是，XLPE绝缘电缆的最高长期使用温度只有约70℃左右，已无法满足更大容量输电系统的使用要求。此外，XLPE本身属于热固性材料，在电缆寿命到期后无法回收，产生大量XLPE废料。考虑到我国电网电缆用量基数较大，电缆更新换代时产生的XLPE废料就会非常可观，不当的处理方法(如焚烧)会形成对环境保护的严峻挑战。虽然纳米掺杂改性在PP基高压电缆绝缘材料的综合性能调控研究取得了一定效果，但其弊病也随之出现。纳米颗粒掺杂改性需要首先将纳米颗粒进行均匀分散，偶联剂表面处理后才能与基体进行共混。这在工业应用中无疑使生产工序变得更加复杂。更重要的是，纳米颗粒在基体中的分散程度会显著影响材料的性能。若纳米颗粒分散不均而发生团聚，反而会使综合性能下降。而在电缆料大批量生产与电缆挤出工序中，实现纳米颗粒的均匀分散，避免团聚，保证产品的品质控制就显得十分困难。也正因此纳米复合改性聚合物材料大多停留在实验室少量制备阶段，其在工业化大规模生产中的应用受到了限制。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于聚合物接枝的环保型高压电缆材料制备工艺，能够使缆绝缘料绝缘性能的明显提升。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种基于聚合物接枝的环保型高压电缆材料制备工艺，包括以下步骤：第一步，将一定量的聚丙烯基体置于密闭反应釜中，进行惰性气体置换；第二步，将一定量的自由基引发剂与接枝反应单体加入到密闭反应釜中，搅拌混合；第三步，加入一定量的界面剂，使反应体系进行溶胀；第四步，加入一定量的分散剂，使反应体系升温至接枝反应温度约100-130℃，进行接枝反应，反应时间约5-8h；第五步，反应结束后，将反应体系进行过滤，干燥；最终得到成功接枝的改性聚丙烯环保型高压电缆材料。优选的，第一步中，聚丙烯选用T30s均聚聚丙烯、PP-NS嵌段共聚聚丙烯中的一种或两者的结合物作为电缆料基体材料。优选的，第一步中，当2t接枝改性料与20kV电压等级的模型电缆的批量生产规模时，采用单次接枝反应制备产量不低于100kg的反应釜。优选的，所述界面剂选用甲苯或二甲苯，反应釜内的温度为120℃～130℃。优选的，所述反应釜内为密闭结构。优选的，第一步中聚丙烯的熔融温度为180℃，混炼时间为20min，转子转速为40～80rpm。优选的，制备成改性聚丙烯环保型高压电缆材料后，通过净化加料室和重力落料系统将制备成改性聚丙烯环保型高压电缆材料供给电缆挤出机，生产制造电缆。优选的，制造电缆后，将电缆加热处理一定时间，去除残余的、易挥发的副产物杂质。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1、本专利技术在初步提出的电缆料配方基础上，进一步研究了电缆料配方样品的制备工艺问题。通过理论分析和试验探究相结合，最终选择了使用过氧化物作为引发剂的自由基接枝反应方式，并通过试接枝实验探究得到了较为理想的接枝含量范围约2-5％。进一步地对性能测试用样品的制备工艺进行了研究，为后续研究打下良好的基础。2、本专利技术优选出了综合性能较强的热塑性聚烯烃材料T30s和PP-NS型聚丙烯作为电缆绝缘基料。在结合研究工作经验和理论分析的基础上优选出了杂环、酯类和双接枝等几类具有较强电气绝缘性能提升作用的化学接枝基团单体，能够使缆绝缘料绝缘性能的明显提升。3、本专利技术的基于聚合物接枝的环保型高压电缆材料制备工艺能够提高基团的成功接枝，从而能够使缆绝缘料绝缘性能的进一步提升。本专利技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明图1为本专利技术的过氧化苯甲酸引发聚丙烯分子接枝的反应过程；图2为本专利技术的接枝改性聚丙烯的的傅里叶红外光谱测试结果图；具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。在本专利技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。