CN103497394B - 一种添加纳米粒子的直流电缆绝缘材料及其制备方法 - Google Patents
一种添加纳米粒子的直流电缆绝缘材料及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103497394B CN103497394B CN201310413097.4A CN201310413097A CN103497394B CN 103497394 B CN103497394 B CN 103497394B CN 201310413097 A CN201310413097 A CN 201310413097A CN 103497394 B CN103497394 B CN 103497394B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- particle
- rare earth
- nano rare
- nanoparticle
- direct current
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
- C08K3/20—Oxides; Hydroxides
- C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
- C08K2003/2237—Oxides; Hydroxides of metals of titanium
- C08K2003/2241—Titanium dioxide
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Organic Insulating Materials (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)
Abstract
一种添加纳米稀土粒子的直流电缆绝缘材料及其制备方法，包括聚烯烃材料、改性处理的纳米稀土粒子、过氧化物交联剂以及酚类抗氧剂；其中，改性处理的纳米稀土粒子是由硅烷偶联剂对纳米稀土粒子改性得到的，该直流电缆绝缘材料是采用密闭式混炼机将改性纳米稀土粒子和聚烯烃材料、酚类抗氧剂混合，最后通过过氧化物交联剂交联，得到添加纳米稀土粒子的直流电缆绝缘材料。本发明中加入了改性处理的纳米稀土粒子改善了纳米复合材料绝缘的空间电荷积聚特性，进而抑制空间电荷积聚，消弱直流和温度梯度下带来的场强增强的影响。
Description
技术领域
本发明涉及一种直流电缆绝缘材料及其制备方法，具体涉及一种添加纳米稀土粒子的直流电缆绝缘材料及其制备方法。
背景技术
随着高压直流输电的发展，直流电缆的应用日益广泛。直流电缆的具有工作电场强度高，绝缘厚度薄，电缆外径小、重量轻、柔性好、安装方便，介质损耗和导体损耗低，载流量大等优点，但是空间电荷的存在限制了直流电缆的使用电压等级和使用寿命。
XLPE直流电缆在直流和温度梯度存在时，容易引起空间电荷积聚，使绝缘层内部局域场强发生畸变，而空间电荷在聚合物绝缘介质中的迁移率很低，使畸变电场长期存在，局部电场的加强使材料老化速率加快，老化过程又必然伴随着材料的电气性能和机械性能的下降，加速电缆失效。尤其是高压直流电缆运行在满负荷时，导体温度较外屏蔽层温度高，即电缆绝缘的温度由内到外呈现温度梯度分布，这种温度梯度效应加剧了电极上电荷的注入和迁移，促使介质内积聚的空间电荷量增加，进一步增强绝缘层表面的电场强度，加速绝缘材料的电老化，缩短绝缘材料的使用寿命，已有研究表明，XLPE直流电缆中的空间电荷积聚是导致电缆早期绝缘失效的主要原因，而实际运行中的温度梯度效应更会加速空间电荷的积聚造成电缆的早期绝缘失效。
发明内容
本发明的目的在于提供一种添加纳米稀土粒子的直流电缆绝缘材料及其制备方法，本发明制得的直流电缆绝缘材料具有抑制空间电荷积聚和减弱电场畸变的特性。
为了达到上述目的，本发明的添加纳米稀土粒子的直流电缆绝缘材料，按质量份数，包括93-98份的聚烯烃材料、1-5份改性处理的纳米稀土粒子、1-2份的过氧化物交联剂以及0.2-1份的酚类抗氧剂；其中，改性处理的纳米稀土粒子是由硅烷偶联剂对纳米稀土粒子改性得到的，且纳米稀土粒子与硅烷偶联剂的质量比为（0.3-0.7）:（0.2-1）。
所述的聚烯烃材料为低密度聚乙烯、乙烯/丙烯酸乙酯共聚物、乙烯/甲基丙烯酸丁基酯的共聚物、乙烯/乙酸乙烯基酯共聚物、线形低密度聚乙烯中的一种或多种任意比例的混合物。
所述的硅烷偶联剂为苯基三甲氧基硅烷、氨基丙基氨基乙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、N-苯基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷中的一种或多种任意比例的混合物。
所述的纳米稀土粒子的粒径范围在0.3nm-10μm，纳米稀土粒子为MgO纳米粒子、CaO纳米粒子、TiO2纳米粒子中的一种或多种任意比例的混合物。
所述的纳米稀土粒子采用摩尔比为（1-3）：（1-3）：（1-2）的MgO纳米粒子、CaO纳米粒子和TiO2纳米粒子的混合物。
所述的步骤1）中改性处理的纳米稀土粒子是按照如下方法制得的：将硅烷偶联剂与纳米稀土粒子一起溶于水和乙醇的混合溶液中，室温超声分散均匀，置于烘箱中于60℃下静置8-10小时，然后过滤，滤饼用无水乙醇洗涤3-5次，然后在真空干燥箱中于60℃干燥5-7小时，即得改性处理的纳米稀土粒子；其中，水和乙醇的混合溶液中水与乙醇体积比为（1:2）-（1:3），所加入的纳米稀土粒子与硅烷偶联剂的质量比（0.3-0.7）:（0.2-1）。
所述的过氧化物交联剂为过氧化二异丙苯、过氧化二叔丁基、过氧化苯甲酰、过氧化氢二异丙苯、2,5-二甲基-2,5二叔丁基过氧化己烷中的一种或多种任意比例的混合物。
所述的酚类抗氧剂为四[3-（3,5-二叔丁基-4羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯、1,1,3-三（2-甲基-4-羟基-5叔丁基苯基）丁烷、2,2’-次甲基双（4-甲基-6-叔丁基苯酚）中的一种或多种任意比例的混合物。
一种该添加纳米稀土粒子的直流电缆绝缘材料的制备方法，包括以下步骤：
1）按质量份数，称取93-98份的聚烯烃材料、1-5份改性处理的纳米稀土荧光粒子、1-2份的过氧化物交联剂以及0.2-1份的酚类抗氧剂；
2）将密闭式密炼机的单双螺杆都加热到聚烯烃材料的熔融温度以上，然后向密闭式密炼机中投入改性处理的纳米稀土粒子、一半的聚烯烃材料以及一半的酚类抗氧剂，待聚烯烃材料熔融，双螺杆开始混炼，混炼均匀后，单螺杆挤出切粒，即得一次母料；
