一种聚丙烯/POE复合薄壁直流电缆料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种聚丙烯/POE复合薄壁直流电缆料及其制备方法，电缆料包括55～75份聚丙烯树脂，15～35份聚烯烃弹性体，3～7份纳米氧化硅，1～2份增塑剂，2～5份电压稳定剂，1～3份抗氧剂，0.5～1份加工助剂。方法为按重量份数称取各原材料，聚丙烯树脂、聚烯烃弹性体、抗氧剂、增塑剂和加工助剂，混合均匀后挤出切粒；再加入纳米氧化硅和电压稳定剂，混炼得到混合物料；再挤出造粒，得到聚丙烯/POE复合薄壁直流电缆料。本发明专利技术解决现有的高压直流电缆料因厚度问题不能用于狭窄空间，并且提升材料的韧性、抗弯强度等机械力学性能和耐绝缘性能以及良好的耐温性能，提升材料老化寿命，保障海工电力系统绿色、安全运行。安全运行。安全运行。

【技术实现步骤摘要】
一种聚丙烯/POE复合薄壁直流电缆料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及高压直流电缆用绝缘材料
，特别涉及一种电
‑
机械性能兼具的聚丙烯/POE复合薄壁直流电缆料及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着近些年我国海工装备的升级换代，更高电压等级、更高功率密度的直流电力系统成为下一代海工装备的动力基础。海工装备电力系统舱体空间有限，动力电缆往往有十余甚至数十根，靠增加绝缘厚度和电缆数量无法满足海工装备高功率密度、紧凑型设计。新一代海工电力系统电压等级更高，绝缘厚度减薄会使绝缘承受更高的工作电场强度，从而导致空间电荷积聚、电场畸变，导致击穿强度下降，发生材料击穿老化现象，极大的影响船用电力系统的安全稳定运行。现有技术中也采用了多种改性方法来提高聚丙烯材料的电性能，但是兼顾绝缘厚度和提升电性能方面研究很少。传统船用电力电缆难以满足海工装备高电压等级、大电流、高功率密度、紧凑型设计的需求，迫切需要研发海工装备用薄壁直流电缆。
[0003]传统高压直流电缆用聚乙烯绝缘材料在更高等级电压等因素下暴露出来的问题越来越多，生产交联聚乙烯过程中产生的交联副产物等杂质容易引起局部缺陷，使得直流电场下空间电荷积聚更加严重，加速绝缘老化，况且交联聚乙烯电缆料在达到使用寿命后，不能回收利用，环境友好性差。聚丙烯作为一种热塑性材料，具有较高的机械强度、耐热性和电绝缘性。生产过程无需交联，可回收利用，是新型环保电缆绝缘材料的首选。但是聚丙烯刚性强、韧性差，容易在电缆生产、运输、敷设、使用过程中造成不可逆的机械损伤，加剧绝缘击穿和老化。
[0004]有鉴于此，需要为海工电力系统用绝缘材料提供一种机械性能和电性能兼备的薄壁高压直流电缆料，解决狭小空间电缆机械性能差，易击穿老化等问题。

