用于在恶劣室外环境下的高压绝缘应用的辐射固化热塑性聚合物制造技术

由包含热塑性聚合物的改性热塑性绝缘组合物形成的高压电绝缘体。该改性热塑性绝缘组合物经历辐射暴露以形成交联的热固性皮层。主要为热塑性的绝缘材料允许绝缘体是可再循环的，然而该辐射硬化皮层改善了外表面的耐候性、耐久性和电阻率，以提供更耐久且更持久的电绝缘体。电绝缘体。电绝缘体。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于在恶劣室外环境下的高压绝缘应用的辐射固化热塑性聚合物


[0001]本公开整体涉及具体地讲在户外环境中使用的高压设备中用作封装或壳体或外壳的电绝缘材料。更具体地，本公开涉及对热塑性绝缘材料的改性，其不是用于高压应用(例如，1kV
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100kV)的绝缘材料的优选选择。

技术介绍

[0002]电绝缘体是指基本上阻碍电子自由流动通过材料的介电材料。高压电绝缘体是指在高压应用(例如，电压超过1kV(AC)或1.5kV(DC)(IEEE)的环境)中使用的那些材料或被制造成处理在1kV至100kV范围内的电压的材料。
[0003]具体地讲，在电力的传输和分配中使用各种类型的高压电绝缘体。用于高压电力传输的常规架空电力线或导体通常是裸露的，并且依赖于周围空气进行电绝缘。高压电力线通过电力线绝缘体连接到电线杆或输电塔。在导线进入建筑物或电气装置的情况下，诸如在断路器、变压器等处，也需要绝缘体以使导体与其他部件电绝缘。用于包围电导体或导管使电流通过但使导体与外部绝缘的高压绝缘体有时被称为套管。在一些实施方案中，套管可包括减小通过该套管的电压的电子部件(例如，电容器)。
[0004]传统的高压电绝缘体由玻璃、瓷料、热固性聚合物材料制成，并且可使用湿法工艺制造，瓷料、钢化玻璃或热固性聚合物复合材料含有各种增强填料、添加剂以及通过铸造、树脂传递模塑、压缩模塑、注射模塑、块状或团状模塑工艺模塑的成分。典型地，高压电绝缘体可被表征为具有大于约5kV/mm直至约60kV/mm的介电强度。
[0005]由于其高电阻率，高压绝缘体可用作电能的电传输和分配线的机械支撑。绝缘体可与夹具、配件、电极、导电元件、电线和将高压绝缘体耦合到电力线或导体的附属硬件一起使用。由于此类高压绝缘体的电阻率，可安装这些类型的绝缘体以防止由于电弧、电痕、局部放电、电晕放电、电涌、飞弧等造成的线损坏。高压电绝缘体，具体地讲用于户外应用的那些高压电绝缘体，应当在大约25年的延长时间段内表现出良好的耐久性和耐候性。
[0006]尽管常规的基于热固性的高压绝缘体非常适于它们的预期用途，但是这此类材料一般是不可再循环的。对可由可再循环材料制成的高压绝缘体的需要是众所周知的，但它们仅优选用于室内环境而不是室外环境。参见，X.Huang、Y.Fan、J.Zhang和P.Jiang,“Polypropylene based thermoplastic polymers for potential recyclable HVDC cable insulation applications,”，IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation，第24卷，第3期，第1446
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1456页，2017年6月，doi:10.1109/TDEI.2017.006230；J.He和Y.Zhou，“Progress in eco
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friendly high voltage cable insulation materials,”2018 12th International Conference on the Properties and Applications of Dielectric Materials(ICPADM),Xi'an，2018年，第11
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16页，doi:10.1109/ICPADM.2018.8401276；以及X.Huang、J.Zhang、P.Jiang和T.Tanaka，“Material progress toward recyclable insulation of power cables part 2:Polypropylene
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based thermoplastic polymers”，IEEE Electrical Insulation Magazine，第36卷，第1期，第8
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18页，2020年1月
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2月，2020，doi:10.1109/MEI.2020.8932973。将期望提供一种高压绝缘材料，其可近似用于高压应用的常规热固性塑料材料的性能、寿命和耐久性，同时保持使此类材料再循环的能力。

