[发明专利]一种耐超高压直流绝缘材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种耐超高压直流绝缘材料及其制备方法，所述材料为每100份低密度聚乙烯配合2份交联剂、0.005～0.03份硅烷偶联剂和0.5～3份氧化镁。本发明所述耐超高压直流绝缘材料以氧化镁为添加剂，能够有效提高绝缘材料耐超高压直流击穿能力；本发明所述绝缘材料中纤维状氧化镁含量为1.5phr时性能最佳，与纯的交联聚乙烯材料相比，其击穿电压由369kv/mm提升到468kv/mm，提升了26.5％。

技术领域

本发明属于材料化学领域，涉及一种电气绝缘材料，具体为一种耐超高压直流绝缘材料及其制备方法。

背景技术

高压直流输电能有效减低电路造价和运行成本，同时其运行电压高，输送功率稳定，可连接两不同频率电网，远程输送损耗低，易于调控等优点而日渐成为高压远程输电的选择。聚乙烯因其具有良好的耐热性、绝缘性、机械特性以及耐化学特性而得到广泛认同，日渐应用于高压直流输电体系中。但在高压电场中，交联聚乙烯中易形成空间电荷而导致绝缘材料的击穿，使得它的使用价值有所降低。因此，通过改良交联聚乙烯的耐高压能力就显得尤为重要。

日本学者通过向交联聚乙烯中添加极性的无机填料或者导电无机填料，降低了空间电荷，并制备了250kV交联聚乙烯高压直流电缆。也有学者向聚合物中添加纳米金属粒子如Ag、Al等，发现聚合物的电阻率和击穿强度都受到影响。通过在聚乙烯中添加一定量的极性聚合物如CPE或者添加一定量的SiO_x、TiO₂、Al₂O₃等纳米颗粒能有效改善绝缘材料的电学性能。中国专利CN103732677A表明在交联聚乙烯中添加纳米氧化镁能有效改善其电绝缘性能。此外，日本的J.Yoshida在Annual Report Conference on Electrical Insulationand Dielectric Phenomena(P150-153,2009)中也曾报道过，在低密度聚乙烯中存在的电荷包会影响材料的直流击穿强度，通过添加适量的MgO能有效改善其空间电荷集聚情况，从而改善材料的绝缘性能。Y.Murata等于Proceedings of 2008International Symposiumon Electrical Insulating Materials(P139-142,2008)中阐述了在交联聚乙烯中添加适量的MgO能有效改善绝缘材料的体积电阻率，也在一定程度上抑制了空间电荷包的形成。Yani Wang等人(The effect of nano-MGO addition on grounded DC tree in cross-linked polyethylene,Proceedings of the IEEE International Conference onProperties and Applications of Dielectric Materials,2015,p285-288)在交联聚乙烯中添加了适量纳米氧化镁用以观察电树情况，发现纳米氧化镁的引入能在很大程度上提高交联聚乙烯的耐电树能力，有效缩短了形成的电树长度。Youyuan Wang等人(Investigation of the electrical properties of XLPE/SiC nanocomposites,Polymer Testing 50(2016)145-151)通过在交联聚乙烯中添加碳化硅纳米材料，虽然能提高其耐电击穿能力，但是提高的幅度不是很大。在现有很多技术表明，通过接枝改性、引入强极性材料以及无机纳米材料复合交联聚乙烯，能明显改善其空间电荷的分布，但对于提高聚合物的耐超高压直流击穿能力问题，一直未能达到明确解决。

发明内容

解决的技术问题：为了克服现有技术的缺陷，改善交联聚乙烯的耐超高压直流击穿问题，本发明以氧化镁为添加剂，向交联聚乙烯中复合不同形貌、不同含量的氧化镁微粒，从而能够有效提高绝缘材料耐超高压直流击穿能力，因此本发明提供了一种耐超高压直流绝缘材料及其制备方法。

技术方案：一种耐超高压直流绝缘材料，按重量份计，所述材料为每100份低密度聚乙烯配合2份交联剂、0.005～0.03份硅烷偶联剂和0.5～3份氧化镁。