聚丙烯基复合绝缘材料及制备方法技术

本发明专利技术属于高压直流输电装备技术领域，为本发明专利技术旨在提出LDPE‑g‑MAH(马来酸酐接枝聚乙烯)改性聚丙烯基复合绝缘材料高温电导特性的方法。为此，本发明专利技术采取的技术方案是，聚丙烯基复合绝缘材料，由聚丙烯、低密度聚乙烯、马来酸酐接枝聚乙烯LDPE‑g‑MAH共混复合而成，聚丙烯、低密度聚乙烯和LDPE‑g‑MAH质量分数比为80:10:10。本发明专利技术主要应用于高压直流输电装备设计制造场合。

Polypropylene-based composite insulating material and its preparation method

The invention belongs to the technical field of HVDC transmission equipment. The purpose of the invention is to propose a method for modifying the high temperature conductivity of polypropylene based composite insulation material by LDPE g MAH (maleic anhydride grafted polyethylene). Therefore, the technical scheme adopted by the invention is that the polypropylene-based composite insulating material is composed of polypropylene, low density polyethylene and maleic anhydride grafted polyethylene LDPE g MAH blended and compounded, and the mass fraction ratio of polypropylene, low density polyethylene and LDPE g MAH is 80:10:10. The invention is mainly applied to the design and manufacture of HVDC transmission equipment.

