CN115651317B - 一种环保型聚丙烯绝缘料及其制备方法、应用和电缆 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种绝缘料及其制备方法、应用和电缆，绝缘料的制备原料包括聚丙烯基体和乙烯‑丙烯共聚弹性体；聚丙烯基体以乙丙橡胶为第一增韧相；乙烯‑丙烯共聚弹性体的熔融指数为0.8～2.0g/10min，结晶度为5～15％，乙烯基的质量占比为8～12％；绝缘料中乙烯‑丙烯共聚弹性体分散在聚丙烯基体的内部形成聚丙烯基体的第二增韧相。绝缘料中的乙烯‑丙烯共聚弹性体分散在聚丙烯基体的内部，与乙丙橡胶共同形成多尺度的增韧相，多尺度的增韧相与聚丙烯基体形成海岛结构，在界面诱发大量银纹或剪切带，可吸收大量能量，延缓聚丙烯基体的破坏，大幅度提高绝缘料的力学韧性；同时乙烯‑丙烯共聚弹性体的结晶度为5～15％，可有助于提高绝缘料的电气强度。
Description
技术领域
本发明涉及技术领域，特别是涉及一种环保型聚丙烯绝缘料及其制备方法、应用和电缆。
背景技术
电力是关系国计民生的重要基础产业，对国家安全和经济发展至关重要。高压电缆作为输配电系统的“动脉”和“神经”，在当今和未来的全球能源互联网中扮演重要角色。目前高压电缆主绝缘材料为热固性的交联聚乙烯，电缆退役后固体废弃物难以回收，造成环境污染。交联聚乙烯电缆在生产过程中需要进行交联及脱气工序，增加生产周期和成本。此外，交联聚乙烯的最高工作温度限制在90℃，电缆输送容量受限。
热塑性聚丙烯高压电缆具备低生产能耗、高运行温度、可回收利用等特性，更加适应未来电网的发展要求，成分新一代可替换交联聚乙烯的环保型电缆。相关技术中，主要通过共混改性、共聚改性、接枝改性、纳米改性及晶型调控等手段对聚丙烯绝缘的性能进行改进和提升；但是，通过上述改性制得的电缆绝缘材料不能兼具较高的电气强度和优异的韧性。
发明内容
基于此，有必要提供一种能够同时满足电气强度和韧性需求的环保型聚丙烯绝缘料及其制备方法、应用和电缆。
本发明的第一方面提供了一种环保型聚丙烯绝缘料，所述环保型聚丙烯绝缘料的制备原料包括聚丙烯基体和乙烯-丙烯共聚弹性体；
其中，所述聚丙烯基体以乙丙橡胶为第一增韧相；
所述乙烯-丙烯共聚弹性体的熔融指数为0.8～2.0g/10min，结晶度为5～15％，所述乙烯-丙烯共聚弹性体中乙烯基的质量占比为8～12％；
所述绝缘料中所述乙烯-丙烯共聚弹性体分散在所述聚丙烯基体的内部形成所述聚丙烯基体的第二增韧相。
在一些实施例中，所述聚丙烯基体还包括下述特征中的至少一项：
(1)所述第一增韧相的尺寸为0.4～1.0μm；
(2)所述第一增韧相在所述聚丙烯基体中的质量占比为10～30％；
(3)所述乙丙橡胶为完全非晶结构；
(4)所述聚丙烯基体的熔融指数为1.5～2.6g/10min；
(5)所述聚丙烯基体的密度为0.88～0.92g/cm3。
在一些实施例中，所述乙烯-丙烯共聚弹性体具有等规立构特性。
在一些实施例中，所述第二增韧相的尺寸为1～20μm。
在一些实施例中，所述乙烯-丙烯共聚弹性体的质量占所述聚丙烯基体和所述乙烯-丙烯共聚弹性体的总质量的百分比为30～70％。
在一些实施例中，所述环保型聚丙烯绝缘料的制备原料中还包括抗氧剂；
可选地，所述抗氧剂的质量占所述聚丙烯基体和所述乙烯-丙烯共聚弹性体的总质量的百分比为0.5～1.5％；
可选地，所述抗氧剂包括抗氧剂1010。
本发明的第二方面提供了一种绝缘料的制备方法，包括如下步骤：
将所述聚丙烯基体、所述乙烯-丙烯共聚弹性体及可选的抗氧剂进行混炼，切粒，制得所述环保型聚丙烯绝缘料。
