CN109929168A - 适用于电力绝缘子的改性聚乙烯材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种适用于电力绝缘子的热塑性改性聚乙烯材料，它是由下述按重量百分比组成的原料配制而成：聚乙烯50‑65%、增韧剂2‑6%、无机填料 15‑20%、溴系阻燃剂15‑20%、协效阻燃剂1.5‑5%、稳定剂0.6‑1.4%、偶联剂 0.5‑1%、润滑剂0.2‑1%；将上述原料于高速混合机中搅拌、混合、双螺杆挤出机挤出造粒即得。该材料综合性能优良，具有稳定的阻燃性，较小的密度，光滑的表面性能，同时，它还是一种热塑性材料，可以回收再利用，符合环保趋势。同时，用于制造绝缘子产品时，工艺简单，生产周期短，生产环境无粉尘，并且产品在使用期满和报废后，可以回收再利用，不会造成白色污染。

Description

适用于电力绝缘子的改性聚乙烯材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种改性聚乙烯材料，特别是一种适用于电力绝缘子的热塑性改性聚乙烯材料，属于电力技术领域。

背景技术

目前，国内外绝缘子大多是陶瓷、玻璃或者复合绝缘子。陶瓷和玻璃绝缘子都易碎，不便于装卸和运输，需要大量的人力物力。同时，陶瓷和玻璃绝缘子都较重，输电线路电缆和杆塔的荷载较大，生产时耗能也大，并造成大量粉尘排放。不符合国际节能和环境保护要求。而复合绝缘子多是硅橡胶绝缘子，这种硅橡胶材料是一种高温硫化橡胶，生产效率低，制件被使用后，无法回收再利用，造成白色污染，不符合环境保护要求。

“三种绝缘子材料的分析及其研究进展”（《化工新型材料》第39卷第12期，2011年12月）一文中进一步披露：玻璃材料在长时间接触水、污物等情况下，会导致其碱金属的溶出，从而使得玻璃表面出现裂纹等，导致力学性能下降。陶瓷作为三相（结晶相、玻璃相和气孔）共存的非均质材料，存在大量的内部缺陷。在长期使用过程中，这些缺陷会逐步扩展，导致机械性能的下降。专利CN106373680A背景技术中也指出，传统的陶瓷绝缘子生产工艺是把规格、大小不等的毛料入小球磨磨料，然后过筛除铁，再把旧泥料混合进行脱水，脱水后的泥饼经粗连、真空炼后成型，成型后的产品干燥后上釉烧制，烧制好的产品胶装后进行出厂试验后包装入库。现有的制作方法复杂，并造成大量粉尘排放，而且容易发生杂质多的情况，导致生产困难，成品质量低等问题。

复合绝缘子，或称有机绝缘子，目前市面上常见的复合绝缘子主要由使用硅橡胶作为其绝缘材料。“复合绝缘子伞裙护套注射成型工艺研究”（《河南科技》第五期，2013年）一文中，复合绝缘子，无论是哪种，一般至少由三部分组成，伞裙护套、端部附件和环氧玻璃纤维缠绕管。伞裙护套与环氧玻璃纤维缠绕管（引拔棒）之间存在界面，二者之间的粘接质量对复合绝缘子的电气性能有重要的影响，所以在注射之前需对环氧玻璃纤维缠绕管（引拔棒）进行处理：首先，其表面的清洁处理很有必要，不能残留水分和杂质，杂质的残留会对复合绝缘子的绝缘性能产生不同程度的影响，严重时会导致绝缘子闪络、击穿。其次，没有偶联剂的作用伞套与缠绕管（引拔棒）不可能真正的连接起来，所以还要均匀的涂抹偶联剂，其种类较多，现在普遍采用的有AP133、CH608 等，不同厂家的工艺方法不尽相同，偶联剂的配比、刷涂时间、温度要求等都要合理选择。复合绝缘子的伞套和缠绕管之间的粘接力受很多因素的影响，且缺陷不能检测，如果粘结力不好，会造成绝缘子被击穿。加之，硅橡胶绝缘子的伞裙护套强度不高，容易被鸟啄烂，这给电网的安全运行留下了隐患。

另外，市面上有少部分用环氧树脂材料做的复合绝缘子。CN106373680A公开了一种应用于架空线路中的悬式绝缘子及其制备工艺，其绝缘件是由以下按照份的原料组成：柔性环氧树脂65份、纳米二氧化硅35份、聚碳酸树脂15份、玻璃纤维6份、阳离子型聚丙烯酰胺1-5份、钼酸铵2-6份、聚乙烯2-7份、有机硅树脂4-8份、炭黑10-15份、氨丙基三氧基硅烷3-7份、聚硅硫酸铝1-5份、聚烯烃2-8份、四丁基溴化铵4-8份、氢氧化硅1-5份、氧化铁2-6份、碳化硅0.5-2.5份、N-苯基二硫代氨基甲酸锌1.5-3.5份。同时，此专利也阐述了这种应用于架空线路中的悬式绝缘子的制备方法，其工艺复杂，生产周期长。

