【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电缆材料，具体涉及一种超高压电缆用交联聚乙烯绝缘料及其制备方法。
技术介绍
1、随着对远洋的开发和新型城镇化的推进，越来越多的高压直流电缆工程被投运，电缆中绝缘材料的作用在于覆盖导电材料的外部，防止电流泄漏，确保电缆在传输过程中的安全性和可靠性。近些年来，挤包绝缘电缆由于具有生产周期短、对环境影响小、安装和维护方便等优点，已成为高压直流电缆的主流技术。
2、挤包绝缘电缆主要包括聚丙烯热塑性弹性体绝缘电缆和聚乙烯类绝缘电缆，其中交联聚乙烯绝缘材料具有绝缘性能优异，敷设简单，维修方便等优点，目前已成为我国电缆的绝对主流。在工业化应用中，交联聚乙烯主要有硅烷交联法、过氧化物交联法、辐照交联法以及近几年兴起的紫外光交联法，其中过氧化物交联法由于其限制性较少而在当前的中高压和超高压电力电缆的绝缘交联中被广泛采用。
3、但是，高压直流电缆用交联聚乙烯在长时间高压直流电作用下，内部会积聚大量空间电荷，从而导致绝缘层内部的电场分布发生畸变而至击穿。专利cn 115651105b公开了一种接枝改性型交联聚乙烯抗水树绝缘料及其制备方法和应用，采用两步共混法减少了绝缘材料内部的气孔缺陷，有效提高了材料的抗水树性能和电性能，然而，此法的第一步虽然使用较少的dcp交联剂减少了低密度聚乙烯自身交联导致的凝胶，但是在第二步的交联中，为了保证绝缘料的高交联度，通常加入的交联剂含量较高，使得长时间生产挤出时，过多的交联剂会分解导致产生预交联或老胶点，降低了电缆绝缘挤出生产周期和生产效率，并造成大量生产浪费，提高了电缆生产成本
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的问题，本专利技术选用低密度聚乙烯为主要成分，加入抗氧剂和复合交联剂，最大程度上保障了绝缘料的纯净度，制备合成了一种超高压电缆用交联聚乙烯绝缘料，提高了电缆的击穿电压等级。
2、为达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：
3、本专利技术第一方面提供了一种超高压电缆用交联聚乙烯绝缘料，按重量份计，包含以下原料：低密度聚乙烯70～100份、抗氧剂0.4～1.2份和复合交联剂1.5～5.5份；其中，所述抗氧剂含有多环共轭结构。
4、电力电缆的电压等级越高，越容易发生绝缘击穿，从而导致绝缘失效，因此电压等级越高的电力电缆，对绝缘料的纯净度和杂质含量的要求就越高。对此，本申请的绝缘料基本组成成分为纯聚乙烯、交联剂和抗氧化剂，最大程度上保障了绝缘料的纯净度。
5、在一些实施方式中，所述低密度聚乙烯在190℃，2.16kg下的熔体流动指数为1.0～3.0g/10min。
6、本申请通过对低密度聚乙烯的特定选择，在交联网络形成的早期会提高交联网络形成的概率，减少了交联剂的用量，但是早期的易交联也会使分子缠结在一起，导致分子间的交联位点减少，交联密度降低。
7、在一些实施方式中，所述复合交联剂包含过氧化二异丙苯、二叔丁基过氧化异丙基苯和1,1-双(叔丁基过氧)-3,3,5-三甲基环己烷。
8、在一些实施方式中，所述过氧化二异丙苯、二叔丁基过氧化异丙基苯和1,1-双(叔丁基过氧)-3,3,5-三甲基环己烷的质量比为1：(0.33～0.39)：(0.17～0.26)。
9、本申请通过交联剂的复配减少了交联剂的用量，其不同的分解速度使自由基产生速率更为平缓，完善了聚乙烯内部的结晶结构，提高了结晶度，减少了容易形成电树的非晶区域的存在，并且完善的晶体结构有助于减少空间电荷的积累并加速热耗散过程。
10、但是，过氧化二异丙苯高温分解后会产生苯乙酮、甲烷、枯基醇等物质；二叔丁基过氧化异丙基苯也会产生芳香二醇和芳香二酮等副产物。在寻常的电缆的加工过程中，这些交联副产物在高温作用下，小部分逸出，大部分驻留在不能穿透的空隙中，或附着在聚合物链上，电缆通电运行后缓慢从绝缘层逸出行程绝缘气孔带来安全隐患，而本申请早期的聚乙烯交联密度较低，能够促进一部分副产物的排出。
11、在一些实施方式中，所述抗氧剂的制备步骤如下：
12、s1、在惰性气体保护下，将间苯二酚、脂肪醛、盐酸和无水乙醇在60～80℃下搅拌8～14h，冷却至室温，洗涤、用丙酮-正己烷溶液重结晶1-2次、40～60℃下真空干燥至恒重，得到白色粉末；
13、s2、将步骤s1的白色粉末溶于丙酮-正己烷溶液，通入惰性气体，在1～4℃下，同时滴加β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰氯-正己烷溶液和三乙胺-正己烷溶液，滴加完毕后搅拌20～40min，升温至30～50℃，保温18～30h，保温结束后，先旋蒸，然后加入甲苯搅拌，抽滤后继续旋蒸，得到粗品；
14、s3、在400-600rpm转速下将步骤s2得到的粗品滴加到冰乙醚中，滴加结束后，静置、抽滤、洗涤、25～35℃下真空干燥至恒重，即得到所述抗氧剂。
15、交联聚乙烯作为当前高压电缆最常用的主体绝缘，工业上通常会加入抗氧剂以提升其加工特性和长时电气特性，在实际应用时，传统抗氧剂的分子量普遍相对较小，在加工使用过程中存在热稳定性差，易挥发且不耐迁移等缺陷，使得抗氧剂达不到预期的抗氧化效果，从而无法抑制或减缓聚合物材料的老化；而部分商用大分子抗氧剂则存在与交联聚乙烯融合不佳导致的抗氧化性能受限的问题。