在一些实施例中，所述混炼包括下述条件中的至少一项：
(1)混炼的方式包括密炼和挤出中的一种或多种；
(2)混炼的转速为80～150rpm；
(3)混炼的温度为160～200℃。
本发明的第三方面提供了一种第一方面的环保型聚丙烯绝缘料在制备电缆中的应用。
本发明的第四方面提供了一种电缆，包括第一方面的环保型聚丙烯绝缘料或采用第二方面的方法制备得到的环保型聚丙烯绝缘料。
在一些实施例中，所述电缆包括高压电缆。
上述提供的环保型聚丙烯绝缘料及其制备方法、应用和电缆，其中的环保型聚丙烯绝缘料的制备原料包括界面相容性好的聚丙烯基体和乙烯-丙烯共聚弹性体，绝缘料中的乙烯-丙烯共聚弹性体分散在聚丙烯基体的内部，乙烯-丙烯共聚弹性体及乙丙橡胶共同形成多尺度的增韧相，多尺度的增韧相与聚丙烯基体形成海岛结构，在界面诱发大量银纹或剪切带，可吸收大量能量，延缓聚丙烯基体的破坏，大幅度提高绝缘料的力学韧性；同时乙烯-丙烯共聚弹性体的结晶度为5～15％，可有助于提高绝缘料的电气强度，从而使得最后制得的绝缘料可兼顾电气强度和韧性的需求。
附图说明
图1为实施例1～3中环保型聚丙烯绝缘料的弯曲模量柱状图；
图2为实施例1～3中环保型聚丙烯绝缘料的击穿场强柱状图；
图3为实施例1～3中环保型聚丙烯绝缘料的结晶熔融温度曲线图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
本发明中，以开放式描述的技术特征中，包括所列举特征组成的封闭式技术方案，也包括包含所列举特征的开放式技术方案。
本发明中，涉及到数值区间，如无特别说明，上述数值区间内视为连续，且包括该范围的最小值及最大值，以及这种最小值与最大值之间的每一个值。进一步地，当范围是指整数时，包括该范围的最小值与最大值之间的每一个整数。此外，当提供多个范围描述特征或特性时，可以合并该范围。换言之，除非另有指明，否则本文中所公开之所有范围应理解为包括其中所归入的任何及所有的子范围。
在本文中，涉及数据范围的单位，如果仅在右端点后带有单位，则表示左端点和右端点的单位是相同的。比如，0.4～1.0μm表示左端点“0.4”和右端点“1.0”的单位都是μm(微米)。
本文仅具体地公开了一些数值范围。然而，任意下限可以与任意上限组合形成未明确记载的范围；以及任意下限可以与其它下限组合形成未明确记载的范围，同样任意上限可以与任意其它上限组合形成未明确记载的范围。此外，每个单独公开的点或单个数值自身可以作为下限或上限与任意其它点或单个数值组合或与其它下限或上限组合形成未明确记载的范围。
本发明中的温度参数，如无特别限定，既允许为恒温处理，也允许在一定温度区间内进行处理。所述的恒温处理允许温度在仪器控制的精度范围内进行波动。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。在发明的描述中，“多种”的含义是至少两种，例如两种，三种等，除非另有明确具体的限定。
如果没有特别的说明，本发明的所有实施方式以及可选实施方式可以相互组合形成新的技术方案。如果没有特别的说明，本发明的所有技术特征以及可选技术特征可以相互组合形成新的技术方案。
如果没有特别的说明，本申请的所有步骤可以顺序进行，也可以随机进行，优选是顺序进行的。
本发明提供了一种环保型聚丙烯绝缘料，其制备原料包括聚丙烯基体和乙烯-丙烯共聚弹性体；其中，聚丙烯基体以乙丙橡胶为第一增韧相；乙烯-丙烯共聚弹性体的熔融指数为0.8～2.0g/10min，结晶度为5～15％，所述乙烯-丙烯共聚弹性体中乙烯基的质量占比为8～12％；绝缘料中乙烯-丙烯共聚弹性体分散在聚丙烯基体的内部形成聚丙烯基体的第二增韧相