3）先将单、双螺杆加热到聚烯烃材料的熔融温度以上，然后将一次母料、剩余一半的聚烯烃材料投入密闭式密炼机中，待聚烯烃材料熔融，双螺杆开始混炼，混炼均匀后，单螺杆挤出，制得二次母料；
4）将二次母料和剩余一半的酚类抗氧剂投入挤出机中，然后加入过氧化物交联剂，交联挤出，制得添加纳米稀土粒子的直流电缆绝缘材料。
所述的步骤2）和步骤3）中的双螺杆混炼时混炼转速为20r/min-60r/min，单螺杆挤出切粒时的转速为50r/min-100r/min。
进一步的，每毫升水和乙醇的混合溶液中加入0.3-0.7mg纳米稀土粒子以及0.2-1mg的硅烷偶联剂。
进一步的，所述的纳米稀土粒子采用摩尔比为1：2：1的MgO纳米粒子、CaO纳米粒子和TiO2纳米粒子的混合物。
进一步的，所述的硅烷偶联剂是质量比为（2:1）-（1:2）的苯基三甲氧基硅烷（C9H14SiO3）和乙烯基三甲氧基硅烷(C5H12SiO3)的混合物。
更进一步，所述的硅烷偶联剂是质量比为1:1的苯基三甲氧基硅烷（C9H14SiO3）和乙烯基三甲氧基硅烷(C5H12SiO3)的混合物。
本发明首先将纳米稀土粒子与硅烷偶联剂混合在水和乙醇的混合溶液中进行改性，将改性后的纳米稀土粒子与抗氧剂，交联剂和聚烯烃材料经两次密炼，两次造粒得到添加纳米稀土粒子的直流绝缘电缆料。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于
1、本发明在制备直流电缆绝缘材料时加入了改性处理的纳米稀土粒子，由于稀土原子或离子具有未充满的4f电子轨道，4f电子在ff组态之内或fd组态之间的跃迁，可以发射从紫外光、可见光到红外光的各种波长的电磁辐射，其光谱大约有30000条可观察到的谱线，因此，本发明加入纳米稀土粒子能够改善聚烯烃材料的性能。另外，由于纳米粒子具有比表面积大、表面能高、小尺寸效应等优点，因此，本发明加入改性处理的纳米稀土粒子作为填料能够改善纳米复合材料绝缘的空间电荷积聚特性及电阻对温度的依赖性，进而抑制空间电荷积聚，消弱温度梯度效应带来的场强增强的影响。另外，本发明在添加纳米稀土粒子前对纳米稀土粒子进行表面改性，从而进一步抑制空间电荷积聚，消弱温度梯度效应带来的场强增强的影响。
3、由于聚烯烃材料的熔融温度低，因此，本发明加入过氧化物交联剂以使聚烯材料由线型或支链型结构转变为体型网状结构，提高熔融温度。
4、本发明在制备直流电缆绝缘材料时加入了酚类抗氧剂，因此，本发明的制得的直流电缆绝缘材料能够防止热氧老化。
5、本发明在制备直流电缆绝缘材料时为了使纳米粒子混合均匀，电缆料制造过程需要进行两次密炼、两次造粒；而且，本发明还采用了熔融共混法对其进行混合，即在聚烯烃材料物处于熔融状态时混炼，这样做能够使纳米稀土粒子在聚烯烃材料中均匀分散，使改性处理的纳米稀土粒子充分发挥作用。
附图说明
图1本发明制得的添加纳米稀土粒子的直流电缆绝缘材料在预处理后场强10kV/mm，温度20℃的空间电荷分布图；
图2本发明制得的添加纳米稀土粒子的直流电缆绝缘材料在预处理后场强20kV/mm，温度20℃的空间电荷分布图；
图3本发明制得的添加纳米稀土粒子的直流电缆绝缘材料在预处理后场强50kV/mm，温度20℃的空间电荷分布图；
图4本发明制得的添加纳米稀土粒子的直流电缆绝缘材料在预处理后场强10kV/mm，温度60℃的空间电荷分布图；
图5本发明制得的添加纳米稀土粒子的直流电缆绝缘材料在预处理后场强20kV/mm，温度60℃的空间电荷分布图；
图6本发明制得的添加纳米稀土粒子的直流电缆绝缘材料在预处理后场强50kV/mm，温度60℃的空间电荷分布图；
图7本发明制得的添加纳米稀土粒子的直流电缆绝缘材料在预处理后场强10kV/mm，上电极温度20℃，下电极温度60℃的空间电荷分布图；
图8本发明制得的添加纳米稀土粒子的直流电缆绝缘材料在预处理后场强20kV/mm，上电极温度20℃，下电极温度60℃的空间电荷分布图；
图9本发明制得的添加纳米稀土粒子的直流电缆绝缘材料在预处理后场强50kV/mm，上电极温度20℃，下电极温度60℃的空间电荷分布图；
图10场强10kV/mm，上电极温度50℃，下电极温度90℃的空间电荷分布图；
图11场强20kV/mm，上电极温度50℃，下电极温度90℃的空间电荷分布图；
图12场强50kV/mm，上电极温度50℃，下电极温度90℃的空间电荷分布图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明。
实施例1：
本实施例添加纳米稀土粒子的直流电缆绝缘材料，按质量份数，包括96份的低密度聚乙烯（LDPE）、1份改性处理的MgO纳米粒子、2份的过氧化二异丙苯（DCP）以及1份的四[3-（3,5-二叔丁基-4羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯（简称1010）；其中，改性处理的MgO纳米粒子是由氨基丙基氨基乙基三甲氧基硅烷(N-C6H5-γ-NH2-(CH2)3-Si-(OCH3)3)对粒径范围在0.3nm-10μm的MgO纳米粒子改性得到的，且MgO纳米粒子与氨基丙基氨基乙基三甲氧基硅烷的质量比为0.3:1。
本实施例添加纳米稀土粒子的直流电缆绝缘材料的制备方法包括以下步骤：
1）按质量份数，称取96份的低密度聚乙烯（LDPE）、1份改性处理的MgO纳米粒子、2份的过氧化二异丙苯（DCP）以及1份的四[3-（3,5-二叔丁基-4羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯（简称1010）；
其中，改性处理的MgO纳米粒子是通过以下方法得到的：将氨基丙基氨基乙基三甲氧基硅烷与粒径范围在0.3nm-10μm的MgO纳米粒子一起溶于水和乙醇的混合溶液中，然后室温超声分散均匀，置于烘箱中于60℃下静置8小时，然后过滤，滤饼用无水乙醇洗涤3-5次，然后在真空干燥箱中于60℃干燥5小时，即得改性处理的MgO纳米粒子；其中，水和乙醇的混合溶液中水与乙醇体积比为1:2，所加入的MgO纳米粒子与氨基丙基氨基乙基三甲氧基硅烷的质量比0.3:1，且每毫升水和乙醇的混合溶液中加入0.3mgMgO纳米粒子以及1mg的氨基丙基氨基乙基三甲氧基硅烷。
2）将密闭式密炼机的单、双螺杆都加热到90℃，然后向密闭式密炼机中投入改性处理的MgO纳米粒子、一半的低密度聚乙烯（LDPE）以及一半的四[3-（3,5-二叔丁基-4羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯（简称1010），待低密度聚乙烯（LDPE）熔融，双螺杆以20r/min的转速开始混炼，混炼均匀后，单螺杆以50r/min的转速挤出切粒，即得一次母料；
