一种绝缘材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供一种绝缘材料及其制备方法和应用。该绝缘材料改性聚丙烯，所述改性聚丙烯为亚甲基戊内酯接枝改性的聚丙烯；所述改性聚丙烯中亚甲基戊内酯接枝物的摩尔含量为1～10mol％。本发明专利技术的绝缘材料通过包括亚甲基戊内酯接枝改性的聚丙烯并对接枝物的摩尔含量进行控制，能够使绝缘材料的绝缘性能得到明显的提升。的提升。的提升。

【技术实现步骤摘要】
一种绝缘材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于材料领域，涉及一种绝缘材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]绝缘材料是电工产品发展的基础和保证，对电机、电气工业的发展具有重要作用。随着电力行业的迅猛发展，电网系统朝着更高电压等级与更大的电能输送容量迈进，对绝缘材料的性能提出了更高的要求。目前在用的高压直流电缆的主绝缘材料为交联聚乙烯(XLPE)，交联聚乙烯的绝缘效果并不理想。随着电缆系统电压等级和输送容量的提高，目前主要通过增加绝缘材料层的厚度来使绝缘材料保持较好的绝缘水平，但绝缘材料厚度增加会削弱其散热能力，使得电阻率进一步下降，对绝缘材料的绝缘水平提升程度有限。此外，交联聚乙烯本身属于热固性材料，在电缆寿命到期后无法回收，会产生大量的交联聚乙烯废料，不利用环保。
[0003]聚丙烯作为一种新型热塑型绝缘材料，相比于交联聚乙烯，其具有更好的环保性能和电气绝缘性能，在绝缘电缆制造行业受到了广泛的关注。然而聚丙烯在用作绝缘电缆时仍具有较高的电流密度，电气绝缘性能不够优异。
[0004]因此，开发出一种具有优异绝缘性能的绝缘材料具有重要的意义。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供一种绝缘材料，通过使绝缘材料包括亚甲基戊内酯接枝改性的聚丙烯并对接枝物的摩尔含量进行控制，能够使绝缘材料具有优异的绝缘性能。
[0006]本专利技术还提供一种绝缘材料的制备方法，该方法具有易于操作，条件温和的优势。
[0007]本专利技术还提供一种绝缘电缆，该绝缘电缆包括上述绝缘材料，由于上述绝缘材料具有优异的绝缘性能，因此该绝缘电缆也具有将优异的绝缘性能。
[0008]本专利技术第一方面提供一种绝缘材料，该绝缘材料包括改性聚丙烯，所述改性聚丙烯为亚甲基戊内酯接枝改性的聚丙烯；
[0009]所述改性聚丙烯中亚甲基戊内酯接枝物的摩尔含量为1～10mol％。
[0010]如上所述的绝缘材料，其中，所述改性聚丙烯中所述亚甲基戊内酯接枝物的摩尔含量为3～5mol％。
[0011]如上所述的绝缘材料，其中，所述改性聚丙烯的重均分子量为300000～700000g/mol。
[0012]如上所述的绝缘材料，其中，所述改性聚丙烯为改性均聚聚丙烯。
[0013]本专利技术第二方面提供一种上述绝缘材料的制备方法，所述制备方法包括：使聚丙烯与亚甲基戊内酯发生接枝反应，得到所述改性聚丙烯。
[0014]如上所述的制备方法，其中，所述接枝反应包括使反应体系在45～135℃下进行反应的过程；
[0015]所述反应体系通过将自由基引发剂与所述亚甲基戊内酯的混合物加入所述聚丙
烯中得到。
[0016]如上所述的制备方法，其中，所述反应体系还包括界面剂和分散剂。
[0017]如上所述的制备方法，其中，所述自由基引发剂的用量为0.01～5mol％。
[0018]如上所述的制备方法，其中，所述自由基引发剂的用量为0.1～3mol％。
[0019]本专利技术第三方面提供一种绝缘电缆，该绝缘电缆包括本专利技术第一方面提供的绝缘材料。
[0020]本专利技术的绝缘材料中的改性聚丙烯，通过以亚甲基戊内酯为改性物对聚丙烯进行接枝改性，并控制接枝物在改性聚丙烯中的摩尔含量，一方面可促进改性聚丙烯的异相成核，增加晶核数量，减小晶核尺寸，使得高压击穿时电流的击穿通道变长，击穿场强增加，另一方面可引入大量的深电荷陷阱能级，有效捕获载流子，降低载流子迁移率，抑制空间电荷的进一步注入与积累。通过以上两方面的综合作用，实现绝缘材料绝缘性能的提升。