需要说明的是，增韧相是指可以提高聚丙烯基体的韧性的物质。熔融指数是指在230℃、2.16kg载荷下的熔体流动速率。
可理解地，乙烯-丙烯共聚弹性体中乙烯基的质量占比为8～12％，则乙烯-丙烯共聚弹性体中丙烯基的质量占比＞80％，且乙烯-丙烯共聚弹性体的熔融指数为0.8～2.0g/10min，从而使得乙烯-丙烯共聚弹性体与聚丙烯基团界面相容性良好，制得的绝缘料中乙烯-丙烯共聚弹性体分散在聚丙烯基体的内部，与乙丙橡胶共同形成多尺度的增韧相，多尺度的增韧相与聚丙烯基体形成海岛结构，在界面诱发大量银纹或剪切带，可吸收大量能量，延缓聚丙烯基体的破坏，大幅度提高绝缘料的力学韧性；同时，聚丙烯基体中含有第一增韧相，可进一步提高乙烯-丙烯共聚弹性体对聚丙烯基体的增韧效果，提高绝缘料的力学韧性。同时乙烯-丙烯共聚弹性体的结晶度为5～15％，可有助于提高绝缘料的电气强度，从而使得最后制得的绝缘料可兼顾电气强度和韧性的需求。
需要说明的是，与仅采用聚丙烯制得的绝缘料相比，相关技术中对聚丙烯基体进行改性制备得到的绝缘料，将其进行弯曲模量和击穿场强测试时，通常其弯曲模量降低的同时击穿场强亦降低，即相关技术中制备得到的绝缘料并不能同时具有高的电气强度和良好的韧性。而与仅采用聚丙烯制得的绝缘料相比，对本发明中制备得到的绝缘料进行弯曲模量和击穿场强测试时，其弯曲模量降低的同时击穿场强反而升高；即本发明制得的绝缘料同时具有高的电气强度和良好的韧性，可兼顾电气强度和韧性的需求。
本发明制得的绝缘料的弯曲模量≤600MPa；优选绝缘料的弯曲模量为100～600MPa，绝缘料的弯曲模量＜100MPa时，用于电缆时将会导致电缆刚性不足，可能影响长期抗蠕变性，从而影响电缆的跨距敷设使用。
本发明中乙烯-丙烯共聚弹性体中乙烯基的质量占比为8～12％；例如，可以为8.5～12％、8.5～11.5％、9～11％、9.5～10.5％、10～10.5％、9.5～10％或8～11％等，具体不做限定。乙烯-丙烯共聚弹性体中乙烯基的质量占比在上述范围内时，丙烯基的质量占比＞80％，则乙烯-丙烯共聚弹性体与聚丙烯基体均含有大比例的丙烯基，有利于改善乙烯-丙烯共聚弹性体与聚丙烯基体的界面相容性。
本发明中乙烯-丙烯共聚弹性体的熔融指数为0.8～2.0g/10min；例如，可以为0.9～2.0g/10min、0.9～1.9g/10min、1.0～1.8g/10min、1.1～1.7g/10min、1.2～1.6g/10min、1.3～1.5g/10min、1.4～1.5g/10min或0.8～1.1g/10min等，具体不做限定。乙烯-丙烯共聚弹性体的熔融指数在上述范围内时，可促进乙烯-丙烯共聚弹性体在聚丙烯基体内部的分布。
本发明中乙烯-丙烯共聚弹性体的结晶度为5～15％；例如，可以为6～15％、6～14％、7～13％、8～12％、9～11％、9～10％、10～11％或5～13％等，具体不做限定。乙烯-丙烯共聚弹性体的结晶度在上述范围内时，有利于弥补由于加入共聚弹性体而引起的聚丙烯基体电气强度的下降，提高制得的绝缘料的电气强度。
在一些实施方式中，聚丙烯基体的第一增韧相的尺寸为0.4～1.0μm；例如，可以为0.5～1.0μm、0.5～0.9μm、0.6～0.8μm、0.7～0.8μm、0.6～0.7μm或0.4～0.6μm等，具体不做限定。
在一些实施方式中，第一增韧相在聚丙烯基体中的质量占比为10～30％；例如，可以为11～30％、13～30％、15～30％、17～30％、19～30％、21～30％、23～30％、25～30％、27～30％、28～30％或10～28％等，具体不做限定。
