CN104292639A - 一种用于高压直流电缆的可回收绝缘材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于高压直流电缆的可回收绝缘材料的制备方法，属于电力设备技术领域。该材料采用聚丙烯和聚烯烃弹性体以及抗氧剂、加工助剂和阻燃剂，通过熔融共混法制备而成。该方法制备的绝缘材料具有可回收再利用的特点，能够有效保护环境，节约能源，是一种环境友好型电缆绝缘材料。该方法制备的绝缘材料可以有效改善聚丙烯材料的机械性能，并不降低其电气性能和热性能。该方法制备的绝缘材料能够耐受该电场和高工作温度，显著提高绝缘材料的耐受温度和耐受电场强度，可以有效应用在高压直流电缆中。

Description

一种用于高压直流电缆的可回收绝缘材料的制备方法
技术领域
本发明涉及一种用于高压直流电缆的可回收绝缘材料的制备方法，属于电力设备技术领域。
背景技术
直流输电技术相对于交流输电技术具有很多优势，能够节省大量土地资源、无系统安全问题、无交流系统大范围连锁故障风险。因此直流输电技术将在远距离、大容量、以及分布式能源输电方面被广泛采用，这也是减小未来电网的环境影响、提高电网可靠性的有效途径。而塑料电力电缆由于价格低廉、加工方便、介电性能和机械性能好，被广泛应用于输配电工程中。
目前使用中的电缆绝缘材料一般采用聚乙烯树脂作为基体材料，工作温度通常在70℃以下并且其电气性能有限，所以一般应用于中低压电缆中。而为了进一步提高绝缘材料的工作温度和工作电压，对聚乙烯进行了交联产生交联聚乙烯。交联聚乙烯具有较好的热性能和机械性能，能够耐受较高的工作温度和电场强度。但是交联聚乙烯是一种热固性材料，不能够在使用寿命到期后回收再利用且难以降解，容易造成环境污染。同时交联聚乙烯在生产过程中耗能严重并且加工过程中会造成环境污染。
因此为了进一步提高绝缘材料的工作温度和耐受电场强度，并提高绝缘材料与环境的相容性，需要开发一种非交联的热塑性绝缘材料。聚丙烯相对于聚乙烯具有更高的工作温度和绝缘强度，但是常温下聚丙烯的机械性能不好，非常容易脆断，给电缆的运输和安装过程带来很大困难。
发明内容
本发明的目的是提出一种用于高压直流电缆的可回收绝缘材料的制备方法，采用聚烯烃弹性体改善聚丙烯的机械性能，同时保持其良好电气性能和热性能，并且能够回收再利用。
本发明提出的用于高压直流电缆的可回收绝缘材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将100份聚丙烯树脂和25～40份聚烯烃弹性体加入到密炼机中，在180～200℃下混炼5～10分钟，得到混炼物，其中所述的聚丙烯树脂为等规聚丙烯，等规聚丙烯的密度为0.90～0.94g/cm3，熔体流动速率为1.7～3.1g/10min，等规度＞97％，所述的聚烯烃弹性体为乙烯-1-辛烯共聚物，乙烯-1-辛烯共聚物的密度为0.85～0.88g/cm3，熔体流动速率为0.4～0.6g/10min，辛烯含量为20～30％；
(2)在步骤(1)的混炼物中加入0.5～1份抗氧剂，2～5份阻燃剂和0.5～1份加工助剂，混炼5～10分钟，混炼温度为180～200℃，得到用于高压直流电缆的可回收绝缘材料，其中所述的抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂2246或者抗氧剂264，所述的加工助剂为硬脂酸甘油酯，所述的阻燃剂为氢氧化镁、低水硼酸锌、氢氧化铝或三氧化二锑。
本发明提出的用于高压直流电缆的可回收绝缘材料的制备方法，采用了聚烯烃弹性体，即在熔融混炼过程中添加了聚烯烃弹性体。采用聚烯烃弹性体的优点主要有两个，一是聚烯烃弹性体有很好的机械性能，二是聚烯烃弹性体与聚丙烯有很好的相容性。与传统的交联聚乙烯绝缘材料相比，本发明方法制备的绝缘材料最大的优点在于可回收再利用，是环境友好型材料。同时具有良好的机械性能、电气性能和热性能。
具体实施方式
本发明提出的用于高压直流电缆的可回收绝缘材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将100份聚丙烯树脂和25～40份聚烯烃弹性体加入到密炼机中，在180～200℃下混炼5～10分钟，得到混炼物，其中所述的聚丙烯树脂为等规聚丙烯，等规聚丙烯的密度为0.90～0.94g/cm3，熔体流动速率为1.7～3.1g/10min，等规度＞97％，所述的聚烯烃弹性体为乙烯-1-辛烯共聚物，乙烯-1-辛烯共聚物的密度为0.85～0.88g/cm3，熔体流动速率为0.4～0.6g/10min，辛烯含量为20～30％；