采用自由基引发接枝的方式进行反应需要使用密闭反应釜，并使用界面剂和分散剂在合适的温度下进行反应。其中反应的温度和反应时间对接枝反应的效果至关重要。过高或过低的温度都有可能导致接枝不充分和不均匀，反应时间过短则有可能导致接枝量不够并产生杂质。基于此，本专利技术提供一种基于聚合物接枝的环保型高压电缆材料制备工艺，包括以下步骤：第一步，将一定量的聚丙烯基体置于密闭反应釜中，进行惰性气体置换；第二步，将一定量的自由基引发剂与接枝反应单体加入到密闭反应釜中，搅拌混合；第三步，加入一定量的界面剂，使反应体系进行溶胀；第四步，加入一定量的分散剂，使反应体系升温至接枝反应温度约100-130℃，进行接枝反应，反应时间约5-8h；第五步，反应结束后，将反应体系进行过滤，干燥；最终得到成功接枝的改性聚丙烯环保型高压电缆材料。优选的，第一步中，聚丙烯选用T30s均聚聚丙烯、PP-NS嵌段共聚聚丙烯中的一种或两者的结合物作为电缆料基体材料。优选的，第一步中，当2t接枝改性料与20kV电压等级的模型电缆的批量生产规模时，采用单次接枝反应制备产量不低于100kg的反应釜。优选的，所述界面剂选用甲苯或二甲苯，反应釜内的温度为120℃～130℃。优选的，所述反应釜内为密闭结构。优选的，第一步中聚丙烯的熔融温度为180℃，混炼时间为20min，转子转速为40～80rpm。优选的，制造电缆后，将电缆加热处理一定时间，去除残余的、易挥发的副产物杂质。本专利技术优选出了综合性能较强的热塑性聚烯烃材料T30s和PP-NS型聚丙烯作为电缆绝缘基料。在结合研究工作经验和理论分析的基础上优选出了杂环、酯类和双接枝等几类具有较强电气绝缘性能提升作用的化学接枝基团单体，能够使缆绝缘料绝缘性能的明显提升。最终制得的接枝改性聚丙烯为粉末状固体样品。为验证其接枝反应是否成功进行，试制了T30s型聚丙烯接枝不同含量的硅烷的改性样品，并采用傅里叶红外光谱分析(FT-IR)研究其是否成功接枝，如图2所示。从图中可见本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于聚合物接枝的环保型高压电缆材料制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：/n第一步，将一定量的聚丙烯基体置于密闭反应釜中，进行惰性气体置换；/n第二步，将一定量的自由基引发剂与接枝反应单体加入到密闭反应釜中，搅拌混合；/n第三步，加入一定量的界面剂，使反应体系进行溶胀；/n第四步，加入一定量的分散剂，使反应体系升温至接枝反应温度约100-130℃，进行接枝反应，反应时间约5-8h；/n第五步，反应结束后，将反应体系进行过滤，干燥；最终得到成功接枝的改性聚丙烯环保型高压电缆材料。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于聚合物接枝的环保型高压电缆材料制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
第一步，将一定量的聚丙烯基体置于密闭反应釜中，进行惰性气体置换；
第二步，将一定量的自由基引发剂与接枝反应单体加入到密闭反应釜中，搅拌混合；
第三步，加入一定量的界面剂，使反应体系进行溶胀；
第四步，加入一定量的分散剂，使反应体系升温至接枝反应温度约100-130℃，进行接枝反应，反应时间约5-8h；
第五步，反应结束后，将反应体系进行过滤，干燥；最终得到成功接枝的改性聚丙烯环保型高压电缆材料。


2.根据权利要求1所述的基于聚合物接枝的环保型高压电缆材料制备工艺，其特征在于：第一步中，聚丙烯选用T30s均聚聚丙烯、PP-NS嵌段共聚聚丙烯中的一种或两者的结合物作为电缆料基体材料。


3.根据权利要求1所述的基于聚合物接枝的环保型高压电缆材料制备工艺，其特征在于：第一步中，当2t接枝改性料与20kV电压等级的模型电缆的批量生产规模时，采用单次接枝反应制备产量...

【专利技术属性】
技术研发人员：李琦，何金良，袁超，胡军，胡世勋，徐绍军，帅萌，
申请(专利权)人：清华大学，国网北京市电力公司，
类型：发明
国别省市：北京;11