第一增韧相的尺寸和其在聚丙烯基体中的质量占比在上述范围内时，有助于进一步提高乙烯-丙烯共聚弹性体对聚丙烯基体的增韧效果。
在一些实施方式中，乙丙橡胶为完全非晶结构。
在一些实施方式中，聚丙烯基体的熔融指数为1.5～2.6g/10min；例如，可以为1.6～2.6g/10min、1.6～2.5g/10min、1.7～2.4g/10min、1.8～2.3g/10min、1.9～2.2g/10min、2.0～2.1g/10min或1.5～2.3g/10min等，具体不做限定。当聚丙烯基体的熔融指数在上述范围内时，有利于促进乙烯-丙烯共聚弹性体在聚丙烯基体内的分布。
在一些实施方式中，聚丙烯基体的密度为0.88～0.92g/cm3；例如，可以为0.89～0.92g/cm3、0.89～0.91g/cm3、0.90～0.91g/cm3、0.89～0.91g/cm3或0.88～0.91g/cm3等，具体不做限定。
在一些实施方式中，乙烯-丙烯共聚弹性体具有等规立构特性；表明其具有结晶能力。
在一些实施方式中，第二增韧相的尺寸为1～20μm；例如，可以为2～20μm、2～19μm、3～18μm、4～17μm、5～16μm、7～15μm、8～14μm、9～13μm、10～12μm、11～12μm或1～18μm等，具体不做限定。第二增韧相的尺寸在上述范围内时，有利于与乙丙橡胶形成多尺度的增韧相，多尺度的增韧相可与聚丙烯基体形成海岛结构，在界面诱发大量的银纹或剪切带，吸收大量能量，从而延缓聚丙烯基体的破坏，大幅度提高制得的绝缘料的力学韧性。
在一些实施方式中，乙烯-丙烯共聚弹性体的质量占聚丙烯基体和乙烯-丙烯共聚弹性体的总质量的百分比为30～70％；例如，可以为35～70％、35～65％、40～60％、45～55％、50～55％、45～50％或30～55％等，具体不做限定。乙烯-丙烯共聚弹性体的质量占聚丙烯基体和乙烯-丙烯共聚弹性体的总质量的百分比在上述范围内时，有利于平衡绝缘料的力学韧性和电气强度。
在一些实施方式中，绝缘料的制备原料中还包括抗氧剂；有助于提高最后制得的绝缘料的抗老化能力。
在其中的一些实施方式中，抗氧剂的质量占聚丙烯基体和乙烯-丙烯共聚弹性体的总质量的百分比为0.5～1.5％；例如，可以为0.6～1.5％、0.6～1.4％、0.7～1.3％、0.8～1.2％、0.9～1.1％、1.0～1.1％、0.9～1.0％或0.5～1.2％等，具体不做限定。
可选地，抗氧剂包括抗氧剂1010。
本发明还提供了一种绝缘料的制备方法，包括如下步骤：将聚丙烯基体、乙烯-丙烯共聚弹性体及可选的抗氧剂进行混炼，切粒，制得所述绝缘料。
在一些实施方式中，混炼的方式可以包括密炼和挤出中的一种或多种。
在一些实施方式中，混炼的转速为80～150rpm；例如，可以为85～150rpm、85～145rpm、90～140rpm、95～135rpm、100～130rpm、105～125rpm、110～120rpm、115～120rpm或80～135rpm，具体不做限定。
在一些实施方式中，混炼的温度为160～200℃；例如，可以为165～200℃、165～195℃、170～190℃、175～185℃、180～185℃或160～185℃等，具体不做限定。
混炼的转速和温度分别在上述范围内时，有助于乙烯-丙烯共聚弹性体在聚丙烯基体内分布的更均匀，同时提高乙烯-丙烯共聚弹性体和聚丙烯基体的界面相容性。
本发明还提供了一种绝缘料在制备电缆中的应用。
本发明还提供了一种电缆，包括上述的绝缘料或采用上述的方法制备得到的绝缘料。
在一些实施方式中，电缆包括高压电缆。