由于硅橡胶和环氧树脂用于制备绝缘子，都需要在材料中加入固化剂成型，属于热固性材料，绝缘子达到使用年限或者报废后，无法回收再利用，造成白色污染。而且热固性材料制备绝缘子过程较复杂，加工周期长，耗能较大。由此，亟需研究出一种综合性能优异，成型工艺简单，制备周期短，在产品到达使用年限后，可回收经加工后再次循环使用的新型绝缘子材料，以满足电力绝缘子现在及未来可能出现的各种需求。

聚乙烯是乙烯经聚合制得的一种热塑性树脂，其综合性能优良，结晶度高，具有非极性，无味、无毒，而且具有良好的化学稳定性、耐寒性、绝缘性、耐热性以及较强的力学性能。将其改性而成的聚乙烯材料在用于制备新型聚乙烯绝缘子方面至今未见相关报道。

发明内容

本发明旨在克服现有传统绝缘子材料存在的上述缺陷，提供一种适用于电力绝缘子的改性聚乙烯材料及其制备方法。该材料综合性能优良，具有稳定的阻燃性，较小的密度，光滑的表面性能，同时，它还是一种热塑性材料，可以回收再利用，符合环保趋势。

本发明是通过采用如下的技术方案来实现的上述发明目的。

适用于电力绝缘子的改性聚乙烯材料，它是由下述按重量百分比组成的原料配制而成：

聚乙烯 50-65%

增韧剂 2-6%

无机填料 15-20%

溴系阻燃剂 15-20%

协效阻燃剂 1.5-5%

稳定剂 0.6-1.4%

偶联剂 0.5-1%

润滑剂 0.2-1%。

所述的聚乙烯是指乙烯经聚合制得的一种热塑性树脂，也包括乙烯与少量α-烯烃的共聚物。具体选自高密度聚乙烯、中密度聚乙烯、低密度聚乙烯中的一种或几种；优选高密度聚乙烯，其中更优选的是熔融指数（230℃，5kg）4-30g/10min的高密度聚乙烯。

所述的增韧剂选自乙烯-辛烯共聚物（POE）、三元乙丙橡胶（EPDM）、POE接枝马来酸酐、EPDM接枝马来酸酐、乙丙橡胶、丁腈橡胶、甲基丙烯酸甲酯、丁二烯、苯乙烯三元共聚物（MBS）、丙烯酸酯类共聚物（ACR）、乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）等中的一种或几种。

所述的无机填料选自云母粉、碳酸钙、滑石粉、硅灰石、氧化铝、高岭土、膨润土、合成硅酸镁、氧化锌等中的一种或几种；优选平均粒径≤13μm的无机填料，在填充材料相同的情况下，将粒径控制在一定的级别时可以获得较好的综合性能。

进一步，本发明也可以选用经过改性的无机填料，如改性碳酸钙、改性的滑石粉，经改性后的无机填料不但可以提高其分散能力，同时也可以提高产品的表面效果。

所述的溴系阻燃剂选自溴代三嗪、溴化环氧、十溴二苯乙烷、溴化聚苯乙烯、四溴双酚A、八溴醚、十溴二苯醚、八溴二苯醚等中的一种或几种；

所述的协效阻燃剂选自聚四氟乙烯及其改性物、三氧化二锑中的一种或几种；协效阻燃剂的加入可以减少卤系阻燃剂的用量。

由于聚乙烯和阻燃剂在加工过程中不可避免的会有氧化及降解的趋势；另外电力绝缘子主要用于户外，会遭受户外紫外光等的影响造成老化降解。稳定剂的加入可以降低和消除上述反应，以提高整个材料在加工过程中和使用过程中的稳定性。

所述的稳定剂选自抗氧剂、光稳定剂、阻燃稳定剂中的一种或者几种。其中，抗氧剂和光稳定剂的添加比例最好是1:2-1:3；阻燃稳定剂的添加量是溴系阻燃剂含量的0.8-1.5wt%。

进一步，所述的抗氧剂是受阻酚类抗氧剂或亚磷酸酯类抗氧剂中的一种或多种，优选两者进行复配，复配的比例最好是1:1.5-1:2.5。所述的受阻酚类抗氧剂是四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯（抗氧剂1010）或N，N’-双-（3-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酰基）己二胺（抗氧剂1098）；所述的亚磷酸酯类抗氧剂是三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯（抗氧剂168）。

进一步，所述的光稳定剂是紫外线吸收剂或受阻胺类稳定剂中的一种或多种，优选两者进行复配，复配的比例最好是1:2.5-1:3.5。所述的紫外线吸收剂是UV-9（2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮）、UV-531（2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮）、UV-327（2-(2-羟基-3,5-二叔丁基苯基) -5-氯代苯并三唑）或UV-P（2-(2-羟基-5-甲基苯基)苯并三唑）；所述的受阻胺类稳定剂是770（癸二酸二(2,2,6,6-四甲基哌啶基)酯）、622（丁二酸二(1-乙基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)酯）或292（癸二酸二(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)酯）。