3）先将单、双螺杆加热到90℃，然后将一次母料、剩余一半的低密度聚乙烯（LDPE）投入密闭式密炼机中，待低密度聚乙烯（LDPE）熔融，双螺杆以20r/min的转速开始混炼，混合均匀后，单螺杆以50r/min的转速挤出，制得二次母料；
4）将二次母料和剩余一半的四[3-（3,5-二叔丁基-4羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯（简称1010）投入挤出机中，然后加入过氧化二异丙苯（DCP），交联挤出，制得添加纳米稀土粒子的直流电缆绝缘材料。
实施例2：
本实施例添加纳米稀土粒子的直流电缆绝缘材料，按质量份数，包括93份的乙烯/乙酸乙烯基酯共聚物、5份改性处理的TiO2纳米粒子、1份的2,5-二甲基-2,5二叔丁基过氧化己烷（双25）以及0.6份的1,1,3-三（2-甲基-4-羟基-5叔丁基苯基）丁烷（简称CA）；其中，改性处理的TiO2纳米粒子是由N-苯基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷(N-C6H5-γ-NH2-(CH2)3-Si-(OCH3)3)对粒径范围在0.3nm-10μm的TiO2纳米粒子改性得到的，且TiO2纳米粒子与N-苯基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷的质量比为0.4:0.7。
本实施例添加纳米稀土粒子的直流电缆绝缘材料的制备方法包括以下步骤：
1）按质量份数，称取93份的乙烯/乙酸乙烯基酯共聚物、5份改性处理的TiO2纳米粒子、1份的2,5-二甲基-2,5二叔丁基过氧化己烷（双25）以及0.6份的1,1,3-三（2-甲基-4-羟基-5叔丁基苯基）丁烷（简称CA）；
其中，改性处理的TiO2纳米粒子是通过以下方法得到的：将N-苯基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷与粒径范围在0.3nm-10μm的TiO2纳米粒子一起溶于水和乙醇的混合溶液中，然后室温超声分散均匀，置于烘箱中于60℃下静置10小时，然后过滤，滤饼用无水乙醇洗涤3-5次，然后在真空干燥箱中于60℃干燥6小时，即得改性处理的TiO2纳米粒子；其中，水和乙醇的混合溶液中水与乙醇体积比为1:3，所加入的TiO2纳米粒子与N-苯基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷的质量比0.4:0.7，且每毫升水和乙醇的混合溶液中加入0.4mg的TiO2纳米粒子以及0.7mg的N-苯基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷。
2）将密闭式密炼机的单、双螺杆都加热到90℃，然后向密闭式密炼机中投入改性处理的TiO2纳米粒子、一半的乙烯/乙酸乙烯基酯共聚物以及一半的1,1,3-三（2-甲基-4-羟基-5叔丁基苯基）丁烷（简称CA），待乙烯/乙酸乙烯基酯共聚物熔融，双螺杆以50r/min的转速开始混炼，混炼均匀后，单螺杆以100r/min的转速挤出切粒，即得一次母料；
3）先将单、双螺杆加热到90℃，然后将一次母料、剩余一半的乙烯/乙酸乙烯基酯共聚物投入密闭式密炼机中，待乙烯/乙酸乙烯基酯共聚物熔融，双螺杆以50r/min的转速开始混炼，混合均匀后，单螺杆以100r/min的转速挤出，制得二次母料；
4）将二次母料和剩余一半的1,1,3-三（2-甲基-4-羟基-5叔丁基苯基）丁烷（简称CA）投入挤出机中，然后加入2,5-二甲基-2,5二叔丁基过氧化己烷（双25），交联挤出，制得添加纳米稀土粒子的直流电缆绝缘材料。
实施例3：
本实施例添加纳米稀土粒子的直流电缆绝缘材料，按质量份数，包括98份的乙烯/丙烯酸乙酯共聚物、3份改性处理的纳米稀土粒子、1.4份质量比为2:5的过氧化氢二异丙苯(DBHP)和过氧化二叔丁基(DTBP)的混合物以及0.2份的2,2-次甲基双（4-甲基-6-叔丁基苯酚）（简称2246）；其中，改性处理的纳米稀土粒子是由γ-氨丙基三乙氧基硅烷（γ-NH2(CH2)3(C2H5)3SiO3）对粒径范围在0.3nm-10μm的纳米稀土粒子改性得到的，且纳米稀土粒子与γ-氨丙基三乙氧基硅烷的质量比为0.7:0.5，纳米稀土粒子是摩尔比为2:1的CaO纳米粒子和MgO纳米粒子的混合物。
本实施例添加纳米稀土粒子的直流电缆绝缘材料的制备方法包括以下步骤：
1）按质量份数，称取98份的乙烯/丙烯酸乙酯共聚物、3份改性处理的纳米稀土粒子、1.4份质量比为2:5的过氧化氢二异丙苯(DBHP)和过氧化二叔丁基(DTBP)的混合物以及0.2份的2,2-次甲基双（4-甲基-6-叔丁基苯酚）（简称2246）；
其中，改性处理的纳米稀土粒子是通过以下方法得到的：将γ-氨丙基三乙氧基硅烷与粒径范围在0.3nm-10μm的纳米稀土粒子一起溶于水和乙醇的混合溶液中，然后室温超声分散均匀，置于烘箱中于60℃下静置9小时，然后过滤，滤饼用无水乙醇洗涤3-5次，然后在真空干燥箱中于60℃干燥7小时，即得改性处理的纳米稀土粒子；其中，水和乙醇的混合溶液中水与乙醇体积比为1:2.4，所加入的纳米稀土粒子与γ-氨丙基三乙氧基硅烷的质量比0.7:0.5.，且每毫升水和乙醇的混合溶液中加入0.7mg的纳米稀土粒子以及0.5mg的γ-氨丙基三乙氧基硅烷，纳米稀土粒子是摩尔比为2:1的CaO纳米粒子和MgO纳米粒子的混合物。
2）将密闭式密炼机的单、双螺杆都加热到90℃，然后向密闭式密炼机中投入改性处理的纳米稀土粒子、一半的乙烯/丙烯酸乙酯共聚物以及一半的2,2-次甲基双（4-甲基-6-叔丁基苯酚）（简称2246），待乙烯/丙烯酸乙酯共聚物熔融，双螺杆以30r/min的转速开始混炼，混炼均匀后，单螺杆以60r/min的转速挤出切粒，即得一次母料；
3）先将单、双螺杆加热到90℃，然后将一次母料、剩余一半的乙烯/丙烯酸乙酯共聚物投入密闭式密炼机中，待乙烯/丙烯酸乙酯共聚物熔融，双螺杆以60r/min的转速开始混炼，混合均匀后，单螺杆以60r/min的转速挤出，制得二次母料；
4）将二次母料和剩余一半的2,2-次甲基双（4-甲基-6-叔丁基苯酚）（简称2246）投入挤出机中，然后加入过氧化氢二异丙苯(DBHP)和过氧化二叔丁基(DTBP)的混合物，交联挤出，制得添加纳米稀土粒子的直流电缆绝缘材料。
实施例4：
本实施例添加纳米稀土粒子的直流电缆绝缘材料，按质量份数，包括95份质量比为1:4的线形低密度聚乙烯和乙烯/甲基丙烯酸丁基酯的共聚物的混合物、4份改性处理的纳米稀土粒子、2份的过氧化苯甲酰(BPO)以及0.8份质量比为1:1的1,1,3-三（2-甲基-4-羟基-5叔丁基苯基）丁烷（简称CA）和2,2-次甲基双（4-甲基-6-叔丁基苯酚）（简称2246）的混合物；其中，改性处理的纳米稀土粒子是由乙烯基三甲氧基硅烷(C5H12SiO3)对粒径范围在0.3nm-10μm的纳米稀土粒子改性得到的，且纳米稀土粒子与乙烯基三甲氧基硅烷(C5H12SiO3)的质量比为0.5:0.6，纳米稀土粒子是质量比为1:2:1的MgO纳米粒子、CaO纳米粒子以及TiO2纳米粒子的混合物。
