一种高压电缆用可交联聚乙烯绝缘材料、制备方法及其用途技术

本发明专利技术涉及一种高压电缆用可交联聚乙烯绝缘材料、制备方法及其用途。按照各组分占质量百分比计，所述绝缘材料包括如下组分：聚乙烯基料97.5

【技术实现步骤摘要】
一种高压电缆用可交联聚乙烯绝缘材料、制备方法及其用途


[0001]本专利技术涉及绝缘材料领域，具体涉及一种高压电缆用可交联聚乙烯绝缘材料、制备方法及其用途。

技术介绍

[0002]随着电力建设的快速发展，绝缘材料电缆因具有体积小，重量轻，工作温度高，维护成本低以及环保的优点，在生产运输，安装回收等方面相被广泛应用。
[0003]由于绝缘材料电导率随温度、场强非线性变化效应过大，现有的聚乙烯电缆绝缘材料只能在低压配电系统中用于直流电能的传输，无法直接应用在高压直流系统中。此外，局部电场强度远高于电缆的运行强度，会导致电缆材料直接击穿，同时绝缘材料中的添加剂和交联副产物在直流电场下电离和极化均会加剧聚乙烯绝缘电缆中的电导率非线性变化现象。因此，抑制高压直流电缆中电导率非线性过度增大效应聚集，成为亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题在于提供一种用于高压电缆的可交联聚乙烯绝缘材料、制备方法及其用途，该材料可抑制高压直流电缆中电导率非线性过度增大效应聚集。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术采用了如下技术方案：
[0006]一种高压电缆用可交联聚乙烯绝缘材料，按照各组分占质量百分比计，所述绝缘材料包括如下组分：
[0007](a)聚乙烯基料97.5
‑
99.3％；
[0008](b)交联剂0.5
‑
2％；
[0009](c)助交联剂0.1
‑
0.5％；和
[0010](c)抗氧化剂0.1
‑
0.5％；
[0011]所述聚乙烯基料包括高支化度聚乙烯，所述高支化度聚乙烯占聚乙烯基料质量的30～70％，所述高支化度聚乙烯的支化度为1.5
‑
4.5。
[0012]本专利技术通过引入高支化度聚乙烯对传统聚乙烯绝缘料进行改性，降低了绝缘材料中引起电导非线性变化的极性交联分解副产物含量，有效抑制了电荷在直流电场下产生和迁移，抑制了高压电缆中电导率非线性效应。所述聚乙烯绝缘材料可应用于高压直流电缆中。
[0013]所述聚乙烯基料包括高支化度聚乙烯，所述高支化度聚乙烯占聚乙烯基料质量的30～70％，意指，所述聚乙烯基料除高支化度聚乙烯外，还包括其他非高支化度的聚乙烯，高支化度聚乙烯和非高支化度的聚乙烯两者的质量总和为100％。所述高支化度聚乙烯的支化度为1.5～4.5。除高支化度聚乙烯外，所述聚乙烯基料还包括非高支化度的聚乙烯，典型但非限制性的例如线型聚乙烯和支化度小于1.5的支链聚乙烯。
[0014]在本专利技术一种优选地实施方案中，所述高压电缆用可交联聚乙烯绝缘材料，按照
各组分占质量百分比计，所述绝缘材料由如下组分制成：
[0015](a)聚乙烯基料97.5
‑
99.3％；
[0016](b)交联剂0.5
‑
2％；
[0017](c)交联助剂0.1
‑
0.5％；和
[0018](d)抗氧化剂0.1
‑
0.5％；
[0019]所述聚乙烯基料包括高支化度聚乙烯，所述高支化度聚乙烯占聚乙烯基料质量的30～70％，所述高支化度聚乙烯的支化度为1.5
‑
4.5。
[0020]优选地，所述高支化度聚乙烯占聚乙烯基料质量的40～60％。
[0021]在本专利技术中，所述聚乙烯基料的含量为97.5～99.3％，例如为97.8％、98.1％、98.5％、98.7％、99.0％或99.3％，优选为97.5～98.5％。
[0022]在本专利技术中，所述交联剂的含量为0.5～2％，例如0.5％、0.7％、0.9％、1.1％、1.3％、1.5％、1.7％、1.9％或2％。如果交联剂的含量小于0.5％，则绝缘材料的耐热温度低，如果交联剂的含量大于2％，则绝缘材料的力学性能变差。从绝缘材料的耐温和力学性能角度考虑，所述交联剂的含量优选为1.5～2％。
[0023]在本专利技术中，所述助交联剂的含量为0.1～0.5％，例如0.1％、0.15％、0.2％、0.25％、0.3％、0.35％、0.4％、0.45％或0.5％，优选为0.2～0.4％。