【技术实现步骤摘要】
聚丙烯基复合绝缘材料及制备方法
本专利技术属于高压直流输电装备
，具体讲，涉及改善聚丙烯基复合绝缘材料高温电导特性的方法。
技术介绍
高压直流电缆作为直流输电技术的关键装备，在海岛送电、海洋资源开发与利用、城市电网改造与升级、分布式能源并网输电等方面的发展具有重要战略意义。目前，具有优异的介电性能及可回收价值的聚丙烯基电缆绝缘材料，受到国内外研究人员及电缆生产厂商的广泛关注。目前得到广泛应用的交联聚乙烯(XLPE)电缆，其工作温度仅达到70℃，且达到工作寿命后不可回收利用。聚丙烯材料较高的熔点，改方面性能的开发与应用，有助于提高聚丙烯电缆运行温度及电压和线路载流量，具有巨大的应用前景。高压直流电场下，一方面电缆聚合物绝缘材料内空间电荷的注入和积聚会在绝缘介质引起局部电场的畸变、加速绝缘老化、降低介电强度，严重时可导致绝缘击穿故障。另一方面，高电压等级下通过电缆的电流很大，线芯产生的热量使电缆长期运行在较高温度下，高温下的绝缘材料的电导率变大进一步加重了空间电荷的注入、迁移和绝缘的老化。因此，改善高温下，尤其是70℃以上条件下绝缘材料的电导特性，对于高压直流电缆的安全运行和大容量输电具有重要意义。目前，改善聚丙烯绝缘材料电导特性的方法多采用纳米颗粒共混改性基体材料，该方法在常温下表现出一定的积极作用，但由于纳米颗粒易团聚、难均匀分散的特点，导致聚丙烯纳米复合绝缘材料在高温下的电导特性加重。因此，如何在不掺杂纳米颗粒的同时改善高温下聚丙烯绝缘材料的电导特性具有重要应用价值。
技术实现思路
为克服现有技术的不足，本专利技术旨在提出LDPE-g-MAH(马来酸酐接枝聚乙烯)改性聚丙烯基复合绝缘材料高温电导特性的方法。为此，本专利技术采取的技术方案是，聚丙烯基复合绝缘材料，由聚丙烯、低密度聚乙烯、马来酸酐接枝聚乙烯LDPE-g-MAH共混复合而成，聚丙烯、低密度聚乙烯和LDPE-g-MAH质量分数比为80:10:10。所述的聚丙烯为等规聚丙烯，等规度为97％，密度约为0.92g/cm3；所述的低密度聚乙烯密度约为0.93g/cm3；所述的LDPE-g-MAH为马来酸酐接枝聚乙烯，接枝率约为1％。聚丙烯基复合绝缘材料制备方法，步骤如下。(1)称取一定质量的聚丙烯、低密度聚乙烯及LDPE-g-MAH原材料，使其相应的质量分数比为80:10:10，并置于干燥箱中干燥后备用；(2)将步骤(1)中干燥后备用的低密度聚乙烯与LDPE-g-MAH加入双辊混炼机中，混炼得到混合均匀的共混物；(3)将步骤(1)中干燥后备用的聚丙烯与步骤(2)中得到的共混物加入双辊混炼机中，混炼得到混合均匀的LDPE-g-MAH改性的聚丙烯基复合材料。上述方法中，所述的聚丙烯为等规聚丙烯，等规度为97％，密度为0.92g/cm3。上述方法中，所述的低密度聚乙烯密度为0.93g/cm3。上述方法中，所述的LDPE-g-MAH为马来酸酐接枝聚乙烯，接枝率约为1％。在一个实例中，具体步骤如下：(1)称取一定质量的聚丙烯、低密度聚乙烯及LDPE-g-MAH原材料，使其相应的质量分数比为80:10:10，并置于40℃的干燥箱中干燥6小时后备用；(2)将步骤(1)中干燥后备用的低密度聚乙烯与LDPE-g-MAH加入双辊混炼机中，在120℃下以40转/分钟的速度混炼4分钟得到混合均匀的共混物；(3)将步骤(1)中干燥后备用的聚丙烯与步骤(2)中得到的共混物加入双辊混炼机中，在190℃下以30转/分钟的速度混炼6分钟得到混合均匀的LDPE-g-MAH改性聚丙烯基复合材料。本专利技术的特点及有益效果是：本专利技术方法可制备出具能有效改善高温电导特性的聚丙烯基复合绝缘材料。本方法制备过程简单、经济效益好，所用聚丙烯、低密度聚乙烯及LDPE-g-MAH不需交联处理，达到使用寿命后可回收。附图说明：图1是本专利技术所述技术方案的工艺流程图。图2是试样材料在20kV/mm电场强度、90℃温度下电导特性示意图，其中标号PP为纯聚丙烯，标号PE20为含有20％低密度聚乙烯质量份数的聚丙烯复合材料，标号PP/PE/PE-MAH为本专利技术所述聚丙烯复合绝缘材料。具体实施方式本专利技术涉及一种LDPE-g-MAH改性聚丙烯基复合绝缘材料高温电导特性的方法，其特征在于将聚丙烯基复合绝缘材料，由聚丙烯、低密度聚乙烯、LDPE-g-MAH进行共混复合，并使各原料均匀地分散在共混物材料中，进而制备出可有效改善高温电导特性的聚丙烯基纳米复合绝缘材料。本专利技术提出的一种LDPE-g-MAH改性聚丙烯基复合绝缘材料高温电导特性的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)称取一定质量的聚丙烯、低密度聚乙烯及LDPE-g-MAH原材料，使其相应的质量分数比为80:10:10，并置于40℃的干燥箱中干燥6小时后备用；(2)将步骤(1)中干燥后备用的低密度聚乙烯与LDPE-g-MAH加入双辊混炼机中，在120℃下以40转/分钟的速度混炼4分钟得到混合均匀的共混物；(3)将步骤(1)中干燥后备用的聚丙烯与步骤(2)中得到的共混物加入双辊混炼机中，在190℃下以30转/分钟的速度混炼6分钟，得到混合均匀的LDPE-g-MAH改性聚丙烯基复合材料。上述方法中，所述的聚丙烯为等规聚丙烯，等规度为97％，密度为0.92g/cm3。上述方法中，所述的低密度聚乙烯密度为0.93g/cm3。上述方法中，所述的LDPE-g-MAH为马来酸酐接枝聚乙烯，接枝率约为1％。本专利技术将结合附图通过下面的具体实施例对所述技术方案作进一步说明，但本专利技术并不局限于以下提出的实施案例：(1)通过电子天平分别称取40g聚丙烯、5g低密度聚乙烯、5gLDPE-g-MAH原材料，置于40℃的干燥箱中干燥6小时备用；(2)将步骤(1)中干燥后备用的低密度聚乙烯与LDPE-g-MAH加入双辊混炼机中，在120℃下以40转/分钟的速度混炼4分钟得到混合均匀的共混物；(3)将步骤(1)中干燥后备用的聚丙烯与步骤(2)中得到的共混物加入双辊混炼机中，在190℃下以30转/分钟的速度混炼6分钟，得到一种LDPE-g-MAH改性的聚丙烯基复合绝缘材料。以上实施例中的样品采用高温硫化机压片制样，取6g上述步骤(3)中所得LDPE-g-MAH改性的聚丙烯基复合绝缘材料放置于平板硫化机中，调节硫化机温度升至195℃预热6分钟后将硫化机压力升至30MPa，使复合材料在195℃和30MPa条件下热压15分钟后维持30MPa压力不变将硫化机温度冷却至25℃，可得到200um的薄膜试样用于电导特性的测量。上述实施例中得到的LDPE-g-MAH改性的聚丙烯基复合绝缘材料的高温电导特性利用三电极法测量，测量时将上述试样置于90℃烤箱中并施加20kV/mm电场30分钟，将测量得到的最后1分钟内的电流值取平均数，进而计算得到试样的电导率。试样材料在20kV/mm电场强度、90℃温度下电导特性如图1所示，图中横坐标为不同的试样，纵坐标为电导率。从图1可以发现，添加20％质量份数低密度聚乙烯的聚丙烯复合材料比纯聚丙烯的电导率升高，而经LDPE-g-MAH改性的聚丙烯基复合绝缘材料的电导特性得到有效改善，表明本专利技术方法制备的聚丙烯基石复合绝缘材料具有优异的高温电导特性。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种聚丙烯基复合绝缘材料，其特征是，由聚丙烯、低密度聚乙烯、马来酸酐接枝聚乙烯LDPE‑g‑MAH共混复合而成，聚丙烯、低密度聚乙烯和LDPE‑g‑MAH质量分数比为80:10:10。

【技术特征摘要】
1.一种聚丙烯基复合绝缘材料，其特征是，由聚丙烯、低密度聚乙烯、马来酸酐接枝聚乙烯LDPE-g-MAH共混复合而成，聚丙烯、低密度聚乙烯和LDPE-g-MAH质量分数比为80:10:10。2.如权利要求1所述的聚丙烯基复合绝缘材料，其特征是，所述的聚丙烯为等规聚丙烯，等规度为97％，密度约为0.92g/cm3；所述的低密度聚乙烯密度约为0.93g/cm3；所述的LDPE-g-MAH为马来酸酐接枝聚乙烯，接枝率约为1％。3.一种聚丙烯基复合绝缘材料制备方法，其特征是，步骤如下：(1)称取一定质量的聚丙烯、低密度聚乙烯及LDPE-g-MAH原材料，使其相应的质量分数比为80:10:10，并置于干燥箱中干燥后备用；(2)将步骤(1)中干燥后备用的低密度聚乙烯与LDPE-g-MAH加入双辊混炼机中，混炼得到混合均匀的共混物；(3)将步骤(1)中干燥后备用的聚丙烯与步骤(2)中得到的共混物加入双辊混炼机中，混炼得到混合均匀的LDP...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯兆豪，杜伯学，李进，许然然，韩晨磊，王明洋，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津,12