本实施例添加纳米稀土粒子的直流电缆绝缘材料的制备方法包括以下步骤：
1）按质量份数，称取95份质量比为1:4的线形低密度聚乙烯和乙烯/甲基丙烯酸丁基酯的共聚物的混合物、4份改性处理的纳米稀土粒子、2份的过氧化苯甲酰(BPO)以及0.8份质量比为1:1的1,1,3-三（2-甲基-4-羟基-5叔丁基苯基）丁烷（简称CA）和2,2-次甲基双（4-甲基-6-叔丁基苯酚）（简称2246）的混合物；
其中，改性处理的纳米稀土粒子是通过以下方法得到的：将乙烯基三甲氧基硅烷与粒径范围在0.3nm-10μm的纳米稀土粒子一起溶于水和乙醇的混合溶液中，然后室温超声分散均匀，置于烘箱中于60℃下静置9.5小时，然后过滤，滤饼用无水乙醇洗涤3-5次，然后在真空干燥箱中于60℃干燥7小时，即得改性处理的纳米稀土粒子；其中，水和乙醇的混合溶液中水与乙醇体积比为1:2，所加入的纳米稀土粒子与乙烯基三甲氧基硅烷的质量比0.5:0.6，且每毫升水和乙醇的混合溶液中加入0.5mg的纳米稀土粒子以及0.6mg的乙烯基三甲氧基硅烷，纳米稀土粒子是质量比为1:2:1的MgO纳米粒子、CaO纳米粒子以及TiO2纳米粒子的混合物。
2）将密闭式密炼机的单、双螺杆都加热到90℃，然后向密闭式密炼机中投入改性处理的纳米稀土粒子、一半的线形低密度聚乙烯和乙烯/甲基丙烯酸丁基酯的共聚物的混合物以及一半的1,1,3-三（2-甲基-4-羟基-5叔丁基苯基）丁烷（简称CA）和2,2-次甲基双（4-甲基-6-叔丁基苯酚）（简称2246）的混合物，待线形低密度聚乙烯和乙烯/甲基丙烯酸丁基酯的共聚物的混合物熔融，双螺杆以60r/min的转速开始混炼，混炼均匀后，单螺杆以70r/min的转速挤出切粒，即得一次母料；
3）先将单、双螺杆加热到90℃，然后将一次母料、剩余一半的线形低密度聚乙烯和乙烯/甲基丙烯酸丁基酯的共聚物的混合物投入密闭式密炼机中，待线形低密度聚乙烯和乙烯/甲基丙烯酸丁基酯的共聚物的混合物熔融，双螺杆以60r/min的转速开始混炼，混合均匀后，单螺杆以60r/min的转速挤出，制得二次母料；
4）将二次母料和剩余一半的1,1,3-三（2-甲基-4-羟基-5叔丁基苯基）丁烷（简称CA）和2,2-次甲基双（4-甲基-6-叔丁基苯酚）（简称2246）的混合物投入挤出机中，然后加入过氧化苯甲酰，交联挤出，制得添加纳米稀土粒子的直流电缆绝缘材料。
实施例5：
本实施例添加纳米稀土粒子的直流电缆绝缘材料，按质量份数，包括93份的乙烯/乙酸乙烯基酯共聚物、3份改性处理的纳米稀土粒子、1份的2,5-二甲基-2,5二叔丁基过氧化己烷（双25）以及0.6份的1,1,3-三（2-甲基-4-羟基-5叔丁基苯基）丁烷（简称CA）；其中，改性处理的纳米稀土粒子是由硅烷偶联剂对粒径范围在0.3nm-10μm的纳米稀土粒子改性得到的，且纳米稀土粒子与硅烷偶联剂的质量比为0.5:1；纳米稀土粒子是质量比为3:1:2的MgO纳米粒子、CaO纳米粒子以及TiO2纳米粒子的混合物；硅烷偶联剂采用质量比为1:1的苯基三甲氧基硅烷（C9H14SiO3）和乙烯基三甲氧基硅烷(C5H12SiO3)的混合物。
本实施例添加纳米稀土粒子的直流电缆绝缘材料的制备方法包括以下步骤：
1）按质量份数，称取93份的乙烯/乙酸乙烯基酯共聚物、3份的改性处理的纳米稀土粒子、1份的2,5-二甲基-2,5二叔丁基过氧化己烷（双25）以及0.6份的1,1,3-三（2-甲基-4-羟基-5叔丁基苯基）丁烷（简称CA）；
其中，改性处理的纳米稀土粒子是通过以下方法得到的：将硅烷偶联剂与粒径范围在0.3nm-10μm的纳米稀土粒子一起溶于水和乙醇的混合溶液中，然后室温超声分散均匀，置于烘箱中于60℃下静置10小时，然后过滤，滤饼用无水乙醇洗涤3-5次，然后在真空干燥箱中于60℃干燥6小时，即得改性处理的纳米稀土粒子；其中，水和乙醇的混合溶液中水与乙醇体积比为1:3，所加入的纳米稀土粒子与硅烷偶联剂的质量比0.5:1，且每毫升水和乙醇的混合溶液中加入0.5mg的纳米稀土粒子以及1mg的硅烷偶联剂；纳米稀土粒子是质量比为3:1:2的MgO纳米粒子、CaO纳米粒子以及TiO2纳米粒子的混合物；硅烷偶联剂采用质量比为1:1的苯基三甲氧基硅烷（C9H14SiO3）和乙烯基三甲氧基硅烷(C5H12SiO3)的混合物。
2）将密闭式密炼机的单、双螺杆都加热到90℃，然后向密闭式密炼机中投入改性处理的纳米稀土粒子、一半的乙烯/乙酸乙烯基酯共聚物以及一半的1,1,3-三（2-甲基-4-羟基-5叔丁基苯基）丁烷（简称CA），待乙烯/乙酸乙烯基酯共聚物熔融，双螺杆以50r/min的转速开始混炼，混炼均匀后，单螺杆以80r/min的转速挤出切粒，即得一次母料；
3）先将单、双螺杆加热到90℃，然后将一次母料、剩余一半的乙烯/乙酸乙烯基酯共聚物投入密闭式密炼机中，待乙烯/乙酸乙烯基酯共聚物熔融，双螺杆以50r/min的转速开始混炼，混合均匀后，单螺杆以100r/min的转速挤出，制得二次母料；
4）将二次母料和剩余一半的1,1,3-三（2-甲基-4-羟基-5叔丁基苯基）丁烷（简称CA）投入挤出机中，然后加入2,5-二甲基-2,5二叔丁基过氧化己烷（双25），交联挤出，制得添加纳米稀土粒子的直流电缆绝缘材料。
实施例6：
本实施例添加纳米稀土粒子的直流电缆绝缘材料，按质量份数，包括96份的低密度聚乙烯（LDPE）、1份改性处理的纳米稀土粒子、2份的过氧化二异丙苯（DCP）以及1份的四[3-（3,5-二叔丁基-4羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯（简称1010）；其中，改性处理的纳米稀土粒子是由硅烷偶联剂对粒径范围在0.3nm-10μm的纳米稀土粒子改性得到的，且纳米稀土粒子与硅烷偶联剂的质量比为0.7:0.2；纳米稀土粒子是质量比为2:2:1.5的MgO纳米粒子、CaO纳米粒子以及TiO2纳米粒子的混合物；硅烷偶联剂采用质量比为1:2的苯基三甲氧基硅烷（C9H14SiO3）和乙烯基三甲氧基硅烷(C5H12SiO3)的混合物。
本实施例添加纳米稀土粒子的直流电缆绝缘材料的制备方法包括以下步骤：
1）按质量份数，称取96份的低密度聚乙烯（LDPE）、1份改性处理的纳米稀土粒子、2份的过氧化二异丙苯（DCP）以及1份的四[3-（3,5-二叔丁基-4羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯（简称1010）；
