【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及绝缘树脂，具体涉及一种聚乙烯/功能聚苯乙烯纳米微球复合绝缘树脂及其制备方法与应用。
技术介绍
1、随着新能源的快速发展，城市用电负荷在急剧增加，新能源发电并网、长距离输电以及智能电网的发展使得高压直流输电技术得到快速发展。高压直流输电电缆作为高压直流输电的关键装备，其输电电压等级决定了高压直流输电的技术高度。其中，提高绝缘材料的耐电强度，是提高高压直流输电电缆输电电压等级的核心。提高绝缘材料的耐电强度，能够降低同等级下直流电缆的尺寸，具有降低电缆重量，降低生产成本的作用；在相同电缆尺寸下，能够大幅提高输电电压，提高电力输运速率，降低电能损耗。
2、为提高绝缘材料的耐电强度，科学家和工程师发展了很多种技术，其中共混改性、无机纳米填充以及接枝改性是几种最主要的技术方案。相较于接枝改性和共混改性，无机纳米填充技术得到较大的关注。可供选择的纳米粒子包括纳米二氧化硅、纳米金属氧化物、无机非金属纳米粒子，包括纳米碳化硅、氮化硼等。纳米材料的添加不仅能提高绝缘材料的耐电强度，还能抑制电树生长、耐电晕老化、降低空间电荷积累等作用。
3、而无机纳米表面能高，极易团聚，在树脂中难以分散。因此，无机纳米的分散性问题是发展纳米电绝缘复合材料的最大阻碍。尽管通过表面改性可以部分改善无机纳米的分散性，但无法使无机纳米粒子与聚乙烯树脂产生强相互作用，使得纳米改性的绝缘材料电绝缘性能受限。
技术实现思路
1、针对以上问题，本专利技术提供了一种聚乙烯/功能聚苯乙烯纳米微球复合绝
2、为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
3、一种聚乙烯/功能聚苯乙烯纳米微球复合绝缘树脂，由99-99.99wt％的聚乙烯树脂和0.01-1wt％的功能聚苯乙烯纳米微球组成；
4、所述功能聚苯乙烯纳米微球为聚吡咯包覆的聚苯乙烯交联纳米微球；
5、所述聚苯乙烯交联纳米微球由苯乙烯单体和交联剂二乙烯苯利用乳液聚合法制备而成；
6、所述聚吡咯为吡咯、3-甲基吡咯中的一种或两种按任意质量比的混合物聚合而成。
7、优选地，所述聚乙烯树脂为低密度聚乙烯树脂、或线性低密度聚乙烯树脂，所述线性低密度聚乙烯树脂为乙烯-1-丁烯共聚物、乙烯-1-己烯共聚物、乙烯-1-辛烯共聚物中的一种或多种。
8、优选地，所述功能聚苯乙烯纳米微球的直径为50-300纳米。
9、优选地，所述聚苯乙烯交联纳米微球中，交联剂二乙烯苯的含量为2-4wt％。
10、本专利技术还提供了一种聚乙烯/功能聚苯乙烯纳米微球复合绝缘树脂的制备方法，包括以下步骤：
11、步骤一：聚苯乙烯交联纳米微球的制备
12、将苯乙烯单体和交联剂二乙烯苯按质量比96-98:2-4配置成单体混合液，将配置好的单体混合液、去离子水和乳化剂十二烷基磺酸钠按重量份数比8:100:0.05-0.15加入三口烧瓶中搅拌，通氮气保护，升温至75℃，加入引发剂，反应8小时，停止反应；引发剂用量为单体总质量的3wt％；反应结束后，利用离心机在10000rpm下离心，除掉上清液，放入去离子水，超声分散30分钟，然后再离心；重复3次，以除去未反应的单体及其他小分子杂质；洗净的聚苯乙烯交联纳米微球重新分散于去离子水中配置成浓度为5wt％的分散液备用；
13、步骤二：功能聚苯乙烯纳米微球的制备