下述结合具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
一、绝缘料的制备
实施例1
称取700g聚丙烯基体、300g乙烯-丙烯共聚弹性体、7g抗氧剂1010置于密炼机中熔融共混，熔融共混工艺为：温度为190℃、转速为80rpm；制得绝缘料。其中，聚丙烯基体中第一增韧相的尺寸为0.6μm，第一增韧相在聚丙烯基体中的质量占比为28％，聚丙烯基体的熔融指数为2.5g/10min，聚丙烯基体的密度为0.9g/cm3；乙烯-丙烯共聚弹性体中乙烯基的质量占比为11％，熔融指数为1.1g/10min，结晶度为8％，乙烯-丙烯共聚弹性体具有等规立构特性。
实施例2
称取500g聚丙烯基体、500g乙烯-丙烯共聚弹性体、7g抗氧剂1010置于密炼机中熔融共混，熔融共混工艺为：温度为190℃、转速为80rpm；制得绝缘料。其中，聚丙烯基体中第一增韧相的尺寸为0.6μm，第一增韧相在聚丙烯基体中的质量占比为28％，聚丙烯基体的熔融指数为2.5g/10min，聚丙烯基体的密度为0.9g/cm3；乙烯-丙烯共聚弹性体中乙烯基的质量占比为11％，熔融指数为1.1g/10min，结晶度为8％，乙烯-丙烯共聚弹性体具有等规立构特性。
实施例3
称取300g聚丙烯基体、700g乙烯-丙烯共聚弹性体、7g抗氧剂1010置于密炼机中熔融共混，熔融共混工艺为：温度为190℃、转速为80rpm；制得绝缘料。其中，聚丙烯基体中第一增韧相的尺寸为0.6μm，第一增韧相在聚丙烯基体中的质量占比为28％，聚丙烯基体的熔融指数为2.5g/10min，聚丙烯基体的密度为0.9g/cm3；乙烯-丙烯共聚弹性体中乙烯基的质量占比为11％，熔融指数为1.1g/10min，结晶度为8％，乙烯-丙烯共聚弹性体具有等规立构特性。
实施例4
实施例4和实施例1的区别仅在于：聚丙烯基体及乙烯-丙烯共聚弹性体的用量不同，其他均相同。具体如下：
称取200g聚丙烯基体、800g乙烯-丙烯共聚弹性体、7g抗氧剂1010置于密炼机中熔融共混，熔融共混工艺为：温度为190℃、转速为80rpm；制得绝缘料。其中，聚丙烯基体中第一增韧相的尺寸为0.6μm，第一增韧相在聚丙烯基体中的质量占比为28％，聚丙烯基体的熔融指数为2.5g/10min，聚丙烯基体的密度为0.9g/cm3；乙烯-丙烯共聚弹性体中乙烯基的质量占比为11％，熔融指数为1.1g/10min，结晶度为8％，乙烯-丙烯共聚弹性体具有等规立构特性。
实施例5
施例5和实施例1的区别仅在于：聚丙烯基体及乙烯-丙烯共聚弹性体的用量不同，其他均相同。具体如下：
称取800g聚丙烯基体、200g乙烯-丙烯共聚弹性体、7g抗氧剂1010置于密炼机中熔融共混，熔融共混工艺为：温度为190℃、转速为80rpm；制得绝缘料。其中，聚丙烯基体中第一增韧相的尺寸为0.6μm，第一增韧相在聚丙烯基体中的质量占比为28％，聚丙烯基体的熔融指数为2.5g/10min，聚丙烯基体的密度为0.9g/cm3；乙烯-丙烯共聚弹性体中乙烯基的质量占比为11％，熔融指数为1.1g/10min，结晶度为8％，乙烯-丙烯共聚弹性体具有等规立构特性。
实施例6
实施例6和实施例1的区别仅在于：聚丙烯基体中第一增韧相的尺寸为1.0μm，其他均相同。具体为：
称取700g聚丙烯基体、300g乙烯-丙烯共聚弹性体、7g抗氧剂1010置于密炼机中熔融共混，熔融共混工艺为：温度为190℃、转速为80rpm；制得绝缘料。其中，聚丙烯基体中第一增韧相的尺寸为1.0μm，第一增韧相在聚丙烯基体中的质量占比为28％，聚丙烯基体的熔融指数为2.0g/10min，聚丙烯基体的密度为0.9g/cm3；乙烯-丙烯共聚弹性体中乙烯基的质量占比为11％，熔融指数为1.1g/10min，结晶度为10％，乙烯-丙烯共聚弹性体具有等规立构特性。
