本发明专利技术涉及聚烯烃领域，公开了一种可交联聚乙烯组合物及其制备方法与应用、一种交联聚乙烯及其应用。组合物包括聚乙烯、交联剂、至少一种含磷助剂和至少一种含氮助剂；相对于100重量份的聚乙烯，所述交联剂的用量为1-2.5重量份，所述含磷助剂的用量为0.1-3重量份，所述含氮助剂的用量为0.1-2重量份。可交联聚烯烃组合物具有优异的直流击穿强度，并能够抑制空间电荷注入与积聚，将其用于高压绝缘电缆或超高压绝缘电缆时，能够显著改善电缆的长期运行稳定性，延长电缆使用寿命。延长电缆使用寿命。延长电缆使用寿命。
【技术实现步骤摘要】
可交联聚乙烯组合物及其制备方法与应用、交联聚乙烯及其应用
[0001]本专利技术涉及聚烯烃领域，具体涉及一种可交联聚乙烯组合物及其制备方法与应用、一种交联聚乙烯及其应用。
技术介绍
[0002]高压电力系统输电方式分为高压交流和高压直流。与交流输电系统相比，高压直流输电系统具有线路成本低、线路有功损耗小，调节速度快，运行稳定可靠等优点，近年来逐渐成为高压和特高压输电的发展重点。高压直流电缆按照绝缘类型主要可分为3种，包括充油式(oil-filled，OF)电缆、黏性浸渍纸式(mass-impregnated，MI)电缆和挤包绝缘(extruded insulation)电缆。交联聚乙烯(XLPE)绝缘电缆因其重量轻、工作温度高、输送功率大等优点近年来在高压直流(HVDC)输电工程中得到了大量应用及发展。直流电缆电压等级和输送功率的提高主要依赖于XLPE材料的绝缘性能。直流电缆绝缘料的绝缘性能一般用材料的直流特性击穿强度来表征。XLPE绝缘料在直流电缆中应用的最大问题是空间电荷的注入与积聚问题。空间电荷积聚易引起局部电场畸变，加速绝缘介质的老化与破坏过程。
[0003]CN107698711A提供了一种用于高压直流电缆的接枝交联聚乙烯绝缘层及其制备方法。该专利以热塑性聚乙烯材料为基体，按提供的原料配比制备出含有可接枝极性基团的聚乙烯组合物，该组合物在挤出机中熔融挤出后，经过交联管道进行化学交联，在聚乙烯材料交联的同时，在其分子链上接枝具有极性基团的小分子(即氯乙酸丙烯酯(CAAE))，得到一种可明显抑制空间电荷的接枝交联聚乙烯绝缘层。将本专利技术提供的接枝极性基团的交联聚乙烯绝缘层应用于高压直流电缆，能够抑制直流电场作用下输电电缆材料内部空间电荷积聚的问题。通过所述制备方法制备的接枝交联聚乙烯绝缘层不仅抑制空间电荷性能优良，而且具有较高的直流击穿强度和较低的电导率。然而，上述交联接枝反应较难控制，易出现反应残留物，从而引入杂质，影响材料的均一性和材料的电气性能。
[0004]CN103396601A提供了一种高介电性能聚乙烯复合材料。该复合材料包含：低密度聚乙烯和聚乙烯咔唑；抗氧剂的质量百分数为0.5％；其中聚乙烯咔唑的质量百分数为0.5％-3％；所述的抗氧剂是四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯。该高介电性能聚乙烯复合材料在聚乙烯中添加一定量的聚乙烯咔唑，其空间电荷的密度明显小于纯的低密度聚乙烯，聚乙烯中添加聚乙烯咔唑能明显改善聚乙烯内部空间电荷的分布；同时聚乙烯卡唑的加入也使得材料具有更高的击穿强度。然而，聚乙烯咔唑对材料的电气性能改善有限，且聚乙烯咔唑的加工温度很高(250℃左右)很难与低密度聚乙烯混合均匀制得性能一致性较好的材料。
[0005]CN108395601A公开一种苯偶酰衍生物抑制高压直流电缆空间电荷的方法，该方法主要步骤包括：按照质量比为100：0.1：2：0.5，将低密度聚乙烯与抗氧剂、交联剂和4,4'-双二甲氨基苯偶酰置于密炼机中在温度110℃充分混合后得到密炼混合物；预热充分融化；充分交联；维持压力不变使交联聚乙烯试样自然冷却至室温后，取出试样压制；置于真空箱内
干燥。本专利技术显著抑制XLPE内空间电荷的注入和积聚，加速了XLPE内空间电荷的消散。然而，该组合物中加入苯偶酰衍生物可在一定程度上改善XLPE材料的空间电荷性能，但并未提及其对XLPE材料的直流及穿强度有任何改善。
[0006]CN108484975A公开一种二苯甲酮衍生物抑制高压直流电缆空间电荷的方法，该方法主要步骤：按照质量比为100：0.1：2：0.5将低密度聚乙烯、抗氧剂、交联剂和4,4'-二羟基二苯甲酮置于密炼机中在温度110℃充分混合后得到密炼混合物；预热充分融化；加压交联；维持压力不变使交联聚乙烯试样自然冷却至室温后，取出试样压制；置于真空箱内干燥。本专利技术不仅显著抑制XLPE内空间电荷的注入和积聚，还加速了XLPE内空间电荷的消散。然而，该组合物中加入二苯甲酮衍生物可在一定程度上改善XLPE材料的空间电荷性能，但并未提及其对XLPE材料的直流及穿强度有任何改善。
[0007]CN109096572A公开一种高直流击穿强度的聚烯烃纳米复合绝缘材料，其特征在于，所述聚烯烃电介质绝缘复合材料以质量分数100％计，包括 96-99.75％的聚烯烃电介质基体和0.25-4％的改性纳米粒子填料；所述的改性纳米粒子填料为电压稳定剂功能化的纳米粒子；所述电压稳定剂选自二苯基乙二酮、对甲氧基二苯基乙二酮、对羟基二苯基乙二酮、对酰胺基二苯基乙二酮、对氨基二苯基乙二酮、9-噻吨酮、2-羟基-9-噻吨酮、2-羟基-4-甲氧基
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9-噻吨酮、2-羟基-4-酰胺基-9-噻吨酮、2-氨基-4-甲氧基-9-噻吨酮的一种或多种。然而，改性纳米粒子填料极易团聚，严重影响XLPE电气性能的长期稳定性。
技术实现思路
[0008]本专利技术的目的是为了克服现有技术存在的电缆用绝缘材料的直流击穿强度和抑制空间电荷性能无法满足需求的问题，提供一种可交联聚烯烃组合物及其制备方法与应用、交联聚烯烃及其应用，该可交联聚烯烃组合物具有优异的直流击穿强度，并能够抑制空间电荷的注入与积聚，将其用于高压绝缘电缆或超高压绝缘电缆时，能够显著改善电缆的长期运行稳定性，延长电缆使用寿命。
