一种基于结晶形态调控的等规聚丙烯基电缆料改性方法技术

本发明专利技术公开了一种基于结晶形态调控的等规聚丙烯基电缆料改性方法。通过对β相成核剂和等规聚丙烯基料熔融共混物进行特殊温度的热压熔融，之后在降温结晶过程中使得β相成核剂在β相成核剂和等规聚丙烯基料的混合物中自组装成特殊结构，诱导等规生成串晶、花瓣晶等特殊结晶形态的β相，有效改善了等规电缆绝缘料的电、热、力性能。该方法工序简单、成本较低、环境友好，有效改善了等规电缆绝缘料的性能，满足电缆主绝缘的应用要求。满足电缆主绝缘的应用要求。满足电缆主绝缘的应用要求。

【技术实现步骤摘要】
一种基于结晶形态调控的等规聚丙烯基电缆料改性方法


[0001]本专利技术涉及电力材料制备
，具体涉及一种基于结晶形态调控的等规聚丙烯基电缆料改性方法。

技术介绍

[0002]公开该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
[0003]等规聚丙烯因为具有与交联聚乙烯相当的优良电学性能，且生产过程低能耗、可回收，被认为是最有前景的环保型直流电缆绝缘材料。但等规聚丙烯电缆料也存在缺点，其自身刚性大、韧性差，限制了其在电缆输电领域的应用。为改善等规聚丙烯的力学性能，通常采取的等规聚丙烯与弹性体共混的改性手段，但该改性手段会造成等规聚丙烯电学性能的下降。电气性能和力学性能难以协同调控，是等规聚丙烯在高压直流电缆应用中的瓶颈问题。