实施例7
实施例7和实施例1的区别仅在于：聚丙烯基体中第一增韧相的尺寸为1.3μm，其他均相同。具体为：
称取700g聚丙烯基体、300g乙烯-丙烯共聚弹性体、7g抗氧剂1010置于密炼机中熔融共混，熔融共混工艺为：温度为190℃、转速为80rpm；制得绝缘料。其中，聚丙烯基体中第一增韧相的尺寸为1.3μm，第一增韧相在聚丙烯基体中的质量占比为28％，聚丙烯基体的熔融指数为2.0g/10min，聚丙烯基体的密度为0.9g/cm3；乙烯-丙烯共聚弹性体中乙烯基的质量占比为11％，熔融指数为1.1g/10min，结晶度为10％，乙烯-丙烯共聚弹性体具有等规立构特性。
实施例8
称取400g聚丙烯基体、600g乙烯-丙烯共聚弹性体、7g抗氧剂1010置于密炼机中熔融共混，熔融共混工艺为：温度为160℃、转速为150rpm；制得绝缘料。其中，聚丙烯基体中第一增韧相的尺寸为0.4μm，第一增韧相在聚丙烯基体中的质量占比为10％，聚丙烯基体的熔融指数为1.5g/10min，聚丙烯基体的密度为0.92g/cm3；乙烯-丙烯共聚弹性体中乙烯基的质量占比为12％，熔融指数为0.8g/10min，结晶度为5％，乙烯-丙烯共聚弹性体具有等规立构特性。
实施例9
称取600g聚丙烯基体、400g乙烯-丙烯共聚弹性体、7g抗氧剂1010置于密炼机中熔融共混，熔融共混工艺为：温度为200℃、转速为120rpm；制得绝缘料。其中，聚丙烯基体中第一增韧相的尺寸为0.8μm，第一增韧相在聚丙烯基体中的质量占比为30％，聚丙烯基体的熔融指数为2.6g/10min，聚丙烯基体的密度为0.88g/cm3；乙烯-丙烯共聚弹性体中乙烯基的质量占比为8％，熔融指数为2.0g/10min，结晶度为15％，乙烯-丙烯共聚弹性体具有等规立构特性。
实施例10
实施例10和实施例1的区别仅在于：未添加抗氧剂，其他均相同。具体为：
称取700g聚丙烯基体、300g乙烯-丙烯共聚弹性体置于密炼机中熔融共混，熔融共混工艺为：温度为190℃、转速为80rpm；制得绝缘料。其中，聚丙烯基体中第一增韧相的尺寸为0.6μm，第一增韧相在聚丙烯基体中的质量占比为28％，聚丙烯基体的熔融指数为2.0g/10min，聚丙烯基体的密度为0.9g/cm3；乙烯-丙烯共聚弹性体中乙烯基的质量占比为11％，熔融指数为1.1g/10min，结晶度为10％，乙烯-丙烯共聚弹性体具有等规立构特性。
对比例1
对比例1和实施例1的区别仅在于：采用相同质量的聚丙烯基体代替乙烯-丙烯共聚弹性体，其他均相同。具体为：
称取1000份聚丙烯基体、7g抗氧剂1010置于密炼机中熔融共混，熔融共混工艺为：温度为190℃、转速为80rpm；制得绝缘料。其中，聚丙烯基体中第一增韧相的尺寸为0.6μm，第一增韧相在聚丙烯基体中的质量占比为28％，聚丙烯基体的熔融指数为2.0g/10min，聚丙烯基体的密度为0.9g/cm3。
对比例2
对比例2和实施例1的区别仅在于：乙烯-丙烯共聚弹性体中乙烯基的质量占比为5％，其他均相同。具体为：
称取700g聚丙烯基体、300g乙烯-丙烯共聚弹性体、7g抗氧剂1010置于密炼机中熔融共混，熔融共混工艺为：温度为190℃、转速为80rpm；制得绝缘料。其中，聚丙烯基体中第一增韧相的尺寸为0.6μm，第一增韧相在聚丙烯基体中的质量占比为28％，聚丙烯基体的熔融指数为2.0g/10min，聚丙烯基体的密度为0.9g/cm3；乙烯-丙烯共聚弹性体中乙烯基的质量占比为5％，熔融指数为1.1g/10min，结晶度为10％。