其中，改性处理的纳米稀土粒子是通过以下方法得到的：将硅烷偶联剂与粒径范围在0.3nm-10μm的纳米稀土粒子一起溶于水和乙醇的混合溶液中，然后室温超声分散均匀，置于烘箱中于60℃下静置8小时，然后过滤，滤饼用无水乙醇洗涤3-5次，然后在真空干燥箱中于60℃干燥5小时，即得改性处理的纳米稀土粒子；其中，水和乙醇的混合溶液中水与乙醇体积比为1:2，所加入的纳米稀土粒子与硅烷偶联剂的质量比0.7:0.2，且每毫升水和乙醇的混合溶液中加入0.7mg的纳米稀土粒子以及0.2mg的硅烷偶联剂，纳米稀土粒子是质量比为2:2:1.5的MgO纳米粒子、CaO纳米粒子以及TiO2纳米粒子的混合物；硅烷偶联剂采用质量比为1:2的苯基三甲氧基硅烷（C9H14SiO3）和乙烯基三甲氧基硅烷(C5H12SiO3)的混合物。
2）将密闭式密炼机的单、双螺杆都加热到90℃，然后向密闭式密炼机中投入改性处理的纳米稀土粒子、一半的低密度聚乙烯以及一半的四[3-（3,5-二叔丁基-4羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯（简称1010），待低密度聚乙烯熔融，双螺杆以20r/min的转速开始混炼，混炼均匀后，单螺杆以100r/min的转速挤出切粒，即得一次母料；
3）先将单、双螺杆加热到90℃，然后将一次母料、剩余一半的低密度聚乙烯（LDPE）投入密闭式密炼机中，待低密度聚乙烯熔融，双螺杆以20r/min的转速开始混炼，混合均匀后，单螺杆以50r/min的转速挤出，制得二次母料；
4）将二次母料和剩余一半的四[3-（3,5-二叔丁基-4羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯（简称1010）投入挤出机中，然后加入过氧化二异丙苯（DCP），交联挤出，制得添加纳米稀土粒子的直流电缆绝缘材料。
实施例7：
本实施例添加纳米稀土粒子的直流电缆绝缘材料，按质量份数，包括93份的乙烯/乙酸乙烯基酯共聚物、3份的改性处理的纳米稀土粒子、1份的2,5-二甲基-2,5二叔丁基过氧化己烷（双25）以及0.6份的1,1,3-三（2-甲基-4-羟基-5叔丁基苯基）丁烷（简称CA）；其中，改性处理的纳米稀土粒子是由硅烷偶联剂对粒径范围在0.3nm-10μm的纳米稀土粒子改性得到的，且纳米稀土粒子与硅烷偶联剂的质量比为0.5:0.1；纳米稀土粒子是质量比为1:3:2的MgO纳米粒子、CaO纳米粒子以及TiO2纳米粒子的混合物；硅烷偶联剂采用质量比为2:1的苯基三甲氧基硅烷（C9H14SiO3）和乙烯基三甲氧基硅烷(C5H12SiO3)的混合物。
本实施例添加纳米稀土粒子的直流电缆绝缘材料的制备方法包括以下步骤：
1）按质量份数，称取93份的乙烯/乙酸乙烯基酯共聚物、3份的改性处理的纳米稀土粒子、1份的2,5-二甲基-2,5二叔丁基过氧化己烷（双25）以及0.6份的1,1,3-三（2-甲基-4-羟基-5叔丁基苯基）丁烷（简称CA）；
其中，改性处理的纳米稀土粒子是通过以下方法得到的：将硅烷偶联剂与粒径范围在0.3nm-10μm的纳米稀土粒子一起溶于水和乙醇的混合溶液中，然后室温超声分散均匀，置于烘箱中于60℃下静置10小时，然后过滤，滤饼用无水乙醇洗涤3-5次，然后在真空干燥箱中于60℃干燥6小时，即得改性处理的纳米稀土粒子；其中，水和乙醇的混合溶液中水与乙醇体积比为1:3，所加入的纳米稀土粒子与硅烷偶联剂的质量比0.5:1，且每毫升水和乙醇的混合溶液中加入0.5mg的纳米稀土粒子以及1mg的硅烷偶联剂；纳米稀土粒子是摩尔比为1:3:2的MgO纳米粒子、CaO纳米粒子以及TiO2纳米粒子的混合物；硅烷偶联剂采用质量比为2:1的苯基三甲氧基硅烷（C9H14SiO3）和乙烯基三甲氧基硅烷(C5H12SiO3)的混合物。
2）将密闭式密炼机的单、双螺杆都加热到90℃，然后向密闭式密炼机中投入改性处理的纳米稀土粒子、一半的乙烯/乙酸乙烯基酯共聚物以及一半的1,1,3-三（2-甲基-4-羟基-5叔丁基苯基）丁烷（简称CA），待乙烯/乙酸乙烯基酯共聚物熔融，双螺杆以50r/min的转速开始混炼，混炼均匀后，单螺杆以50r/min的转速挤出切粒，即得一次母料；
3）先将单、双螺杆加热到90℃，然后将一次母料、剩余一半的乙烯/乙酸乙烯基酯共聚物投入密闭式密炼机中，待乙烯/乙酸乙烯基酯共聚物熔融，双螺杆以50r/min的转速开始混炼，混合均匀后，单螺杆以100r/min的转速挤出，制得二次母料；
4）将二次母料和剩余一半的1,1,3-三（2-甲基-4-羟基-5叔丁基苯基）丁烷（简称CA）投入挤出机中，然后加入2,5-二甲基-2,5二叔丁基过氧化己烷（双25），交联挤出，制得添加纳米稀土粒子的直流电缆绝缘材料。
性能测试：
试样制备方法：把制备好的添加纳米稀土粒子的直流电缆绝缘材料在180℃的平板硫化机上交联15分钟，压制成不同厚度的片状试样。
试样预处理前，首先完成试样的预处理，试样预处理的具体方法：将压制好的片状试样放入真空干燥箱，真空度为102Pa、温度为80℃，进行热处理48h，以消除试样在制备过程中产生的水蒸气等杂质产物。
试样预处理完成之后进行以下测试：
(1)力学性能测试
拉伸强度和断裂伸长率按照GB/T1040规定进行，试样为II型哑铃片，厚度为1.0mm，用CMT系列温控万能材料实验机进行测试，拉伸速度采用250mm/min；
热延伸实验按照GB/T2951.5-1997中第9章规定进行，试样为II型哑铃片，厚度为1.0mm，实验温度200℃，载荷时间15min，机械应力0.2MPa；
热老化实验按照GB2951.7-1997进行，实验温度135℃，持续时间为168h，用CMT系列温控万能材料实验机进行测试，拉伸速度采用250mm/min，试样厚度为1.0mm。
(2)电性能测试
体积电阻率测试按GB/T1410规定进行，实验电压为1kV，环境温度为20℃，试样厚度为1.0mm；
介质损耗因数和介电常数测试按GB/T1409规定进行，频率为50Hz，环境温度为20℃，试样厚度为1.0mm；
介电强度测试分为两部分：1）按照GB/T1408.1-1999规定进行，采用对称电极，试样厚度为1.0mm，升压速率为2kV/s；2）利用“HJC-100kV计算机控制电压击穿实验仪”，直流击穿试样厚度为1mm和0.1mm，交流击穿试样厚度为0.1mm，升压速率为2kV/s。
(3)在众多的空间电荷测量技术中，电声脉冲法（PEA法）是目前国际上最常用的测量方法之一，也是目前最有效的测量方法。采用PEA空间电荷测量装置，脉宽12ns，脉冲工作频率150Hz：