14、将步骤一制备的聚苯乙烯交联纳米微球分散液分散于去离子水中，配制成1wt％的分散液，将过硫酸铵溶解于去离子水中，配制成5wt％的水溶液；在搅拌条件下向分散液中加入吡咯单体和过硫酸铵水溶液，反应持续48小时；其中，吡咯单体和过硫酸铵的摩尔比为4:1；利用离心机在10000rpm下离心，除去上清液，放入无水乙醇，超声分散30分钟，然后再离心；重复3次，以除去未反应的单体及其他小分子杂质；洗净的产物置于50℃的真空干燥箱内干燥，得到功能聚苯乙烯纳米微球；
15、步骤三：聚乙烯/功能聚苯乙烯纳米微球复合绝缘树脂的制备
16、按配比称取聚乙烯树脂和步骤二制备的功能聚苯乙烯纳米微球，将各组分加入密炼机中密炼，得到聚乙烯/功能聚苯乙烯纳米微球复合绝缘树脂。
17、优选地，步骤一中，所述引发剂为过硫酸钾。
18、优选地，步骤二中，所述吡咯单体为吡咯、3-甲基吡咯中的一种或两种按任意质量比的混合物。
19、优选地，步骤二中，所述吡咯单体与聚苯乙烯纳米微球的重量份数比为1:8-14。
20、优选地，步骤三中，密炼温度为180-190℃，密炼时间为6-10min，密炼转速为60rpm。
21、本专利技术还提供了一种采用上述制备方法制得的聚乙烯/功能聚苯乙烯纳米微球复合绝缘树脂作为高压直流输电电缆用绝缘材料的应用，具体为：
22、本专利技术的聚乙烯/功能聚苯乙烯纳米微球复合绝缘树脂可直接作为高压直流电力电缆的绝缘材料使用，也可以母料形式，与交联剂、电压稳定剂、功能接枝聚乙烯等共混，制备交联聚乙烯电缆。
23、本专利技术有益效果：
24、1、本专利技术以有机纳米粒子替代无机纳米粒子，相较于无机纳米粒子，有机纳米粒子表面能较低，聚合后不易团聚，呈现单分散状态。与聚乙烯树脂浸润性好，能在聚合物中均匀分散，有利于工业规模应用。
25、2、本专利技术的聚苯乙烯纳米微球经过聚吡咯表面包覆后形成的功能纳米微球中，聚吡咯高度共轭的大分子结构有助于消散注入的高能电子的能量，从而避免高能电子对聚乙烯分子链的破坏，能够显著提高聚乙烯树脂的耐电强度，直流电击穿表明，本专利技术的聚乙烯/功能聚苯乙烯纳米微球复合绝缘树脂的直流击穿强度达到380-460kv/mm，远高于聚乙烯树脂285-296kv/mm的击穿强度。
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1.一种聚乙烯/功能聚苯乙烯纳米微球复合绝缘树脂，其特征在于，由99-99.99wt％的聚乙烯树脂和0.01-1wt％的功能聚苯乙烯纳米微球组成；
2.根据权利要求1所述的一种聚乙烯/功能聚苯乙烯纳米微球复合绝缘树脂，其特征在于，所述聚乙烯树脂为低密度聚乙烯树脂、或线性低密度聚乙烯树脂，所述线性低密度聚乙烯树脂为乙烯-1-丁烯共聚物、乙烯-1-己烯共聚物、乙烯-1-辛烯共聚物中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的一种聚乙烯/功能聚苯乙烯纳米微球复合绝缘树脂，其特征在于，所述功能聚苯乙烯纳米微球的直径为50-300纳米。
4.根据权利要求1所述的一种聚乙烯/功能聚苯乙烯纳米微球复合绝缘树脂，其特征在于，所述聚苯乙烯交联纳米微球中，交联剂二乙烯苯的含量为2-4wt％。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的一种聚乙烯/功能聚苯乙烯纳米微球复合绝缘树脂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的一种聚乙烯/功能聚苯乙烯纳米微球复合绝缘树脂的制备方法，其特征在于，步骤一中，所述引发剂为过硫酸钾。
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