对比例3
对比例3和实施例1的区别在于：聚丙烯基体中不存在增韧相。具体为：
称取700g聚丙烯基体、300g乙烯-丙烯共聚弹性体、7g抗氧剂1010置于密炼机中熔融共混，熔融共混工艺为：温度为190℃、转速为80rpm；制得绝缘料。其中，聚丙烯基体的熔融指数为3.0g/10min，聚丙烯基体的密度为0.93g/cm3；乙烯-丙烯共聚弹性体中乙烯基的质量占比为11％，熔融指数为1.1g/10min，结晶度为10％，乙烯-丙烯共聚弹性体具有等规立构特性。
对上述各实施例和对比例1～3中各参数汇总如表1所示。
二、性能测试
基于GB/T9341-2008和GB/T 19466.3-2004为标准要求，分别测试实施例1～10及对比例1～4中绝缘料的弯曲模量和热性能，结果如表2所示。
击穿场强的测试方法为：利用在耐压测试仪19057-20以500V s-1的加压速率施加直流电压测试。测试时将薄膜样品放置在直径为1.3mm的两个圆柱形电极之间，并浸入室温下的硅油中。每一样品进行了20次测量并利用Weibull分布统计分析，得到样品的击穿场强；结果如表2所示。
实施例1～3的弯曲模量结果如图1所示，击穿场强如图2所示，热性能结果如图3所示。
表2
| 组别 | 弯曲模量(MPa) | 击穿场强(MV/m) | 熔点(℃) |
| 实施例1 | 532.7 | 387.5 | 166.1 |
| 实施例2 | 165.9 | 479.6 | 163.6 |
| 实施例3 | 110.7 | 428.7 | 164.2 |
| 实施例4 | 86.4 | 492.3 | 163.9 |
| 实施例5 | 736.8 | 355.4 | 165.5 |
| 实施例6 | 593.8 | 350.5 | 165.9 |
| 实施例7 | 670.4 | 332.9 | 166.3 |
| 实施例8 | 145.8 | 468.9 | 163.8 |
| 实施例9 | 365.7 | 411.3 | 165.2 |
| 实施例10 | 524.8 | 392.5 | 166.3 |
| 对比例1 | 938.3 | 309.7 | 164.4 |
| 对比例2 | 703.5 | 408.6 | 164.8 |
| 对比例3 | 886.7 | 468.2 | 167.8 |
由表2中实施例1～10及对比例1的结果可知，与由未改性的聚丙烯基体制得的绝缘料相比，采用具有特定的结晶度、乙烯基质量占比及熔融指数的乙烯-丙烯共聚弹性体与聚丙烯基体共同制备得到的绝缘料，弯曲模量降低，击穿场强增加，并且热性能未降低，表明本发明制备得到的绝缘料在保证热性能的同时，提高了电气强度和韧性，可兼顾电气强度和韧性的需求。
实施例1～5的区别在于聚丙烯基体和乙烯-丙烯共聚弹性体的质量比不同，由实施例1～5的结果可知聚丙烯基体和乙烯-丙烯共聚弹性体的质量比影响制得的绝缘料的弯曲模量及击穿场强，且弯曲模量受到聚丙烯基体和乙烯-丙烯共聚弹性体质量比的影响更大；例如，实施例4中聚丙烯基体和乙烯-丙烯共聚弹性体的质量比低至1:4，绝缘料的弯曲模量低至86MPa左右，用于电缆时将会导致电缆刚性不足，影响电缆长期抗蠕变性，此外由于乙烯-丙烯共聚弹性体用量过多，将会增加成本；实施例5中聚丙烯基团和乙烯-丙烯共聚弹性体的质量比高达4:1，绝缘料的弯曲模量高达740MPa左右，绝缘料韧性不足，不能满足电缆的需求。因此，当乙烯-丙烯共聚弹性体的质量占聚丙烯基体和乙烯-丙烯共聚弹性体的总质量的百分比为30～70％时，制得的绝缘料可同时满足电气强度、韧性和热性能的需求。