参见图1-3，在20℃两电极温度相等的情况下，电缆材料试样内部在场强10kV/mm，场强20kV/mm，场强50kV/mm有极少量或几乎没的空间电荷分布；参见图4-6，在60℃两电极温度相等的情况下，电缆绝缘材料内部在场强10kV/mm，场强20kV/mm几乎没有空间电荷，在50kV/mm略有增加；参见图7-,9，在上电极温度20℃，下电极温度60℃的温度梯度情况下，试样内部在场强10kV/mm，场强20kV/mm下没有空间电荷积聚，在场强50kV/mm下，仅在阳极附近有很少量的异极性的空间电荷积聚；参见图10-12，在上电极温度50℃，下电极温度90℃的温度梯度情况下，试样内部在场强10kV/mm，场强20kV/mm下没有空间电荷积聚，在场强50kV/mm下，仅有很少量的异极性的空间电荷积聚，当温度差不变，而电极温度升高时，当外施场强很低时在两侧电极处就有电荷的积聚现象；而在外施场强为50kV/mm时，试样靠近阳极（低温侧）附近出现电荷注入现象，缓解了局部场强。因此，本发明中的电缆绝缘材料在两电极等温和温度梯度场下都有较好的对空间电荷的抑制作用。
本发明预处理后的添加纳米稀土粒子的直流电缆绝缘材料性能测试结果如下：
拉伸强度：20.32Mpa；
断裂伸长率：512%；
负荷下伸张率：55%；
永久变形率：-2.5%；
拉伸强度变化率：5.94%；
断裂伸长变化率：8.1%。
电气性能：
体积电阻率：1.9×1014；
介质损耗因数：5.74×10-4；
介电常数：2.22；
介电强度(工频)：43.8kV/mm；
本发明由于改性处理的纳米稀土材料的加入，使得制得的添加纳米稀土粒子的直流电缆绝缘材料具有抑制空间电荷积聚和减弱电场畸变的特性，尤其是在温度梯度下效果更加显著。
1、本发明的聚烯烃材料为低密度聚乙烯（LDPE）、乙烯/丙烯酸乙酯共聚物、乙烯/甲基丙烯酸丁基酯、乙烯/乙酸乙烯基酯共聚物（EVA），线形低密度聚乙烯（LLDPE）中的一种或多种任意比例的混合物。最好是低密度聚乙烯（LDPE）、乙烯/丙烯酸乙酯共聚物（EEA）、乙烯/乙酸乙烯基酯共聚物（EVA）和线形低密度聚乙烯中的一种或多种任意比例的混合物。
2、稀土原子或离子具有未充满的4f电子轨道，4f电子在ff组态之内或fd组态之间的跃迁，可以发射从紫外光、可见光到红外光的各种波长的电磁辐射，其光谱大约有30000条可观察到的谱线，在照明、阴极射线管、等离子体显示和场发射等领域得到广泛应用。随着纳米稀土荧光材料的发展，为聚合物材料改性提供了新的思路。纳米粒子具有比表面积大、表面能高、小尺寸效应等优点，选择一种合适的稀土纳米粒子作为填料，改善纳米复合材料绝缘的空间电荷积聚特性，进而抑制空间电荷积聚，消弱温度梯度效应带来的场强增强的影响。本发明制备添加纳米稀土粒子的直流电缆绝缘材料中的纳米稀土粒子是xMgO-yCaO-zTiO2，即纳米稀土粒子是由摩尔比为x：y：z的MgO纳米粒子、CaO纳米粒子、TiO2纳米粒子混合而成的，且x=1-3，y=1-3；z=1-2，其中尤其好的是x=1,y=2,z=1，就是1MgO-2CaO-1TiO2，这样的混合能够有效地抑制空间电荷积聚，减弱电场畸变。另外，本发明中的纳米稀土粒子也可以采用MgO纳米粒子、CaO纳米粒子、TiO2纳米粒子中的一种或两种任意比例的混合物，且纳米稀土粒子可以选用粒径范围是0.3nm-10μm之间。
3、本发明纳米稀土粒子与聚烯烃材料混合之前，纳米稀土粒子必须先完成表面改性。实现纳米粒子表面改性的方法常采用的方法有机械化学改性、外膜层改性、表面覆盖改性、局部化学改性、高能量表面改性、利用沉淀反应改性等方法。利用表面覆盖改性对纳米粒子进行表面改性，常用的表面改性剂有硅烷偶联剂、钛酸酯类偶联剂、硬脂酸、有机硅等，比较好的是使用硅烷偶联剂。本发明选用硅烷偶联剂作为纳米稀土粒子的改性剂，所选用的硅烷偶联剂具体包括苯基三甲氧基硅烷（C9H14SiO3）、氨基丙基氨基乙基三甲氧基硅烷(C9H23NSiO3)、γ-氨丙基三乙氧基硅烷（γ-NH2(CH2)3(C2H5)3SiO3）、乙烯基三甲氧基硅烷(C5H12SiO3)、N-苯基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷(N-C6H5-γ-NH2-(CH2)3-Si-(OCH3)3)中的一种或多种任意比例的混合物。进一步优选的，硅烷偶联剂采用质量比为（2:1）-（1:2）的苯基三甲氧基硅烷（C9H14SiO3）和乙烯基三甲氧基硅烷(C5H12SiO3)的混合物，优选比例为1:1。
硅烷偶联剂对纳米稀土离子改性的方法如下：将硅烷偶联剂与纳米稀土粒子一起溶于水和乙醇的混合溶液（或丙酮溶液等其他有机溶液）来完成表面改性，室温下超声分散后，置于烘箱60℃，静置8-10小时，之后过滤，再用无水乙醇洗涤3-5次，放在真空干燥箱中60℃干燥5-7小时，即完成改性；其中，纳米稀土粒子在水合乙醇的混合溶液中的质量浓度控制在0.3-0.7mg/mL，硅烷偶联剂在水-乙醇溶液中的质量浓度是0.2-1mg/mL，比较好的是0.5-0.7mg/mL，水-乙醇溶液中水与乙醇体积比为（1:2）-（1:3）。具体的，按以上浓度要求，称量纳米粒子和硅烷偶联剂，取出1MgO.2CaO.1TiO2纳米粒子，并加入一定量的硅烷偶联剂一起溶于水-乙醇溶液中，完成纳米粒子的表面改性。
4、聚烯烃材料的交联可以通过化学或辐射的方法，辐照方法先将未交联的聚烯烃材料挤包到导体或电线上，然后经过电子加速器的电子束或紫外光辐射半成品进行交联，辐照剂量通常200-400KGY。辐照交联有单面交联，双面交联和四面交联三种方式，比较好的是四面交联。聚烯烃材料的交联比较好的是使用化学交联的方法，交联剂通常采用过氧化物交联剂，例如，过氧化二异丙苯（DCP）、过氧化二叔丁基(DTBP)、过氧化苯甲酰(BPO)、过氧化氢二异丙苯(DBHP)、2,5-二甲基-2,5二叔丁基过氧化己烷（双25）中的一种或多种任意比例的混合物。
5、抗氧剂有酚类抗氧剂，硫代酚类抗氧剂，胺类抗氧剂，硫酯类协效剂。本发明优选酚类抗氧剂，例如，酚类抗氧剂有四[3-（3,5-二叔丁基-4羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯（简称1010）、1,1,3-三（2-甲基-4-羟基-5叔丁基苯基）丁烷（简称CA）、2,2-次甲基双（4-甲基-6-叔丁基苯酚）（简称2246）中的一种或多种任意比例的混合物。
6、本发明在制备的添加纳米稀土粒子的直流电缆绝缘材料时，除了加入聚烯烃材料、改性处理的纳米稀土粒子、抗氧剂以及交联剂，也可加入其它填充剂，例如，增塑剂、稳定剂、润滑剂等，经密炼、交联得到。
7、聚烯烃材料和改性处理的纳米稀土粒子混合的方法可以采用共混法、层间聚合法、反应器合成法，比较好的是采用熔融共混法，在聚合物处于熔融状态时混合。为了使纳米粒子混合均匀，电缆料制造过程需要进行两次密炼、两次造粒。