技术实现思路

[0004]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种基于结晶形态调控的等规聚丙烯基电缆料改性方法，该方法能够实现等规聚丙烯基电缆料力学性能、电性能、热性能的明显提升。
[0005]一种基于结晶形态调控的等规聚丙烯基电缆料改性方法。首先将β成核剂和等规聚丙烯按照一定质量比熔融混合，将上述混合物置于较高温度下热压熔融使得β成核剂在基料中达到微小尺度的熔融，之后对上述熔融混合物降温结晶，在降温结晶过程中使得β成核剂在混合物中优先析出并根据热压温度的不同自组装成纤维状、树状结构，进而诱导等规聚丙烯形成β横晶、β花瓣晶等特殊结晶形态，提高等规聚丙烯基电缆料的力学性能、电性能、热性能。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0007]一种基于结晶形态调控的等规聚丙烯基电缆料改性方法，包括如下步骤：先将β成核剂和等规聚丙烯基料按照一定质量比熔融混合，随后控制温度和压力进行热压熔融，使得β成核剂达到微小尺度熔融状态，随后降温结晶；通过控制热压熔融的工艺参数和降温结晶的参数，使得成核剂在等规聚丙烯中自组装成纤维状、树状结构，进而诱导等规聚丙烯形成β横晶、β花瓣晶等特殊结晶形态，提高等规聚丙烯基电缆料的力学性能、电性能、热性能。
[0008]优选的是，所述的β成核剂和等规聚丙烯基料的熔融混合温度为170℃
‑
200℃。
[0009]优选的是，所述的β成核剂和等规聚丙烯基料熔融共混物的热压熔融压力为3
‑
30MPa，热压熔融温度为210℃
‑
250℃，热压熔融时间为5min
‑
60min。
[0010]优选的是，所述的降温结晶为2
‑
30MPa压力范围下110℃
‑
135℃范围内任意温度下的等温结晶、2
‑
30MPa压力范围下常温冷却结晶。
[0011]进一步的，β成核剂在混合物中的用量为0.03
‑
5wt％。
[0012]进一步的，当热压熔融温度为210℃
‑
220℃时倾向形成β横晶，热压熔融温度为240℃
‑
250℃时倾向形成β花瓣晶。
[0013]进一步的，所述等规聚丙烯基料为等规聚丙烯T30S、F401中的一种。
[0014]进一步的，β成核剂为稀土类成核剂WBG、芳香胺类化合物成核剂TMB
‑
5中的一种。
[0015]进一步的，熔融混合前，先将β成核剂和等规聚丙烯基料在烘箱中烘干；烘干温度为40
‑
100℃，烘干时间为24
‑
72h。
[0016]本专利技术的设计思路：
[0017]通过控制β相成核剂与等规聚丙烯混合物的热压熔融条件，利用小分子β相成核剂在不同熔融温度下的溶解性不同及自组装结构不同影响等规聚丙烯的结晶行为，使得等规聚丙烯生成横晶、花瓣状晶等特殊形态的β相。通过对等规聚丙烯基料β相结晶形态的有效调控，实现对等规聚丙烯宏观性能的有效调控，改善等规聚丙烯的韧性、热稳定性、电学性能。相对于常规β成核剂诱导的β相等规聚丙烯，应用本专利技术提出的方法形成β横晶的聚丙烯力学韧性、热稳定和热导性、介电性能有所提高；应用本专利技术提出的方法形成β花瓣晶的聚丙烯力学韧性、热稳定和热导性、介电性能则相对于β横晶聚丙烯进一步提高。
[0018]本专利技术的有益效果是：
[0019](1)本专利技术提出了一种基于结晶形态调控的等规聚丙烯基电缆料改性方法。通过本专利技术的方法诱导等规聚丙烯基电缆料生成特定结晶形态的β相可提高等规聚丙烯基电缆料的力学性能，包括提高等规聚丙烯基电缆料的断裂伸长率、提高等规聚丙烯基电缆料的抗冲击能力、改善等规聚丙烯基电缆料的低温脆性等。
[0020](3)通过本专利技术的方法诱导等规聚丙烯基电缆料生成特定结晶形态的β相结构可提高等规聚丙烯基电缆料的热学性能，包括提高热变形温度、导热性等。
[0021](4)通过本专利技术的方法诱导等规聚丙烯电缆料生成特定结晶形态的β相可提高等规电缆料的电性能，包括提高击穿场强等。
[0022](5)该方法工序简单、成本较低、环境友好，有效改善了等规电缆绝缘料的电、热、力性能。
附图说明
[0023]构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
[0024]图1是实施例1中三组试样的热重变化曲线。
[0025]图2是实施例1中PP试样偏光显微镜形貌(大球晶)。
[0026]图3是实施例1中A1试样偏光显微镜形貌(横穿晶)。
[0027]图4是实施例1中A2试样的聚丙烯偏光显微镜形貌(花式聚集体)。
具体实施方式
[0028]应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本专利技术提供进一步的说明。除非另有指明，本专利技术使用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0029]实施例1
[0030]步骤1：烘干原料。称取适当比例的稀土类β成核剂WBG、等规聚丙烯基料(T30S)置于100℃的烘箱中烘干24h，以去除原料中的水分。β成核剂WBG占成核剂与等规聚丙烯基料混合物的质量分数为0wt.％、0.2wt.％、0.2wt.％(如表1所示的三种试样)。
[0031]步骤2：用等规对混炼机进行清洗。设定双辊混炼机温度为170℃。温度稳定之后开始从上方加入等规粉末，起到清洗的作用，多挤出几次，挤出物无杂质半透明时，说明已经清洗干净，开始正式制样。
[0032]步骤3：采用多步熔融共混法制备β成核剂WBG/等规聚丙烯基料共混物，以保证β成核剂WBG在等规聚丙烯基料中混合均匀。为保证混合均匀性，分两步混合。首先用熔融共混法制备WBG质量分数较高的WBG/等规聚丙烯基料共混物，然后再将其与等规聚丙烯基料混合，得到设定值的WBG质量分数的WBG/等规聚丙烯基料共混物。
[0033]步骤4：将本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于结晶形态调控的等规聚丙烯基电缆料改性方法，其特征在于，包括如下步骤：将β成核剂和等规聚丙烯基料按照一定质量比熔融混合；控制温度和压力进行热压熔融，使得β成核剂达到微小尺度熔融状态，随后降温结晶；通过控制热压熔融的工艺参数和降温结晶的参数，使得成核剂在等规聚丙烯中自组装成纤维状、树状结构。2.根据权利要求1所述基于结晶形态调控的等规聚丙烯基电缆料改性方法，其特征在于，所述的β成核剂和等规聚丙烯基料的熔融混合温度为170℃
‑
200℃。3.根据权利要求1所述基于结晶形态调控的等规聚丙烯基电缆料改性方法，其特征在于，所述的β成核剂和等规聚丙烯基料熔融共混物的热压熔融压力为3
‑
30MPa，热压熔融温度为210℃
‑
250℃，热压熔融时间为5min
‑
60min；优选的，当热压熔融温度为210℃
‑
220℃时倾向形成β横晶，热压熔融温度为240℃
‑
250℃时倾向形成β花瓣晶。4.根据权利要求1所述基于结晶形态调控的等规聚丙烯基电缆料改性方法，其特征在于，所述的降温结晶为2
‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹建梅，邢云琪，李奎，段玉兵，张皓，马艳，张纪伟，贾然，
申请(专利权)人：国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：