[0021]本专利技术还提供一种绝缘材料的制备方法，该方法具有易于操作，条件温和的优点。
[0022]本专利技术还提供一种绝缘电缆，该绝缘电缆包括上述绝缘材料，以上述绝缘材料作为绝缘电缆的绝缘层材料，能够显著提升绝缘电缆的绝缘性能。
附图说明
[0023]图1为实施例1的亚甲基戊内酯接枝改性的均聚聚丙烯的结晶形态图；
[0024]图2为对比例1的未改性的均聚聚丙烯的结晶形态图。
具体实施方式
[0025]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术的实施例，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。
[0026]本专利技术第一方面提供一种绝缘材料，包括改性聚丙烯，所述改性聚丙烯为亚甲基戊内酯接枝改性的聚丙烯，其中，改性聚丙烯中亚甲基戊内酯接枝物的摩尔含量为1～10mol％。
[0027]本专利技术中的改性聚丙烯可直接作为绝缘材料使用，也可与其他聚合物共混为组合物作为绝缘材料使用。
[0028]亚甲基戊内酯的化学结构式如式1所示：
[0029][0030]本专利技术的亚甲基戊内酯接枝物是指改性聚丙烯中除聚丙烯主链单元外的接枝部分。
[0031]专利技术人研究发现，采用上述特定摩尔含量的亚甲基戊内酯接枝物对聚丙烯进行改性，得到的改性聚丙烯易于异相成核，同时改性聚丙烯具有较多的晶核数量和较小的晶核尺寸，能够使得高压击穿时电流的击穿通道变长，击穿场强增加；此外，接枝基团引入了大量的深电荷陷阱能级，能够有效地捕获载流子，降低载流子迁移率，抑制空间电荷的进一步
注入与积累。通过以上两方面作用，实现了绝缘材料的电气绝缘性能的提升。
[0032]进一步的，当改性聚丙烯中亚甲基戊内酯接枝物的摩尔含量优选为2～7mol％时，绝缘材料的绝缘性能可进一步得到提升。
[0033]值得一提的是，改性聚丙烯的重均分子量也是影响绝缘材料绝缘性能的重要因素。当控制改性聚丙烯的重均分子量为300000～700000g/mol时，可进一步提升绝缘材料的绝缘性能。
[0034]本专利技术的改性聚丙烯的重均分子量采用高温GPC进行测定，具体为：采用Polymer Laboratory公司的PL
‑
GPC 220型凝胶渗透色谱，将改性聚丙烯制成样品，样品采用1,2,4
‑
三氯苯溶解，浓度为1.0mg/ml，测试温度为150℃，溶液流速为1.0ml/min。以聚苯乙烯的分子量作为内标物指定标准曲线，根据流出时间计算样品的重均分子量。
[0035]进一步的，本专利技术的改性聚丙烯为改性均聚聚丙烯。均聚聚丙烯(PP
‑
H)相比于共聚聚丙烯(PP
‑
B)具有优异的熔融性能、拉伸性能、电学性能，均聚聚丙烯(PP
‑
H)与无规共聚聚丙烯(PP
‑
R)的熔融性能、拉伸性能、电学性能相当，但具有更低的成本。因此，以均聚聚丙烯为基础进行改性，能够使绝缘材料在具有优异绝缘性能的同时，还兼具可观的经济效益。
[0036]本专利技术第二方面提供一种上述第一方面提供的绝缘材料的制备方法，该制备方法包括：使聚丙烯本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种绝缘材料，其特征在于，所述绝缘材料包括改性聚丙烯，所述改性聚丙烯为亚甲基戊内酯接枝改性的聚丙烯；所述改性聚丙烯中亚甲基戊内酯接枝物的摩尔含量为1～10mol％。2.根据权利要求1所述的绝缘材料，其特征在于，所述改性聚丙烯中所述亚甲基戊内酯接枝物的摩尔含量为3～5mol％。3.根据权利要求1或2所述的绝缘材料，其特征在于，所述改性聚丙烯的重均分子量为300000～700000g/mol。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的绝缘材料，其特征在于，所述改性聚丙烯为改性均聚聚丙烯。5.一种权利要求1
‑
4任一项所述的绝缘材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：使聚丙烯与亚...

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