实施例1和实施例6～7的区别在于聚丙烯基体中第一增韧相的尺寸不同，由实施例1和实施例6～7结果可知，聚丙烯基体中第一增韧相的尺寸大小影响绝缘料的弯曲模量和击穿场强；当第一增韧相的尺寸大于1μm时，其弯曲模量高于600MPa且击穿场强降低，不能满足高压电缆使用需求。
对比例2和实施例1的区别在于乙烯-丙烯共聚弹性体中乙烯基的质量占比不同，对比例2中乙烯-丙烯共聚弹性体中乙烯基的质量占比小于8％，虽然对比例2中绝缘料的击穿场强提高，但是其弯曲模量高达700MPa，绝缘料的韧性下降，不能满足使用需求。
对比例3和实施例1的区别在于聚丙烯基体中不存在增韧相，对比例3中绝缘料的击穿场强提高，但是其弯曲模量高达880MPa，不能满足高压电缆韧性需求。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种环保型聚丙烯绝缘料，其特征在于，所述环保型聚丙烯绝缘料的制备原料包括聚丙烯基体和乙烯-丙烯共聚弹性体；所述乙烯-丙烯共聚弹性体的质量占所述聚丙烯基体和所述乙烯-丙烯共聚弹性体的总质量的百分比为30~70%；
其中，所述聚丙烯基体以乙丙橡胶为第一增韧相，所述第一增韧相在所述聚丙烯基体中的质量占比为10~30%；
所述乙烯-丙烯共聚弹性体的熔融指数为0.8~2.0g/10min，结晶度为5~15%，所述乙烯-丙烯共聚弹性体中乙烯基的质量占比为11~12%；
所述绝缘料中所述乙烯-丙烯共聚弹性体分散在所述聚丙烯基体的内部形成所述聚丙烯基体的第二增韧相。
2.如权利要求1所述的环保型聚丙烯绝缘料，其特征在于，所述聚丙烯基体还包括下述特征中的至少一项：
(1)所述第一增韧相的尺寸为0.4~1.0μm;
(2)所述乙丙橡胶为完全非晶结构；
(3)所述聚丙烯基体的熔融指数为1.5~2.6g/10min；
(4)所述聚丙烯基体的密度为0.88~0.92 g/cm3。
3.如权利要求1所述的环保型聚丙烯绝缘料，其特征在于，所述乙烯-丙烯共聚弹性体具有等规立构特性。
4.如权利要求1所述的环保型聚丙烯绝缘料，其特征在于，所述第二增韧相的尺寸为1~20μm。
5.如权利要求1~4中任一项所述的环保型聚丙烯绝缘料，其特征在于，所述环保型聚丙烯绝缘料的制备原料中还包括抗氧剂；所述抗氧剂具有如下特征中的一种或多种：
（1）所述抗氧剂的质量占所述聚丙烯基体和所述乙烯-丙烯共聚弹性体的总质量的百分比为0.5~1.5%；
（2）所述抗氧剂包括抗氧剂1010。
6.一种如权利要求1~5中任一项所述的环保型聚丙烯绝缘料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将所述聚丙烯基体、所述乙烯-丙烯共聚弹性体及可选的抗氧剂进行混炼，切粒，制得所述环保型聚丙烯绝缘料。
7.如权利要求6所述的环保型聚丙烯绝缘料的制备方法，其特征在于，所述混炼包括下述条件中的至少一项：
(1)混炼的方式包括密炼和挤出中的一种或多种；
(2)混炼的转速为80~150rpm；
(3)混炼的温度为160~200℃。
8.如权利要求1~5中任一项所述的环保型聚丙烯绝缘料在制备电缆中的应用。
9.一种电缆，其特征在于，包括如权利要求1~5中任一项所述的环保型聚丙烯绝缘料或采用如权利要求6~7中任一项所述的方法制备得到的环保型聚丙烯绝缘料。
10.如权利要求9所述的电缆，其特征在于，所述电缆包括高压电缆。
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