进一步，所述的阻燃稳定剂是第四主族化合物，优选有机锡类稳定剂，如：二月桂酸二正丁基锡、巯基乙酸异辛脂二正丁基锡、二月桂酸二正辛基锡或巯基乙酸异辛脂二正辛基锡。

所述的偶联剂选自硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂中的一种或几种。加入偶联剂既可以提高无机填料的分散能力，同时也可以提高产品的表面效果。

所述的润滑剂选自中蓝晨光GM-100硅酮润滑剂、硅油、硬脂酸锌、硬脂酸钠、硬脂酸钙、季戊四醇硬脂酸酯、乙撑双硬脂酰胺、聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡、乙烯-丙烯酸共聚物、褐煤酸蜡等中的一种或几种。润滑剂的加入是为了提高润滑性、减少摩擦、降低界面粘附性能，以获得性能更佳，表面更好的改性聚乙烯共混材料。

制备所述适用于电力绝缘子的改性聚乙烯材料的方法是：按上述重量百分比称取各原料；先将聚乙烯和增韧剂加入800-3000rpm的高速混合机，再加入偶联剂、润滑剂、稳定剂等在高速混料器中搅拌1-2min，然后加入无机填料在高速混合机中搅拌2-5min，之后再加入溴系阻燃剂和协效阻燃剂在高速混合机中混合1-2min，最后将混合好的物料通过双螺杆挤出机挤出造粒得改性聚乙烯材料。

根据客户对绝缘子产品颜色的不同需求，还可以加入不同颜色的色粉，并通过与原料进行混合、挤出造粒后配置成不同颜色的改性聚乙烯材料，最后制得不同颜色的绝缘子产品。

所述挤出造粒的工艺条件是：温度160-250℃，螺杆转速150-500转/分钟。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1、聚乙烯作为本发明的主要原料成份，从而赋予了本发明材料优异的耐候性、耐化学药品性、耐水解性，是一种用于户外绝缘子的优选材料。尤其是选用熔指4-30g/10min的高密度聚乙烯，可以保证材料的综合性能最佳，加工出来的制件外观和内部缺陷较少。

2、本发明通过加入粒径≤13μm的无机填料，对聚乙烯综合性能影响小，对聚乙烯材料起到了有效的增强作用，而且所选用的无机填料具有高强度、高耐热、低成本、收缩小的特性，尤其是可降低PE的结晶收缩率，制件的内部缺陷（缩孔，气泡）减少。

3、本发明通过加入复配的稳定剂，即通过阻燃稳定剂、抗氧剂和光稳定剂三方面的共同作用，从而确保了稳定剂的耐候性要求。

4、采用溴系阻燃剂作为本发明的阻燃材料，不仅可以获得优异的阻燃性能，而且所得材料具有更好的热稳定性和抗水解性。

本发明人在研发过程中发现，聚乙烯由于其熔体粘度大，在挤出和注塑环节都极易发生熔体破裂，造成制品表面不稳定，如产生表面裂纹、表面流痕及虎皮纹等现象。另外聚乙烯结晶度高，材料收缩率很大，注塑的制件内部极易形成缩坑、气泡、孔洞和裂纹。尤其是厚壁制件（厚度≥5cm）时，其表面和内部缺陷非常明显，无法满足绝缘子制品需表面光滑和内部无缺陷（孔，气泡，裂纹）的要求。这些缺陷会造成绝缘子在使用过程中被雷电击穿。但经过发明人对聚乙烯材料的改性处理，即采用上述重量配比的原料获得了符合绝缘子制品要求的改性聚乙烯材料，由本发明改性聚乙烯材料制备的绝缘子，结构稳定，电气绝缘性优异，抗弯强度高，耐潮湿性强，阻燃性稳定；其重量仅仅只有陶瓷、玻璃绝缘子重量的35%，不易碎，减少了输电线路电缆和杆塔的荷载，易于装卸和运输，也降低了产品的运输费用。而且该绝缘子还具有节能环保的特点，耗能仅有陶瓷、玻璃绝缘子的25%，符合国际节能、环境保护要求。同时，该材料无毒、无公害、使用寿命长，更难能可贵的是在产品到达使用年限后，可回收经加工后再次循环使用。

具体实施方式

下面给出实施例并对本发明作进一步说明。有必要在此指出的是以下实施例不能理解为对本发明保护范围的限制，如果该领域的技术人员根据上述本发明内容对本发明作出一些非本质的改进和调整，仍属于本发明保护范围。

