CN109206711A - 一种高压直流电缆用可交联聚乙烯绝缘材料及其制备方法 - Google Patents

一种高压直流电缆用可交联聚乙烯绝缘材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种高压直流电缆用可交联聚乙烯绝缘材料及其制备方法，按照重量份计，包括低密度聚乙烯80‑100份、聚苯醚树脂10‑20份、甲基丙烯酸乙酯3‑5份、交联剂2‑3份、复合抗氧剂1‑2份、纳米碳材料1‑3份，所述的复合抗氧化按照重量份计，包括75份抗氧化剂300、15份抗氧化剂1010、3份VE、2份愈创树脂、10份白炭黑。本发明采用复合抗氧化剂，能防止或减缓有机材料氧化的化合物，它不但能够有效降低塑料的自氧化反应速率，且能延缓塑料的老化和降解，有效的提高了产品的使用寿命，而且同时可以提高产品的力学和电学性能。

Description

一种高压直流电缆用可交联聚乙烯绝缘材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种高压直流电缆用可交联聚乙烯绝缘材料及其制备方法，属于电缆材料领域。
背景技术
高压直流电缆线路具有损耗小、传输容量大、输电距离不受限制、运行稳定性高、可联接异步电网等优点，其应用日益受到重视。随着柔性直流输电技术日益成熟，XLPE绝缘高压直流电缆除了在联接跨越宽阔海峡的大陆电网方面继续保持绝对优势外，还在向异步电网陆上互联、大城市供电增容、孤立负荷送电、可再生能源发电输送等方面拓展应用。作为直流输电系统中的关键设备，环境友好型交联聚乙烯XLPE绝缘高压直流电缆的市场需求不断增大，但由于在直流电场下其内部空间电荷的聚集效应，该材料应用于高压直流电缆绝缘方面尚有许多问题需要解决。申请公布号CN106867077A，发明名称：一种交联聚乙烯绝缘材料及其制备方法，按照配比取100份低密度聚乙烯,EVA、纳米石墨、PP、交联剂DCP、抗氧剂300、抗氧剂1010、抗氧剂DLTP、抗氧剂1024，氟橡胶母料，经过混合、共融、交联反应、干燥制得交联聚乙烯绝缘材料。本发明的交联聚乙烯材料具有优越的击穿特性，同时又具有良好的导热性，有助于降低绝缘材料工作温度，延长材料使用寿命。但是该材料中的抗氧化剂配置不合理，导致其抗氧化性能一般，影响其使用寿命。
发明内容
本发明提供了一种高压直流电缆用可交联聚乙烯绝缘材料及其制备方法，解决了现有可交联聚乙烯绝缘材料抗氧化能般，使用寿命短等问题。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种高压直流电缆用可交联聚乙烯绝缘材料，按照重量份计，包括低密度聚乙烯80-100份、聚苯醚树脂10-20份、甲基丙烯酸乙酯3-5份、交联剂2-3份、复合抗氧剂1-2份、纳米碳材料1-3份，所述的复合抗氧化剂按照重量份计，包括75份抗氧化剂300、15份抗氧化剂1010、3份VE、2份愈创树脂、10份白炭黑。
进一步，本发明的一种优选方案为：所述的纳米碳材料为炭黑、纳米石墨、石墨烯和碳纳米管中的一种或几种的混合物。
进一步，本发明的一种优选方案为：所述的交联剂为过氧化二异丙苯。
本发明的高压直流电缆用可交联聚乙烯绝缘材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将低密度聚乙烯、聚苯醚树脂、甲基丙烯酸乙酯、交联剂、复合抗氧剂和纳米碳材料依次放入混合机中混炼，混和温度为30-50℃，转速为300-500r/min，混和时间15-20min；
(2)将混和后的物料加入双螺杆挤出机，熔融挤出造粒，挤出时挤出机各段温度为200-300℃，螺杆转速为200-300r/min，喂料机转速为20-30r/min，得到所述高压直流电缆用可交联聚乙烯绝缘材料。
本发明的有益效果：
本发明采用复合抗氧化剂，能防止或减缓有机材料氧化的化合物，它不但能够有效降低塑料的自氧化反应速率，且能延缓塑料的老化和降解，有效的提高了产品的使用寿命，而且同时可以提高产品的力学和电学性能。
本发明的绝缘材料通过添加纳米碳材料，使得制备的交联聚乙烯材料具有优异的电导特性和抑制空间电荷能力，能够用于制造高压直流电缆。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种高压直流电缆用可交联聚乙烯绝缘材料，按照重量份计，包括低密度聚乙烯80份、聚苯醚树脂20份、甲基丙烯酸乙酯3份、交联剂3份、复合抗氧剂1份、纳米碳材料1份，所述的复合抗氧化剂按照重量份计，包括75份抗氧化剂300、15份抗氧化剂1010、3份VE、2份愈创树脂、10份白炭黑。
低密度聚乙烯采用台湾聚合化学品股份有限公司的NA207-66。
纳米碳材料为炭黑。
交联剂为过氧化二异丙苯。
其制备方法，包括以下步骤：
