一种高电气强度聚烯烃基复合绝缘材料及其制备方法技术

一种高电气强度聚烯烃基复合绝缘材料及其制备方法，它属于电气绝缘材料领域。本发明专利技术要解决的技术问题为制备方法简单并提高聚烯烃基复合绝缘材料的电气强度。本发明专利技术按照重量份数分别称量一定质量的聚烯烃基体材料、填料、偶联剂、交联剂，然后称量好的聚烯烃基体材料在转矩流变仪中熔融10～20min，再将称量好的填料、偶联剂、交联剂加入到熔融的聚烯烃基体材料，共混10～30min，冷却至室温。本发明专利技术在极低的填料重量百分比情况下大幅度地提高了聚烯烃基复合绝缘材料的电气强度，进一步降低高电压等级电力电缆的设计难度、生产成本，提高聚烯烃基电力电缆的长期运行可靠性。高聚烯烃基电力电缆的长期运行可靠性。高聚烯烃基电力电缆的长期运行可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种高电气强度聚烯烃基复合绝缘材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于电气绝缘材料领域；具体涉及一种高电气强度聚烯烃基复合绝缘材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着电力系统电压等级和容量的不断提高，高电压等级的聚烯烃基电力电缆的需求与日俱增。但是，随着电压等级的增加，聚烯烃基电力电缆的制造成本和长期安全可靠性面临着严峻挑战。为了适应高电压等级电力电缆的发展需求，国内外研究机构及生产商通常采用材料改性的方法提高聚烯烃基复合绝缘材料的电气强度。例如，国内外很多研究者将氧化镁、氧化铝、氧化硅和氧化锌等氧化物作为填料掺杂到聚烯烃基中，以达到提高聚烯烃基复合绝缘材料电气强度的目的。但是，氧化物的填料重量百分比一般远高于1wt％，这意味着在提高聚烯烃基复合绝缘材料电气强度的同时，较高的填料重量百分比会导致聚烯烃基复合绝缘材料的机械加工和力学性能变差，制约着高电压等级电力电缆的发展。除了氧化物为填料之外，也有研究人员采用有机小分子作为电压稳定剂填料提高聚烯烃基复合绝缘材料的电气强度，但是有机小分子容易在电场作用下迁移出聚烯烃基体，威胁着聚烯烃基复合绝缘材料的长期安全可靠性。