实施例1

一种适用于电力绝缘子的改性聚乙烯材料，它是由下述按重量百分比组成的原料配制而成：

聚乙烯 50%

增韧剂 5%

无机填料 20%

溴系阻燃剂 18%

协效阻燃剂 5%

稳定剂 0.6%

偶联剂 0.5%

润滑剂 0.9%

所述的聚乙烯为熔融指数（230℃，5kg）14g/10min的高密度聚乙烯（HDPE）；

所述的增韧剂为乙烯-辛烯共聚物（POE）；

所述的无机填料为改性的滑石粉，其粒径为1250目；

所述的溴系阻燃剂为溴化环氧；

所述的协效阻燃剂为三氧化二锑；

所述的稳定剂由0.1%抗氧剂、0.3%光稳定剂、0.2%阻燃稳定剂组成，其中，抗氧剂由抗氧剂1010与抗氧剂168按1:2的比例复配而成；光稳定剂由UV-531（2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮）与770（癸二酸二(2,2,6,6-四甲基哌啶基)酯）按1:2.5的比例复配而成；阻燃稳定剂为二月桂酸二正丁基锡；

所述的偶联剂为钛酸酯偶联剂；

所述的润滑剂为中蓝晨光GM-100硅酮润滑剂，由中蓝晨光化工研究设计院有限公司新津分公司提供。

按上述重量百分比称取各原料；先将高密度聚乙烯HDPE、乙烯-辛烯共聚物加入1000rpm的高速混合机，再加入二月桂酸二正丁基锡、抗氧剂、光稳定剂、钛酸酯偶联剂、硅酮润滑剂在高速混合机中搅拌1-2min，然后加入改性的滑石粉在高速混合机中搅拌2-5min，之后再加入溴化环氧、三氧化二锑在高速混合机中混合1-2min，最后将混合好的物料通过双螺杆挤出机在160~250℃，转速300转/分钟下挤出造粒得到改性聚乙烯PE材料。

实施例2

一种适用于电力绝缘子的改性聚乙烯材料，它是由下述按重量百分比组成的原料配制而成：

聚乙烯 55%

增韧剂 4%

无机填料 17.9%

溴系阻燃剂 15%

协效阻燃剂 5%

稳定剂 1.4%

偶联剂 1%

润滑剂 0.7%

所述的聚乙烯为熔融指数（230℃，5kg）10g/10min的高密度聚乙烯（HDPE）；

所述的增韧剂为EPDM接枝马来酸酐；

所述的无机填料为改性碳酸钙，其粒径为1250目；

所述的溴系阻燃剂为溴代三嗪；

所述的协效阻燃剂为聚四氟乙烯；

所述的稳定剂由0.4%抗氧剂、0.8%光稳定剂、0.2%阻燃稳定剂组成，其中，抗氧剂由抗氧剂1010与抗氧剂168按1:2的比例复配而成；光稳定剂由UV-531（2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮）与770（癸二酸二(2,2,6,6-四甲基哌啶基)酯）按1:3.5的比例复配而成；阻燃稳定剂为二月桂酸二正丁基锡；

所述的偶联剂为硅烷偶联剂；

所述的润滑剂为聚乙烯蜡。

按上述重量百分比称取各原料；先将高密度聚乙烯HDPE、EPDM接枝马来酸酐加入3000rpm的高速混合机，再加入二月桂酸二正丁基锡、抗氧剂、光稳定剂、硅烷偶联剂、聚乙烯蜡在高速混合机中搅拌1-2min，然后加入改性碳酸钙在高速混合机中搅拌2-5min，之后再加入溴代三嗪、聚四氟乙烯在高速混合机中混合1-2min，最后将混合好的物料通过双螺杆挤出机在160~250℃，转速400转/分钟下挤出造粒得到改性聚乙烯PE材料。

实施例3

一种适用于电力绝缘子的改性聚乙烯材料，它是由下述按重量百分比组成的原料配制而成：

聚乙烯 60%

增韧剂 3%

无机填料 15%

溴系阻燃剂 17%

协效阻燃剂 2%

稳定剂 1%

偶联剂 1%

润滑剂 1%

所述的聚乙烯为熔融指数（230℃，5kg）10g/10min的高密度聚乙烯（HDPE）；

所述的增韧剂为EPDM接枝马来酸酐；

所述的无机填料为改性碳酸钙，其粒径为1250目；

所述的溴系阻燃剂为溴化环氧；

所述的协效阻燃剂为三氧化二锑；

所述的稳定剂由0.2%抗氧剂、0.55%光稳定剂、0.25%阻燃稳定剂组成，其中，抗氧剂由抗氧剂1010与抗氧剂168按1:2的比例复配而成；光稳定剂由UV-531（2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮）与770（癸二酸二(2,2,6,6-四甲基哌啶基)酯）按1:3的比例复配而成；阻燃稳定剂为二月桂酸二正丁基锡；