为了使改性处理的纳米稀土粒子充分发挥作用，改性处理的纳米稀土粒子在聚烯烃材料中均匀分散，制备方法可以采用共混法、层间聚合法、反应器合成法，比较好的是采用熔融共混法，即在聚合物处于熔融状态时混炼。在聚合物处于熔融状态时进行混合，混合可以用的设备，例如，多辊机、连续混合机、挤压机、螺旋机，比较好的是采用密闭式混炼机混合改性处理的纳米稀土粒子和聚烯烃材料，并且为了使改性处理的纳米稀土粒子与聚烯烃材料混合均匀，聚烯烃材料和酚类抗氧剂需要分两次加入，每次各加入一半，并且制备过程需要两次密炼，两次造粒。
Claims (5)
1.一种添加纳米粒子的直流电缆绝缘材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)按质量份数，称取93-98份的聚烯烃材料、1-5份改性处理的粒子、1-2份的过氧化物交联剂以及0.2-1份的酚类抗氧剂；
其中改性处理的粒子是按照以下步骤制得的：将硅烷偶联剂与粒子一起溶于水和乙醇的混合溶液中，室温超声分散均匀，置于烘箱中于60℃下静置8-10小时，然后过滤，滤饼用无水乙醇洗涤3-5次，然后在真空干燥箱中于60℃干燥5-7小时，即得改性处理的粒子；其中，水和乙醇的混合溶液中水与乙醇体积比为(1:2)-(1:3)，所加入的粒子与硅烷偶联剂的质量比为(0.3-0.7):(0.2-1)；粒子的粒径范围在0.3nm-10μm，粒子为MgO纳米粒子、CaO纳米粒子、TiO2纳米粒子中的一种或多种任意比例的混合物；硅烷偶联剂为苯基三甲氧基硅烷、氨基丙基氨基乙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、N-苯基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷中的一种或多种任意比例的混合物；酚类抗氧剂为四[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、1,1,3-三(2-甲基-4-羟基-5-叔丁基苯基)丁烷、2,2’-次甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)中的一种或多种任意比例的混合物；
2)将密闭式密炼机的单双螺杆都加热到聚烯烃材料的熔融温度以上，然后向密闭式密炼机中投入改性处理的粒子、一半的聚烯烃材料以及一半的酚类抗氧剂，待聚烯烃材料熔融，双螺杆开始混炼，混炼均匀后，单螺杆挤出切粒，即得一次母料；其中双螺杆混炼时混炼转速为20r/min-60r/min，单螺杆挤出切粒时的转速为50r/min-100r/min；
3)先将单、双螺杆加热到聚烯烃材料的熔融温度以上，然后将一次母料、剩余一半的聚烯烃材料投入密闭式密炼机中，待聚烯烃材料熔融，双螺杆开始混炼，混炼均匀后，单螺杆挤出，制得二次母料；其中双螺杆混炼时混炼转速为20r/min-60r/min，单螺杆挤出切粒时的转速为50r/min-100r/min；
4)将二次母料和剩余一半的酚类抗氧剂投入挤出机中，然后加入过氧化物交联剂，交联挤出，制得直流电缆绝缘材料。
2.权利要求1所述的添加纳米粒子的直流电缆绝缘材料的制备方法制得的添加纳米粒子的直流电缆绝缘材料，其特征在于：按质量份数，包括93-98份的聚烯烃材料、1-5份改性处理的粒子、1-2份的过氧化物交联剂以及0.2-1份的酚类抗氧剂；其中，改性处理的粒子是由硅烷偶联剂对粒子改性得到的，且粒子与硅烷偶联剂的质量比为(0.3-0.7):(0.2-1)。
3.根据权利要求2所述的添加纳米粒子的直流电缆绝缘材料，其特征在于：所述的聚烯烃材料为低密度聚乙烯、线形低密度聚乙烯中的一种或多种任意比例的混合物。
4.根据权利要求2所述的添加纳米粒子的直流电缆绝缘材料，其特征在于：所述的粒子采用摩尔比为(1-3)：(1-3)：(1-2)的MgO纳米粒子、CaO纳米粒子和TiO2纳米粒子的混合物。
5.根据权利要求2所述的添加纳米粒子的直流电缆绝缘材料，其特征在于：所述的过氧化物交联剂为过氧化二异丙苯、过氧化二叔丁基、过氧化苯甲酰、2,5-二甲基-2,5-二叔丁基过氧化己烷中的一种或多种任意比例的混合物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310413097.4A CN103497394B (zh) | 2013-09-11 | 2013-09-11 | 一种添加纳米粒子的直流电缆绝缘材料及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310413097.4A CN103497394B (zh) | 2013-09-11 | 2013-09-11 | 一种添加纳米粒子的直流电缆绝缘材料及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN103497394A CN103497394A (zh) | 2014-01-08 |
| CN103497394B true CN103497394B (zh) | 2016-07-06 |
Family
ID=49862662
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201310413097.4A Expired - Fee Related CN103497394B (zh) | 2013-09-11 | 2013-09-11 | 一种添加纳米粒子的直流电缆绝缘材料及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN103497394B (zh) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6152364B2 (ja) * | 2014-01-29 | 2017-06-21 | 昭和電線ケーブルシステム株式会社 | 車載用電線・ケーブル |
| CN104448493B (zh) * | 2014-12-12 | 2018-03-30 | 中国电力科学研究院 | 一种直流电缆绝缘材料 |
| CN104592580A (zh) * | 2015-01-09 | 2015-05-06 | 芜湖航天特种电缆厂 | 高绝缘性橡胶胶套及其制备方法和应用 |
| WO2017005280A1 (en) * | 2015-07-03 | 2017-01-12 | Abb Technology Ltd | Next level nanocomposites for electrical insulation |
| CN105244079A (zh) * | 2015-08-31 | 2016-01-13 | 无锡华虹信息科技有限公司 | 柔性高载流直流电缆绝缘料及电缆 |
