具有抑制空间电荷的可回收高压直流电缆料的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种具有抑制空间电荷的可回收高压直流电缆料的制备方法，属于输电设备技术领域。该方法包括：将等规聚丙烯、富勒烯、抗氧剂、阻燃剂和加工助剂在190～200℃下混炼6～10分钟，转速为40～60r/min制得高压直流电缆料；该等规聚丙烯：富勒烯的比例为1:(0～0.001)，将等规聚丙烯设为100份，则抗氧剂为0.5～1份，阻燃剂为2～5份，加工助剂为0.5～1份。本发明专利技术的可回收高压直流电缆料以热塑性聚合物与富勒烯的混合物为基础，聚合物材料的熔点大于或等于150℃。这种材料在提高热塑性树脂的直流体积电阻率和直流击穿强度情况下，很好地抑制可回收高压直流电缆料的空间电荷，并且在达到设计寿命后能够回收利用，不对环境造成破坏。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种具有抑制空间电荷的可回收高压直流电缆料的制备方法，属于输电设备

技术介绍
直流输电技术比交流输电技术有很多优势。首先，直流输电不用考虑电容效应，没有距离的限制。其次，随着距离的增加，直流输电有很好的经济效益。最后，直流输电不存在系统失去同步的情况。随着高压直流输电的飞速发展，特别是跨海峡等水下直流输电工程的兴建以及大城市供电亟待解决线路走廊和城市美观等问题，直流电缆得到了广泛的应用。为了提高电缆的使用温度，在交流电缆中常采用的是交联聚乙烯和乙丙橡胶。虽然可回收乙烯基电缆取得了一定的效果，但是交联聚乙烯电缆只能工作在70℃以下的温度。而且交联聚乙烯是一种热固性塑料，当电缆达到设计寿命时，这种塑料便不得不通过焚烧进行处理。考虑到焚烧过程中聚氯乙烯构成的电缆护套的有毒性，还需要通过密度法将聚氯乙烯和绝缘层进行分离。随着输电距离和电压等级的进一步提高，输电容量越来越来，这就要求电缆在更高的温度下进行工作。同时众所周知，交联副产物会促进空间电荷的积累，对直流电缆绝缘造成很多方面的影响：1)由于空间电荷积累导致介质体内的最高场强达到外加电场的8倍，导致介质发生击穿。2)空间电荷显著的电场畸变效应使得电缆绝缘中实际电场的计算和设计变得困难。3)空间电荷的积累是一个缓慢过程，所以当电缆以相同极性长期工作之后，电缆的极性发生反转使电容电场与空间电荷积累所产生的电场叠加在一起，极大电场应力点从界面运动到绝缘体内部。4)同时，电缆绝缘中由于空间电荷的存在，将加速其电树枝发展和老化.为了改善绝缘层空间电场分布，电缆厂商通过共混、枝接、添加无机纳米颗粒对交联聚乙烯或乙丙橡胶进行改性，抑制空间电荷在绝缘层的积累，改善空间电场分布，从而提高介电强度。因而直流高场下电缆绝缘中空间电荷的抑制被认为是高压直流电缆发展的关键问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种具有抑制空间电荷的可回收高压直流电缆料的制备方法，采用富勒烯作为原料之一，以抑制可回收高压直流电缆料的空间电荷，同时提高热塑性树脂的直流体积电阻率和直流击穿强度，以用于高压直流电缆。本专利技术提出的具有抑制空间电荷的可回收高压直流电缆料的制备方法，该方法包括如下步骤：本专利技术提出的具有抑制空间电荷的可回收高压直流电缆料的制备方法，包括如下步骤:将等规聚丙烯、富勒烯、抗氧剂、阻燃剂和加工助剂按比例混合，在190～200℃下混炼6～10分钟，转速为40～60r/min，制得高压直流电缆料，所述的混合比例为：等规聚丙烯与富勒烯的质量比为：等规聚丙烯:富勒烯＝1:(0～0.001)，将等规聚丙烯的质量设为100份，则抗氧剂为0.5～1份，阻燃剂为2～5份，加工助剂为0.5～1份。上述制备方法中，所述的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，等规度大于95％，上述制备方法中，所述的富勒烯纯度大于95％，所述的抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂2246或者抗氧剂264。上述制备方法中，所述的加工助剂为润滑剂硬脂酸甘油酯。上述制备方法中，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。本专利技术提出的具有抑制空间电荷的可回收高压直流电缆料的制备方法，其优点是：本方法的制备过程中，添加了极少量的富勒烯，提高了材料的空间电荷抑制能力，同时使得材料的直流体积电阻率和直流击穿强度得到很大提升。本专利技术方法中使用的聚丙烯和富勒烯的纳米复合物，没有经过交联处理，因此可以在高达90℃下工作，同时具有很好的电气性能，最后制备的高压直流电缆料，可以在更高的温度下正常工作，材料老化后可以回收，有利于保护环境。本专利技术方法制备的可回收高压直流电缆料，可以应用在电能输送和分配中，而且在传输信号的电缆中也可以采用这种电缆，同样能够在信号电缆达到设计寿命时减少对环境的影响。附图说明图1是利用本专利技术方法制备的材料，在60kV/mm下材料的空间电荷分布图，其中(a)为纯聚丙烯T30s的空间电荷分布图，(b)为0.001wt％PP/C60的空间电荷分布图。图2是本专利技术方法制备的可回收高压直流电缆料PP/C60纳米复合物在不同温度下的直