[0024]在本专利技术中，所述抗氧化剂的含量为0.1～0.5％，例如0.1％、0.15％、0.2％、0.25％、0.3％、0.35％、0.4％、0.45％或0.5％。如果抗氧化剂的含量小于0.1％，则无法满足抗老化性能要求，如果抗氧化剂的含量大于0.5％，则抑制交联剂自由基的产生。从绝缘材料老化和交联特性角度考虑，所述抗氧化剂的含量优选为0.1～0.2％。
[0025]在本专利技术一种优选地实施方案中，所述聚乙烯基料为低密度聚乙烯和高支化度聚乙烯的混合物，所述混合物的熔体流动速率为0.15
‑
0.25g/min,密度为910
‑
915g/m3，所述高支化度聚乙烯占聚乙烯基料质量的30～70％，所述低密度聚乙烯占聚乙烯基料质量的70～30％，所述聚乙烯基料质量即为低密度聚乙烯和高支化度聚乙烯混合物的质量。
[0026]低密度聚乙烯占低密度聚乙烯和高支化度聚乙烯混合物质量总和的70～30％，如果低密度聚乙烯的质量分数小于30％，则影响绝缘材料的结晶特性。如果低密度聚乙烯的质量分数大于70％，则绝缘材料的交联剂含量会增加，交联副产物会增多。
[0027]所述混合物的熔体流动速率为0.15
‑
0.25g/min,密度为910
‑
915g/m3。如果熔体流动速率小于0.15g/min，则影响绝缘材料的挤出特性，如果熔体流动速率大于0.25g/min，则电缆在挤出过程中影响绝缘层的偏心度。如果密度小于910g/m3，则影响绝缘材料的结晶性能，如果密度大于915g/m3，则不利于绝缘料加工。
[0028]需要说明的是，所述熔体流动速率测试方法为：GB/T3682.1
‑
2018，所述密度测试方法为(GB/T1033.1
‑
2008)。
[0029]在本专利技术一种优选地实施方案中，所述低密度聚乙烯为超净低密度聚乙烯，所述超净低密度聚乙烯的分子量分布为4.7～6.3，灰分含量≤100ppm。
[0030]如果分子量分布小于4.7，则绝缘料熔体流动性会明显降低，如果分子量分布大于6.3，则绝缘材料熔体强度降低，抗焦烧能力下降。
[0031]需要说明的是，所述分子量分布的测试方法为：采用凝胶渗透色谱法(GPC)法进行测试。
[0032]在本专利技术一种优选地实施方案中，所述高支化度聚乙烯为中煤陕西榆林能源化工有限公司生产的DFDA
‑
7042聚乙烯和/或埃克森美孚生产的LL6201RQ聚乙烯。
[0033]在本专利技术一种优选地实施方案中，所述超净低密度聚乙烯为中石化上海公司(上海石化)生产的DJ210聚乙烯。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高压电缆用可交联聚乙烯绝缘材料，其特征在于，按照各组分占质量百分比计，所述绝缘材料包括如下组分：(a)聚乙烯基料97.5
‑
99.3％；(b)交联剂0.5
‑
2％；(c)助交联剂0.1
‑
0.5％；和(d)抗氧化剂0.1
‑
0.5％；所述聚乙烯基料包括高支化度聚乙烯，所述高支化度聚乙烯占聚乙烯基料质量的30～70％，所述高支化度聚乙烯的支化度为1.5
‑
4.5。2.如权利要求1所述的绝缘材料，其特征在于，按照各组分占质量百分比计，所述绝缘材料由如下组分制成：(a)聚乙烯基料97.5
‑
99.3％；(b)交联剂0.5
‑
2％；(c)助交联剂0.1
‑
0.5％；和(d)抗氧化剂0.1
‑
0.5％；所述聚乙烯基料包括高支化度聚乙烯，所述高支化度聚乙烯占聚乙烯基料质量的30～70％，所述高支化度聚乙烯的支化度为1.5
‑
4.5；优选地，所述高支化度聚乙烯占聚乙烯基料质量的40～60％。3.如权利要求1或2所述的绝缘材料，其特征在于，所述聚乙烯基料的含量为97.5～98.5％；优选地，所述交联剂的含量为1.5～2％；优选地，所述助交联剂的含量为0.2
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0.4％；优选地，所述抗氧化剂的含量为0.1～0.2％。4.如权利要求1或2所述的绝缘材料，其特征在于，所述聚乙烯基料为低密度聚乙烯和高支化度聚乙烯的混合物，所述混合物的熔体流动速率为0.15
‑
0.25g/min，密度为910
‑
915g/m3，所述高支化度聚乙烯占聚乙烯基料质量的30～70％，所述低密度聚乙烯占聚乙烯基料质量的70～30％。5.如权利要求4所述的绝缘材料，其特征在于，所述低密度聚乙烯为超净...

【专利技术属性】
技术研发人员：李文鹏，闫轰达，史晓宁，严有祥，徐子峻，乔博，赵维佳，陈朝晖，赵丽丽，张静媛，
申请(专利权)人：国网福建省电力有限公司厦门供电公司，
类型：发明
国别省市：