(2)在步骤(1)的混炼物中加入0.5～1份抗氧剂，2～5份阻燃剂和0.5～1份加工助剂，混炼5～10分钟，混炼温度为180～200℃，得到用于高压直流电缆的可回收绝缘材料，其中所述的抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂2246或者抗氧剂264，所述的加工助剂为硬脂酸甘油酯，所述的阻燃剂为氢氧化镁、低水硼酸锌、氢氧化铝或三氧化二锑。
本发明将通过下面的具体实施例对本发明的技术方案进行更加详细的说明，但是本发明并不局限于以下提出的实施案例。
以下实施例得到的用于高压直流电缆的可回收绝缘材料，其力学性能评价方法采用GB/T 1408-2006标准，介电性能评价方法采用GB/T 1040-2006标准，热性能评价方法采用GB/T 19466.3-2004标准。
以下实施例中，聚丙烯采用辽宁盘锦乙烯有限公司的挤出级聚丙烯，牌号为F401，其密度为0.91g/cm3，熔体流动速率为1.7-3.1g/10min，等规度为97％。
聚烯烃弹性体采用Dupont Dow公司的乙烯-1-辛烯共聚物，牌号为8150，其密度为0.868g/cm3，熔体流动速率为0.5g/10min，辛烯含量为25％。
以下介绍本发明方法的实施例：
实施例一：
将45克的等规聚丙烯F401和15克的乙烯-1-辛烯共聚物8150加入到密炼机中，在190℃下混炼6分钟，转速为60r/min，然后再加入0.3克抗氧剂1010，0.3克加工助剂硬脂酸和1.5克阻燃剂氢氧化铝，再混炼5分钟，混炼温度为190℃，转速为60r/min，得到一种用于高压直流电缆的可回收绝缘材料，其性能见表1.
表1性能参数
从表1可以看出，本发明上述实施实例所得到的一种用于高压直流电缆的可回收绝缘材料的断裂伸长率相较于纯聚丙烯增加了将近一倍，说明其机械性能得到了很大的改善。同时其电气性能和热性能基本没有变化。从综合性能来看，该绝缘材料满足电线电缆绝缘的要求，同时该材料制备过程中不需要交联，是一种可回收的热塑性材料，对环境几乎没有污染。
实施例二：
将45克的等规聚丙烯F401和15克的乙烯-1-辛烯共聚物8150加入到密炼机中，在190℃下混炼6分钟，转速为60r/min，然后再加入0.3克抗氧剂264，0.3克加工助剂硬脂酸和1.5克阻燃剂氢氧化镁，再混炼5分钟，混炼温度为190℃，转速为60r/min，得到一种用于高压直流电缆的可回收绝缘材料。
实施例三：
将45克的等规聚丙烯F401和15克的乙烯-1-辛烯共聚物8150加入到密炼机中，在190℃下混炼6分钟，转速为60r/min，然后再加入0.3克抗氧剂1010，0.3克加工助剂硬脂酸和1.5克阻燃剂低水硼酸锌，再混炼5分钟，混炼温度为190℃，转速为60r/min，得到一种用于高压直流电缆的可回收绝缘材料。
实施例四：
将45克的等规聚丙烯F401和15克的乙烯-1-辛烯共聚物8150加入到密炼机中，在190℃下混炼6分钟，转速为60r/min，然后再加入0.3克抗氧剂1010，0.3克加工助剂硬脂酸和1.5克阻燃剂三氧化二锑，再混炼5分钟，混炼温度为190℃，转速为60r/min，得到一种用于高压直流电缆的可回收绝缘材料。

Claims (1)

1.一种用于高压直流电缆的可回收绝缘材料的制备方法，其特征在于该方法包括如下步骤：
(1)将100份聚丙烯树脂和25～40份聚烯烃弹性体加入到密炼机中，在180～200℃下混炼5～10分钟，得到混炼物，其中所述的聚丙烯树脂为等规聚丙烯，等规聚丙烯的密度为0.90～0.94g/cm3，熔体流动速率为1.7～3.1g/10min，等规度＞97％，所述的聚烯烃弹性体为乙烯-1-辛烯共聚物，乙烯-1-辛烯共聚物的密度为0.85～0.88g/cm3，熔体流动速率为0.4～0.6g/10min，辛烯含量为20～30％；
(2)在步骤(1)的混炼物中加入0.5～1份抗氧剂，2～5份阻燃剂和0.5～1份加工助剂，混炼5～10分钟，混炼温度为180～200℃，得到用于高压直流电缆的可回收绝缘材料，其中所述的抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂2246或者抗氧剂264，所述的加工助剂为硬脂酸甘油酯，所述的阻燃剂为氢氧化镁、低水硼酸锌、氢氧化铝或三氧化二锑。
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