所述的偶联剂为钛酸酯偶联剂；

所述的润滑剂为聚乙烯蜡。

按上述重量百分比称取各原料；先将高密度聚乙烯HDPE、EPDM接枝马来酸酐加入800rpm的高速混合机，再加入二月桂酸二正丁基锡、抗氧剂、光稳定剂、钛酸酯偶联剂、聚乙烯蜡在高速混合机中搅拌1-2min，然后加入改性碳酸钙在高速混合机中搅拌2-5min，之后再加入溴化环氧、三氧化二锑在高速混合机中混合1-2min，最后将混合好的物料通过双螺杆挤出机在160~250℃，转速150转/分钟下挤出造粒得到改性PE材料。

实施例4

一种适用于电力绝缘子的改性聚乙烯材料，它是由下述按重量百分比组成的原料配制而成：

聚乙烯 65%

增韧剂 2%

无机填料 15%

溴系阻燃剂 15%

协效阻燃剂 1.5%

稳定剂 0.7%

偶联剂 0.6%

润滑剂 0.2%

所述的聚乙烯为熔融指数（230℃，5kg）10g/10min的高密度聚乙烯（HDPE）；

所述的增韧剂为乙丙橡胶；

所述的无机填料为硅灰石，其粒径为2500目；

所述的溴系阻燃剂为溴代三嗪；

所述的协效阻燃剂为三氧化二锑；

所述的稳定剂由0.15%抗氧剂、0.35%光稳定剂、0.2%阻燃稳定剂组成，其中，抗氧剂由抗氧剂1010与抗氧剂168按1:2的比例复配而成；光稳定剂由UV-531（2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮）与770（癸二酸二(2,2,6,6-四甲基哌啶基)酯）按1:3的比例复配而成；阻燃稳定剂为二月桂酸二正丁基锡；

所述的偶联剂为钛酸酯偶联剂；

所述的润滑剂为硅油。

按上述重量百分比称取各原料；先将高密度聚乙烯HDPE、乙丙橡胶加入2000rpm的高速混合机，再加入二月桂酸二正丁基锡、抗氧剂、光稳定剂、钛酸酯偶联剂、硅油在高速混合机中搅拌1-2min，然后加入硅灰石在高速混合机中搅拌2-5min，之后再加入溴代三嗪、三氧化二锑在高速混合机中混合1-2min，最后将混合好的物料通过双螺杆挤出机在160~250℃，转速300转/分钟下挤出造粒得到改性PE材料。

实施例5

一种适用于电力绝缘子的改性聚乙烯材料，它是由下述按重量百分比组成的原料配制而成：

聚乙烯 53.8%

增韧剂 4%

无机填料 15%

溴系阻燃剂 20%

协效阻燃剂 4.5%

稳定剂 0.9%

偶联剂 0.8%

润滑剂 1%

所述的聚乙烯为熔融指数（230℃，5kg）14g/10min的高密度聚乙烯（HDPE）；

所述的增韧剂为EPDM接枝马来酸酐；

所述的无机填料为硅灰石，其粒径为2500目；

所述的溴系阻燃剂为溴化环氧；

所述的协效阻燃剂为三氧化二锑；

所述的稳定剂由0.2%抗氧剂、0.4%光稳定剂、0.3%阻燃稳定剂组成，其中，抗氧剂由抗氧剂1010与抗氧剂168按1:2的比例复配而成；光稳定剂由UV-531（2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮）与770（癸二酸二(2,2,6,6-四甲基哌啶基)酯）按1:3的比例复配而成；阻燃稳定剂为二月桂酸二正丁基锡；

所述的偶联剂为钛酸酯偶联剂；

所述的润滑剂为中蓝晨光GM-100硅酮润滑剂。

按上述重量百分比称取各原料；先将高密度聚乙烯HDPE、EPDM接枝马来酸酐加入3000rpm的高速混合机，再加入二月桂酸二正丁基锡、抗氧剂、光稳定剂、钛酸酯偶联剂、硅酮润滑剂、占原料总重量0.3%的砖红色色粉在高速混合机中搅拌1-2min，然后加入硅灰石在高速混合机中搅拌2-5min，之后再加入溴代三嗪、三氧化二锑在高速混合机中混合1-2min，最后将混合好的物料通过双螺杆挤出机在160~250℃，转速500转/分钟下挤出造粒得到砖红色改性PE材料。

或者，根据客户对绝缘子产品颜色的不同需求，在加入聚乙烯蜡后再加入其他不同颜色色粉，然后按照与本实施例相同的工艺条件和方法，挤出造粒得到非本色的改性PE材料。

实施例6

一种适用于电力绝缘子的改性聚乙烯材料，它是由下述按重量百分比组成的原料配制而成：

聚乙烯 58%

增韧剂 4%

无机填料 18%

溴系阻燃剂 16%

协效阻燃剂 1.5%

稳定剂 1.1%

偶联剂 0.7%

润滑剂 0.7%

所述的聚乙烯为高密度聚乙烯（HDPE）、中密度聚乙烯（MDPE）按1:1的比例复配而成，其中，高密度聚乙烯的熔融指数为（230℃，5kg）8g/10min；

所述的增韧剂为乙烯-辛烯共聚物（POE）、三元乙丙橡胶（EPDM）按1:1的比例复配而成；

所述的无机填料由云母粉、高岭土、膨润土、氧化锌混合而成，平均粒径≤13μm；

所述的溴系阻燃剂由十溴二苯乙烷、四溴双酚A、八溴醚、十溴二苯醚混合而成；

所述的协效阻燃剂为聚四氟乙烯、三氧化二锑按1:2的比例复配而成；

所述的稳定剂由0.25%抗氧剂、0.65%光稳定剂、0.2%阻燃稳定剂组成，其中，抗氧剂由抗氧剂1098与抗氧剂168按1:1.5的比例复配而成；光稳定剂由UV-9（2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮）与622（丁二酸二 (1-乙基-2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)酯）按1:3的比例复配而成；阻燃稳定剂为巯基乙酸异辛脂二正丁基锡；

所述的偶联剂为硅烷偶联剂与钛酸酯偶联剂按1:1的比例复配而成；

所述的润滑剂为硬脂酸钠与乙撑双硬脂酰胺按1:2的比例复配而成。

按上述重量百分比称取各原料；先将聚乙烯和增韧剂加入1500rpm的高速混料器，再加入偶联剂、润滑剂、稳定剂在高速混料器中搅拌1-2min，然后加入无机填料在高速混合机中搅拌2-5min，之后再加入溴系阻燃剂、协效阻燃剂在高速混合机中混合1-2min，最后将混合好的物料通过双螺杆挤出机在160~250℃，转速300转/分钟下挤出造粒得改性聚乙烯PE材料。

实施例7

一种适用于电力绝缘子的改性聚乙烯材料，它是由下述按重量百分比组成的原料配制而成：

聚乙烯 54.4%

增韧剂 5%

无机填料 17%

溴系阻燃剂 18%

协效阻燃剂 3%

稳定剂 1.2%

偶联剂 0.8%

润滑剂 0.6%

所述的聚乙烯由高密度聚乙烯（HDPE）、中密度聚乙烯（MDPE）、低密度聚乙烯（LDPE）按2:1:1的比例复配而成，其中，高密度聚乙烯的熔融指数为（230℃，5kg）12g/10min；

所述的增韧剂为乙丙橡胶、丁腈橡胶按1:2的比例复配而成；

所述的无机填料由滑石粉、氧化铝、合成硅酸镁混合而成，平均粒径≤13μm；

所述的溴系阻燃剂为八溴二苯醚、溴化聚苯乙烯按1:1的比例复配而成；

所述的协效阻燃剂为改性聚四氟乙烯；

所述的稳定剂由0.3%抗氧剂、0.7%光稳定剂、0.2%阻燃稳定剂组成，其中，抗氧剂由抗氧剂1010与抗氧剂168按1:2.5的比例复配而成；光稳定剂由UV-327（2-(2-羟基-3,5-二叔丁基苯基) -5-氯代苯并三唑）与292（癸二酸二(1，2，2，6，6-五甲基-4-哌啶基)酯）按1:3的比例复配而成；阻燃稳定剂为巯基乙酸异辛脂二正丁基锡；

所述的偶联剂为硅烷偶联剂与钛酸酯偶联剂按1:2的比例复配而成；

所述的润滑剂为硬脂酸钙、季戊四醇硬脂酸酯按1:1的比例复配而成。

按上述重量百分比称取各原料；先将聚乙烯和增韧剂加入1500rpm的高速混合机，再加入稳定剂、偶联剂、润滑剂在高速混合机中搅拌1-2min，然后加入无机填料在高速混合机中搅拌2-5min，之后再加入溴系阻燃剂、协效阻燃剂在高速混合机中混合1-2min，最后将混合好的物料通过双螺杆挤出机在160~250℃，转速400转/分钟下挤出造粒得改性聚乙烯PE材料。

比较例1（未加稳定剂）

一种改性聚乙烯材料，它是由下述按重量百分比组成的原料配制而成：

聚乙烯：HDPE（230℃，5kg 熔指1） 54%

无机填料：硅灰石1250目（改性） 20%

溴系阻燃剂：溴化环氧 20%

协效阻燃剂：三氧化二锑 5%

偶联剂：钛酸酯偶联剂 0.6%

润滑剂：中蓝晨光GM-100硅酮润滑剂 0.4%

先将HDPE加入1000rpm的高速混合机，再加入钛酸酯偶联剂、硅酮润滑剂在高速混合机中搅拌1-2min，然后加入硅灰石在高速混合机中搅拌2-5min，之后再加入溴化环氧、三氧化二锑在高速混合机中混合1-2min，最后将混合好的物料通过双螺杆挤出机在160~250℃，转速300转/分钟下挤出造粒得改性聚乙烯PE材料。