流体积电阻率，其中，横坐标为温度，纵坐标为直流体积电阻率。图3是本专利技术方法制备的可回收高压直流电缆料PP/C60纳米复合物的直流击穿强度，其中横坐标为击穿强度。具体实施方式本专利技术提出的具有抑制空间电荷的可回收高压直流电缆料的制备方法，该方法包括如下步骤：本专利技术提出的具有抑制空间电荷的可回收高压直流电缆料的制备方法，包括如下步骤:将等规聚丙烯、富勒烯、抗氧剂、阻燃剂和加工助剂按比例混合，在190～200℃下混炼6～10分钟，转速为40～60r/min，制得高压直流电缆料，所述的混合比例为：等规聚丙烯与富勒烯的质量比为：等规聚丙烯:富勒烯＝1:(0～0.001)，将等规聚丙烯的质量设为100份，则抗氧剂为0.5～1份，阻燃剂为2～5份，加工助剂为0.5～1份。上述制备方法中，所述的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，等规度大于95％，上述制备方法中，所述的富勒烯纯度大于95％，所述的抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂2246或者抗氧剂264。上述制备方法中，所述的加工助剂为润滑剂硬脂酸甘油酯。上述制备方法中，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。本专利技术将通过下面的具体实施例对技术方案进行更加详细的说明，但是本专利技术并不局限于以下提出的实施案例。实施例一：将50克的等规聚丙烯，0.05克的富勒烯，0.25克抗氧剂1010，1克阻燃剂氢氧化镁和0.25克加工助剂硬脂酸甘油酯，在190℃下混炼6分钟，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，其空间电荷性能见图1(b)。本专利技术上述实施实例所得到的可回收高压直流电缆料，从图1(b)可以看出，该材料具有很好的空间电荷抑制能力。从图2中可以看出，聚丙烯/富勒烯纳米复合物的直流体积电阻率高于纯聚丙烯。从图3中可以看出，聚丙烯/富勒烯纳米复合物的直流击穿场强高于纯聚丙烯。从综合性能来看，该材料满足可回收直流电线电缆绝缘的要求，制备过程中不需要交联，是一种可回收的热塑性材料。实施例二：将50克的等规聚丙烯，0.03克的富勒烯，0.3克抗氧剂2246，1.5克阻燃剂低水硼酸锌和0.3克加工助剂硬脂酸甘油酯，在190℃下混炼6分钟，转速为40r/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50克的等规聚丙烯，0.01克的富勒烯和0.4克抗氧剂2246，2克阻燃剂氢氧化铝和0.4克加工助剂硬脂酸甘油酯，在200℃下混炼8分钟，转速为50r/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50克的等规聚丙烯，0.005克的富勒烯和0.5克抗氧剂264，2.5克阻燃剂三氧化二锑和0.5克加工助剂硬脂酸甘油酯，在200℃下混炼10分钟，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。以上实施例这使用的富勒烯材料可以从化工商店购买。以上实施例中的样品采用压片机制样，首先将样品预热5分钟，然后在20MPa的压强本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有抑制空间电荷的可回收高压直流电缆料的制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤:将等规聚丙烯、富勒烯、抗氧剂、阻燃剂和加工助剂按比例混合，在190～200℃下混炼6～10分钟，转速为40～60r/min，制得高压直流电缆料，所述的混合比例为：等规聚丙烯与富勒烯的质量比为：等规聚丙烯:富勒烯＝1:(0～0.001)，将等规聚丙烯的质量设为100份，则抗氧剂为0.5～1份，阻燃剂为2～5份，加工助剂为0.5～1份。

【技术特征摘要】
1.一种具有抑制空间电荷的可回收高压直流电缆料的制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤:将等规聚丙烯、富勒烯、抗氧剂、阻燃剂和加工助剂按比例混合，在190～200℃下混炼6～10分钟，转速为40～60r/min，制得高压直流电缆料，所述的混合比例为：等规聚丙烯与富勒烯的质量比为：等规聚丙烯:富勒烯＝1:(0～0.001)，将等规聚丙烯的质量设为100份，则抗氧剂为0.5～1份，阻燃剂为2～5份，加工助剂为0.5～1份。2.如权利要求1所述方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：何金良，胡军，党斌，周垚，郭宝华，曾嵘，余占清，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11