| CN107488292A (zh) * | 2017-09-22 | 2017-12-19 | 国网吉林省电力有限公司松原供电公司 | 用于电力系统高压电缆的纳米绝缘材料 |
| CN108129725A (zh) * | 2017-12-05 | 2018-06-08 | 东南大学 | 一种耐超高压直流绝缘材料及其制备方法 |
| CN108610535B (zh) * | 2018-03-30 | 2020-11-06 | 东南大学 | 一种耐超高压直流用交联聚乙烯复合材料及其制备方法 |
| CN110128738B (zh) * | 2019-05-17 | 2023-05-26 | 浙江太湖远大新材料股份有限公司 | 一种耐漏电起痕聚乙烯护套料 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102660153A (zh) * | 2012-04-28 | 2012-09-12 | 常州大学 | 一种纳米二氧化钛的改性方法 |
| CN102812521A (zh) * | 2010-04-02 | 2012-12-05 | Ls电线有限公司 | 用于直流动力电缆的绝缘材料组合物及使用其的直流动力电缆 |
-
2013
- 2013-09-11 CN CN201310413097.4A patent/CN103497394B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102812521A (zh) * | 2010-04-02 | 2012-12-05 | Ls电线有限公司 | 用于直流动力电缆的绝缘材料组合物及使用其的直流动力电缆 |
| CN102660153A (zh) * | 2012-04-28 | 2012-09-12 | 常州大学 | 一种纳米二氧化钛的改性方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN103497394A (zh) | 2014-01-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103497394B (zh) | 一种添加纳米粒子的直流电缆绝缘材料及其制备方法 | |
| Dang et al. | Suppression of elevated temperature space charge accumulation in polypropylene/elastomer blends by deep traps induced by surface-modified ZnO nanoparticles | |
| US9183969B2 (en) | Insulation composition for DC power cable and DC power cable prepared by using the same | |
| CN101445627A (zh) | 高压直流电缆绝缘材料及其制备方法 | |
| CN103435897A (zh) | 微波诱导膨胀阻燃硅烷交联电缆用聚烯烃护套材料及其制备方法 | |
| CN102492199A (zh) | 一种电缆半导电屏蔽材料 | |
| CN108219299A (zh) | 一种三元乙丙橡胶基电缆附件材料的制备方法及其三元乙丙橡胶基电缆附件材料 | |
| CN109942932A (zh) | 一种耐温高压电缆绝缘料及其制备方法 | |
| CN108456359A (zh) | 石墨烯电力电缆屏蔽层的制备方法 | |
| Zhang et al. | Conductivity properties of XLPE insulation used for HVDC cable after accelerated thermal ageing | |
| CN114292466A (zh) | 一种中低压电力电缆用改性聚丙烯绝缘料及其制备方法 | |
| CN114031837A (zh) | 一种高压电缆用可交联聚乙烯绝缘材料、制备方法及其用途 | |
| Zhang et al. | Temperature-dependent space charge and breakdown strength of aromatic amine antioxidant grafted crosslinked polyethylene | |
| CN107767989A (zh) | 一种聚醚醚酮高压柔性直流输电光纤复合挤出电缆 | |
| CN108484975B (zh) | 二苯甲酮衍生物抑制高压直流电缆空间电荷的方法 | |
| Bao et al. | The initiation phenomena of electrical treeing in XLPE cable insulation | |
| CN107501677A (zh) | 绝缘气体充填高压交联聚乙烯电缆绝缘层及其制备方法 | |
| CN107266779A (zh) | 一种阻燃耐拉伸的电力工程用绝缘材料及其制备方法 | |
| CN109942933A (zh) | 一种抑制空间电荷的直流电缆绝缘料及其制备方法 | |
| Li et al. | Supersmooth semiconductive shielding materials use for XLPE HVDC cables | |
| CN103824642B (zh) | 具有耐湿老化性的柔性电力电缆 | |
| CN109841347B (zh) | 一种耐老化电力电缆 | |
| CN109438807A (zh) | 一种绝缘材料及其制备方法和应用 | |
| Wang et al. | Study of surface tracking on epoxy/MgO nanocompisite | |
| CN113698723A (zh) | 一种用于环保型电缆的聚丙烯基热塑型半导电屏蔽料及制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Wu Jie Inventor after: Wang Ya Inventor after: Chen Xi Inventor before: Wu Jie Inventor before: Wang Ya |
|
| COR | Change of bibliographic data | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20160706 Termination date: 20190911 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |