CN115093641A - 一种耐电树枝老化的聚丙烯复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种耐电树枝老化的聚丙烯复合材料及其制备方法，包括超低灰分聚丙烯树脂、纳米级云母、纳米金属氧化物和受阻胺光稳定剂。本发明通过选用超低灰分聚丙烯树脂，减少电树枝化产生的缺陷点，纳米级云母切断电树枝生长的路径，纳米金属氧化物和受阻胺光稳定剂中和电树枝老化产生的酸性组分，从而提高聚丙烯树脂耐电树枝老化性能。

Description

一种耐电树枝老化的聚丙烯复合材料及其制备方法
技术领域
本发明属于聚丙烯领域，特别涉及一种耐电树枝老化的聚丙烯复合材料及其制备方法。
背景技术
高压直流相比交流输电具有大容量输电损耗低、安全、稳定可靠的优势，特别适用于长距离、超高压和特高压输电网络。目前高压输电电缆主要使用交联聚乙烯(XLPE)作为电缆绝缘护套材料，但是聚乙烯在交联的过程中产生的小分子导致其耐电树枝老化性能下降，在超高压和特高压电缆中使用受限，同时交联聚乙烯为热固性塑料，难以重复回收利用。
聚丙烯相比聚乙烯具有更高的耐热性能和更好的耐电树枝老化性能，但是普通的聚丙烯材料仍然难以满足超高压和特高压电缆耐电树枝老化的要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种耐电树枝老化的聚丙烯复合材料及其制备方法，通过选用超低灰分聚丙烯树脂，减少电树枝老化产生的缺陷点，纳米级云母切断电树枝生长的路径，纳米金属氧化物和受阻胺光稳定剂可以中和电树枝老化产生的酸性组分，从而提高聚丙烯树脂耐电树枝老化性能。
本发明提供了一种耐电树枝老化的聚丙烯复合材料，按重量份数，包括如下组分：
Figure BDA0003570956600000011
其中，超低灰分聚丙烯树脂为灰分(测试标准：GBT 9345.1-2008)小于0.005％的聚丙烯。
所述超低灰分聚丙烯230℃、2.16kg下(测试标准：ISO 1133-1:2011)的熔融指数MI为0.5-4g/10min。
所述纳米级云母为白云母、金云母、绢云母、合成云母中的至少一种；平均厚度为10～300nm，径厚比>50，优选白云母或合成云母。
所述纳米金属氧化物为纳米氧化钙、纳米氧化镁、纳米氧化铝、纳米氧化锌等中的至少一种。优选纳米氧化钙或纳米氧化镁。
所述受阻胺光稳定剂为光稳定剂944、光稳定剂770、光稳定剂3853等的一种或几种，重均分子量为2000-3000。
优选的，按重量份数，包括如下组分：
Figure BDA0003570956600000021
本发明还提供了一种耐电树枝老化的聚丙烯复合材料的制备方法，包括如下步骤：
将组分加入到混合机中混合均匀，得到混合均匀的物料；将混合均匀的物料通过双螺杆挤出机挤出造粒，得到所述耐电树枝老化的聚丙烯复合材料；其中，所述双螺杆挤出机的长径比为(36-52)：1，所述双螺杆挤出机的熔融段温度为150-260℃。
本发明还提供了一种耐电树枝老化的聚丙烯复合材料在超高压及特高压输电电线电缆行业中的应用。
有益效果
电树枝老化是影响电力电缆安全可靠运行的重要因素，电缆在长期的运行过程中受到电压和温度的影响，绝缘性能逐渐下降，直接威胁到电网的安全运行，聚烯烃绝缘层中的杂质容易引起电场集中从而促使电缆加速老化。
本发明通过选用超低灰分聚丙烯树脂，灰分含量低于0.005％，较通用聚丙烯具有更少的灰分残留，在高压情况下产生的电击穿杂质缺陷更少，可以减少电树枝老化的产生；纳米级云母具有优良的电气性能和更大的横截面积，在树脂基体中可以切断电树枝生长的路径；纳米金属氧化物和受阻胺光稳定剂中和电树枝老化产生的酸性组分，从而提高聚丙烯树脂耐电树枝老化性能。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
本发明所采用的试剂、方法和设备，如无特殊说明，均为本技术领域常规试剂、方法和设备。
以下实施例及对比例中采用的原料如下：
超低灰分聚丙烯1：牌号为PP FS2013；新加坡聚烯烃；230℃、2.16kg的熔体流动速率为2.10g/10min，灰分含量0.004％；
超低灰分聚丙烯2：牌号PP HC312BF；北欧化工；230℃、2.16kg的熔体流动速率为3.2g/10min，灰分含量0.0035％；
通用聚丙烯：牌号为PP K8003；中石化；230℃、2.16kg的熔体流动速率为2.5g/10min，灰分含量为0.015％；
交联聚乙烯:牌号为HFDA-0693；陶氏；
云母1：纳米级白云母，厚度为30～60nm，径厚比60～100，市售；
云母2：纳米级白云母，厚度为400～500nm，径厚比20～30，市售；
金属氧化物：纳米氧化钙，纳米氧化镁，西部矿业；
受阻胺光稳定剂1：牌号为944，重均分子量2000～3000；巴斯夫。
受阻胺光稳定剂2：牌号为770，重均分子量400～800；巴斯夫。
紫外线吸收剂1：二苯甲酮类紫外线吸收剂，牌号为UV-531，利安隆。
实施例和对比例的平行实验所用市售产品为同一种产品。
本发明各实施例及对比例的复合材料通过如下过程制备得到：
将组分加入到混合机中混合均匀，得到混合均匀的物料；将混合均匀的物料通过双螺杆挤出机挤出造粒，得到所述耐电树老化的聚丙烯复合材料；其中，所述双螺杆挤出机的长径比为(36-52)：1，所述双螺杆挤出机的熔融段温度为150-200℃。所述混合机的转速不小于300r/min。
实施例和对比例经过以下测试方法或测试标准：
起树电压、击穿电压：GB-/T1408-2016。
表1实施例和对比例组分含量(以重量份数计)
Figure BDA0003570956600000031
Figure BDA0003570956600000041
表2实施例和对比例的各性能分析结果
Figure BDA0003570956600000042
由上述结果可知，与交联聚乙烯和通用聚丙烯相比，本申请所采用的耐电树枝老化的聚丙烯复合材料，其起树电压>5.5kV，较交联聚乙烯和通用聚丙烯提高了50％以上，击穿电压提高了50％以上，具有明显的耐电树枝老化性能。

Claims (8)

1.一种耐电树枝老化的聚丙烯复合材料，其特征在于：按重量份数，包括如下组分：
Figure FDA0003570956590000011
其中，超低灰分聚丙烯树脂为灰分低于0.005％的聚丙烯树脂。
2.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于：所述超低灰分聚丙烯树脂230℃、2.16kg下的熔融指数MI为0.5-4g/10min。
3.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于：所述纳米级云母为白云母、金云母、绢云母、合成云母中的至少一种；平均厚度为10～300nm，径厚比>50。
4.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于：所述纳米金属氧化物为纳米氧化钙、纳米氧化镁、纳米氧化铝、纳米氧化锌中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于：所述受阻胺光稳定剂的重均分子量为2000-3000。
6.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于：按重量份数，包括如下组分：
Figure FDA0003570956590000012
7.一种如权利要求1所述的耐电树枝老化的聚丙烯复合材料的制备方法，包括如下步骤：
将组分加入到混合机中混合均匀，得到混合均匀的物料；将混合均匀的物料通过双螺杆挤出机挤出造粒，得到所述耐电树枝老化的聚丙烯复合材料；其中，所述双螺杆挤出机的长径比为(36-52)：1，所述双螺杆挤出机的熔融段温度为150-260℃。
8.一种如权利要求1所述的耐电树枝老化的聚丙烯复合材料在超高压及特高压输电电线电缆中的应用。
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004175933A (ja) * 2002-11-27 2004-06-24 Mitsui Chemicals Inc ポリプロピレン樹脂、その製造方法およびシートへの応用
CN102604181A (zh) * 2007-08-06 2012-07-25 通用电缆技术公司 耐受树枝化的绝缘组合物
CN104927190A (zh) * 2015-06-09 2015-09-23 清华大学 具有抑制空间电荷的可回收高压直流电缆料的制备方法
WO2017133310A1 (zh) * 2016-02-05 2017-08-10 清华大学 具有抑制电树枝生长能力的聚合物纳米介孔复合材料及其制备方法
CN107739470A (zh) * 2017-10-17 2018-02-27 富通集团（天津）超导技术应用有限公司 超导电缆用聚丙烯复合绝缘薄膜材料、薄膜及其制备方法
CN108485055A (zh) * 2018-01-30 2018-09-04 天津大学 高压直流电缆用聚丙烯基纳米复合绝缘材料及制备方法
CN109384998A (zh) * 2018-10-29 2019-02-26 黑龙江省科学院技术物理研究所 耐电树老化聚烯烃绝缘材料及其制备方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004175933A (ja) * 2002-11-27 2004-06-24 Mitsui Chemicals Inc ポリプロピレン樹脂、その製造方法およびシートへの応用
CN102604181A (zh) * 2007-08-06 2012-07-25 通用电缆技术公司 耐受树枝化的绝缘组合物
CN104927190A (zh) * 2015-06-09 2015-09-23 清华大学 具有抑制空间电荷的可回收高压直流电缆料的制备方法
WO2017133310A1 (zh) * 2016-02-05 2017-08-10 清华大学 具有抑制电树枝生长能力的聚合物纳米介孔复合材料及其制备方法
CN107043487A (zh) * 2016-02-05 2017-08-15 清华大学 具有抑制电树枝生长能力的纳米介孔聚合物
CN107739470A (zh) * 2017-10-17 2018-02-27 富通集团（天津）超导技术应用有限公司 超导电缆用聚丙烯复合绝缘薄膜材料、薄膜及其制备方法
CN108485055A (zh) * 2018-01-30 2018-09-04 天津大学 高压直流电缆用聚丙烯基纳米复合绝缘材料及制备方法
CN109384998A (zh) * 2018-10-29 2019-02-26 黑龙江省科学院技术物理研究所 耐电树老化聚烯烃绝缘材料及其制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
朱乐为;杜伯学;: "环境友好型直流电缆料聚丙烯绝缘的电树枝研究进展", 电气工程学报 *
杜伯学;侯兆豪;徐航;李进;李忠磊;: "高压直流电缆绝缘用聚丙烯及其纳米复合材料的研究进展", 高电压技术 *

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