比较例2（无机填料粒径﹥13μm）

一种改性聚乙烯材料，它是由下述按重量百分比组成的原料配制而成：

聚乙烯：HDPE（熔指14） 61.4%

无机填料：硅灰石400目 15%

溴系阻燃剂：溴代三嗪 15%

协效阻燃剂：三氧化二锑 6%

稳定剂： 0.8%

偶联剂：硅烷偶联剂 0.8%

润滑剂：硬质酸钠 1%

所述的稳定剂由0.2%抗氧剂、0.4%光稳定剂、0.2%阻燃稳定剂组成，其中，抗氧剂由抗氧剂1010与抗氧剂168按1:2的比例复配而成；光稳定剂由UV-531（2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮）与770（癸二酸二(2,2,6,6-四甲基哌啶基)酯）按1:3的比例复配而成；阻燃稳定剂为二月桂酸二正丁基锡。

先将HDPE加入2000rpm的高速混合机，再加入硅烷偶联剂、稳定剂、硬质酸钠在高速混合机中搅拌1-2min，然后加入硅灰石在高速混合机中搅拌2-5min，之后再加入溴代三嗪、三氧化二锑在高速混合机中混合1-2min，最后将混合好的物料通过双螺杆挤出机在180~230℃，转速300转/分钟下挤出造粒得改性聚乙烯PE材料。

实验例

一、将实施例1-7及比较例1-2制得的改性聚乙烯PE材料分别进行弯曲强度、冲击强度、阻燃性能的测试，其中，弯曲强度按照GB/T 9341-2000标准进行检测，冲击强度按照GB/T1043标准进行检测，阻燃性能按照GB/T 2408标准进行检测，试样尺寸为(mm)：(124±0.2)×(13±0.2)×(3.2±0.2)（长×宽×厚），氙灯老化按照GB/T 16422.2-2014标准进行测试，老化前后的色差△E通过色差仪进行测试，测试结果如表1所示：

表1

测试项目	比较例1	比较例2	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	实施例5	实施例6	实施例7
										弯曲强度/ (MPa)	24.0	20.4	21.9	22.4	22.1	20.9	22.5	22.2	22.3
弯曲模量/(GPa)	1.42	1.04	1.24	1.26	1.25	1.16	1.27	1.30	1.28
										缺口冲击强度/ kJ/m<sup>2</sup>	23.5	5.8	10.8	9.8	10.9	11.2	8.8	9.2	9.5
垂直燃烧/3.2mm	V0	V0	V0	V0	V0	V0	V0	V0	V0
										2000小时氙灯老化粉化情况（目测））	有	无	无	无	无	无	无	无	无
2000小时氙灯老化变色情况（目测）	严重	很轻微	很轻微	很轻微	很轻微	很轻微	很轻微	很轻微	很轻微
										色差，△E	22.8	5.4	5.2	4.4	4.7	4.9	4.8	4.7	4.5

二、将实施例1-7及比较例1-2制得的改性聚乙烯PE材料分别制成电力绝缘子，具体制备方法是：注塑机直接注塑，温度160-210℃，压力100Pa；然后对其表面及内部质量进行测试，其中绝缘子表面通过目测进行测试，绝缘子内部质量和缺陷通过X射线设备进行检测，测试结果如表2所示：

表2

三、将上述实施例1-7制成的聚乙烯绝缘子与传统绝缘子，就生产过程、产品质量及使用后的废品处理情况进行比对，具体结果详见表3：

表3

类别	聚乙烯绝缘子	硅橡胶绝缘子	玻璃绝缘子	陶瓷绝缘子
					成型过程	一次注塑成型	热压硫化+后处理	复杂	复杂
成型周期	4min	10+120min	周期长	周期长
					生产环境	无粉尘	无粉尘	有粉尘	有粉尘
产品质量	同一材料，一体成型，不需要考虑伞裙和芯棒的粘结问题	伞裙是硅橡胶，芯棒是环氧玻璃纤维缠绕管，存在粘结问题，而且粘结好坏无法检测。	碱析出，易造成裂纹	产品杂质多，易造成缺陷
					产品重量	轻	重	很重	很重
搬运过程	不易碎，负荷小	不易碎，负荷一般	易碎，负荷重	易碎，负荷重
					废品处理	熔融后重新使用	不能熔融，无法再使用	高温熔化，耗能	不能继续使用

从上述表1-3的实验数据可以看出：

1、在本发明特定的原料组成及工艺控制条件下制得的改性聚乙烯PE材料，不但解决了绝缘子表面花纹、流痕，内部有缩孔等技术问题，而且绝缘子产品的综合性能优良，具有非常稳定的阻燃效果，适合应用于电力绝缘子等领域。

2、与传统绝缘子相比，采用本发明改性聚乙烯PE材料制造绝缘子产品，其制造工艺简单，生产周期短，生产环境无粉尘，并且产品在使用期满和报废后，可以回收再利用，不会造成白色污染，回收再利用的方法也非常简单。

Claims (10)