[0009]为了实现上述目的，本专利技术第一方面提供一种可交联聚乙烯组合物，其中，所述组合物包括聚乙烯、交联剂、至少一种含磷助剂和至少一种含氮助剂；
[0010]相对于100重量份的聚乙烯，所述交联剂的用量为1-2.5重量份，所述含磷助剂的用量为0.1-3重量份，所述含氮助剂的用量为1-2重量份。
[0011]本专利技术第二方面提供一种上述可交联聚乙烯组合物的制备方法，其中，所述制备方法包括以下步骤：
[0012](1)将聚乙烯、至少一种含磷助剂和至少一种含氮助剂进行混合、挤出、造粒得到初混粒子；
[0013](2)将初混粒子与交联剂混合后，经交联剂的后吸收处理，得到所述可交联聚乙烯组合物。
[0014]本专利技术第三方面提供一种交联聚乙烯，其中，所述交联聚乙烯由可交联聚乙烯组合物经交联制得，
[0015]所述可交联聚乙烯组合物为上述的可交联聚乙烯组合物。
[0016]本专利技术第四方面提供上述可交联聚乙烯组合物或上述交联聚乙烯在高压绝缘电缆或超高压绝缘电缆中的应用。
[0017]通过上述技术方案，本专利技术所提供的可交联聚乙烯组合物及其制备方法与应用、交联聚乙烯及其应用获得以下有益的效果：
[0018]本专利技术所提供的可交联聚烯烃组合物以及交联聚烯烃具有较出色的直流击穿强度和较好的抑制空间电荷的注入与积聚，将其用于高压绝缘电缆或超高压绝缘电缆时，能够显著改善电缆的长期运行稳定性，延长电缆使用寿命。
附图说明
[0019]图1是实施例1制得的交联绝缘聚乙烯在加压极化过程中的空间电荷分布情况；
[0020]图2是对比例1制得的交联绝缘聚乙烯在加压极化过程中的空本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
基)苯氧基)-2,4,8,10-四氧杂-3,9-二磷[5,5]十一烷；或者三(壬基苯基)亚磷酸酯和双(2,4-二枯基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯；或者三(壬基苯基)亚磷酸酯和双(2,6-二叔丁基-4-甲基苯基)季戊四醇二磷酸酯；或者三(壬基苯基)亚磷酸酯和双(2,4,6-三叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯；或者四(2,4-二叔丁基苯基-4,4'联苯基)双膦酸酯和双(壬基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯；或者双(壬基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯和2,2'-亚甲基双(4,6-二叔丁基苯基)亚磷酸2-乙基己酯；或者双(壬基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯和2-(叔丁基)-6-甲基-4-(3-((2,4,8,10-四(叔丁基)二苯并[d,f][1,3,2]二恶磷环庚烷-6-基)氧)丙基)苯酚；或者双(壬基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯和三[2-[[2,4,8,10-四-叔-丁基二苯并[d,f][1,3,2]二氧杂磷杂卓-6-基]氧基]乙基]胺；或者双(壬基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯和2,2'-亚乙基二(4,6-二叔丁基苯)氟亚磷酸酯。5.根据权利要求1-4中任意一项所述的组合物，其中，所述含氮助剂选自双(十八烷基)羟胺、N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺、N,N'-双[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰]肼、1,3,5-三(4-叔丁基-3-羟基-2,6-二甲基苄基)-1,3,5-三嗪-2,4,6-(1H,3H,5H)-三酮、1,3,5-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)异氰尿酸、4-[(4,6-二辛硫基-1,3,5-三嗪-2-基)氨基]-2,6-二(1,1-甲基乙基)苯酚、聚{[6-[(1,1,3,3-四甲基丁基)氨基]]-1,3,5-三嗪-2,4-[(2,2,6,6,-四甲基-哌啶基)亚氨、双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、1,5,8,12-四[4,6-双(N-丁基-N-1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基氨基)-1,3,5-三嗪-2-基]-1,5,8,12-四氮杂十二烷、2,2,6,6-四甲基-4-哌啶硬脂酸酯、N,N'-双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)-N,N'-二醛基己二胺、丁二酸与4-羟基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶醇的聚合物、1-(甲基)-8-(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶)癸二酸酯和...
【专利技术属性】
技术研发人员：任冬雪，孙小杰，
申请(专利权)人：北京低碳清洁能源研究院，
类型：发明
国别省市：
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