16、本申请的抗氧化剂第一方面具有多环共轭结构，使之在使用过程中不易挥发、耐迁移且耐水解，满足了交联聚乙烯材料的加工需求；第二方面加入该抗氧化剂的交联聚乙烯可以有效抑制空间电荷积累，缓解了电缆使用过程中由于不断积聚的空间电荷导致的高聚物内局部电场畸变，进而提升了绝缘材料的耐击穿性能，可能原因是该抗氧化剂改变了交联聚乙烯的结晶形态，减少了晶界缺陷的形成，又或者是抗氧化剂中强极性基团的偶极子电荷中心导致了陷阱的产生，束缚了材料中可移动的电荷，促使其在电场影响下不能大量积聚，由此抑制了空间电荷的产生；第三方面由于过氧化物交联主要是通过加热温度来控制其交联程度，当交联程度不合适时，交联聚乙烯耐热性能较差，无法满足电缆长期使用的要求，而本申请的抗氧化剂会在交联过程中发生电子迁移生成相对比较稳定的结构，进而提高氧化诱导时间和氧化起始温度。
17、在一些实施方式中，所述步骤s1中脂肪醛的碳链长度为c8～c16。
18、在一些实施方式中，所述步骤s1中间苯二酚与脂肪醛的摩尔比为1：(1.05-1.3)。
19、在一些实施方式中，所述步骤s2中白色粉末与β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰氯的质量比为1：(2.15-2.35)。
20、在一些实施方式中，所述步骤s2中β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰氯与三乙胺的质量比为1：(0.3-0.4)。
21、本专利技术第二方面提供了一种超高压电缆用交联聚乙烯绝缘料的制备方法，包含以下步骤：低密度聚乙烯、抗氧剂和复合交联剂在110-130℃混炼挤出，即得到所述超高压电缆用交联聚乙烯绝缘料。
22、与现有技术相比，本本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种超高压电缆用交联聚乙烯绝缘料，其特征在于，按重量份计，包含以下原料：低密度聚乙烯70～100份、抗氧剂0.4～1.2份和复合交联剂1.5～5.5份；其中，所述抗氧剂含有多环共轭结构。
2.根据权利要求1所述的超高压电缆用交联聚乙烯绝缘料，其特征在于，所述低密度聚乙烯在190℃，2.16kg下的熔体流动指数为1.0～3.0g/10min。
3.根据权利要求1所述的超高压电缆用交联聚乙烯绝缘料，其特征在于，所述复合交联剂包含过氧化二异丙苯、二叔丁基过氧化异丙基苯和1,1-双(叔丁基过氧)-3,3,5-三甲基环己烷。
4.根据权利要求3所述的超高压电缆用交联聚乙烯绝缘料，其特征在于，所述过氧化二异丙苯、二叔丁基过氧化异丙基苯和1,1-双(叔丁基过氧)-3,3,5-三甲基环己烷的质量比为1：(0.33～0.39)：(0.17～0.26)。
5.根据权利要求1所述的超高压电缆用交联聚乙烯绝缘料，其特征在于，所述抗氧剂的制备步骤如下：
6.根据权利要求5所述的超高压电缆用交联聚乙烯绝缘料，其特征在于，所述步骤S1中脂肪醛的碳
7.根据权利要求5所述的超高压电缆用交联聚乙烯绝缘料，其特征在于，所述步骤S1中间苯二酚与脂肪醛的摩尔比为1：(1.05-1.3)。
8.根据权利要求5所述的超高压电缆用交联聚乙烯绝缘料，其特征在于，所述步骤S2中白色粉末与β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰氯的质量比为1：(2.15-2.35)。
9.根据权利要求5所述的超高压电缆用交联聚乙烯绝缘料，其特征在于，所述步骤S2中β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰氯与三乙胺的质量比为1：(0.3-0.4)。
10.一种权利要求1-9任一项所述的超高压电缆用交联聚乙烯绝缘料的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：将低密度聚乙烯、抗氧剂和复合交联剂在110-130℃混炼挤出，即得到所述超高压电缆用交联聚乙烯绝缘料。
...【技术特征摘要】
1.一种超高压电缆用交联聚乙烯绝缘料，其特征在于，按重量份计，包含以下原料：低密度聚乙烯70～100份、抗氧剂0.4～1.2份和复合交联剂1.5～5.5份；其中，所述抗氧剂含有多环共轭结构。
2.根据权利要求1所述的超高压电缆用交联聚乙烯绝缘料，其特征在于，所述低密度聚乙烯在190℃，2.16kg下的熔体流动指数为1.0～3.0g/10min。
3.根据权利要求1所述的超高压电缆用交联聚乙烯绝缘料，其特征在于，所述复合交联剂包含过氧化二异丙苯、二叔丁基过氧化异丙基苯和1,1-双(叔丁基过氧)-3,3,5-三甲基环己烷。
4.根据权利要求3所述的超高压电缆用交联聚乙烯绝缘料，其特征在于，所述过氧化二异丙苯、二叔丁基过氧化异丙基苯和1,1-双(叔丁基过氧)-3,3,5-三甲基环己烷的质量比为1：(0.33～0.39)：(0.17～0.26)。
5.根据权利要求1所述的超高压电缆用交联聚乙烯绝缘料，其特征在于，所述抗氧剂...
【专利技术属性】
技术研发人员：周玉梅，李顺利，张泽彬，俞丽琴，蔡煜明，陈晨，吕泽鹏，
申请(专利权)人：浙江太湖远大新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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