1.适用于电力绝缘子的改性聚乙烯材料，其特征在于由下述按重量百分比组成的原料配制而成：

聚乙烯 50-65%

增韧剂 2-6%

无机填料 15-20%

溴系阻燃剂 15-20%

协效阻燃剂 1.5-5%

稳定剂 0.6-1.4%

偶联剂 0.5-1%

润滑剂 0.2-1%。

2.根据权利要求1所述的适用于电力绝缘子的改性聚乙烯材料，其特征在于：所述的聚乙烯选自高密度聚乙烯、中密度聚乙烯、低密度聚乙烯中的一种或几种；所述高密度聚乙烯的熔融指数为4-30g/10min。

3.根据权利要求1所述的适用于电力绝缘子的改性聚乙烯材料，其特征在于：所述的增韧剂选自乙烯-辛烯共聚物POE、三元乙丙橡胶EPDM、POE接枝马来酸酐、EPDM接枝马来酸酐、乙丙橡胶、丁腈橡胶、甲基丙烯酸甲酯、丁二烯、苯乙烯三元共聚物MBS、丙烯酸酯类共聚物ACR、乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA中的一种或几种；所述的无机填料选自云母粉、碳酸钙、滑石粉、硅灰石、氧化铝、高岭土、膨润土、合成硅酸镁、氧化锌中的一种或几种；所述无机填料的平均粒径≤13μm。

4.根据权利要求1所述的适用于电力绝缘子的改性聚乙烯材料，其特征在于：所述的溴系阻燃剂选自溴代三嗪、溴化环氧、十溴二苯乙烷、溴化聚苯乙烯、四溴双酚A、八溴醚、十溴二苯醚、八溴二苯醚中的一种或几种；所述的协效阻燃剂选自聚四氟乙烯、改性聚四氟乙烯或三氧化二锑中的一种或几种。

5.根据权利要求1所述的适用于电力绝缘子的改性聚乙烯材料，其特征在于：所述的稳定剂选自抗氧剂、光稳定剂、阻燃稳定剂中的一种或者几种；所述的抗氧剂和光稳定剂的添加比例是1:2-1:3；所述的阻燃稳定剂的添加量是溴系阻燃剂含量的0.8-1.5wt%。

6.根据权利要求5所述的适用于电力绝缘子的改性聚乙烯材料，其特征在于：所述的抗氧剂是受阻酚类抗氧剂或亚磷酸酯类抗氧剂中的一种或多种；所述的受阻酚类抗氧剂是抗氧剂1010或抗氧剂1098；所述的亚磷酸酯类抗氧剂是抗氧剂168；所述的受阻酚类抗氧剂与亚磷酸酯类抗氧剂复配的比例为1:1.5-1:2.5。

7.根据权利要求5所述的适用于电力绝缘子的改性聚乙烯材料，其特征在于：所述的光稳定剂是紫外线吸收剂或受阻胺类稳定剂中的一种或多种；所述的紫外线吸收剂是2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮UV-9、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮UV-531、2-(2-羟基-3,5-二叔丁基苯基) -5-氯代苯并三唑UV-327或2-(2-羟基-5-甲基苯基)苯并三唑UV-P；所述的受阻胺类稳定剂是癸二酸二(2,2,6,6-四甲基哌啶基)酯770、丁二酸二(1-乙基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)酯622或癸二酸二(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)酯292；所述的紫外线吸收剂与受阻胺类稳定剂复配的比例是1:2.5-1:3.5。

8.根据权利要求5所述的适用于电力绝缘子的改性聚乙烯材料，其特征在于：所述的阻燃稳定剂为二月桂酸二正丁基锡、巯基乙酸异辛脂二正丁基锡、二月桂酸二正辛基锡或巯基乙酸异辛脂二正辛基锡。

9.根据权利要求1所述的适用于电力绝缘子的改性聚乙烯材料，其特征在于：所述的偶联剂选自硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂中的一种或几种；所述的润滑剂选自中蓝晨光GM-100硅酮润滑剂、硅油、硬脂酸锌、硬脂酸钠、硬脂酸钙、季戊四醇硬脂酸酯、乙撑双硬脂酰胺、聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡、乙烯-丙烯酸共聚物、褐煤酸蜡中的一种或几种。

10.制备如权利要求1-9任意一项所述的适用于电力绝缘子的改性聚乙烯材料的方法，其特征在于：按上述重量百分比称取各原料；先将聚乙烯和增韧剂加入800-3000rpm的高速混合机，再加入偶联剂、润滑剂、稳定剂在高速混料器中搅拌1-2min，然后加入无机填料在高速混合机中搅拌2-5min，之后再加入溴系阻燃剂和协效阻燃剂在高速混合机中混合1-2min，最后将混合好的物料通过双螺杆挤出机挤出造粒得改性聚乙烯材料；所述挤出造粒的工艺条件是：温度160-250℃，螺杆转速150-500转/分钟。