技术实现思路

[0003]本专利技术目的是提供了一种制备方法简单的一种高电气强度聚烯烃基复合绝缘材料及其制备方法。
[0004]本专利技术通过以下技术方案实现：
[0005]一种高电气强度聚烯烃基复合绝缘材料的制备方法，包括如下步骤：
[0006]步骤1、按照重量份数分别称量一定质量的聚烯烃基体材料、填料、偶联剂、交联剂，待用；
[0007]步骤2、将步骤1称量好的聚烯烃基体材料在转矩流变仪中熔融10～20min,待用；
[0008]步骤3、将称量好的填料、偶联剂、交联剂加入到熔融的聚烯烃基体材料，共混10～30min，冷却至室温之后得到一种高电气强度聚烯烃基复合绝缘材料。
[0009]本专利技术所述的一种高电气强度聚烯烃基复合绝缘材料的制备方法，步骤1中的聚烯烃基体材料为聚乙烯或聚丙烯，填料为纳米氟化石墨烯、氮掺杂石墨烯、羧基化石墨烯、氨基化石墨烯和还原石墨烯中的一种。
[0010]本专利技术所述的一种高电气强度聚烯烃基复合绝缘材料的制备方法，步骤1中的偶联剂为硅烷偶联剂，交联剂为过氧化二异丙苯。
[0011]本专利技术所述的一种高电气强度聚烯烃基复合绝缘材料的制备方法，步骤1中的聚烯烃基体材料的重量份数为99.3～100份，填料的重量份数为0.001～0.7份，偶联剂的用量为填料重量的0～0.05倍、交联剂的用量为填料重量的0～0.005倍。
[0012]本专利技术所述的一种高电气强度聚烯烃基复合绝缘材料的制备方法，步骤3中共混
为在转矩流变仪中共混。
[0013]本专利技术所述的一种高电气强度聚烯烃基复合绝缘材料的制备方法，步骤3中得到的一种高电气强度聚烯烃基复合绝缘材料通过平板硫化机压制成片状或者管状材料。
[0014]本专利技术所述的一种高电气强度聚烯烃基复合绝缘材料的制备方法，步骤1中的聚烯烃基体材料的重量份数为99.7份、纳米氟化石墨烯的重量份数为0.3份。
[0015]本专利技术所述的一种高电气强度聚烯烃基复合绝缘材料的制备方法，步骤1中的聚烯烃基体材料的重量份数为99.7份、纳米氟化石墨烯的重量份数为0.3份，偶联剂的用量为填料重量的0.05倍、交联剂的用量为填料重量的0.005倍。
[0016]本专利技术所述的一种高电气强度聚烯烃基复合绝缘材料的制备方法，步骤1中的聚烯烃基体材料的重量份数为99.7份、纳米氟化石墨烯的重量份数为0.3份，偶联剂的用量为填料重量的0.01倍、交联剂的用量为填料重量的0.001倍。
[0017]本专利技术所述的一种高电气强度聚烯烃基复合绝缘材料的制备方法制备的一种高电气强度聚烯烃基复合绝缘材料，聚烯烃基复合绝缘材料的电气强度提高为402kV/mm。
[0018]本专利技术所述的一种高电气强度聚烯烃基复合绝缘材料的制备方法，步骤2中的聚乙烯在转矩流变仪中熔融温度为110～130℃；步骤2中的聚丙烯在转矩流变仪中熔融温度为150～180℃；步骤2中的转矩流变仪的型号为RM
‑
200A。
[0019]本专利技术所述的一种高电气强度聚烯烃基复合绝缘材料的制备方法，采用具有电子亲和力的氟化石墨烯等填料代替传统氧化物和有机小分子填料，在极低填料含量下提高绝缘材料的电气强度。
[0020]本专利技术所述的一种高电气强度聚烯烃基复合绝缘材料的制备方法，在极低的填料重量百分比情况下大幅度地提高了聚烯烃基复合绝缘材料的电气强度，对聚烯烃基复合绝缘材料的加工影响非常小，而且有助于提高力学性能，其中拉伸强度随着填料的掺杂而有所提高。通过本专利技术提出的高电气强度聚烯烃基复合绝缘材料，可以进一步降低高电压等级电力电缆的设计难度、生产成本，提高聚烯烃基电力电缆的长期运行可靠性。
附图说明
[0021]图1为具体实施方式一至三方法制备的所述的一种高电气强度聚烯烃基复合绝缘材料与纯聚乙烯的电气强度曲线对比图；
[0022]图2为具体实施方式一至三方法制备的所述的一种高电气强度聚烯烃基复合绝缘材料与纯聚乙烯的击穿场强的双参数Weibull分布对比图；
[0023]图3为具体实施方式一至三方法制备的所述的一种高电气强度聚烯烃基复合绝缘材料与纯聚乙烯在40kV/mm下的电导率曲线对比图；
[0024]图4为具体实施方式一至三方法制备的所述的一种高电气强度聚烯烃基复合绝缘材料与纯聚乙烯的介电频率谱对比图；
[0025]图5为具体实施方式一至三方法制备的所述的一种高电气强度聚烯烃基复合绝缘材料与纯聚乙烯的介电常数对比曲线图。
具体实施方式
[0026]具体实施方式一：
[0027]一种高电气强度聚烯烃基复合绝缘材料的制备方法，包括如下步骤：
[0028]步骤1、按照重量份数分别称量一定质量的聚烯烃基体材料、填料、偶联剂、交联剂，待用；
[0029]步骤2、将步骤1称量好的聚烯烃基体材料在转矩流变仪中熔融10min,待用；
[0030]步骤3、将称量好的填料、偶联剂、交联剂加入到熔融的聚烯烃基体材料，共混15min，冷却至室温之后得到一种高电气强度聚烯烃基复合绝缘材料。
[0031]本实施方式所述的一种高电气强度聚烯烃基复合绝缘材料的制备方法，步骤1中的聚烯烃基体材料为聚乙烯或聚丙烯，填料为纳米氟化石墨烯。
[0032]本实施方式所述的一种高电气强度聚烯烃基复合绝缘材料的制备方法，步骤1中的聚烯烃基体材料的重量份数为99.9份，填料的重量份数为0.1份。
[0033]本实施方式所述的一种高电气强度聚烯烃基复合绝缘材料的制备方法，步骤2中聚乙烯在转矩流变仪中熔融温度为110～130℃，步骤2中的转矩流变仪的型号为RM
‑
200A。
[0034]本实施方式所述的一种高电气强度聚烯烃基复合绝缘材料的制备方法，步骤3中共混为在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高电气强度聚烯烃基复合绝缘材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1、按照重量份数分别称量一定质量的聚烯烃基体材料、填料、偶联剂、交联剂，待用；步骤2、将步骤1称量好的聚烯烃基体材料在转矩流变仪中熔融10～20min,待用；步骤3、将称量好的填料、偶联剂、交联剂加入到熔融的聚烯烃基体材料，共混10～30min，冷却至室温之后得到一种高电气强度聚烯烃基复合绝缘材料。2.根据权利要求1所述的一种高电气强度聚烯烃基复合绝缘材料的制备方法，其特征在于：步骤1中的聚烯烃基体材料为聚乙烯或聚丙烯，填料为纳米氟化石墨烯、氮掺杂石墨烯、羧基化石墨烯、氨基化石墨烯和还原石墨烯中的一种。3.根据权利要求1或2所述的一种高电气强度聚烯烃基复合绝缘材料的制备方法，其特征在于：步骤1中的偶联剂为硅烷偶联剂，交联剂为过氧化二异丙苯。4.根据权利要求3所述的一种高电气强度聚烯烃基复合绝缘材料的制备方法，其特征在于：步骤1中的聚烯烃基体材料的重量份数为99.3～100份，填料的重量份数为0.001～0.7份，偶联剂的用量为填料重量的0～0.05倍、交联剂的用量为填料重量的0～0.005倍。5.根据权利要求4所述的一种高电气强度聚烯烃基复合绝缘材料的制备方法，其特征在于：步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩永森，王梓，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：发明
国别省市：