(1)将低密度聚乙烯、聚苯醚树脂、甲基丙烯酸乙酯、交联剂、复合抗氧剂和纳米碳材料依次放入混合机中混炼，混和温度为50℃，转速为300r/min，混和时间20min；
(2)将混和后的物料加入双螺杆挤出机，熔融挤出造粒，挤出时挤出机各段温度为200-300℃，具体为：一区220℃、二区240℃、三区260℃、四区到九区为280℃，机头275℃。螺杆转速为200r/min，喂料机转速为20r/min，得到所述高压直流电缆用可交联聚乙烯绝缘材料。
实施例2
一种高压直流电缆用可交联聚乙烯绝缘材料，按照重量份计，包括低密度聚乙烯90份、聚苯醚树脂15份、甲基丙烯酸乙酯4份、交联剂3份、复合抗氧剂2份、纳米碳材料2份，所述的复合抗氧化剂按照重量份计，包括75份抗氧化剂300、15份抗氧化剂1010、3份VE、2份愈创树脂、10份白炭黑。
低密度聚乙烯采用台湾聚合化学品股份有限公司的NA207-66。
纳米碳材料为石墨烯。
交联剂为过氧化二异丙苯。
其制备方法，包括以下步骤：
(1)将低密度聚乙烯、聚苯醚树脂、甲基丙烯酸乙酯、交联剂、复合抗氧剂和纳米碳材料依次放入混合机中混炼，混和温度为40℃，转速为400r/min，混和时间18min；
(2)将混和后的物料加入双螺杆挤出机，熔融挤出造粒，挤出时挤出机各段温度为200-300℃，具体为：一区220℃、二区240℃、三区260℃、四区到九区为280℃，机头275℃。螺杆转速为200r/min，喂料机转速为25r/min，得到所述高压直流电缆用可交联聚乙烯绝缘材料。
实施例3
一种高压直流电缆用可交联聚乙烯绝缘材料，按照重量份计，包括低密度聚乙烯100份、聚苯醚树脂10份、甲基丙烯酸乙酯5份、交联剂2份、复合抗氧剂2份、纳米碳材料3份，所述的复合抗氧化剂按照重量份计，包括75份抗氧化剂300、15份抗氧化剂1010、3份VE、2份愈创树脂、10份白炭黑。
低密度聚乙烯采用台湾聚合化学品股份有限公司的NA207-66。
纳米碳材料为纳米石墨。
交联剂为过氧化二异丙苯。
其制备方法，包括以下步骤：
(1)将低密度聚乙烯、聚苯醚树脂、甲基丙烯酸乙酯、交联剂、复合抗氧剂和纳米碳材料依次放入混合机中混炼，混和温度为30℃，转速为500r/min，混和时间15min；
(2)将混和后的物料加入双螺杆挤出机，熔融挤出造粒，挤出时挤出机各段温度为200-300℃，具体为：一区220℃、二区240℃、三区260℃、四区到九区为280℃，机头275℃。螺杆转速为300r/min，喂料机转速为30r/min，得到所述高压直流电缆用可交联聚乙烯绝缘材料。
性能指标测定：
拉伸强度和伸长率按GB/T1040.3-2006进行测试样；硬度：按GB/T2411-2008测量硬度；热稳定：按GB/T 8815-2008测试热稳定；熔融指数：GB/T3682-2000进行检测；氧指数：按GB/T 2406.2-2009进行检测；体积电阻：按GB/T 1410-2006；介电强度：按GB/T 1408-1-2006的方法测试；热老化：制备哑铃片，再将试样放入干燥器里干燥24小时，称重，将老化室调至设定温度，将试样用钩子钩好垂直悬挂在老化箱的中部，试样相互间距不小于20mm，使其处于有效的工作区，然后按照设定时间进行老化，规定温度和时间处理后，立即将试样取出放回干燥器里，干燥24小时后取出称重。然后测量老化后拉伸强度和伸长率，并计算变化率和失重率。
由上表可知本发明的可交联聚乙烯绝缘材料具有良好的阻燃新、抗氧化性和电气性能。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种高压直流电缆用可交联聚乙烯绝缘材料，其特征在于：按照重量份计，包括低密度聚乙烯80-100份、聚苯醚树脂10-20份、甲基丙烯酸乙酯3-5份、交联剂2-3份、复合抗氧剂1-2份、纳米碳材料1-3份，所述的复合抗氧化剂按照重量份计，包括75份抗氧化剂300、15份抗氧化剂1010、 3份VE、2份愈创树脂、10份白炭黑。
2.根据权利要求1所述的一种高压直流电缆用可交联聚乙烯绝缘材料，其特征在于：所述的纳米碳材料为炭黑、纳米石墨、石墨烯和碳纳米管中的一种或几种的混合物。
3.根据权利要求1所述的一种高压直流电缆用可交联聚乙烯绝缘材料，其特征在于：所述的交联剂为过氧化二异丙苯。
4.一种如权利要求1-3任一项所述的高压直流电缆用可交联聚乙烯绝缘材料的制备方法，其特征在于：
（1）将低密度聚乙烯、聚苯醚树脂、甲基丙烯酸乙酯、交联剂、复合抗氧剂和纳米碳材料依次放入混合机中混炼，混和温度为30-50℃，转速为300-500r/min，混和时间 15-20min ；
（2）将混和后的物料加入双螺杆挤出机，熔融挤出造粒，挤出时挤出机各段温度为200-300℃，螺杆转速为 200-300r/min，喂料机转速为 20-30r/min，得到所述高压直流电缆用可交联聚乙烯绝缘材料。
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