[发明专利]一种高压直流电缆用绝缘材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及电缆用绝缘材料技术领域，尤其涉及一种一种高压直流电缆用绝缘材料及其制备方法。

背景技术

热塑性聚烯烃是首选的环保型直流电缆绝缘材料，常见的有聚乙烯、乙丙橡胶、聚丙烯等聚合物材料。聚乙烯电气性能优异，绝缘电阻和耐电强度较高，介电损耗小，但其较低的软化温度使其不适合在高温下工作，同时存在机械强度不高和使用寿命较短的问题。

聚丙烯是另一种潜在的环保型高压直流电缆绝缘材料，根据其分子链结构，可分为等规聚丙烯、间规聚丙烯和无规聚丙烯。聚丙烯具有优良的绝缘性能和抗腐蚀性能，等规聚丙烯的熔点高达160℃以上，长期使用温度达100-120℃。但是聚丙烯最大的缺点在于耐寒性能差，低温下易脆断。

本发明综合了聚乙烯和聚丙烯的优缺点，通过合理的组分配方和制备公司研制了一种综合性能优良的高压直流电缆用绝缘材料。

发明内容

本发明提出了一种高压直流电缆用绝缘材料及其制备方法，提高了绝缘材料的耐冲击性能和耐候性，并进一步提高了材料的绝缘性能。

本发明提出的一种高压直流电缆用绝缘材料，其原料按重量份包括：聚丙烯50-60份、乙烯和丙烯共聚物30-40份、丁腈橡胶20-30份、纳米氧化锌2-3份、短切碳纤维10-15份、高硅氧玻璃纤维20-30份，三烯丙基异氰脲酸酯1-3份、亚磷酸三苯酯2-3份、润滑剂1-3份、防老剂0.5-1份、硫化剂1-2份。

优选地，聚丙烯为间规聚丙烯和无规聚丙烯。

优选地，间规聚丙烯和无规聚丙烯重量比为7-8：2-3。

优选地，乙烯和丙烯共聚物中乙烯的含量为30-40wt％，丙烯的含量为60-70wt％。

优选地，短切碳纤维的长径比为2-5：1。

优选地，高硅氧玻璃纤维为氧化硅-氧化钠-氧化硼三元体系，软化点为1600-1700℃。

优选地，其原料按重量份包括：聚丙烯53-58份、乙烯和丙烯共聚物33-38份、丁腈橡胶22-28份、纳米氧化锌2.2-2.8份、短切碳纤维11-14份、高硅氧玻璃纤维22-27份，三烯丙基异氰脲酸酯1.5-2.5份、亚磷酸三苯酯2.2-2.8份、防老剂0.7-0.9份、硫化剂1.2-1.8份。

优选地，其原料按重量份包括：聚丙烯55份、乙烯和丙烯共聚物35份、丁腈橡胶25份、纳米氧化锌2.5份、短切碳纤维13份、高硅氧玻璃纤维25份，三烯丙基异氰脲酸酯2份、亚磷酸三苯酯2.5份、防老剂0.8份、硫化剂1.5份。

优选地，防老剂为防老剂4010、防老剂D、防老剂OD、防老剂PDD中的一种或两种以上混合物。

本发明提出了一种高压直流电缆用绝缘材料的制备方法，包括如下步骤：

S1、将聚丙烯、乙烯和丙烯共聚物、丁腈橡胶、三烯丙基异氰脲酸酯、亚磷酸三苯酯混合均匀，升温至90-100℃密炼得到预混料；

S2、向预混料中加入纳米氧化锌、短切碳纤维、高硅氧玻璃纤维混匀，升温至120-140℃，密炼30-40min，加入防老剂、硫化剂升温至180-190℃，硫化，经经双螺旋杆挤出机挤出得到阻燃电高压直流电缆用绝缘材料。

优选地，S2中，双螺旋杆挤出机的拉伸速率为拉伸速率100-120mm/min，推挤速度为85-95mm/min。

本发明以聚丙烯为主料，调节间规聚丙烯和无规聚丙烯的配比，提高材料的绝缘和抗腐蚀性能，加入乙烯和丙烯共聚和丁腈橡胶对其改性，提高了材料的耐寒性能，加入纳米氧化锌，起到了异相成核剂的作用，诱导β晶型的形成，提高结晶度从而提高了材料的耐候性能和介电性能；三烯丙基异氰脲酸酯和亚磷酸三苯酯两者配合作用有效控制聚丙烯的交联度，抑制树脂的副反应，有效降低了材料的介电常数，提高绝缘性；短切碳纤维能够起到骨架的支撑以及固定炭化层的作用，高硅氧玻璃纤维中无定形二氧化硅经密炼形成熔融物，扩散渗入到炭化层内，与炭化层以及碳纤维发生反应，在炭化层孔隙内形成更加稳定结构，起到桥联作用提高了材料抗冲击强度和耐热性能；本发明在合理的配方基础上采用推挤-拉伸工艺，三烯丙基异氰脲酸酯和亚磷酸三苯酯两者配合形成密度的树脂组分，在优选方案中通过控制拉伸速率、推挤速度在材料形成微孔结构，增强空气介导作用，进一步降低街道系数，提高绝缘效果。

具体实施方式

下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。

实施例1