技术实现思路

[0007]本专利技术所公开的高压绝缘体主要由本体热塑性绝缘材料与交联的层组成，该交联的层由于材料的选择性辐射而在本体热塑性聚合物上形成为外皮。主要为热塑性的绝缘材料允许绝缘体是可再循环的，然而交联的皮层改善了外表面的耐候性和电阻率并且屏蔽了材料的内芯部分以提供更耐久和更持久的电绝缘体。
[0008]在一些实施方案中，本专利技术所公开的高压绝缘体由改性热塑性组合物形成，该改性热塑性组合物主要包括下列的热塑性聚合物和热塑性共混物：尼龙(PA6、PA66、PA6T、PA9T、PA12、PA4T)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、聚苯醚(PPE)、聚苯硫醚(PPS)、聚甲醛(POM)或聚缩醛、聚丙烯(PP)、聚乙烯(HDPE、LDPE)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚砜(PES)等。该组合物可挤出并模塑以形成固体独立材料或部件或组件。在形成之后，可使外表面经受γ、电子束或微波辐射以引发围绕模塑绝缘体外表面的交联，从而形成热固性皮层。可使用粒子加速器从如钴
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60或铯130的源产生辐射，并且能量水平可从0.3MeV的较低水平到10MeV的较高水平变化。辐射剂量可在1kGy至150kGy之间变化，并且暴露时间可在数秒(例如，至少3秒)至数分钟之间变化。
[0009]在一些实施方案中，本公开描述了用作电力线绝缘体的高压电绝缘体，该电力线绝缘体用于将电力线固定到输电塔的电线杆。在其他实施方案中，本专利技术所公开的高压电绝缘体材料可用于高压空气断路器(ACB)、真空断路器(VCB)、套管(例如，电极套管)、开关或开关设备、电缆组件(例如，车顶电缆组件或跨接电缆)、自动开关、分段器、极单元、电外壳、电连接器(例如，t
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连接器)、电壳体、蓄电池外壳等。
[0010]上述
技术实现思路
不旨在描述本专利技术主题的每个所示实施方案或每种实施方式。下面的附图和详细描述更具体地举例说明了各种实施方案。
附图说明
[0011]结合附图考虑各种实施方案的以下详细描述，可更完整地理解本专利技术的主题，其中：
[0012]图1是示例性电绝缘体的示意性透视图。
[0013]图2是图1的电绝缘体的剖视图。
[0014]虽然各种实施方案易受各种修改和另选的形式的影响，其细节已经以示例的方式在附图中示出，并且将详细描述。然而，应当理解，目的在于不将所要求保护的专利技术限制于所描述的特定实施方案。相反，本专利技术将涵盖落入由权利要求所限定的主题的实质和范围内的所有修改、等同物和替代物。
具体实施方式
[0015]高压电绝缘体是指可用作电导体(本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种制备高压电绝缘体的方法，所述方法包括：提供改性热塑性组合物，所述改性热塑性组合物包含至少一种能够经历由断链引发的交联的热塑性聚合物、任选的自由基引发剂和任选的增强材料或材料填料；将所述改性热塑性组合物形成为固体物体，所述固体物体形成所述高压电绝缘体的至少一部分；以及将所述物体的表面的至少一部分暴露于辐射能量源，所述辐射能量源被配置为引发所述热塑性聚合物的断链以制备交联的皮层。2.根据权利要求1所述的方法，其中如通过IEC 60587所测量的，所述交联的皮层表现出大于约10小时的斜面耐漏电起痕性。3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中如通过IEC 60587所测量的，热塑性聚合物表现出小于约16小时的斜面耐漏电起痕性。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中将所述物体的表面暴露于辐射能量源包括施加约1kGy至150kGy之间的辐射剂量至少3秒。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中将所述物体的表面暴露于所述辐射能量源足够的持续时间，以制备厚度为至少约1μm的交联的皮层。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中将所述物体的表面暴露于所述辐射能量源足够的持续时间，以制备厚度小于约100μm的交联的皮层。7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述改性热塑性组合物包含至少一种选自由下列组成的列表的热塑性聚合物：尼龙(PA6、PA66、PA6T、PA9T、PA12、PA4T)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、聚苯醚(PPE)、聚苯硫醚(PPS)、聚甲醛(POM)或聚缩醛、聚丙烯(PP)、聚乙烯(HDPE、LDPE)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚醚醚酮(PEEK)和聚醚砜(PES)。8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述改性热塑性组合物包含约30重量％至约80重量％的热塑性材料。9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述改...

【专利技术属性】
技术研发人员：P，
申请(专利权)人：伊顿智能动力有限公司，
类型：发明
国别省市：