技术实现思路

[0005]为解决现有技术中存在的上述缺陷，本专利技术的目的在于提供一种电
‑
机械性能兼具的聚丙烯/POE薄壁直流电缆料及其制备方法，采用弹性体对聚丙烯增韧，在维持绝缘性能的同时提升材料韧性，提升抗弯强度；同时，添加纳米粒子，抑制空间电荷积聚，提高材料老化寿命，提升绝缘性能的同时实现环保，并解决现有的高压直流电缆料因厚度问题不能用于狭窄空间问题。
[0006]本专利技术是通过下述技术方案来实现的。
[0007]根据本专利技术的一个方面，提供了一种聚丙烯/POE复合薄壁直流电缆料，包括以下重量份的原材料：
[0008][0009]根据本专利技术的示例性实施方式，所述聚丙烯树脂选用等规聚丙烯，等规度在95％以上，密度为0.9
‑
0.94g/cm3。
[0010]根据本专利技术的示例性实施方式，所述聚烯烃弹性体为POE8150。所述纳米氧化硅的粒径范围为15～25nm。
[0011]根据本专利技术的示例性实施方式，所述增塑剂选自偏苯三酸三酯、偏苯三酸三异辛酯和苯均四酸四辛酯中的至少一种。
[0012]根据本专利技术的示例性实施方式，所述电压稳定剂剂选用溴代芳香酮类电压稳定剂，具体为4
‑
溴
‑3‑
硝基苯乙酮或4,4'
‑
二溴联苯酰和2
‑
溴
‑
3'
‑
溴苯丙酮。
[0013]根据本专利技术的示例性实施方式，所述抗氧剂选用抗氧剂300、抗氧剂2246和抗氧剂1010中的一种。
[0014]根据本专利技术的示例性实施方式，所述加工助剂选用硬脂酸甘油酯。
[0015]根据本专利技术的另一方面，提供了一种聚丙烯/POE复合薄壁直流电缆料的制备方法，包括以下步骤：
[0016]步骤一.按照重量份数将聚丙烯树脂、聚烯烃弹性体、抗氧剂、增塑剂和加工助剂，在双螺杆中，混合均匀后挤出切粒；再加入纳米氧化硅和电压稳定剂，在密炼机中，混炼得到混合物料；
[0017]步骤二.用双螺杆挤出机对得到的混合物料挤出造粒，得到聚丙烯/POE复合薄壁直流电缆料。
[0018]根据本专利技术的示例性实施方式，于175～195℃下，混合均匀后挤出切粒；在密炼机中，于180～195℃混炼15min得到混合物料。
[0019]挤出造粒过程中，挤出温度为185～210℃，挤出机的主机转速为1500～1800r/min。
[0020]本专利技术由于采取以上技术方案，其具有以下有益效果：
[0021]1.采用POE作为弹性体，在机械性能提升方面性能优异，且对绝缘性能下降影响较小。
[0022]2.添加纳米氧化硅，不仅可以提高聚丙烯材料的耐高温性能，也可以有效抑制空间电荷积累，提高材料击穿场强。
[0023]3.选用偏苯三酸三酯类增塑剂，减弱树脂分子间的次价键，增加树脂分子间的移
动性，降低树脂分子的结晶性，增加树脂分子的可塑性，使其柔韧性增强，容易加工。
[0024]4.选用多官能团芳香酮类稳定剂，能高效地吸收高能电子的能量，进而显著提高XLPE不同温度下的直流击穿强度；该电压稳定剂不会对电缆绝缘层电场分布产生显著负面影响，电压稳定剂加入后改变了XLPE的陷阱分布状态，降低了深陷阱密度，增大了浅陷阱密度，使空间电荷分布更均匀、消散速度更快。
[0025]5.本专利技术制备的聚丙烯/POE复合材料可回收利用，是一种新型环保材料。制得的高压直流薄壁聚丙烯电缆料在耐高温性能、机械性能及绝缘性能上均有所提高，极大拓展了新型环保高压直流聚丙烯电缆料在船用领域的应用市场。
附图说明
[0026]此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本专利技术的不当限定，在附图中：
[0027]图1为高压直流聚丙烯/POE复合电缆料击穿场强图。
具体实施方式
[0028]下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本专利技术，在此本专利技术的示意性实施例以及说明用来解释本专利技术，但并不作为对本专利技术的限定。
[0029]本专利技术实施例提供的一种电
‑
机械性能兼具的聚丙烯/POE复合薄壁直流电缆料的制备方法，包括以下步骤：
[0030]步骤一.按照重量份数将55～75份聚丙烯树脂、15
‑
35份聚烯烃弹性体、1～3份抗氧剂、1～2份增塑剂和0.5～1份加工助剂，在双螺杆中，于175～195℃下，混合均匀后挤出切粒；再加入3～7份纳米氧化硅和2～5份电压稳定剂，在密炼机中，于180～195℃混炼15min，得到混合物料；
[0031]步骤二.用双螺杆挤出机对得到的混合物料挤出造粒，挤出温度为185～210℃，挤出机的主机转速为1500～1800r/min，得到聚丙烯/POE复合薄壁直流电缆料。
[0032]其中，聚丙烯树脂选用等规聚丙烯，等规度在95％以上，密度为0.9
‑
0.94g/cm3。
[0033]纳米氧化硅的粒径范围为15～25nm；聚烯烃弹性体为POE8150。
[0034]增塑剂选用偏苯三酸三酯、偏苯三本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种聚丙烯/POE复合薄壁直流电缆料，其特征在于，包括以下重量份的原材料：2.根据权利要求1所述的聚丙烯/POE复合薄壁直流电缆料，其特征在于，所述聚丙烯树脂选用等规聚丙烯，等规度在95％以上，密度为0.9
‑
0.94g/cm3。3.根据权利要求1所述的聚丙烯/POE复合薄壁直流电缆料，其特征在于，所述聚烯烃弹性体为POE8150。4.根据权利要求1所述的聚丙烯/POE复合薄壁直流电缆料，其特征在于，所述纳米氧化硅的粒径范围为15～25nm。5.根据权利要求1所述的聚丙烯/POE复合薄壁直流电缆料，其特征在于，所述增塑剂选自偏苯三酸三酯、偏苯三酸三异辛酯和苯均四酸四辛酯中的至少一种。6.根据权利要求1所述的聚丙烯/POE复合薄壁直流电缆料，其特征在于，述电压稳定剂剂选用4
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溴
‑3‑
硝基苯乙酮或4,4'
‑
二溴联苯酰和2
‑
溴
‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕泽鹏，曹丹，吴锴，吴振宇，梁启璐，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：